Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Regenerative Energietechnik II
Biomasse Teil 1From trash to cash
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Thermal Biological Physical
Combustion Gasification Pyrolysis
Heat Fuel Gases (CO + H2)
Liquids
Pretreatment
Fermentation
Ethanol
Hydrolysis
(Heat & Pressure)
Liquids
No AirPartial airExcess air AnaerobeVergärung
CH4
H2
Prinzipielle Pfade der Biomassekonversion
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World Energy ScenariosEnergy Transitions
% of Primary Energy
Coal
Nuclear0%
20%
40%
60%
80%
1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000 2025 2050
Oil
GasNewRenewables
BiofuelsHydro
Traditional
Quelle: Shell Nederland
TraditionalBiomass
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Wirkungsgrade von Biokonversionsprozessen
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0.40 0.2 0.80.6
0.2
0.4
1.0
1.2
1.4
1.8
0.8
0.6
1.6
Atomares O/C Verhältnis
Ato
mar
esH
/C V
erh
ältn
is
HolzLigninZellulose
Biomasse
Torf
BraunkohleKohle
Steinkohle
Zunahme Heizwert
Van Krevelen Diagramm
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Trockensubstanzheizwerte verschiedener Stoffe
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Abhängigkeit des unteren Heizwerts HU von der Feuchtigkeit verschiedener Brennstoffe
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Heizwert einiger feuchter Stoffe
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Biomassefeuerung: Durchbrandkessel
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Biomassefeuerung: Unterbrandkessel
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Hamburg: Müllverwertung Borsigstraße (MVB)
•320.000 t Siedlungsabfälle pro Jahr •Produktion von Dampf für Fernwärmenetz für 54.000 Haushalte
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Biomassekraftwerk der MVV Energie AG in Mannheim
• Stromerlös: 8,7 Cent/kWh• Volllaststunden: 8.000 h/a
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Synthesis Gas
Natural Gas
Gasification
Reforming
Fischer-Tropsch
Methanol
Biomass and waste
H2
DME
Vergasung von Biomasse
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Gleichstrom- und Gegenstromvergaser
• Gegenstromvergaser(Updraft gasifier)
• Gleichstromvergaser(Downdraft gasifier)
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< C + CO2 ? 2 CO ? Ho = 172.6 kJ/mol
< C + H2O ? CO + H2 ? Ho = 131.4 kJ/mol
< C + 2 H2 ? CH4 ? Ho = - 74.9 kJ/mol
< C + O2 ? CO2 ? Ho = - 393.5 kJ/mol
Chemische Gleichgewichte bei der Vergasung
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Biomassevergasung
Imbert-Vergaser: Festbettvergasung im Gleichstrom
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Vergasungsvorgänge im Gleichstromvergaser
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BIOMASS
AIR / OXYGEN
CHAR
BIOGASPressure, Humidity
& temperature condition module
TAR
BIOGAS
ENERGÍAELÉCTRICAENERGÍA
TÉRMICA
FLYING ASH REMOVAL
EQUIPMENT
TAR REMOVAL
EQUIPMENT TORCH
GUASCOR ENGINEFBLD 1MWE
ASH
Modularer Biomassevergaser der Grupo Guascor (Spanien)
•Biomasse: 700 kg/h Holzschnitzel
•Elektrische Leistung: 700 kW
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International research centre in Värnamo in south Sweden
The aerial photo shows the Värnamo Gasifier site with different biofuelqualities in store
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Verwendungsmöglichkeiten für Synthesegas
MeOH
BIOMASSBIOMASS
Cofiring/Reburn
CombinedCycle
Cat: Ni/Mg
Cat: Mixed BasesNa, Ca
CaCN
Cat: Cu-ZnO Cat: Zeolite
HYDROGEN
ETHANOL,MIXED ALCOHOLS
METHANOL, DME
OLEFINS
FTL
LPG
NAPHTHA
KEROSINE/DIESEL
LUBES
WAXES
GASOLINE
OXOCHEMICALSe.g., KETONES
AMMONIA
SNG
CHP
CHP
SYNGAS
FEED PREP
GASIFICATION
CLEANUP
Cat = Catalytic Conversion Process
Cat: Ni, Fe, Cu-Zn
Cat: Ni
Cat: Cu-Zn,Cu-Co
Cat: Cu-ZnO
Cat: H3PO4, Cr2O3
Cat: Fe
Cat: Co/K
UPGRADING
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Prinzipielle Pfade der Vergasung von Biomasse und Kohle
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Vereinfachtes Verfahrensschema zur Synthesegaserzeugung aus holz-artiger Biomasse und Aufbereitung auf Erdgasqualität
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Verschiedene Arten von Wirbelschichten
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Wirbelschichtvergasung: Winkler-Generator
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Wirbelschichtvergasung unter Druck: Rheinbraun-HTW-Verfahren
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Flugstromvergasung: Koppers-Totzek-Verfahren
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Flugstromvergasung unter Druck:
Texaco-Verfahren
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Zusammensetzung der Pyrolyseprodukte als Funktion von Pyrolyse-temperatur und Aufheizrate
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Produkte bei der Holzverkohlung von Buchenholz
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Schema des Reichert-Holzverkohlungsverfahrens
Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Schema des Lurgi-Holzkohle-Verfahrens
Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Lurgi-Anlage zur Verkohlung von Holz
Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Produkte der Holzverkohlung am Beispiel von Buchenholz
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Holzverkohlungsanlage mit Destillation
Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Schema der destillativen Aufarbeitung von Holzteer
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Eukalyptus-Plantage in Brasilien
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Räumen eines Holzkohle-Meilers in Brasilien
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