Pictures of the Future        Herbst 2008

Rohstoff Biomasse

Mit einer von Siemens entwickelten Technologie lässt sich Restmüll aus Biomasse sinnvoll und mit hohem Wirkungsgrad energetisch verwerten.

Unser Spielzeug – so nennen die Ingenieure des Restmüll-Heizkraftwerks in Böblingen bei Stuttgart den 20 m hohen Turm, der sich in eine Halle beim Rest­müll- und Schlackenbunker zwängt. Sie sind größere Dimensionen gewohnt: In den Öfen des Kraftwerks werden pro Jahr über 150 000 t Müll verbrannt und in Strom und Wärme umgewandelt. "Spielzeug meinen wir nicht abwertend", schmunzelt Betriebsleiter Guido Bauernfeind. "Im Gegenteil: Die SIPAPER-Anlage von Siemens passt in jeder Hinsicht zu uns." Hier wird seit September 2008 ein anderer Reststoff in Energie verwandelt: Holzsiebreste aus den Gärten und Wäldern der Umgebung.

Der mit silbernem Blech ausgekleidete Turm ist selbst ein kleines Kraftwerk. Wie ein zu groß geratener Pizzaofen mutet die Brennkammer an, die innen mit einem Gewölbe aus Schamottsteinen verkleidet ist. Halbmeterdicker Beton isoliert zusätzlich. Außen bleibt die Temperatur handwarm. Dabei ist das Feuer, das im Inneren lodert, 950 °C heiß. 16 000 t an Siebresten aus Strauchschnitt-Sammlungen und Durchforstungen fallen im Einzugsgebiet des Zweckverbandes RBB Böblingen jährlich an. Diese werden zu Hackschnitzeln verkleinert, die als Brennstoff für Heizkraftwerke und Holzheizungen dienen. Doch die durch das Sieb fallenden Holzstückchen sind dafür zu klein. Sie würden nach der Verbrennung als Schlacke die Ofenroste großer Kraftwerke verstopfen. Zudem haben sie einen deutlich niedrigeren Heizwert. Das erfordert eine besondere Verbrennungstechnik. "Eine Verbrennung in unserem Restmüllheizkraftwerk kam aber schon aus Kapazitätsgründen nicht in Frage", erklärt Bauernfeind.

Als Lösung bot sich die vom Siemens-Sektor Industry ursprünglich für die Papierindustrie entwickelte SIPAPER Reject-Power-Technologie an (siehe Pictures of the Future, Frühjahr 2007, Energie aus Abfall). Die Papierfabriken hatten bis vor wenigen Jahren ihre Reststoffe noch deponiert. Heute heißt das Motto: Vermeiden oder energetisch Verwerten. Doch effektiv verbrennen ließen sich die winzigen Müllteilchen nicht – dafür waren sie schlicht zu inhomogen zusammengesetzt und zu feucht. Die Lösung war ein Schleuderrad. Es sieht aus wie ein Ventilator und wirft die Teile mit hohem Tempo in die Brenn­kammer. Das sorgt für eine wesentlich bessere Verteilung und dadurch effektivere Verbrennung. Auch die Verschlackungs-Gefahr ist damit gebannt. Seit bald drei Jahren erzeugt die erste Anlage in einer Papierfabrik in Österreich Strom und Wärme für den Eigenverbrauch. "Diese Reststoff­verwertung reduziert den bisherigen Primärenergieeinsatz der Fabrik um bis zu einem Drittel", freut sich Dr. Hermann Schwarz, Product Manager Technologie bei der Siemens-Division Industry Solutions in Erlangen.

Doch die Technologie ist noch universeller einsetzbar und eignet sich gerade für die Verwertung feuchter und aus vielen Teilen zusammengesetzter Bio­masse. "SIPAPER Reject Power ist ideal bei Biomasseanlagen mittlerer Größe im Leistungsbereich ab etwa fünf bis 25 MW", meint Manfred Hasel­grübler, Manager Reject Power im österreichischen Linz.

Für größere Systeme sind konventionelle Kraftwerke, die entweder mit Schub­rosten oder mit einem konstanten Luftstrom arbeiten, besser geeignet. Bei kleineren Anlagen stimmt die Kosten-Nutzen-Rechnung nicht. Der Wirkungs­grad der Siemens-Anlage in Böblingen mit einer thermischen Leistung von 5 MW ist beeindruckend: 85 % werden mit der Wärme-Kraft-Koppelung heraus­geholt. Ein Stromgenerator mit einer Leistung von 800 kW beliefert das öffentliche Netz. Der Rest ist Wärme, die ins bestehende Fernwärmenetz des Restmüllkraftwerks eingespeist wird.

Das Biomasse-Kraftwerk soll der Anfang sein für eine ganze Reihe von Nutzungs­formen. Neben Holz ist auch Rapsschrot im Gespräch. "Aber auch die Bioabfälle etwa aus der Bierproduktion ließen sich verwerten", sagt Hermann Schwarz. Die technische Adaptierung sei keine Hexerei. "Wir brauchen grundsätzlich einen Brennstoff in einer bestimmten Brennstoff­größenverteilung, den wir uns selbst durch die Aufbereitung schaffen. Der Wasseranteil darf dabei bis zu 40 % betragen". Bei der Verbrennung gehe es primär darum, den richtigen Mix aus Brennstoff und Luftzufuhr zu finden. Die Steuerung ist voll automatisiert. "SIPAPER Reject Power hat für die Verwertung von Biomasse großes Potential", glaubt Schwarz. Interessant seien derzeit vor allem die Märkte in der Europäischen Union, mit Schwerpunkten in Deutsch­land und Osteuropa, sowie Brasilien oder Indonesien für die Nutzung von Biomasse-Reststoffen.

Weltweiter Biomasse-Boom. "In der Biomasse schlummert ein erhebliches Energiepotenzial, das trotz grosser Fortschritte noch deutlich weitergehend genutzt werden kann", sagt Prof. Dr. Martin Kaltschmitt, vom DBFZ (Deutsches BiomasseForschungsZentrum) in Leipzig. So sind 2007 in Deutschland laut DBFZ über 30 Biomassekraftwerke in Betrieb gegangen, die Alt- oder Waldholz verwerten. Insgesamt sind derzeit über 200 solcher Anlagen am Netz. Noch stürmischer ist die Entwicklung bei Biogasanlagen. Insgesamt lag die Energie­produktion bei 828 PJ (davon 43 % Wärme, 38 % Strom und 19 % Verkehr) – das sind etwa 6 % des gesamten Primärenergieverbrauchs. "Dieser Anteil könnte nahezu verdoppelt werden, wenn die gesamten vorhan­denen technischen Potenziale erschlossen werden", sagt Kaltschmitt. Zu­mindest für die kommenden Jahre sei mit einem weltweit weiter anhaltenden Biomasse-Boom zu rechnen.

Weltweit könnte Bioenergie im Jahr 2050 etwa ? des gesamten Bedarfs decken. Dafür würden etwa ein Fünftel der verfügbaren Agrarflächen bean­sprucht, hat das Copernicus-Institut in Utrecht errechnet. Eine Entwicklung, die das Hungerproblem in der dritten Welt verschärfen könnte, glaubt Thomas Nussbaumer, Professor für Bioenergie an der Hochschule Luzern. Das zeigten etwa die negativen Erfahrungen mit den Agrotreibstoffen der ersten Genera­tion, die auf Mais, Raps, Soja oder Zuckerrohr basieren. Anderseits sei das Steigerungspotenzial gerade auf Anbauflächen in Entwicklungsländern sehr hoch. Im Idealfall ergänzten sich beide Kreisläufe: "Die Frucht für die Nah­rungs- und Futtermittelproduktion und die Pflanzenreste für die Energie­produktion"
                                                                                                                           Urs Fitze