Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität und Energiebereitstellung aus Holz Prof. Dr.-Ing. Frank Scholwin

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1 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität und Energiebereitstellung aus Holz Prof. Dr.-Ing. Frank Scholwin

2 Das Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie Langjährige Erfahrungen in Beratung und Forschung. Nationales und internationales multidisziplinäres Netzwerk. Wissenschaftliche Beratung. Biogas. & Biomethan Konzepte Virtuelles Institut Prof. Frank Scholwin & Experten Begutachtungen Abfallwirtschaft Energie Beratung von Energieversorgern, Anlagenbetreibern, Ministerien. Dienstleistungen zur Systemintegration und in Forschungsprojekten. Wissenstransfer.

3 Strom und Wärme aus Biomasse Nutzung von Holz und Biomethan Energiebereitstellung aus Biomasse trägt zur lokalen Versorgungssicherheit bei trägt zur Nutzung von Abfällen und Reststoffen bei realisiert lokale Stoffkreislaufschließung insbesondere zur Substitution teurer synthetischer Dünger Option Holz Option Biogas Strom, Wärme und Kraftstoff aus Biomethan

4 Holz als Energieträger Aktuelle Situation Holz wird in Deutschland traditionell als Energieträger genutzt Wesentliche Nutzung: Wärmebereitstellung in Ein und Mehrfamilienhäusern (Kamine und automatische Holzkessel) vorwiegende Nutzung von unbehandeltem Waldholz Pelletsmarkt steigt (ca. 1,5 Mio t/a Bedarf) Bereitstellung von Wärme bzw. Strom und Wärme in Wärmenetzen

5 Holz als Energieträger Chancen und Herausforderungen Aktueller Fokus: Nutzung von Holzabfällen und Holzresten Altholz wird in Deutschland in mittleren und großen Kraftwerken vollständig genutzt 2000: Altholzentsorgung hat Kosten verursacht seit 2005: Altholz hat einen Wert! Die Stromerzeugung aus Altholz wird gefördert Anlagengröße: 2 20 MW el bis zu t/a Altholz

6 Holz als Energieträger Chancen und Herausforderungen zunehmende Bedeutung: Nutzung von Wald Restholz die Holzressourcen nehmen in Deutschland ab und sind weitgehend in Nutzung > Energiebereitstellung, Beginn stofflicher Nutzung Erschließung des Waldrestholzes (< 10 cm Durchmesser) Wärmebereitstellung: 0,5 5 MW th Strom und Wärmebereitstellung: bis 3 MW el typisch: mittlerer Leistungsbereich 0,5 1 MW el 160 Dampfturbinen u. 80 ORC Anlagen (KWK) Neu: ca. 180 Vergasungsanlagen (KWK) durchschnittlich 80 MW el Erfahrungen und Technologien sind verfügbar!

7 Holz als Energieträger Lösungen lokale Wärme und Stromversorgung an Standorten ohne gesicherte Energieversorgung Biomasselösungen sind netzunabhängig Vermeidung des Stromnetzausbaus in entlegene Regionen Energie wird in Abhängigkeit vom Bedarf flexibel produziert Sicherung von Arbeitsplätzen in entlegenen Regionen Reduktion von Klimagasemissionen Wärmebereitstellungskosten: 2 4 ct/kwh Strombereitstellungkosten: Anwendung: Möbelwerk Kazan ZELENODOLSK > t Nutzholz pro Jahr

8 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Technologiekette KWK BIOGAS CH 4 +CO 2 BIOMETHAN CH 4 Wärme Substrate Rohbiogas Biogasaufbereitung Gasnetz Kraftstoff Substratbereitstellung und Rohbiogaserzeugung Biogasaufbereitung und -einspeisung Biomethannutzung Grafik: Grope et.al. 2013

9 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Herausforderung Gasqualität Kohlendioxid % % % 1 % Stickstoff < 3 % 4 % < 2 % 1 % Sauerstoff < 2 % 1 % < 2 % - Wasserstoff Spuren Spuren Spuren - Substanz Biogas Klärgas Deponiegas Erdgas Methan % % % % Schwefelwasserstoff bis 4000 ppm bis 1000 ppm bis ppm Ammoniak Spuren Spuren Spuren - Ethan < 3 % Propan < 2 % Siloxane Spuren < 6mg/m³ < 6mg/m³ - -

10 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität eine typische Lösung in Deutschland 100+ Biogasaufbereitungsanlagen Ende 2012 in Betrieb weltweit führend Installierte Aufbereitungskapazität von rd. 600 Mio. Nm³/a Erfahrungen: D, SE, USA, CH, N, NL, AUT; zunehmend: UK, F, I

11 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität - Technologien

12 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität - Technologien Erfahrungen in Deutschland: Planung, Aufbereitungstechnologien, Gasreinigung, Nutzungskonzepte

13 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität - Technologien Bildquelle: Bildquelle: Bildquelle: Technologieauswahl: abhängig von lokaler Situation und in Kombination mit Gasverwendung (BHKW, Tankstelle..) modular, vorgefertigt und flexibel

14 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Kosten und Aufwand Gasreinigung (Spurengase) Aufbereitung (CO 2 Abscheidung) ggf. Anpassung an Qualität von Erdgas im Erdgasnetz Qualitätsüberwachung (Garantien) ggf. Einspeisung in ein Gasnetz (lokal / Erdgasnetz) und Netztransport ggf. Kompression und Tankstelle Energiebedarf: ca 5 % der im Gas enthaltenen Energie Automatisierung: vollautomatisch; 95 % Verfügbarkeit Mindestmenge: ca. 300 m³ Biogas pro Stunde ( t/a organischer Abfall, Kühe, mittelgroße Deponie, wastewater from inhabitants) Aufbereitungskosten: 1,5 3 ct/kwh Hs

15 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Der Markt Biomethan zur Strom- und Wärmebereitstellung Bereitstellung von erneuerbarem Strom und erneuerbarer Wärme Strom- und Wärmeproduktion am Ort des Bedarfes, stromgeführt Ort abseits eines verlässlichen Stromnetzes, Kommunal- oder unternehmenspolitische Entscheidung oder Förderung von Strom aus erneuerbaren Energien erforderlich Biomethan zur Wärmebereitstellung Wärmebereitstellung bei Anschluss an ein (Biomethan-)-netz Biomethan als Kraftstoff Absatzmarkt muss gesichert sein (Fahrzeuge), am ehesten ohne Förderung wettbewerbsfähig Für alle Wege gilt: Vielversprechend an Orten abseits eines verlässlichen Energienetzes, bei kommunal- oder unternehmenspolitischen Entscheidungen für Erneuerbare oder bei Förderung / Steuererleichterungen Internationaler Gashandel Absatzpotenzial in Mitteleuropa (Außenhandel D 2013: ca. 80 GWh/a) Absatz in Deutschland: > GWh/a

16 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Nutzungsoptionen Große landwirtschaftliche Unternehmen

17 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Nutzungsoptionen Sicherung und Nachsorge von Hausmülldeponien Separate Erfassung und Bahndlung organischer Abfälle aus Industrie, Landwirtschaft und Kommunen

18 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Nutzungsoptionen Integration oder Optimierung einer Klärschlammvergärung in Abwasserbehandlungsanlagen

19 Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität Technologiekette KWK Wärme Substrate Rohbiogas Biogasaufbereitung Gasnetz Kraftstoff Substratbereitstellung und Rohbiogaserzeugung Biogasaufbereitung und -einspeisung Biomethannutzung Grafik: Grope et.al. 2013

20 Biogas Schlüsseltechnologie im Energiesystem und Stoffkreislauf der Zukunft Mehr zur Biogasaufbereitung: 1st International Conference on Renewable Energy Gas Technology May 2014; Malmö, Sweden Partnernetzwerk Biogas: Inter Baltic Biogas Arena IBBA Prof. Dr. Ing. Frank Scholwin Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie Henßstraße 9, D Weimar Tel +49 (0) Mobil +49 (0) Fax +49 (0)

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