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„Mais gehört auf den Teller und nicht in Biogasanlagen oder in den Tank.“ Diesem Motto haben sich auch Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS gemeinsam mit mehreren kleinen und mittelständischen Unternehmen verschrieben.

In ihrem Applikationszentrum Bioenergie in Pöhl, Vogtland, betreiben sie eine Pilot-Biogasanlage ausschließlich mit Getreidestroh, einem Rohstoff, welcher mit einer verfügbaren Menge von acht bis 13 Millionen Tonnen pro Jahr ein sehr großes Energiepotenzial in Deutschland darstellt.

Bisher konnten Biogasanlagen nur einen gewissen Anteil an derartigen Reststoffen verarbeiten, da sich diese meist schwieriger in Biogas umwandeln lassen als etwa reines Getreide oder Mais. Üblicherweise benötigt Stroh für einen guten Abbaugrad 80 Tage im Fermenter und neigt dabei stark zur Bildung von Schwimmschichten. Durch eine geeignete Vorbehandlung dauert dies mit dem neuen Verfahren nur noch etwa 30 Tage. Übliche Probleme mit der Durchmischung des Reaktors treten so nicht auf. Während mehrmonatiger Versuche im 10 m³-Maßstab konnte mit alleinigem Stroheinsatz ein mittlerer Methanertrag von 270 Nm³/kg oTR erreicht werden, was etwa 70 Prozent des Ertrags von Maissilage entspricht. Das Gas kann mit Hilfe am Fraunhofer IKTS entwickelter Membranen gereinigt und aufkonzentriert werden, um damit Fahrzeuge zu betanken oder das Gas ins Erdgasnetz einzuspeisen.

Auch die Verstromung des Biogases haben die Forscher optimiert. Sie lenken das Gas in eine Hochtemperaturbrennstoffzelle, die einen elektrischen Wirkungsgrad von 40 bis 55 Prozent hat und so herkömmlichen Gasmotoren mit einem Wirkungsgrad von durchschnittlich 38 Prozent deutlich überlegen ist. Die Brennstoffzelle arbeitet bei 850 °C. Die dabei erzeugte Abwärme eignet sich zum Heizen oder lässt sich ins Nahwärmenetz einspeisen.

Rechnet man den elektrischen und thermischen Wirkungsgrad zusammen, hat die Brennstoffzelle einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 85 Prozent.

Darüber hinaus beschäftigen sich die Fraunhofer-Forscher mit der effizienten Verzuckerung von lignozellulosischen Reststoffen und der Weiterverarbeitung zu flüssigen Biokraftstoffen. Der Schlüssel zur Effizienz sind dabei verschiedene keramische Membranen, die bei der Abtrennung steriler Glucose aus der Verzuckerung und der Aufkonzentrierung und Entwässerung des Bioalkohols eingesetzt werden.

Auf der Hannover Messe vom 8. bis 12. April 2013 stellen die Forscher des Fraunhofer IKTS erstmalig die umweltfreundlichen und hocheffizienten Anlagenkonzepte vor (Halle 13, Stand C10).

In den folgenden Projektphasen wollen die Wissenschaftler diese Anlagen mit den Industriepartnern schrittweise hochskalieren.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

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