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Nicht bzw. nicht ausreichend begutachtete Veröffentlichungen spielen in der Diskussion um die Qualitätsmessung wissenschaftlicher Arbeiten bisher nur eine untergeordnete Rolle. Angesichts der aktuellen Entwicklung von Open Access steht jedoch zu vermuten, dass deren Zahl und wohl auch deren Bedeutung aus verschiedenen Gründen stark zunehmen wird. In dieser Arbeit wird das Grundkonzept eines Messinstruments entwickelt, welches in der Lage sein soll, Hinweise auf die Qualität einer Veröffentlichung zu geben. Dieses hier OA_SCORE genannte Instrument basiert auf einer standardisierten Leser-Rückmeldung in Form einer in das Dokument integrierten multidimensionalen Ein-Klick-Lösung. OA_SCORE versteht sich als Teil des Altmetrics-Ansatzes. Der Anwendungsbereich kann auch auf andere Arten wissenschaftlicher Veröffentlichungen ausgedehnt werden. Im ZIP-Archiv befindet sich der Anhang der Arbeit.

Es soll untersucht werden, ob sich holzartige Komponenten des Siebüberlaufs von Kompostwerken mithilfe von Holzvergasung in ein Brenngassubstitut umwandeln lassen. Ein weiteres Ziel ist der regionale Einsatz der Prozessnebenprodukte: Beispielsweise Pflanzenkohle zur Bodenverbesserung in der Landwirtschaft oder abgesiebtes Feinkorn zur Bodenherstellung im Deponiebau. Erforscht wird die grundsätzliche Möglichkeit der Vergasung von Holzaufkommen, welches zuvor mehrere Wochen in einem Kompostierungsprozess verbracht hat. Neben der Prüfung der technischen Machbarkeit sollen die tangierten Stoffströme bestmöglich geschlossen und ein regionaler Wertschöpfungskreislauf bedacht werden. Zur Klärung der Forschungsfragen wird eine Testvergasung in einem Gleichstromreaktor durchgeführt und die Ergebnisse analysiert. Dafür wird der Siebüberlauf händisch sortiert und zu Holzhackschnitzeln aufbereitet, bevor er vergast wird. Anhand der Gaszusammensetzung wird eine Grobdimensionierung für eine Holzvergasungsanlage durchgeführt. Die Prozessnebenprodukte werden im Labor analysiert. Die Vergasung im Gleichstromreaktor verläuft grundsätzlich vielversprechend und die Güte des Holzgases erlaubt den Betrieb eines BHKW-Motors. Allerdings kommt es zu Verschlackungen des Reaktors, da die Holzhackschnitzel einen hohen Ascheanteil aufweisen. Das entstehende Asche-Koks-Gemisch erfüllt alle Pflanzenkohleparameter außer PAK und kann somit nicht verwertet werden. Das abgesiebte Feinkorn kann nicht unaufbereitet als Rekultivierungsschicht im Deponiebau eingesetzt werden. Trotz allem stimmen die Ergebnisse optimistisch. Der Verschlackung kann entgegengewirkt werden. Dies wäre bspw. mit Dampf statt Luft als Vergasungsmittel oder in einem Wirbelschichtreaktor möglich. Ebenso sind die PAK-Werte des Asche-Koks-Gemisches prozessabhängig. Die Arbeit zeigt also: Eine energetische Nutzung des Holzgases aus Siebüberlaufshölzern sowie die stoffliche Verwertung der Prozessnebenprodukte scheint technisch machbar, wenn die Prozessführung angepasst wird.:1 Einleitung 1.1 Forschungsfragen 1.2 Projektumfeld 1.3 Zielstellung 2 Rechtliche Berührungspunkte 2.1 Einleitung 2.2 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz 2.3 Altholzverordnung 2.4 Bundesimmissionsschutzgesetz 3 Vergasung 3.1 Vergasungsprozess 3.2 Abgrenzung zur Verbrennung 3.3 Abgrenzung zur Pyrolyse 3.4 Stand der Forschung und der Technik 3.5 Reaktortypen 3.6 Einflussparameter 4 Brennstoffe, Prozessprodukte und Rückstände 4.1 Biomasse 4.2 Prozessprodukte 5 Regenertative Thermische Oxidation 5.1 Beschreibung der Anlage 5.2 Verwendung von Holzgas in der RTO 6 Brenngas 6.1 Grundlagen 6.2 Erdgas 6.3 Holzgas 7 Herstellung von Holzhackschnitzeln aus Siebüberlaufsmaterial 7.1 Hintergrund 7.2 Holzhackschnitzel aus Siebüberlauf 8 Kompost- und Energieanlage 8.1 Beschreibung der Anlage 8.2 Umsetzbarkeitsbetrachtung 9 Testvergasung an der Hochschule Zittau 9.1 Kooperationshintergrund 9.2 Testlauf im Gleichstromvergaser 9.3 Wirkungsgrad 9.4 Umgang mit Reststoffen 10 Auslegung eines potenziellen Vergasers 10.1 Prozessführung 10.2 Grobdimensionierung des Vergasers 10.3 Brennstoffbedarf decken 10.4 Bilanzierung der CO2-Emissionen 10.5 Einbindung in den Betriebsablauf 11 Wirtschaftlichkeit 11.1 Grundlagen 11.2 Erlöse durch Inputmaterial 11.3 Kosten der Aufbereitung 11.4 Kosten der Holzvergasung 11.5 Erlöse der Erdgassubstitution 11.6 Kosten der Reststoffentsorgung 11.7 Erlöse der Pflanzenkohle 11.8 Errichtungskosten 11.9 Investitionsrahmen 12 Zusammenfassung 12.1 Fazit 12.2 Empfohlenes weiteres Vorgehen 12.3 Persönliches Fazit

In dieser Arbeit wird eine entwickelte Mikro-Wärme-Kraft-Kopplungsanlage für die Nutzung fester Biomasse beschrieben und vermessen, welche hochflexibel in einem sehr kleinen Leistungsbereich von unter 1 kWel arbeitet. Die Anlage verfügt über einen Gegenstromfestbettvergaser, einen Verbrennungsmotor und einen Gleichstromgenerator. Als Brennstoff wird Holzkohle und als Vergasungsmittel Luft genutzt, der Betrieb erfolgt autotherm. Es werden die Machbarkeit, die systemrelevanten Parameter und das dynamische Verhalten der Anlage dargestellt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden die technischen und rechtlichen Anforderungen bezüglich einer Integration in ein häusliches Umfeld betrachtet. Weiterhin wird eine ökonomische Betrachtung durchgeführt, um den anzustrebenden Pfad zur Weiterentwicklung zu identifzieren. Abschlieÿend wird mit Hilfe der gemessenen Daten gezeigt, wie eine Referenzanlage modelliert und notwendige Gleichungen zur Anlagensimulation gebildet werden, um einen dynamischen Betrieb hochaufgelöst darzustellen. In this thesis a micro-cogeneration unit for the use of solid biomass is shown, which operates flexible in a very small power range of less than 1 kWel. The plant has a countercurrent fixed bed gasifier, an internal combustion engine and a DC generator. Charcoal is used as fuel and air as a gasification agent, the operation is autothermal. The feasibility, the system-relevant parameters and the dynamic behavior of the system are shown. Based on these results, the technical and legal requirements for integration into a home environment are considered. Furthermore, an economic analysis is carried out to identify the desired path to further development. Finally, with the help of the measured data it is shown how a reference plant is modeled and necessary equations for the plant simulation are formed in order to represent a dynamic operation in high resolution.