Methanisierung

Laufzeit:

1-6-2016 - 31-5-2019

 

Beschreibung:

Teilnehmer: FH (Federführung), Wessling, Host

 

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Das Projekt befasst sich mit der Einbindung der biogenen Methanisierung in bestehenden Biogasanlagen zur Aufkonzentrierung von Biogas. Die biogene Methanisierung ist ein Verfahren, welches in den letzten Jahren in der Forschung zunehmend an Bedeutung gewonnen hat, sodass im Jahr 2015 erste Pilotanlagen errichtet wurden. Diese Pilotanlagen werden jedoch lediglich als Power-to-Gas-Anlagen betrieben und dienen als Alternative zur chemischen Methanisierung. Das bedeutet, dass sie nur für die Konversion von nahezu reinem Kohlenstoffdioxid entwickelt wurden. Das Ziel dieses Projektes ist es, die Methanisierung zur Konversion von Biogas (Kohlenstoffdioxid und Methan) einzusetzen. Hierzu wird die Methanisierung in praktischen Versuchen optimiert, konkrete Einsatzmöglichkeiten identifiziert, Nutzungskonzepte erstellt und die Ergebnisse praktisch umgesetzt.

 

Das Projekt gliedert sich in fünf Posten, die folgend kurz beschrieben werden:

 

P 1: Optimierung der biogenen Methanisierung

 

In dem Arbeitspaket wird die biogene Methanisierung aufbauend auf die Ergebnisse des GreenGas-Teilprojektes „Biogene Methanerzeugung aus Wasserstoff & deutsch-niederländische Datenbank Biogaserzeugung“ weiterentwickelt. Für die biogene Methanisierung bestehen im Projektgebiet mehrere potenzielle Einsatzgebiete.

 

Lokale Verwertung

 

Ein Einsatzgebiet ist die Erhöhung des Methangehalts von Biogas zur direkten Verwertung in einem BHKW. Hierfür müssen Versuche, mit im Biogas üblichen Methan-Kohlenstoffdioxid-Verhältnissen durchgeführt werden. Das Ziel der Versuche ist die Ermittlung der wirtschaftlichsten Betriebsweise.

 

Aufreinigung auf Erdgasqualität

 

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die kontinuierliche Aufreinigung von Biogas auf Erdgasqualität zur Einspeisung in Gasnetz. Der Fokus der Versuche liegt hier auf der Qualität des Produktgases, da zur Einspeisung eine bestimmte Gasqualität erreicht werden muss.

 

Power-to-Gas

 

Das Verfahren ist potenziell auch als Power-to-Gas-Anlage einsetzbar. Zur Untersuchung dieser Einsatzmöglichkeit werden Versuche zur diskontinuierlichen Betriebsweise durchgeführt, d.h. die Anlage wird nur betrieben wenn der Strom zu Wasserstoffproduktion günstig ist. Da allerdings der Biogasprozess, in dem das Biogas entsteht ein kontinuierlicher Prozess ist wird im Rahmen dieser Versuchsreihe nicht nur Biogas als Feedstrom sondern auch reines Kohlenstoffdioxid betrachtet. Für die Durchführung der Versuche müssen die bereits vorhandenen halbtechnischen Anlagen modifiziert werden. Die Modifikationen umfassen die Installation von Elektrolysemodulen, zur bedarfsgerechten Produktion von Wasserstoff, die Anpassung der Gasdurchflüsse, durch die Anschaffung neuer Durchflussregler sowie der Implementierung neuer Messgeräte. Alle Messwerte und Einstellungen werden digital erfasst und ausgewertet.

 

Ziel der Versuche im halbtechnischen Maßstab ist es ein vielseitig einsetzbares Verfahren zu entwickeln, mit dem aus Kohlenstoffdioxid bzw. Biogas und Wasserstoff Biomethan erzeugt wird, welches als Energieträger vielfältig eingesetzt werden kann.

 

Meilenstein: Die Versuche im halbtechnischen Maßstab sind abgeschlossen

 

P 2: Identifikation von Einsatzmöglichkeiten für die Technologie

 

Vor der Einführung einer neuen Technologie müssen Absatzwege für das Produkt identifiziert und die Technik mit Konkurrenztechnologien verglichen werden. Hierfür wird in dem zweiten Arbeitspaket aufbauend auf den Ergebnissen des GreenGas-Teilprojektes „InNet“ eine Marktanalyse durchgeführt. Besonderes Augenmerk wird bei der Marktanalyse auf den Wirtschaftraum des Projektgebietes gelegt.

 

Meilenstein: Das Verfahren wurde mit Alternativ-Verfahren verglichen und Absatzmärkte ermittelt.

 

P 3: Nutzungskonzepte für die Technologie

 

In dem dritten Paket werden Konzepte für die Region erstellt, in denen verschiedene Nutzungspfade anhand von bestehenden Anlagen genauer untersucht werden. Hierbei werden neben der kontinuierlichen Einspeisung auch der semikontinuierliche Betrieb der Methanisierungsanlage und der Einsatz zur Effizienzsteigerung einer Biogasanlage betrachtet. Der semikontinuierliche Betrieb, als Power-to-Gas-Anlage, kann genutzt werden um in Zeiten in denen ein Stromüberschuss auftritt, diesen zur Produktion von Wasserstoff zu nutzen.

 

Neben dem Einsatz der Methanisierung in Verbindung mit einer Biogasanlage werden auch andere Quellen für Kohlenstoffdioxid identifiziert und Konzepte für den Einsatz der Technologie in dem Bereich erstellt. Abschließend werden auf Basis der Ergebnisse der halbtechnischen Versuche Pilotanlagen für die zuvor ermittelten Einsatzgebiete geplant. Die Planung umfasst die technische Auslegung einer großtechnischen Pilotanlage und die darauf basierende wirtschaftliche Planung. Damit stehen am Ende des Projektes mehrere Konzepte und Auslegungen für Pilotanlagen, die je nach politischen Rahmenbedingungen und Marktentwicklungen umgehend mit oder sogar ohne Förderung in die Bauphase gehen können.

 

Meilenstein: Es wurden Nutzungskonzepte entwickelt und auf deren Basis Pilotprojekte vorbereitet.

 

P 4: Dokumentation und Berichterstellung

 

In dem letzten Arbeitspaket werden die Ergebnisse der ersten beiden Pakete über den gesamten Projektzeitraum in einem Abschlussbericht dokumentiert. Zusätzlich werden hier Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge erstellt.

 

Meilenstein: Die Ergebnisse wurden in einem Abschlussbericht zusammengefasst und veröffentlicht.

 

Am Ende der Projektlaufzeit sind die Einsatzmöglichkeiten der biogenen Methanisierung untersucht und die Technologie soweit entwickelt, dass sie in der Praxis eingesetzt werden kann. Des Weiteren können Pilotanlagen im technischen Maßstab errichtet werden. Auf Basis der in diesem Projekt erstellten Konzepte erfolgt die Identifikation geeigneter Standorte sowohl auf niederländischer als auch auf deutscher Seite. Die wirtschaftlichen Rahmenparameter werden ebenfalls in den Konzepten dargestellt.

 

Ein Beispieleinsatzbereich für die Methanisierung ist die Produktion und Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz. Das Biogas bzw. das Kohlenstoffdioxid wird durch die Vergärung von Reststoffen in einer Biogasanlage erzeugt, wie es bereits häufig der Fall ist. Da das mit der Methanisierung erzeugt Methan damit vollständig aus regenerativen Energien und Reststoffen erzeugt wurde kann es nach der Einspeisung als Biokraftstoff auf dem Markt angeboten werden. Durch die Biokraftstoffquote ist damit der Wert des Biomethans wesentlich höher als der von Methan aus fossilen Quellen. Eine Direktvermarktung an einen Autohersteller, der damit seinen Flottenverbrauch senkt, ermöglicht einen Preis von >0,20 €. Der Börsenpreis von Erdgas steht gegenwertig bei maximal 0,08 €. Diese erhebliche Wertsteigerung würde unter den gegenwertigen Voraussetzungen einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen ermöglichen.

 

Durch deutsche, niederländische und englische Publikationen und Vorträge werden die Ergebnisse veröffentlicht. Die Veröffentlichung der Ergebnisse steigert das Interesse an dem Verfahren, was wiederum die Auftragslage der beteiligten Unternehmen verbessert. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen, die sich für die beteiligten kleinen und mittleren Unternehmen ergibt wird durch die Veröffentlichungen auch die Innovationskraft der Projektregion als europäische Modellregion international verdeutlicht.

 

Ziel des Projektes ist es also, eine Technologie zu optimieren, die Stärken der Technologie zu identifizieren, Einsatzmöglichkeiten aufzuzeigen, die Ergebnisse einer breiten Öffentlichkeit zu Präsentieren und anhand von Demonstrationsanlagen zu überprüfen.

Milestone

 

Beschreibung:

 

1. Meilenstein:

Die Versuche im halbtechnischen Maßstab sind abgeschlossen

 

2. Meilenstein:

Das Verfahren wurde mit Alternativ-Verfahren verglichen und Absatzmärkte ermittelt.

 

3. Meilenstein:

Es wurden Nutzungskonzepte entwickelt und auf deren Basis Pilotprojekte vorbereitet.

 

4. Meilenstein:

Die Ergebnisse wurden in einem Abschlussbericht zusammengefasst und veröffentlicht.