Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Direktmethanisierung zur Flexibilisierung kleiner und mittlerer Biogasanlagen; Teilvorhaben 2: Konzeption und Integration von Heißgasinjektoren für den gekoppelten Betrieb eines Biogasfermenters mit einer Methanisierung - Akronym: FlexBiomethane

Anschrift
regineering GmbH
Am Dörrenhof 13a
85131 Pollenfeld
Projektleitung
M. Eng. Michael Beringer
Tel: +49 8421 93766-62
E-Mail schreiben
FKZ
2219NR277
Anfang
01.01.2020
Ende
30.06.2023
Ergebnisverwendung
Für das Konzept der Heat-Pipe-Kühlung wurden zwei Injektoren gefertigt, wobei einer im Fermenter und einer in einem Behälter für externe Versuche eingebaut wurde. Es stelle sich heraus, dass die Zieltemperatur am Austritt des Injektors von ca. 60 °C bei den real vorherrschenden 250 °C Eintrittstemperatur erreicht werden konnte. Gleichzeitig konnte die dabei entstehende Abwärme zur Direktbeheizung des Substrates genutzt werden. Um die, übertragen auf größere Realbetriebe, hohen Temperaturniveaus zu erreichen, wurden die Gaszuleitungen beheizt. Bzgl. der Lavaldüse wurde der externe Versuchsbehälter so umgebaut, dass auch dieses Injektorkonzept zusätzlich zum Prüfstand beim Projektpartner FAU im Realbetrieb getestet werden konnte. In den Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen wurden verschiedene Szenarien untersucht und u.a. anhand von Zahlenbeispielen mit einem konstanten Nennbetrieb einer Bestandsbiogasanlage verglichen. Als äußerst rentabel erweist sich eine flexible Fahrweise, wobei in Zeiten niedriger Strompreise das BHKW nur mit der Leistung zur Deckung des Eigenverbrauchs (Rührwerke, etc…) läuft, und gleichzeitig die Methanisierung betrieben und das Produktgas in den Fermenter rückgespeist und gespeichert wird. Durch diese maximale Ausnutzung des Speichers kann dann in Zeiten hoher Strompreise eine hohe Leistung abgerufen werden. Bei Betrachtung der Ergebnisse ist außerdem erkenntlich, dass sich eine Erhöhung der Methanisierungsrate (Volumenstrom-Verhältnis) positiv auf die Erträge auswirkt, wobei demgegenüber auch höhere Kosten für den Methanisierungsreaktor anfallen.
Aufgabenbeschreibung
Die Flexibilisierung von Biogasanlagen ist eines der wesentlichen Ziele der letztjährigen EEG-Novellen. Ziel ist dabei die bedarfsgerechte Drosselung der Stromproduktion beispielsweise tagsüber und eine Verschiebung der Stromproduktion zur Deckung von Strombedarfsspitzen. Das Konzept "Power-to-Gas" nutzt die Biogas- oder Kläranlage lediglich als CO2-Quelle für die Methanisierung und ist entsprechend auf große Biomethananlagen beschränkt. Wesentlich vereinfachen würde sich die Prozesskette dagegen, wenn das CO2 für die Methanisierung nicht vollständig abgetrennt werden müsste, sondern das Biogas direkt katalytisch umgesetzt und im vorhandenen Gasspeichervolumen der Fermenter zwischengespeichert wird. Beim vorgeschlagenen Konzept wird daher dem Fermenter kontinuierlich Biogas entnommen. Der CO2 Anteil wird katalytisch in Methan gewandelt und zurück in den Fermenter gespeist. Dadurch wird der Anteil des Methans im Gasspeichervolumen des Fermenters kontinuierlich erhöht und die Prozesskette und Abwärmenutzung vereinfacht sich maßgeblich. Da auf die Gasnetzeinspeisung verzichtet wird, reduzieren sich Aufwand und Kosten gegenüber etablierten Konzepten substantiell. Das Projekt soll damit die Umsetzung eines ersten "Proof-of-Concepts" zur katalytischen Direktmethanisierung von Biogas mit Direktdampferzeugung und Direktbeheizung des Fermenters vorbereiten, um eine vielversprechende Option zur einfachen Nachrüstung und Flexibilisierung der ca. 9.000 bundesdeutschen Bestandsanlagen zu erproben. Ziele des beantragten Projektes sind entsprechend - Integrierte Anlagenkonzepte für kleine und mittlere Anlagen - Entwicklung Methanisierungsreaktor mit integrierter Direktverdampfung - Direktbeheizung des Fermenters mit Dampf und heißem Produktgas aus dem Methanisierungsreaktor - Dauertest des Methanisierungsreaktors mit realem Biogas, um nach einer wirtschaftlichen Evaluierung ein weiterführendes Demonstrationsprojekt an einer realen Biogasanlage vorzubereiten.

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