Techniken zur Biokohle-Herstellung

Vortrag zum Abschlussworkshop TerraBoGa

Dipl.-Ing. Jörg Rüdiger

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Gliederung

1. Kohlenstoffspeicherung und Süd-Nord-Technologietransfer

2. Verfahren zur Biokohle-Herstellung

3. Methodik der Szenarien-Entwicklung

4. Ausblick: Sondergebäude mit Tier- und Pflanzenbesatz

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1. Kohlenstoffspeicherung und Süd-Nord-Technologietransfer

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Yacouba Sawadogo, Region Yatenga, Burkina Faso

Kleinbäuerliche Landwirtschaft im Sahel: gelebte Nachhaltigkeit

Quelle: Andrea Borgarello, http://www.odditycentral.com/

Jeder Boden ist ein lebendiger Organismus.

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Biokohle (BK) - Herstellung in Kleinholzvergasern

Quelle: Kaskad-E GmbH, Bedienungsanleitung

Primärluft

Sekundärluft (2)

Sekundärluft (3)

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Sekundärluft (1)

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Biokohle aus Vergasung = partielle Verbrennung

Gase / Dämpfe

Feststoff

Staub-/ Kokspartikel

Ruß

Rauchgas, AschepartikelRauchgas

Pyrolyse

OHNE Phasentrennung Totalverbrennung

Gase / Dämpfe

Feststoff

Koks+mineralische Bestandteile

Rauchgas

Pyrolyse

MIT PhasentrennungVergasung + Pyrolyse

=Biokohle

Rußabbrand

Gasphase

Feststoffphase

Feststoffphase

Quelle: eigene Darstellung

Gasphase

mineralische Bestandteile=Asche

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Chemie und Physik der Biokohlebildung

Quelle: Energynews, KIT  

„Langsame“ Niedertemperatur-Pyrolyse Sphärostruktur

„Schnelle“ Mittel- / Hochtemperatur-Pyrolyse Porenstruktur

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2. Verfahren zur Biokohle-Herstellung

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Festbettvergaser Typ AHT

Quelle: AHT

1 Double-Fire-Reaktor: vorrangig Wärme- / Strom-Auskopplung

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Festbettvergaser Typ BioMaCon

Quelle: BioMaCon

ca. 60 t/a Dendromasse, installierte Heizleistung: 60 kW

2 Pyrolyse mit mehrstufiger Holzgasverbrennung: vorrangig BK-Erzeugung

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Winklergenerator

Quelle: Palaterra

3 Wirbelschichtvergaser: effiziente Wärme- / Strom- / BK-Auskopplung

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3. Methodik der Szenarien-Entwicklung

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Flüssige Inputstoffe,(Grau-/ Schwarzwasser)

Rotte und Fermentation Biokohlesubstrate (BKS)Quelle: Palaterra

Feste Restbiomasse,(Grünschnitt / Parkpflegematerial)

grob, holzig, trockenfein, nass

BiokohleHolzvergaser-BHKW

Zuschlagstoffe

Option: Organische Sorption; Bewässerung,Brauchwasser

Szenarien: Herstellung der Biokohlesubstrate (BKS)

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4. Ausblick: Sondergebäude mit Tier- und Pflanzenbesatz

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Kraft-Wärme-Kopplung mit Biokohle-Erzeugung

Feststoff-Biomasse

Biokohle

Strom-einspeisung

AuskopplungNT- Heizwärme

Biokohle-Substrat-Produktion (BKS)

+ Organische Sorption

Multi-Fuel-Holzvergaser-BHKW

Vor-

Behandlung

Biokohle-substrat

Sammel- / Kompostplatz

Schwarz-/ Grauwasser

Holz-Biomasse

Struktur-material

Power-to-Gas:Dezentrales Gasnetz mit Syngas-Reformer

Landschafts- / ParkpflegeTiergehege / Aquarium Brauchwasser

Pflanzenkläranlage

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„Syngas“Druck-Gasspeicher

BHKW mit Biokohleerzeugung und wahlweiser Strom- und Wärmenutzung:

• Kleinanlagen-Verbunde zur dezentralen Biokohlesubstraterzeugung

• Integrierte Wasserreinigung: BK-Hygienisierung + Pflanzenkläranlage

• Schließung von ökologischen und ökonomischen Stoffkreisläufen in Tier-und Freizeitanlagen

• Autarke Versorgung Permakultur / Gartenbau / urbane Grünflächen

• Nutzung von Synergien im Flächenlandbau, z.B. Kopplung von Insel-Stromversorgung mit Biogaserzeugung

• Kopplung mechanischer Systeme (Mulchen, Bodenbearbeitung, Trockner) mit mobilen Holzvergasersystemen

• Dezentrale Speichertechnologien: Power-to-Gas-Systeme mit Synthesegas

Ansätze für nachhaltige integrierte Systeme

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MethodikGebäudeAreal

Quelle: BioClime, Projektleitung Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek

Energieverbund im Betrieb

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Erd-wärmepumpe

Pflanzenkläranlage

Optimierung der Energieerzeugung

Stoffkreislaufanalysen

Organische Sorption

Lichtsimulation

Analyse Bauepochen

Analyse Bauteile

Raumluftsimulation

Gesamtbetrachtung - Benchmarking für Sondergebäude -

Biokohle-Technologie

Nahwärmenetz

Biogas-BHKW

Redundanz:Gas- / Ölkessel

Verbrauchsanalysen

Wasser- und Bodenmanagement

Ganglinienanalysen

MethodikGebäudeAreal

Dezentrale Energie- , Wasser- , Kohlenstoff- und Nährstoffspeicherung

Gebäude im Betrieb

Quelle: BioClime, Projektleitung Prof. Dipl.Ing. Katja Biek

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MethodikGebäudeAreal

Beuth Hochschule für Technik BerlinDipl.-Ing. Jörg RüdigerBüro BioClimeForum Seestraße, FS 402Seestr. 4613353 Berlin

Projektleitung BioClime: Prof. Dipl-Ing. Katja BiekWeb: https://projekt.beuth-hochschule.de/bioclime/

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