Holzvergaser für besseres Klima

In den meisten Kraftwerken wird Kohle verbrannt, in manchen auch Biomasse. Die Energie, die darin steckt, kann aber auch anders genutzt werden: Wenn Kohle oder Biomasse trocken erhitzt werden, ohne dass Luft dazu kommt, dann entstehen brennbare Gase. Das Prinzip ist lange bekannt: von den sogenannten Holzvergasern. Sie waren zu einer Zeit wichtig, als Benzin Mangelware war.

"Da denkt man häufig an die Autos, die vor dem Zweiten Weltkrieg mit Holz betrieben wurden, die ein Gas erzeugten, das einem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt wurde. Vom Prinzip her ist das nichts anderes. Natürlich sind die Prozesse wesentlich ausgereifter und umweltfreundlicher."

Hartmut Spliethoff ist Professor an der TU München und entwickelt moderne Vergaser – vor allem für Kohle.

Er forscht in einer riesigen Halle, drei Stockwerke hoch. Dort steht die neueste Version eines Holzvergasers: ein imposantes Stahlrohr, einen Meter dick und acht Meter hoch. Das Innere dieses Rohrs können die Forscher bis auf 1800 Grad aufheizen und so Biomasse oder Kohle darin in Gase umwandeln. Gerade ist es aber eher kühl im Technikum – die Anlage ist außer Betrieb.

"Der Ofen wurde bis vor zwei Wochen betrieben. Dann ist – wie in Versuchsanlagen eigentlich üblich – ein Heizelement gebrochen, so dass wir dann die Versuchsanlage auseinander gebaut haben. Sie haben so die Gelegenheit, die Elemente hier anzuschauen. Was ich hervorheben möchte: dass wir an der Anlage hier auch sehr große Drücke fahren. Wir betreiben sie unter einem Druck von 50 bar. Dass ist eine einmalige Sache, dass wir das an dieser Versuchsanlage einstellen können. Eine ähnliche Anlage gibt es auf der Welt nicht."

Die Gase, die dabei entstehen, können als Brennstoff in einem Kraftwerk dienen. In erster Linie ist das Wasserstoff. Sein Vorteil: Wenn er verbrannt wird, entsteht nur Wasser. Doch beim modernen Holzvergaser bilden sich auch Spuren von Verunreinigungen: zum Beispiel Asche, Teer oder Schwefel. Die gilt es zu vermeiden, und deshalb analysieren Hartmut Spliethoffs Mitarbeiter ganz genau, was in dem entstehenden Gas enthalten ist.

"Und das gibt uns dann Aufschluss darüber, welche Schäden in technischen Prozessen auftreten können durch diese Spurenstoffe. Die können Korrosion verursachen, Ablagerungen und so weiter. Genau das machen wir hier in dieser Anlage."

Ziel ist es, die optimalen Bedingungen für diesen Prozess zu finden. Neben dem eigentlich erwünschten Brenngas, dem Wasserstoff, entsteht beim Vergasen auch Kohlendioxid. Damit es nicht als Treibhausgas in die Atmosphäre gelangt, soll es zukünftig aus der Gasmischung abgetrennt werden – mit Membranen, die CO2 zurückhalten.

"Das ist in einer weiteren Phase geplant. Der Vorteil wäre, dass man das mit solchen Membranen bei höheren Temperaturen machen könnte, bei 500-600 Grad Celsius. Und man müsste nicht auf sehr niedrige Temperaturen abkühlen. Sie können sich vorstellen: Immer wenn ich abkühle und wieder aufheize, verliere ich Energie. Und wenn wir das mit Membranen bei hohen Temperaturen machen, sind wir wiederum energieeffizienter."

Etwa 45 Prozent der Energie aus Kohle oder Biomasse kann mit diesem Verfahren in Strom umgewandelt werden. Moderne Kohlekraftwerke in Deutschland bringen es auf knapp 40 Prozent. Der Holzvergaser des 21. Jahrhunderts soll also zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Die Energieausbeute soll erhöht werden, und das Kraftwerk soll dabei so gut wie kein CO2 in die Atmosphäre blasen. Erste größere Anlagen arbeiten bereits nach diesem Prinzip, etwa in Spanien und den Niederlanden. Aber noch viel zu oft müssen sie - genau wie im Technikum der TU München - den Betrieb wegen Wartungsarbeiten einstellen.