Bei der Verbrennung von Materialien entstehen immer Gase. Grundlage ist die thermochemische Pyrolyse, bei der hohe Temperaturen große Moleküle in kleinere aufspalten. Läuft dieser Vorgang mit sauerstoffhaltigen Ausgangsstoffen wie Holz ab, spricht man von Vergasung, und aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz entsteht Holzgas. Wir erklären, was Holzgas ist, wie es entsteht, wie es zusammengesetzt ist und wie es sich zum Heizen und zur Stromerzeugung nutzen lässt.

Wie Holzgas entsteht

Die reine Pyrolyse findet ohne Sauerstoff statt: Holz wird unter Luftabschluss auf etwa 800 Grad erhitzt. Dabei entsteht ein Gasgemisch, dessen Zusammensetzung je nach Verfahren, Holzart und Luftzufuhr schwankt. Neben brennbaren Bestandteilen wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan enthält es auch nicht brennbares Kohlendioxid und weitere Stoffe. Entscheidend ist, dass das enthaltene Kohlenmonoxid hochgiftig, geruchlos und unsichtbar ist, weshalb der Umgang mit Holzgas besondere technische Sorgfalt erfordert.

Heizen mit Holzgas

Unter den bei Verbrennung entstehenden Gasen hat Holzgas einen vergleichsweise geringen Heizwert; Erdgas erreicht ein Vielfaches davon. Um Holzgas als Heizgas nutzen zu können, ist eine ausgeklügelte Vergasungstechnik nötig. Aus der Zusammensetzung ergeben sich weitere Herausforderungen:

• Ein hoher Verunreinigungsgrad muss durch Filtertechnik gemindert werden.
• Die Giftigkeit des Kohlenmonoxids macht Holzvergaser grundsätzlich sicherheitskritisch.
• Der geruchlose Gasanteil darf in keiner Konzentration unkontrolliert entweichen.

Bei der Erzeugung von Holzgas fallen zudem erhebliche Rückstände an. Werden 100 Kilogramm Holz vergast, entstehen unter anderem bis zu rund 30 Kilogramm Holzkohle, einige Kilogramm Teer und Essigsäure sowie je nach Kühlung eine schwankende Menge Wasser. Diese Nebenprodukte müssen bei der Planung einer Holzvergaserheizung berücksichtigt werden.

Vergaserkessel: pyrolysieren und vergasen

Um Holzgas effizient und sicher zu nutzen, arbeiten Holzvergaserkessel mit zwei getrennten Brennkammern. In der ersten Kammer werden das Holz und leichte Gasbestandteile verbrannt. Mit thermischer Unterstützung, etwa durch einen Saugventilator, gelangt der Hauptteil des Holzgases in die zweite Kammer, wo die schweren Gasanteile bei höherer Temperatur verbrennen. Dieser zweistufige Prozess nutzt den Heizwert des Holzes besser aus und filtert schon im ersten Schritt viele Verunreinigungen heraus. Die sauerstoffhaltige Primärluft versorgt den ersten Brennvorgang, während die genau gesteuerte Sekundärluft die Gasverbrennung speist.

Kraft- und Wärmegewinnung

Obwohl Holzgas einen geringeren Heizwert hat, lohnt sich sein Einsatz in der Kraft-Wärme-Kopplung. Bei der Stromerzeugung aus Holzgas wird ein hoher Effizienzgrad erreicht, der den Nachteil des geringen Heizwerts teilweise ausgleicht. In einem Blockheizkraftwerk sorgen Kühlung, Verdichtung und effektive Wärmetauscher für eine wirtschaftliche Erzeugung von Strom und Wärme aus Holz. Zum Schutz der BHKW-Motoren muss das Gas gekühlt und gefiltert werden. Beim Hoch- und Herunterfahren entstehende Gasreste müssen dabei ungenutzt abgefackelt werden, was einen gewissen Schwund bedeutet.

Chancen und Grenzen der Holzvergasung

Holzgas ist ein interessanter Weg, den nachwachsenden Rohstoff Holz vielseitig zu nutzen und über die Kraft-Wärme-Kopplung sowohl Wärme als auch Strom zu gewinnen. Als Brennstoff aus Biomasse gilt Holz als weitgehend klimaschonend, sofern es aus nachhaltiger Bewirtschaftung stammt. Zugleich ist die Holzvergasung technisch anspruchsvoll: Die Anlagen erfordern eine sorgfältige Filterung, Kühlung und Steuerung, und der Umgang mit dem giftigen Kohlenmonoxid verlangt hohe Sicherheitsstandards. Für private Haushalte sind ausgereifte Holzvergaserkessel erhältlich, während größere Holzgas-BHKW eher in der Land- und Forstwirtschaft oder im Gewerbe zum Einsatz kommen. Ob sich die Technik lohnt, hängt stark von der Verfügbarkeit günstigen Holzes und dem Wärme- und Strombedarf ab.

Sicherheit im Umgang mit Holzgas

Wegen des giftigen Kohlenmonoxids steht die Sicherheit bei Holzvergaseranlagen an erster Stelle. Kohlenmonoxid ist geruchlos, farblos und schon in geringen Konzentrationen gefährlich, weshalb die Anlagen absolut dicht sein müssen und über zuverlässige Filter- und Abgassysteme verfügen. Ein Kohlenmonoxidmelder im Aufstellraum erhöht die Sicherheit zusätzlich. Zudem ist eine regelmäßige Wartung wichtig, um Dichtheit und einwandfreie Funktion sicherzustellen. Auch die anfallenden Nebenprodukte wie Teer und Asche müssen fachgerecht entsorgt werden. Aus diesen Gründen gehören Planung, Installation und Wartung einer Holzvergaser- oder Holzgasanlage in die Hände von Fachleuten, die die sicherheitstechnischen Anforderungen kennen und einhalten.

Damit ist Holzgas ein anschauliches Beispiel dafür, wie sich der nachwachsende Rohstoff Holz mit ausgereifter Technik effizient und vielseitig zur Wärme- und Stromerzeugung nutzen lässt.

Wer über eine Holzvergaseranlage nachdenkt, sollte daher sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die sicherheitstechnischen Anforderungen sorgfältig prüfen und sich fachlich beraten lassen.

So bleibt Holzgas eine faszinierende, aber anspruchsvolle Technik, die bei richtiger Umsetzung einen wertvollen Beitrag zur klimaschonenden Wärme- und Stromversorgung leisten kann.

Fazit

Holzgas entsteht, wenn Holz unter hoher Temperatur und Luftmangel thermochemisch zersetzt wird. Es enthält brennbare Bestandteile wie Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan, aber auch giftiges Kohlenmonoxid, weshalb die Technik anspruchsvoll und sicherheitskritisch ist. Der Heizwert liegt unter dem von Erdgas, weshalb ausgeklügelte Holzvergaserkessel mit zweistufiger Verbrennung eingesetzt werden. In Blockheizkraftwerken lässt sich aus Holzgas effizient Strom und Wärme erzeugen. Als Nutzung des nachwachsenden Rohstoffs Holz ist die Holzvergasung eine klimaschonende, aber technisch aufwendige Option.