Tradition und ständige Innovation haben die Firma Burkhardt aus Mühlhausen in der Oberpfalz zu dem gemacht, was es heute ist: eines der führenden deutschen Unternehmen für Energie- und Gebäudetechnik. Auch jetzt reagiert man auf die aktuellen Gegebenheiten auf dem Energiemarkt mit neuen technischen Entwicklungen: Schwankende Verfügbarkeit und steigende Preise von Pellets gaben den Anstoß dazu, eine neue Holzvergaseranlage zu konzipieren, die mittels Hackschnitzel Energie produziert.

Seit 2010 setzt die Firma Burkhardt aus dem bayerischen Mühlhausen auf Entwicklung und Vertrieb von innovativen Holzpellet-Vergasern samt nachgeschalteten Blockheizkraftwerken zur regenerativen Wärme- und Stromerzeugung. Mittlerweile sind über 325 Burkhardt Holzgas-KWK-Anlagen weltweit in Betrieb. Bisher hat man sich beim Brennstoff ausschließlich auf die Verwendung von Holzpellets der höchsten Qualitätsklasse ENPlus A1 spezialisiert. Aufgrund der derzeitigen Förderpolitik und der aktuell hohen Holzpellets­preise mit gleichzeitig schwankender Verfügbarkeit haben es die Burkhardt-Anlagen schwer auf dem Markt. Vor diesem Hintergrund war es wichtig, einen neuen Kundenkreis mit der Erweiterung des Produktportfolios zu erschließen. Das Ergebnis der Entwicklungsarbeiten ist eine neuartige, mit Hackschnitzeln betriebene KWK-Anlage, die sich hinsichtlich des Vergasungsprozesses völlig vom bisherigen Konzept unterscheidet.

Konzept Hackschnitzelvergaser
Die mit Hackschnitzel betriebene Holzgas-KWK-Anlage besteht aus einem Holzvergaser- und einem Blockheizkraftwerkmodul. Am Anlagenstandort werden die verwendeten vorgetrockneten Hackschnitzel in einem Lagersilo oder Lagerraum bevorratet. Über eine Schneckenförderung werden die Hackschnitzel zur Schleuse am Holzvergaser transportiert. Im Holzvergaser wird aus den Hackschnitzeln mittels vier Prozessstufen (Trock-i nung, Pyrolyse, Oxidation und Reduktion) Holzgas erzeugt. Die für die Pyrolyse und die Reduktion erforderliche Energie wird durch die Verbrennung beziehungsweise Oxidation eines Teils des Brennstoffs erzeugt. Der Umsetzungsprozess benötigt also keine externe Wärmequelle. Nach der Holzgaserzeugung im Reaktor wird das entstandene Gas für die anschließende Verwertung im Blockheizkraftwerk (BHKW) gefiltert und gekühlt. Dabei wird mittels Heizwasser thermische Energie ausgekoppelt. Das Holzgas wird zum Blockheizkraftwerk transportiert und über einen Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt, in elektrische Energie umgewandelt. Aus der Motor- und aus der Abgaskühlung wird zusätzlich thermische Energie für Heizzwecke gewonnen.

Holzgaserzeugung durch mehrstufige Vergasung
Das Verfahren, das bei den bisherigen Vergasern mit Holzpellets Anwendung findet, wird als aufsteigende Gleichstromvergasung mit stationärer Wirbelschicht bezeichnet. Im Gegensatz dazu findet die Umsetzung im Reaktor des Hackschnitzelvergasers absteigend im Gleichstrom und im Festbett statt. Absteigend bedeutet, dass die verschiedenen Stufen der Vergasung von oben nach unten erfolgen. Die Brennstoffzuführung erfolgt von oben, das entstandene Holzgas, sowie die Holzkohle verlassen den Gasreaktor nach unten. Bei der Neuentwicklung mit Hackschnitzeln kommt zudem ein mehrstufiges Vergasungsprinzip zum Einsatz: Das heißt die drei Prozessschritte Pyrolyse, Oxidation und Reduktion finden in einem Reaktor statt. Dadurch kann auf die einzelnen Zonen Einfluss genommen werden. So ist die Erzeugung eines sauberen Produktgases gewährleistet, welches ganz entscheidend für die Effizienz und die hohe Verfügbarkeit des nachgeschalteten Gasmotors ist. Die Holzgaserzeugung in einem Reaktor hat neben der Kompaktheit des Systems auch den Vorteil geringer Wärmeverluste. Neuartig ist auch der Gas-Luft-Wärmetauscher, über den die Vergasungsluft mit Hilfe des heißen Holzgases vorgewärmt wird und so den Wirkungsgrad erhöht. Damit unterscheidet sich der neuentwickelte Hackschnitzel-Vergaser von den Anlagen anderer Hersteller. Beim Wettbewerb handelt es sich meistens um Festbettvergaser, die entweder im Gegenstrom oder im Gleichstrom durchströmt werden, oder im Bereich großer Anlagen um Wirbelschichtvergaser. Bei Herstellern, die ebenfalls mit einem mehrstufigen Prinzip arbeiten, werden die einzelnen Prozessstufen verfahrenstechnisch voneinander getrennt, um die prozessspezifischen Bedingungen beeinflussen zu können.

Aktuelle Forschungs- und Entwicklungsarbeiten
Angefangen mit Hackschnitzeln in Premiumqualität erforscht man bei Burkhardt auch den Einsatz verschiedener Hackgutqualitäten (Stückigkeit, Feinanteil oder bestimmte Holzarten) und deren Einfluss auf den Vergasungsprozess. Am neugebauten dritten Werk in Mühlhausen betreibt die Firma Burkhardt eine eigene Hackschnitzeltrocknung zur Versorgung der Hackschnitzelvergaser. Für die Zukunft ist geplant auch Trocknungsanlagen in Kombination mit den Hackschnitzelvergasern anzubieten.

Burkhardt Hackschnitzelvergaser 2023 marktreif
Fünf der neuentwickelten Hackschnitzelvergaser sind bei der Firma Burkhardt bereits erfolgreich in Betrieb, an zwei weiteren Standorten ist der Umbau von Holzpellets auf Hackschnitzel geplant. Der Burkhardt Holzvergaser auf Hackschnitzelbasis soll ab Ende des nächsten Jahres auf den Markt kommen.