EE+BIO

Holz ist gut geeignet für die Verbrennung
Stroh ist geeignet da trocken, aber schwierig wegen N, K, Cl u.a. Elementen.
Klärschlamm ist ohne Trocknung ungeeignet, da der Heizwert zu gering ist.
 

Weil der Kessel ohne Speicher nach einer Befüllung in einen taktenden Betrieb (EIN/AUS) übergeht, der hohe Emissionen und Verluste und allenfalls Kaminversottung verursacht.

Vorteile: Längere Abbranddauer mit annähern konstanter Leistung. Bessere Regelbarkeit mit Teillastfähigkeit dank Entkopplung von Leistungsfreisetzung mir Primärluft und Nachverbrennung mit Sekundärluft. Dank besserer Mischung von Sekundärluft und Gas kann der Kessel mit tiefem Luftüberschuss betrieben werden, dadurch resultiert geringere Abgasverluste sowie eine höhere Verbrennungstemperatur mit tieferen Emissionen an CO, VOC und Russ. 

Nachteile: Das Holz muss eine dem Füllschaft angepasste Stückigkeit aufweien, die nicht zum Verkanten neift und Brückenbildung vermeidet. Zu grosse Scheiter sind nicht zulässig. Ebenfalls ungeeignet ist feinkörniges Material, da der Luftdurchtritt nicht gewährleistet ist. Im Betrieb ist zu beachten, dass nach dem Anzünden bis zum Ende des Abbrandes in der Regel ein Öffnen undNachlegen nicht möglich ist.

Typisch VOC/CO=1/10, da in der Vergasung vor allemCO gebildet wird. Zudem ist CO ein weist auch eine Ergasfeuerung in der Regel höhere CO- als CH4-Emissionen auf. Hohe CH4- Emissionen sind higegen im Fall von Erdgas ein Hinweis auf Schlupf.

Gerade im Gasmotor kann Schlupf auftreten, im Fall von Erdgas treten dann somit hohe CH4- Emissionen auf.

Siehe Diagramm und Ergänzungen

Um Verschklackung zu vermeiden, muss die Brennraumteperatur unter dem hier tiefen Ascheschmelzpunkt von 930°C gehalten werden. Dazu kommen zwei Varianten infrage:

Eine Wirbelschichtfeuerung, hier aufgrund der Grösse am ehesten eine stationäre Wirbelschicht, bei der zur Beschränkung der Temperatur eine Wärmeabfuhr aus dem Wirbelbett und oder Abgasrezirkulation zum Einsatz kommt. 

Eine Vorschubrostfeuerung, die zur Limitierung der Remperatur im Brennraum mit Abgasrezirkulation ausgerüstet werden muss, die eine hohe Rezirkulationsrate ermöglicht.

a) Luftüberschuss sinkt, dadurch steigt die Berbrennungstemperatur und die Verbrennung wird vollständiger, dodass der CO-Gehalt sinkt.

b) der Luftüberschuss sinkt weiter, nun aber zu stark, weshalb die Verbrennung infolge lokalen Luftmangels unvollständig wird und daher CO drastisch ansteigt.

c) der Lusftüberschuss steigt wieder, so dass die Verbrennung wieder vollständiger wird.

d) Von Messung 4 zu 5 bleiben CO2 und CO Gehalte unverändert, während der O2 Gehalt ansteigt. Dir Summe von CO2 und O2 ergibt Vol% was aufgrund der Brennstoffzusammensetzung im stationären Zustand unmöglich ist. Wahrscheinlich hat das O2 Messgerär eine Leckage und sauft etwas Luft an oder zeigt wegen eines Defekts einen falschen Wert an! Eine sichere Beurteilung erfordert eine Kontrolle des Messaufbaus mit der Kalibration der Messgeräre, um Falschluftr zu erkennen am bestendurch Zugabe von Kalibriergasen in die Probenahmesonde. 

e) Der Wirkungsgrad ist bei Einstellung 3 am höchsten, weil nun der Luftüberschuss am tiefsten ist. Der Co-Gehalt von 1000ppm wirkt sich auf den Wirkungsgrad praktisch nicht aus. Dieser Betriebspunkt ist aber nicht mehr akzeptabel, da der CO Gehalt zu hoch sind. Einstellung 2 erzielt den zweithöchsten Wirkungsgrad und tiefe Emissionen und ist somit der Idealbetrieb.

Autotherm: Interne Wärmefreisetzung durch partielle Verbrennung im Reaktor.

ALlotherm: Wärmezufuhr von aussen durch Beheizung des Reaktors oder durch Zugabe von erwärmten Sand in den Reaktor.

Festbettpyrolyse mit Wärmeübergang, z.B. beheizter Schneckenreaktor

Wirbelschichtvergasung durch Zuführung von in externer Verbrennungswirbelschicht erhitztem San, also einer Zweibettwirbelschicht bzw. zwei kommunizierenden, zirkulierenden Wirbelschicht. 

Wasserdampf mit externer Wärmezufuhr, also allotherm oder mit Wasserdampf angereicherte Luft.

Biomasse wird pyrolysiert zu Gas und Koks, Gasfraktion mit Teer wird zu CO2 verbrannt und anschliessend Reduktion des Kokses zu CO verwendet. Da die Teere zu CO2 oxidiert werden und der Koks keine oranischen Substanzen mehr enthält, kann theoretisch ein nahezu teerfreies Gas produziert werden. Eine motorische Nutzun ist damit problemlos möglich, in Grossanlagen kann die gestufte Vergasung auch als Ausgangsverfahren zur Synthese weitere Verbindungen dienen. 

Erste Generation: Durch etablierte physikalische und biologische Verfahren hergestellte Biotreibstoffe, nämlich: Physikalische:  Pflanzenöle und Pflanzenmethylester (PME RME)- Biologisch: Alkoholische Gärung von Zucker und Stärke zu Ethanol, Anaerobe Vergärung ligninfreier Biomasse zu Biogas. 

Zweite Generation: Mit der zweiten Generation werden einerseits Synthesetreibstoffe bezeichnet, die durch Vergasung hergestellt werden können. Die bietet den Vorteil, dass theoretisch jedes Ausgangsmaterial genutzt werden kann. Produkte sind synthetisch hergestelltes Benzin und Diesel. Daneben wird auch Wasserstoff sowie synthetisch via Vergasung hergestelltes Erdgas zu den Biotreibstoffen zweiter Generation gezählt.
Daneben wird aber oft auch Ethanol aus Zellulose zur zweiten Generation gezählt, weil dies als neue Entwicklung gilt. Da die Unterscheidung auf der histroischen Entwicklung basiert, ist sie nicht völlig logisch und klar.

Biogas besteht aus Methan CH4 und Kohlendioxid CO2 etwa im Verhältnis 2/1. Daneben enthält es Spuren von H2S, H2 und N2

. Reaktionsgleichung und Reaktionsbedingungen der Biogasgewinnung:
Je nach Bakteriengruppe bei 35°C (mesophil 20–45°C) oder bei 57°C (thermophil > 45°C),
t > 3..30 d, O2=0, H2O im Überschuss, Bakterien sowie N und P sind notwendig mit C:N = 25...50.
Am Beispiel von Buttersäure:
C4H8O2 + H2O → 2.5 CH4 + 1.5 CO2

Für CH1.4O0.7 (als typische Biomasse, hier jedoch nicht Holz, da Lignin kaum vergärbar ist):
CH1.4O0.7 + 0.3 H2O → 0.5 CH4 + 0.5 CO2

Siehe Bild

RME= Rapsmethylester, Ausgangsstoffe sind Rapsöl 90% und Methanol 10%, Produkte sind RME (90%) und Glycerin (10%). Methanol ist heute fossilen Ursprungs, Glycerin kann als Tierfutter werwendet werden.

Dieselmotoren könnten an sich mit reinem Pflanenöl betrieben werden, dazu wäre aber Anpassungen notwendig. Das Pflanzenöl hat eine höhere Viskosität und es kann zu einer Verkorkung der Kolbenoberfläche führen, weshalb spezielle Motoren erforderlich sind. Aus diesem Grund wird RME hergestellt, da dies dem Dieseltreibstoff ähnliche Eigenschaften hat.

. Glucose + Hefe-Enzyme als Bio-Katalysator in wässriger Lösung bilden Ethanol und CO2:
C6H12O6 → 2 C2H6O + 2 CO2

Zucker und Stärke. Von Interesse ist die Nutzung von Zellulose, da dadurch ein viel grösserer Teil
der Pflanzen genutzt und die Ausbeute deutlich erhöht werden kann. Zudem ist theoretisch möglich,
die als Nahrung nutzbaren Teile, also Zucker oder Maiskörner, als Nahrung zu verwerten und
die nicht essbaren Pflanzenteile in Biotreibstoffe umzuwandeln. Bei Mais ist dies allerdings heute
bereits technisch möglich via Vergärung zu Biogas. Dennoch wird auch bei Treibstoff aus Mais
zum Beispiel in Deutschland heute keine Trennung zwischen essbar und unessbar gemacht,
sondern die Produktion allein auf die Treibstoffe ausgelegt

In flüssiger Phase. Nebenprodukte sind die Bagasse (bei Zuckerrohr) oder ähnliche feste
Rückstände sowie grosse Mengen (verunreinigtes) Abwasser.

Holz besteht aus Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Zellulose und Hemizellulose sind aus Glucose-Einheiten
aufgebaut. Durch Aufschluss in wässriger Lösung und mit Säure sowie Druck und
Temperatur kann Zellulose in Glucose zerlegt werden, was als „Verzuckerung“ bezeichnet wird.
Mit Holzverzuckerung ist dieser Prozess gemeint, wobei mit „Zucker“ hier die Glucose („Traubenzucker“)
gemeint ist und nicht das gesamte Holz (also nicht das Lignin) zu Zucker umgewandelt
wird. Lignin kann als Kleber oder Leim oder als Chemierohstoff verwendet werden.

Zur Erzeugung der Ausgangsstoffe zur Herstellung synthetischer Treibstoffe kommt die Vergasung
zum Einsatz. Aufgrund der Anlagengrösse kommen in erster Linie Wirbelschicht- und Flugstromverfahren
zum Einsatz. Die Anlagen werden vorzugsweise nicht mit Luft betrieben, da dies
eine für die Synthese unerwünschte Verdünnung des Produktgases mit N2 zur Folge hat. Deshalb
ist die allotherme Vergasung mit Wasserdampf oder die autotherme Vergasung mit Wasserdampf/Sauerstoff
vorteilhaft.

Ausgangsstoffe sind CO und H2, Produkte sind flüssige Kohlenwasserstoffe:
Alkane, Alkene und Alkohole: CnH2n/+1/+2. 

Als „Designer-Treibstoff“ werden Treibstoffe bezeichnet, die aus den Grundmolekülen, in der Regel
CO und H2, via Synthese, in der Regel via Fischer-Tropsch-Synthese, hergestellt werden. Im
Vergleich zu fossilem Benzin und fossilem Diesel können Designer-Treibstoffe mit viel genaueren
Spezifikationen hergestellt werden (enge Verteilung von Dampfdruck, entweder nur ein Molekül
oder eine enge Bandbreite von Molekülen). Damit können die Motoren entsprechend optimaler
ausgelegt werden, so dass höhere Wirkungsgrade und tiefere Rohgasemissionen möglich sind.