合成ガスおよび木材ガス
合成ガスとは何ですか？
合成ガス (合成ガス）は、主に水素（H₂）と一酸化炭素（CO）からなる可燃性混合ガス。製造方法によって、二酸化炭素（CO₂）、メタン（CH₄）、窒素（N₂）、その他のガスが含まれることもあります。
合成ガスは、低酸素環境または酸化効果の低い環境において、石炭、バイオマスまたはプラスチック廃棄物のような炭素質物質の熱変換によって生成されます：低酸素環境または酸化効果の低い環境での石炭、バイオマスまたはプラスチック廃棄物。
合成ガス製造の一般的なプロセスは、古典的なガス化（石炭やバイオマスなど）または天然ガスの改質（水蒸気、酸素またはCO₂を使用）です。
合成ガスは、メタノール、アンモニア、フィッシャー・トロプシュ燃料（合成燃料）などの化学製品の製造、発電や熱の発生、あるいは水素製造の原料として使用されます。
ウッドガスは合成ガス
木質ガス は、木材やその他の木質バイオマスをガス化して得られる特殊な合成ガスです。この混合ガスは、歴史的な非常時（例えば、第二次世界大戦中の木質ガス自動車）に役割を果たし、現在ではエネルギー転換／再生可能エネルギーと技術開発の過程で重要な役割を担っています。
木質ガスは、酸素のない状態で木材を熱化学的にガス化することにより発生する可燃性混合ガス。主成分は一酸化炭素（CO）、水素（H₂）、メタン（CH₄）、窒素（N₂）、二酸化炭素（CO₂）。
木材ガスは、約800～1,400℃の温度で木材ガス化炉で製造されます。木材のガス化は、酸素不足の制御下で行われます（熱分解、酸化、還元）。木材ガスは、特定の用途（発電、熱生成、化学原料の生産など）に適した、特定の物理的、化学的、エネルギー的特性を持っています。
写真：Bundesarchiv Bild 183-V00670A、1946年ベルリン、木製ガス駆動の車。
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木材ガスの抽出
木材ガスは、限られた酸素の供給で木材を高温の可燃性混合ガスに変換する熱化学プロセスである木材のガス化によって生成されます。この混合ガスは主に一酸化炭素（CO）、水素（H₂）、メタン（CH₄）、二酸化炭素（CO₂）、窒素（N₂）から構成されています。製造工程により、木材ガスは少量から中程度のタール物質をガス状で含んでいます。
このプロセスはいくつかの段階を経て行われます：
ガス化炉への 木材の充填： 木材チップやペレット状の木材をガス化炉に上から充填します。
乾燥（100～150℃）： まず、リアクター下部の廃熱を利用して木材を乾燥させます。これにより、木材に含まれる水分が蒸発します。これは、実際のガス化プロセスを効率的に行うために必要です。
熱分解（200～500℃）： 乾燥木材が熱により固体成分（炭）、ガス、揮発性有機物質（タール、オイル）に分解。生成物合成ガス、タール、木炭
酸化（800～1400℃）： 制御された空気（または酸素）の供給により、熱分解生成物の一部を燃焼させます。その結果生じる熱が熱分解と還元反応を促進します。反応：
- c + o₂ → co₂ h₂ +½ o₂ → h₂o
還元（800～1000℃）： 高温域で、残った木炭がCO₂やH₂Oなどと反応し、可燃性の木質ガスに。反応：
- C + CO₂ → 2CO
- c + h₂o → co + h₂
- c + 2 h₂o → co₂ + 2 h₂
ガスの精製と利用： 高温の木材ガスはリアクターから排出され、フィルターシステムで精製（タール、ダスト、凝縮物を除去）された後、CHPユニットなどで発電に利用されます。
木材ガス化炉にはどのような種類がありますか？
固定式キャブレター（カウンターフローキャブレター）
コンパクトで効率が高いが、木材ガス中のタール分が多い。
固定式キャブレター（直流キャブレター）
コンパクト、高効率、中小規模のシステムに最適、木材ガス中のタール含有量が低い。
流動床ガス化炉
混合度が高く、大型システムに適しており、木材ガス中のタール含有量が低い。
エントレインフローキャブレター
高温、高速反応、特に工業用途に。
木質ガスの用途
発熱
バーナーやボイラーに直接使用できます。地域暖房ネットワーク、乾燥システム、温室などで使用。手間のかかるガス洗浄が不要なため、非常に簡単に使用できます。
発電
木質ガスは、ガスエンジンやガスタービンを駆動してグリーン電力を発電します。熱電併給プラント（CHP）では、さらに熱を利用することができます。 熱電併給の総利用率：>80 %.自治体、商業、工業などの分散型エネルギー供給に最適。
工業用プロセス熱
高温プロセス（金属加工、セラミックス製造、乾燥など）での利用や、特定の産業プラントにおける化石燃料の代替としての利用。
車両推進（歴史的および実験的）
かつて（第二次世界大戦中など）、いわゆる木質ガス自動車が使われていました。 現在では歴史的、実験的な意味合いが強く、用途も複雑で規制も難しい。
化学処理（合成）
木材ガスはCOとH₂を含み、メタノール、アンモニア、フィッシャー・トロプシュ燃料（合成ディーゼル、パラフィン）製造用の合成ガスとして使用可能。
合成天然ガス（SNG）
バイオエコノミーとグリーンケミストリーのパイオニア。 https://www.ecoloop.eu/anwendungen/
木質ガスの利点は多岐にわたります。
- 再生可能で気候に優しい
木材は再生可能な原料。持続可能な管理を行えば、木材の成長過程でCO₂が結合されるため、木材ガスはほぼCO₂ニュートラル。
- 残材の利用
木くず（林業の残材、製材所の廃材など）、樹皮、その他の生物由来の残渣もガス化することができます。
- 多目的な使用
木質ガスは電気、熱、燃料として利用できます。 特に 効率的に 経由電力熱–カップリング(CHP）。
- 分散型エネルギー供給
森林や残材の多い地域に最適 – 化石燃料からの地域的自立を可能にします。
- 技術的に実証済み
木質ガス化炉と木質ガスCHPユニットは、産業規模で利用可能な実証済みの技術です。
- エネルギー転換への貢献
バイオエネルギー・ミックスの一部として、木質ガスは農村部で化石燃料を代替することができます。
木質ガスの使用制限
- 低エネルギー
木質ガスには窒素とCO₂を多く含むため、発熱量は天然ガス（約4～6 MJ/m³）より低くなります。
ソリューション貢献VEE：
技術的に進んだ、高効率の業界標準システム。
- タール物質および凝縮物
未加工の木材ガスにはタールが含まれています。物質と粉塵が含まれています、 これは注意深くフィルターにかけなければなりません。だから モーターまたはタービン ない 損傷なし損傷がある場合は ガス洗浄が必要です。
ソリューション貢献VEE：
ガス発生器とフィルターシステムの高温は、プロセス内でのタールや凝縮物の形成を防ぎます。
- 有害物質による安全リスク
木質ガスには一酸化炭素（CO）が含まれており、非常に有毒で無臭です。特に密閉された空間では、厳重な安全対策が必要です。
ソリューション貢献VEE：
設置室での統合COモニタリング、ガス漏れを防止する高品質で耐久性のあるシーリングシステム、適用されるDIN、ÖNORM、安全規制に準拠した標準化された計画、設計、操作。
- 変動するガス品質
木材ガスの組成は、木材の種類、水分、運転条件によって異なります。そのため 規制と制御複合体。
ソリューション貢献VEE：
木材チップの乾燥から残渣の排出まで、センサーでプロセスを監視し、プラントを制御します。
- 投資リスク
そのe 経済性 木質ガスシステムの は 特に 補助金、木材価格、CO₂-証書価格 証明書の価格、熱と電気の販売による収入（固定価格買取制度または自家使用による節約額）に依存します。 から。
ソリューション貢献VEE：
VEE木質ガスシステムは、非常に高い出力密度、低いスペース要件、高いシステム稼働率（> 8,000時間/年）など、総合的に優れた経済コンセプトを提供します。
クローズドCO2サイクルにおける木材ガス
木材ガスは持続可能
再生可能な原料
持続可能な方法で管理された森林から産出された木材であれば、再生可能です。高品質の木材を（建築材などとしてではなく）エネルギーを生み出すために使うことは、生態学的にも経済的にも意味がありません。
例えば、製材所から出る廃材や林業から出る端材を責任を持って使用すれば、CO₂サイクルは閉ざされたままです：燃焼時に発生するCO₂は、以前は樹木に吸収されていました。キクイムシなどの被害を受けた森林も、有効利用することができます。
熱電併給（CHP）による高効率化
木材ガスは、熱電併給プラント（CHP）で電気と熱に同時に変換されます。優れたプラント技術により、全体で80％以上の利用率が可能です。
地域サイクルの可能性
木質ガスプラントは分散型で運転することができ、輸送の排出を削減し、地域経済と回復力を強化します。
残材・廃材の利用
ガス化技術は、森林残材や木材チップなど、製材不可能な木材をエネルギー生成に利用することができます。
気候変動により、多くの地域で木材の損傷（暴風雨、キクイムシ、病気、菌類の侵入など）が過去数十年よりも大幅に増加しています。傷んだ木材が腐り、未利用のCO₂が大気中に放出されるよりも、木材ガスへの利用ははるかに環境バランスがよい。