Prozess

Die Anlieferungen vom Altholz erfolgen durch verschiedene Transportunternehmen und werden durch die LKW-Chauffeure selbständig abgewickelt und in den Bunker gekippt. Der Bunker dient als Pufferzone, damit auch an Wochenenden und während Feiertagen jederzeit ausreichend Altholz für die unterbruchfreie und nachhaltige Energieproduktion vorhanden ist. Das Bunkervolumen beträgt ca. 5'000 m³ und ist mit einer Lagerkapazität von ca. 7 Tagen so bemessen.

Die beiden Krananlagen an der Bunkerdecke befördern das Altholz von der Abkippstelle in den Lagerbereich, durchmischen die verschiedenen Holzabfälle und beschicken in regelmässigen Abständen den Einfülltrichter für die Verfeuerung - alles vollautomatisch! Der Bunker verfügt über brandschutztechnische Schutzvorkehrungen wie Sprinkleranlagen und Löschkanonen und wird zudem mit Infrarot-Kameras laufend auf Hitzequellen überwacht.

Nach der Aufgabe der Holzabfälle in den Einfülltrichter kommen diese auf den Feuerungsrost und werden dort mit Bewegungen im Rost bei bis zu 1'200 °C durch den Verbrennungsprozess gefördert. Um das Feuer zu schüren und einen hohen Ausbrand vom Material zu erreichen wird dem Verbrennungsprozess Luft zugeführt. Diese wird durch einen Gewebefilter aus dem Bunker angesaugt und via Feuerungsrost abgegeben. Für den Ausbrand der entstehenden Rauchgase wird der Brennkammer zusätzlich Sekundärluft zugeführt.

Wie beim Cheminée oder einer Feuerstelle zuhause verbleiben gibt es nach dem Verbrennungsprozess Rückstände, die sogenannte Schlacke. Diese fällt am Ende vom Feuerungsrost in ein Wasserbad (Entschlacker), um abzukühlen. Die abgekühlte und befeuchtete Schlacke wird dann kontinuierlich in grosse Transportcontainer befördert und anschliessend auf der Reststoffdeponie der AVAG in Jaberg abgelagert.

Die heissen Rauchgase aus der Feuerung werden anschliessend durch einen Dampfkessel geführt und umströmen dort Heizflächenrohre, womit der Gundstein für für die nachhaltige Energie aus dem Holzkraftwerk Aarberg entsteht (mehr unter Punkt 7). In den Heizflächenrohren ist Wasser enthalten, dass durch die Umgebung der rund 1200 °C heissen Rauchgase auf 480 °C aufgewärmt wird und Dampf entstehen lässt.

Gleichzeitig werden durch diesen Prozess die Rauchgase für die anschliessende Rauchgasreinigung auf eine optimale Betriebstemperatur von 230 °C abgekühlt. Die Rauchgase enthalten beim Eintritt in den Dampfkessel Flugasche, welche sich auf den Heizflächenrohren ablagert. Für eine optimale Dampfproduktion werden diese regelmässig durch Klopfeinrichtungen abgereinigt. Dabei fällt die Flugasche herunter, wird in Trichtern aufgefangen und mit Fördereinrichtungen automatisch in ein Flugaschesilo abtransportiert.

Die Rauchgase, welche bim Verbrennungsprozess unweigerlich entstehen werden in einem Reinigungsprozess von Schadstoffen befreit. Damit werden die strengen Grenzwerte der Luftreinhalteverordnung (LRV) im Holzkraftwerk Aarberg nicht nur erfüllen, sondern sogar deutlich unterschreiten. Dieser aufwändige Reinigungsprozess erfolgt in mehreren Schritten:

• 4.1 Abscheidung Flugasche
• 4.2 Abscheidung Säuren und Schwermetalle
• 4.3 Abscheidung Stickstoffe

Die Rauchgase enthalten nach dem Dampfkessel immer noch Flugaschen. Zur Minimierung der Verschmutzung in den nachfolgenden Reinigungsschritten werden diese durch einen sogenannten Zyklon abgeschieden.

Die Rauchgase werden im oberen Bereich des Zyklons tangential eingeführt und wodurch eine Rotation entsteht. Durch die Fliehkraft wir die Flugasche an den Wänden abgeschieden und fällt in einen darunterliegenden Trichter, wo sie mit Fördereinrichtungen der Kesselasche zugeführt wird.

Die Aschen werden anschliessend in der Kehrichtverwertungsanlage der AVAG in Thun mit einer sauren Wäsche von Schermetallen befreit, damit diese der Wiederverwendung zugeführt werden können. Die gewaschene Asche wird anschliessend auf der Reststoffdeponie der AVAG in Jaberg abgelagert.

Nach der Abscheidung der Flugaschen werden in einem nächsten Schritt Säuren und Schwermetalle aus dem Rauchgas entfernt. Das erfolgt in einer sogenannten Trockensorption, wobei gasförmige Moleküle an der Oberfläche von Feststoffen anhaften: Konkret wird dem Rauchgas Natriumbicarbonat (Backpulver) zugegeben, welches bei den vorherrschenden Temperaturen von ca. 230 °C mit den sauren Bestandteilen im Rauchgas chemisch reagiert.

Dabei entstehen Natriumsalze in fester Form wie z.B. Natriumchlorid (Kochsalz), Natriumsulfat (Glaubersalz) und Natriumcarbonat (Soda), welche in einem mehrstufigen Gewebefilter aus dem Rauchgas entfernt werden. Zudem wird ein mineralisches Adsorbens zudosiert, womit die Abscheidung von Schwermetallen aufgrund der grossen Oberfläche zusätzlich erhöht werden kann.

Für eine optimale Ausnutzung des Natriumbicarbonats, wird ein Teilstrom wieder in die Reaktionsstrecke zurückgeführt. Mit den im Gewebefilter abgeschiedenen Salzen wird anschliessend extern eine gereinigte Sole erzeugt. Diese wird dann wiederum für die Herstellung von Natriumbicarbonat verwendet, womit der Kreislauf geschlossen wird.

Die Abscheidung der Stickoxide aus dem Rauchgas erfolgt in einem Reaktor, welcher auf mehreren Ebenen mit Katalysatormodulen bestückt ist. Diese bestehen aus einzelnen Katalysatorelementen mit einer wabenförmigen Struktur. Bei der Durchströmung der Kanäle reagiert das dem Rauchgas zudosierte Ammoniakwasser mit den Stickoxiden, unter Bildung von Stickstoff und Wasser. Das Katalysatormaterial hat zudem eine oxidative Wirkung, welche die Zündtemperatur herabsetzt, so dass organische Spurenstoffe wie Dioxine und Furane, Kohlenmonoxid oder unvollständig ausgebrannte Kohlenwasserstoffe katalytisch verbrannt werden. Dabei einsteht Kohlendioxid und Wasser.

Die gereinigten Rauchgase haben (dank dem trockenen Reinigungsverfahren) immer noch einen hohen Energiegehalt (Wärme). Diese Wärme wird im Rauchgaskühler ausgekoppelt, womit der Wirkungsgrad der Feuerung auf ca. 96 % erhöht werden kann.

Das erfolgt in zwei Schritten: Zuerst wird mit dem heissen Rauchgas, dass den Rauchgaskühler durchströmt das Wasser für den Dampfkessel (siehe Punkt 3) vorgewärmt. In einem zweiten Schritt wird Heisswasser für die Nutzung als Fernwärme erzeugt. Diese CO₂-neutrale Fernwärme wird in der benachbarten Schweizer Zucker AG für Heizzwecke eingesetzt und kompensiert fossile Brennstoffe.

Die effektive Leistung der Wärmeauskopplung (und Abkühlung der Rauchgase) ist davon abhängig wie viel Fernwärme an die Zuckerfabrik abgegeben werden kann, was je nach Saison schwankt. Im Jahresschnitt ist eine Abkühlung der Abgase auf 80 °C möglich.

Die gereinigten und abgekühlten Abgase werden schliesslich via Kamin in die Umgebung abgegeben. Dabei wird je nach Umgebungsluft (Temperatur und Feuchte) eine weisse Dampffahne sichtbar. Die Temperatur der abgegebenen Abgase liegt selbst bei maximaler Wärmauskopplung noch ca. 30 °C über dem Taupunkt, wodurch der Wasserdampf kondensieren kann und sichtbar wird – ähnlich, wie beim Ausatmen von warmer Luft im kalten Winter.

Die Emissionen werden kontinuierlich gemessen, überwacht und protokolliert. Dank dem mehrstufigen und aufwendigen Reinigungsverfahren im Holzkraftwerk Aarberg können die strengen Vorgaben der Luftreinhalteverordnung (LRV) nicht nur erfüllt, sondern sogar deutlich unterschritten werden.

Der zuvor produzierte Dampf (siehe Punkt 3) wird mit 480 °C und 77 bar auf eine Dampfturbine geführt und treibt dort eine Schaufelwelle mit rund 7'000 Umdrehungen pro Minuten an. Diese wiederum treibt einen Generator zur Stromproduktion an, wodurch pro Jahr 80 Mio. kWh Strom produziert und in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Der so produzierte Strom aus nachhaltiger Quelle entspricht dem Jahresbedarf von rund 32'000 typischen zwei-Personen-Haushalten.

Der noch heisse Dampf wird anschliessend bei mit einem Druck von ca. 2-4 bar für die Herstellung von Fernwärme (Heisswasser) verwendet oder in Form von Dampf direkt an die benachbarte Schweizer Zucker AG für ihren Zuckerproduktionsprozess abgegeben.

Der Restdampf verlässt die Turbine in einem Vakuum mit 20-40 °C, womit keine weitere Verwertung möglich ist. Deshalb wird der Restdampf in einem wassergekühlten Wärmetauscher kondensiert und als flüssiges Wasser in den Dampfkessel zurückgeführt, womit sich der Kreislauf schliesst.

Das durch den noch warmen Dampf erwärmte Kühlwasser vom Wärmetauscher (siehe Punkt 7) wird im oberen Bereich der Kühltürme eingespeist und tropft fein verteilt in ein darunter liegendes Auffangbecken. Zudem sind am Kopf der Kühltürme Gebläse angebracht, die oberhalb des Auffangbeckens Umgebungsluft ansaugen. Beim Kontakt mit der Luft verdunstet das Kühlwasser und durch die Feuchtigkeitszunahme erwärmt sich die Luft, währendem das Wasser unter die Umgebungstemperatur abkühlt und wieder als Kühlwasser eingesetzt werden kann.

Dabei handelt es sich zwar um einen geschlossenen Kreislauf, durch die Verdunstung muss dem Kühlwassersystem aber laufend frisches Wasser hinzugefügt werden. Dafür wird gesammeltes Regenwasser von den Dächern der Gebäude als auch aufbereitetes und enthärtetes Aarewasser eingesetzt. Durch die Verdunstung werden die Salze, welche im Aarewasser enthalten sind, aufkonzentriert. Damit es in der Anlage nicht zu Verkrustungen kommen kann, wird ein Teil des Umlaufwassers laufend abgeführt und gemeinsam mit dem Abwasser der Enthärtungsanlage in die Aare abgeleitet.