Was moderne Holzkraftwerke zum Klimaschutz beitragen können

FH Vorarlberg Studentin erstellt Ökobilanz für das Holzkraftwerk in Dornbirn:

Strom, Wärme und hochwertige Holzkohle – das sind die drei Produkte, die im Holzkraftwerk in Dornbirn erzeugt werden. Letzteres ist ein Nebenprodukt der Energiegewinnung der innovativen Syncraft-Technologie und besonders interessant für den ökologischen Fußabdruck. Zu diesem Ergebnis kommt Elena Käppler, die im Rahmen ihres Masterstudiums Energietechnik und Energiewirtschaft an der FH Vorarlberg die Ökobilanz des Holzkraftwerks „auf Herz und Nieren“ geprüft hat.

Das Holzkraftwerk des Energiewerks Ilg in Dornbirn produziert aus Holzhackschnitzeln Strom und Wärme. Dazu wird ein neuartiges Verfahren, der „Schwebefestbettvergaser“, verwendet, der 2016 mit dem Energy Globe Award ausgezeichnet wurde. Elena Käppler setze sich in ihrer Masterarbeit das Ziel, eine Ökobilanz für die Erzeugung von Strom und Wärme mit dieser neuen Technologie zu erstellen: „Ich habe mir die gesamte Herstellungskette vom Bau des Nahwärmenetzes über das Fällen des Holzes im Wald bis zur Erzeugung von Strom und Wärme im Kraftwerk in allen Details angeschaut und den ökologischen Fußabdruck berechnet.“

Käppler wies nach, dass aus jeweils 0,45 kg waldfrischem Holz eine Kilowattstunde Energie erzeugt wird, die in Form von Strom ins Netz beziehungsweise in Form von Wärme an Dornbirner Haushalte und Betriebe geliefert wird. Zusätzlich werden derzeit 0,1 Kilowattstunden fossile Energie benötigt, die hauptsächlich in Form von Treibstoffen für Holzfällen, Radlader und Hacker benötigt werden. Tobias Ilg, Betreiber des Kraftwerks, sieht hier den größten Ansatzpunkt für eine weitere Verringerung der Treibhausgasemissionen: „Wir starten derzeit ein Projekt zur Elektrifizierung der forstwirtschaftlichen Maschinen. Langfristig setzen wir uns das Ziel, den selbstproduzierten Strom zu tanken, um von fossilen Treibstoffen unabhängig zu sein.“

Ein Nebenprodukt des Prozesses ist besonders interessant für den ökologischen Fußabdruck. Marcel Huber, Geschäftsführer von SYNCRAFT Engineering, Hersteller des Schwebefestbettvergasers, erklärt: „Im Holzkraftwerk fällt als Nebenprodukt reine Holzkohle an, die qualitativ so hochwertig ist, dass als Terra-Preta Bodenverbesserer eingesetzt werden kann.“ Laut Huber entsteht dadurch das Potential, Kohlenstoff langfristig zu binden. Wird die Holzkohle in die Natur ausgebracht statt verbrannt, wird Kohlendioxid aus der Luft gebunden. Käppler hat den Treibhausgasfußabdruck mit und ohne Kohlenstoffbindung für eine Kilowattstunde erzeugter Energie berechnet: „Berücksichtigte ich die Kohlenstoffbindung, werden 36,8 g CO2-Äquivalent-Emissionen gebunden, betrachte ich die Holzkohle neutral, so fällt ein Ausstoß von 28,1 g CO2-Äquivalent-Emissionen an.“

„Der Treibhausgasausstoß von 28,1 g CO2-Äquivalent-Emissionen liegt ähnlich hoch wie andere erneuerbare Technologien, die meist höhere Emissionen bei der Herstellung und geringere Emissionen im Betrieb verursachen als Biomasse“ erklärt Babette Hebenstreit, Hochschullehrerin für Energietechnik und Energiewirtschaft an der FH Vorarlberg. „Im Unterschied zu anderen erneuerbaren Technologien kann Biomasse daher den Treibhausgasausstoß umkehren, solange die Holzkohle stabil bleibt. Von Holzwachstum bis Strom- und Wärmeerzeugung werden über die ganze Prozesskette inkl. Berücksichtigung der Brennstoffaufbereitung und der Transporte 36,8 g CO2-Äquivalent-Emissionen aus der Luft gebunden“, betont Hebenstreit.

Neben den Treibhausgasemissionen ist der effiziente Einsatz des Energieträgers Holz besonders wichtig. Käppler hat daher das Energieflussdiagramm des Kraftwerks im Jahr 2016 erstellt. Der Gesamtwirkungsgrad des Holzkraftwerks beträgt 84,5%, die sich aus 29,3% Strom und 55,2% Wärme zusammensetzen. Ein Teil der Wärme wird zur Holztrocknung verwendet und ein Teil geht im Nahwärmenetz verloren. Bei den Haushalten kommen 42,1% der eingesetzten Energie des Kraftwerks in Form von Wärme an. „Der elektrische Wirkungsgrad von fast 30% kann mit deutlich größeren Kraftwerken auf Basis fester Brennstoffe mithalten“, merkt Hebenstreit an. „Durch den Betrieb des Kraftwerks mitten in der Stadt ist die Wärmeabnahme ganzjährig gesichert, was zu einem hohen Gesamtwirkungsgrad führt“, erklärt Babette Hebenstreit den Vorteil der kleinen Baugröße.

Zusammenfassend sagt Tobias Ilg, dass „Strom aus Holz einen entscheidenden Beitrag zur Energieautonomie Vorarlberg 2050 leisten kann, solange die Wege kurz sind und die Wärmeabnahme gesichert ist.“

Weitere Informationen: Elena Käppler: Lebenszyklusanalyse der Strom- und Wärmeerzeugung einer Holzvergasungsanlage inklusive Nahwärmenetz. Masterarbeit, FH Vorarlberg, 2017. https://energie.labs.fhv.at/Masterarbeiten/ETW15/Masterarbeit_Kaeppler.pdf