Funktionsweise
1. Befüllen
Ein Radlader transportiert die Hackschnitzel, Rinde und Sägemehl vom Lager in den sogenannten Schubboden, von welchem aus der Trogkettenförderer dann das Brennmaterial in die Feuerung befördert.
Im Schnitt werden täglich 30 Schaufeln eingefüllt, in den kalten Wintermonaten sogar bis zu 100.
2. Verbrennung
Mittels Hackschnitzel wird Wärme erzeugt: Die Biomasse wird in der Feuerbox verbrannt. Die Verbrennung wird von einer Regelung vollautomatisch gesteuert, um den höchstmöglichen Verbrennungswirkungsgrad zu erzielen.
Dank der Kombination von E-Filter und Rauchgaskondensation werden die Abgasemissionen auf ein Minimum reduziert.
Ein Radlader transportiert die Hackschnitzel, Rinde und Sägemehl vom Lager in den sogenannten Schubboden. Der Schubboden befördert dann das Brennmaterial in den Kessel. Die Kesselanlage mit Treppenrost, Verbrennungszone, Nachverbrennungszone und Wärmetauscher sind die Anlagenteile, die über die Verbrennungsqualität entscheiden. Die optimale Verbrennung von Biomasse ist eine äußerst schwierige Aufgabe, da sich die Zusammensetzung und die Feuchtigkeit des Brennstoffes ständig ändern.
Entscheidende Anlagenteile:
- Rostzonen mit je einem eigenen drehzahlgeregelten Primärluftventilator
- Glutbettregelung
- drehzahlgeregelte Sekundärluftventilatoren
- drehzahlgeregelter Rezirkulationsventilator
- Messung der Verbrennungstemperaturen, Rauchgastemperaturen, Wassertemperaturen
- Messung des Unterdruckes
- O2-Messung
- Eine digitale Regelung wertet alle Messwerte aus und steuert die einzelnen Anlagenteile entsprechend.
Phasen der Verbrennung:
Erwärmungsphase: Glut oder Zündbrenner erwärmen das Holz.
Trocknungsphase: Vorhandenes Wasser wird ausgedampft. Die Trocknungsgeschwindigkeit ist abhängig von Wärmeleitern, spezifischer Wärme, Dichte, Stückgröße und Wassergehalt.
Zersetzungsphase: Bei ca. 150 °C beginnen sich die Hauptbestandteile zu zersetzen. Als erstes Hemizellulose und Zellulose, bei 250 °C das Lignin. Es entsteht als kurzfristiges Zwischenprodukt Lövoglukosan, aus dem sich sofort Verbindungen wie Essigsäure, Aceton, Phenole und andere bilden.
Entgasungsphase: Bei einer Prozesstemperatur von über 250 °C entstehen die ersten Brenngase und Schwelgase. Über 280 °C wird die Reaktion heftiger, die entströmenden Gase enthalten leicht brennbare Stoffe wie CO, CH4, H2, Methanol, Teere und Öle. Bei etwa 350 °C hat die Entgasung ein Maximum erreicht. Um die Energie der Stoffe, die bei der Entgasung entstanden sind, nutzen zu können, müssen die Gase verbrannt werden. Dafür sind Temperaturen von ca. 500 °C und die Vermischung mit einer ausreichenden Menge Luft erforderlich.
950°C ist die ideale Verbrennungstemperatur für Hackschnitzel im Biomassekessel.
3. Stromerzeugung
Im Fernheizkraftwerk wurde das erste ORC-Modul Südtirols und eines der größten Europas realisiert, die elektrische Leistung beträgt 1.500 kW.
Im Verbrennungskessel entsteht durch die Verbrennung von Biomasse Wärme, welche Thermoöl erhitzt. Dieses treibt Turbinen an, der Generator wandelt die Leistung in elektrische Energie um. Die Abwärme wird für die Fernwärmeversorgung der beiden Gemeinden verwendet.
Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme erhitzt das Thermoöl im aufgesetzten Kessel. Der Thermoölkreislauf überträgt die Energie zum ORC-Prozess. Das Prinzip der Stromerzeugung mittels eines ORC-Prozesses ist ähnlich dem des konventionellen Wasser-Dampf-Prozesses mit dem Unterschied, dass statt Wasser ein organisches Arbeitsmittel verwendet wird. Das organische Arbeitsmittel wird durch die Energie des Thermoöls verdampft.
Das dampfförmige Arbeitsmittel treibt die Turbine an. Die Turbine ist mit dem Generator gekoppelt, welcher elektrischen Strom erzeugt. Das aus der Turbine austretende dampfförmige Arbeitsmittel kondensiert im Regenerator und gibt seine Energie an die Fernwärme ab. Die gesamte im Kondensator abgegebene Kühlwärme steht als Nutzwärme für die Fernwärmeversorgung zur Verfügung. Das kondensierte Arbeitsmittel wird mit einer Umwälzpumpe wieder auf das für den Turbinenbetrieb erforderliche Druckniveau gebracht.
4. Fernwärmenetz
Das Fernwärmenetz besteht aus 2 isolierten Rohren, dem Vor- und Rücklauf. Der Vorlauf befördert das Heißwasser zu den einzelnen Fernwärmekunden.
Die Wärme wird beim Kunden mittels einer Wärmeübergabestation an die bestehende Heizungsanlage übertragen und wie gewöhnlich im Haushalt verteilt. Die Regelungsanlage ermöglicht eine vollautomatische Regelung der gewünschten Temperatur.
