LNG Biogas | Herstellung von flüssigem Biomethan aus Biogas zur Langzeitspeicherung von Energie

Das Verbundprojekt entwickelt und optimiert eine Laboranlage, die Biogas zu flüssigem Biomethan umwandelt, mit dem Ziel eine dezentrale und mobile Langzeitspeicherung sowie eine effizientere Nutzung der im Rohgas enthaltenen Energie zu ermöglichen. Das Aufbereitungssystem besteht aus einer auf die von der Verflüssigungseinheit benötigten Mengen ausgelegten Laborbiogasanlage, für das Biogas individuell angepassten Gasreinigung und einer kryogenen Verflüssigungseinheit. Das abgeschiedene Kohlenstoffdioxid wird als Trockeneis abgetrennt und soll stofflich oder energetisch verwertet werden.


Strom und Wärme aus Biogas sind tragende Säulen der Versorgung mit erneuerbaren Energien: Die im Biogas enthaltene Energie wird aber nicht immer effizient genutzt: das liegt beispielsweise daran, dass vielen Biogasanlagen Abnehmer für die bei der Verstromung entstehende Wärme fehlen. Auch sind die Möglichkeiten, das Gas zu speichern auf Grund der enormen Volumenausdehnung begrenzt. Wünschenswert wäre es aber, Biogas vor allem dann zu verstromen, wenn der Strombedarf hoch ist oder Sonnen- und Windenergie nicht verfügbar sind.

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Verfahrensschema zur Herstellung von flüssigem Biomethan aus Biogas
Labor-Biogasanlage

Vom Biogas zum flüssigen Biomethan

Die HSWT und die Hochschule in Landshut arbeiten in einem gemeinsamen vom bayerischen StMWi geförderten Forschungsprojekt an Konzept und Umsetzung zur Umwandlung von Biogas in flüssiges Biomethan. Das System besteht aus einer individuell angepassten Gasreinigung (Projektteil Hochschule Weihenstephan-Triesdorf) und einer kryogenen Verflüssigungseinheit (Projektteil Hochschule Landshut). So entsteht aus dem Rohgas der Biogasanlagen flüssiges Biomethan sowie industriell einsetzbares Trockeneis. Das Biomethan ist auf Grund des stark reduzierten Volumens ein flexibel einsetzbarer, gut transportabler und langzeitspeicherbarer Energieträger. Das abgeschiedene Kohlenstoffdioxid kann als Trockeneis stofflich oder energetisch verwertet werden.

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Aktivkohleproben zur Entschwefelung des Biogases
Gasreinigungseinheit

Arbeitsprogramm Gasreinigung und Gasanalyse

Die Verfahrenskombination wird derzeit in einer Laboranlage realisiert, weiterentwickelt und optimiert. Im Lauf des Projekts soll ein praxistaugliches Verfahren entwickelt werden, das auch für Kleinanlagen rentabel ist. Grundvoraussetzung für die Umwandlung des Biogases in flüssiges Biomethan ist eine speziell angepasste und zuverlässig arbeitende Gasreinigung. Das Hauptaugenmerk liegt auf einer vollständigen Reinigung des Biogases von Ammoniak und Schwefelwasserstoff, um die Qualitätsanforderungen des Trockeneis erfüllen zu können, die für die Vermarktung der CO2-Pellets ausschlaggebend ist. Wichtig ist außerdem eine sehr hohe Abtrennrate des Wasserdampfs, um ein Zufrieren der Wärmetauscher zu verhindern. Die untersuchten Verfahren müssen jedoch nicht nur einem hohen qualitativen Anspruch genügen, sondern auch finanziell realisierbar sein. Das gilt auch für die komplexe Analytik, die den Reinigungsprozess kosteneffizient überprüfen und dokumentieren soll. Monetärer Zielkorridor für die Gasreinigungstechnologie ist, dass sie auch für kleinere Biogasanlagen ökonomisch sinnvoll darstellbar ist, für die eine konventionelle Gasreinigung mit Einspeisung ins Erdgasnetz nach Stand der Technik bisher nicht wirtschaftlich ist.

Vorteile der Verflüssigung von Biomethan

Mit der Umwandlung von Biogas zu langzeitspeicherfähigem flüssigen Biomethan wird der Anfall und Bedarf von Wärme und Strom sowohl zeitlich als auch örtlich entkoppelt. Der Platzbedarf für die Speicherung kann auf Grund des viel geringeren Volumenbedarfs von flüssigem Biomethan gegenüber dem gasförmigen Zustand von Methan auf etwa ein 1/600 reduziert werden. Die hohe Energiedichte von flüssigem Biomethan erlaubt zudem einen unkomplizierten Transport großer Energiemengen. Bei der Nutzung des flüssigen Biomethans können deshalb hohe Wirkungsgrade erzielt und die bei der Verstromung des Biogases vor Ort oft unzureichende Wärmenutzung vermieden werden. Ziel des Vorhabens ist es außerdem, eine hohe Produktqualität der abgetrennten gefrorenen CO2-Pellets sicherzustellen und damit eine Vermarktbarkeit des Trockeneises zu gewährleisten.

Projektleitung

Prof. Dr. Oliver Falk (Koordination)
T +49 8161 71-6442
oliver.falk [at]hswt.de Mail

Projektbearbeitung



Carmen Marin Perez

Projektmitwirkung extern


Projektdauer

01.01.2014 - 31.03.2017

Projektpartner

Projektförderung

Weblinks

Projektseite der Hochschule Landshut Link
Veröffentlichungen und Vorträge Link