AutAllo - Grüne Energie aus Reststoffen
Problemstellung
Aufgrund der zunehmenden Knappheit fossiler Brennstoffe ist der Ausbau autarker Versorgungsnetze für Gebäude und Kommunen aus erneuerbaren Energiequellen eine der wichtigsten Aufgaben des 21. Jahrhunderts. Eine flexible Lösung bietet hierbei die Vergasung anfallender biologischer Reststoffe zu einem brennbaren Produktgas durch Teiloxidation des Feedstocks. Während der pyrolytischen Zersetzung entstehen dabei sogenannte Teere, die das Produktgas verunreinigen. und zu kurzen Standzeiten führen. Eine zu hohe Belastung mit derartigen Stoffen verschmutzt und beschädigt nachfolgende Prozesskomponenten, weshalb eine aufwendige Gasreinigung unumgänglich und den Prozess bis heute für viele Einsatzsstoffe unwirtschaftlich macht.
Technologie
Eine neuartige Technologie, entwickelt mit dem Industriepartner WS Wärmeprozesstechnik GmbH, soll die Teerbelastung im Produktgas durch die Adsorption an prozessinterne Aktivkohle deutlich reduzieren. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, wird die Aktivkohle anschließend zur allothermen Luftvorwärmung genutzt, wodurch Wirkungsgrad und Gasqualität des Prozesses deutlich erhöht werden.

Zielsetzung
Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer kostengünstigen, dezentral nutzbaren Kleinanlage zur flexiblen Vergasung von biogenen Reststoffen. Durch eine erhöhte Stabilität des klassischen Vergasungsprozess im Bezug auf Rohstoffe und deren Beschaffenheiten soll der Nutzungsgrad des vorhandenen Potentials biogener Abfallstoffe deutlich erhöht werden.
Kooperationspartner
Auf Basis einer kooperativen Promotion erfolgt die Bearbeitung des Entwicklungsprojektes neben dem Industriepartner auch in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für chemische Verfahrenstechnik der Universität Bayreuth. Die Kooperation entstand über das Graduiertenkolleg der TechnologieAllianz Oberfranken, einem Zusammenschluss oberfränkischer Hochschulen zur förderung des Technologietransfers und der Stärkung von Wissenschaft und Wirtschaft in der Region.
Messtechnik
Analytik
Über einen GC-FID werden in Dichlormethan gelöste Teerproben qualifiziert und quantifiziert. Mit Ausnahme von extrem hochsiedenden Komponenten können so die relevantesten Bestandteile eines üblichen Teergemisches aus Vergasungsprozessen erfasst und ausgewertet werden. Bei Unsicherheiten kann auch auf eine GC-MS-Kopplung zurückgegriffen werden.
Zur Ermittlung der Reaktivitäten des Restkohlenstoffes mit Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid werden Proben in definierter Athmosphäre auf bis zu 1000°C erhitzt. Die TG der Netzsch GmbH misst den Gewichtsverlust der Kohlenstoffproben und lässt daraus direkt auf die Kinetik der heterogenen Reaktionen schließen.
Ein Bombenkalorimeter dient zur Bestimmung des Brennwertes oder oberen Heizwertes von Brennstoffen. Durch Verbrennung der Probe in einem quasi-adiabaten Wasserkessel kann über die Erwärmung des Systems auf die zugeführte Energie geschlossen werden. Anhand der Daten aus der Elementaranalyse kann anschließend der untere Heizwert berechnet werden.
Versuchsaufbauten
Durch die Kooperation mit der Universität Bayreuth wurde ein Messaufbau zur Erfassung von Durchbruchskurven anhand der Modellsubstanz Naphthalin am Zentrum für Energietechnik in Bayreuth aufgebaut. Der Aufbau ermöglicht die Erfassung von Gleichgewichtsisothermen und Durchbruchskurven der Aktivkohleproben aus dem Vergasungsprozess. Neben diesem Aufbau ermöglicht die Zusammenarbeit auch Zugriff auf BET/BJH sowie thermogravimetrischer und vieler weiterer Analysemegeräte.
Eine elektrisch beheizte Versuchsanlage wurde zur experimentellen Erfassung und zur Validierung von Modellrechnungen des Prozesses beim Industriepartner WS Wärmeprozesstechnik betrieben und anschließend in die Labore der Hochschule Hof überführt. Die Anlage ist voll parametrisierbar und kann unterschiedlichste Prozesseinstellungen abbilden. Der Aufbau ist koppelbar bzw. verfügt über Schnittstellen zur sämtlicher Analytik inklusive der Erfassung umfangreicher Temperaturdaten.
Kontakt
Projektmitarbeiter

Andy Gradel
Institut für Wasser- und Energiemanagement (iwe)
Hochschule Hof
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof
Raum: G 035
Fon: +49 (0) 9281 / 409 4584
Fax: +49 (0) 9281 / 409 55 4584
E-Mail: andy.gradel.2hof-university.LÖSCHEN.de
Andreas Molle
Institut für Wasser- und Energiemanagement (iwe)
Wissenschaflicher Mitarbeiter
Hochschule Hof
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof
Raum: G 039
Fon: +49 (0) 9281 / 409 4588
Fax: +49 (0) 9281 / 409 55 4588
E-Mail: andreas.molle.2hof-university.LÖSCHEN.de
- Frank Meyer, B. Eng
Standorte

Campus Hof
Alfons-Goppel-Platz-1
95028 Hof
Fon: +49 (0) 9281 / 409 3000
Campus Münchberg
Kulmbacher Str. 76
95213 Münchberg
Fon: +49 (0) 9281 / 409 8000