Aufbereitung von Biogas zu CNG/LNG für Fahrzeuge. Symposium DORSET Juni 2014, Aalten Dipl.-Ing. Ulf Richter

Transkript

1 Aufbereitung von Biogas zu CNG/LNG für Fahrzeuge Symposium DORSET Juni 2014, Aalten

2 INHALT Unternehmen Biogasquellen und Nutzungspfade Biogasaufbereitung und Biogaseinspeisung Nutzung als Kraftstoff CNG / LNG

3 UNTERNEHMEN Dipl.-Ing. Ralf Katzemich UES Ingenieurbüro GmbH & Co. KG Verfahren- und Automatisierungstechnik Seit 1995 Inhaber UES Ingenieurbüro GmbH & Co. KG Anlagenbau Energie, Kraftwerke, Biogas/Biomethan, Wasser, Abwasser Planung, Projektabwicklung, Betrieb, Service, Optimierung, Schulung, Beratung Verfahrenstechnik Geschäftsführer Malmberg Bioerdgastech GmbH Anlagenbau Wasser/Abwasser, Biogas/Biomethan Verfahrenstechnik, Vertrieb, Vertragsgestaltung, Beratung Unternehmensgründung Juni/Juli 2014

4 HANDLUNGSBEDARF Investitionsbedingungen bieten oft keinen sehr großen Spielraum Projekte beinhalten langfristig von Hause aus nicht durchgängig kalkulierbare Risiken (Substratverfügbarkeit- und Preise; Betriebskosten, Gasvermarktung, politische Rahmenbedingungen/Investitionssicherheit) Projekte sind sehr komplex unter Einbeziehung anspruchsvoller Anlagentechnik (hoher Anspruch an Betrieb bei möglichst geringem Aufwand) Spezifik von Biogasprojekten (Fütterung-Biogasproduktion-Gasabnahme) UND Bisher realisierte Projekte zeigen Umsetzungsschwierigkeiten und Abweichungen der Betriebsergebnisse von den der Investition zu Grund gelegten Annahmen auf

5 UNTERNEHMENSZIEL Bestehende und neue Biogas- und Biomethanprojekte wirtschaftlich attraktiver zu machen, durch optimale Projektvorbereitung und umsetzung bestmögliche Wahl von Projektpartnern, Verfahren und Komponenten, Vertragsgestaltung Fokus auf die über die Lebensdauer der Anlagen langfristig wirtschaftlichste und mit entsprechender Flexibilität versehenen Lösungen Erlangen und Aufrechterhalten eines schnellstmöglichen, optimierten Volllastbetriebes Schulung und Unterstützung qualifizierten Betriebspersonals fortlaufende Betriebsoptimierung und weiterentwicklung über alle Stufen fortlaufendes Monitoring einen gesicherten, jederzeit verlässlichen Anlagenservice

6 STRATEGIE Zugrunde legen praktischer Beriebserfahrungen, Hersteller und Technologie unabhängig, mit entsprechender Vergleichsmöglichkeit Konzentration auf Kernkompetenzen Zusammenarbeit mit Anlagen- und Komponentenherstellern Übergreifende Leistungen durch bewährte und nach örtlichen und inhaltlichen Aspekten ausgewählte leistungsfähige Netzwerkpartner Ein den jeweiligen Gegebenheiten angepasstes Leistungsspektrum Beratung, Engineering, Abwicklung, Optimierung, Schulung Betriebsbegleitung, Serviceunterstützung Erfolgsorientiertes Dienstleistungskonzept

7 BIOGASQUELLEN UND NUTZUNGSPFADE SUBSTRATE Abfall Klärschlamm Landwirtschaftliche Reststoffe Energiepflanzen BIOGASNUTZUNG Wärme BHKW (Strom & Wärme) Aufbereitung zu Biomethan BIOMETHAN- NUTZUNG Einspeisung KWK (BHKW) Wärme Kraftstoff Kraftstoff CNG/LNG

8 BIOGASQUELLEN UND NUTZUNGSPFADE

9 GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN Absorptionsverfahren Physikalische Wäschen Druckwasserwäsche Organische Wäsche Chemische Wäschen Adsorptionsverfahren Druckwechseladsorption (PSA) Membrantrennverfahren Kryogene Verfahren

10 GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN Druckwasserwäsche Organische Wäsche Absorption column Desorption column Upgraded biomethane Air with desorbed CO 2 Upgraded biomethane Gas conditioning Absorption column Cooler Heater Desorption column Off-gas Raw biogas Compressor Flash column Make-up water Air Water bleed stream Raw biogas Compressor Condensate 6-8 bar Flash column 1 bar Stripper gas Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson

11 GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN Chemische Wäsche Druckwechseladsorption (PSA) Biomethane Off-gas Condenser Absorption column Cooler Stripper column Raw biogas Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson

12 GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN (Einstufiges) Membrantrennverfahren Kryogene Gastrennung Raw biogas H 2 S removal Recirculated gas Off-gas Gas conditioning Biomethane Condensate Compressor Membrane unit Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson Quelle:

13 GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN - VERGLEICH Parameter Einheit Aminwäsche DWW Org.Wäsche PSA Membran Elektrischer Energiebedarf (Nennlast) kwh el /Nm 3 Rohgas 0,1 0,18-0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,17-0,18 (LPSA) 0,2 0,35 Thermischer kwh ther /Nm 3 0,5 0, Energiebedarf Rohgas Prozesswasserbedarf m 3 /d 0 0, Arbeitsdruck bar (ü) (20) ( bis 4,0 D&B) 2 (LPSA) Methangehalt Vol % CH 4 > 99 96/ / / /97-99 Produktgas Methanverlust % Bezug Rohgas 0, ,5 2 (> 1 Stufe) Wartung/Service /Erneuerung Verfügbarkeit mit Wartungsvertrag % v. Invest/a 2-5? % Jahresvolllaststunden 95-99

14 INVESTITIONSKOSTEN Quelle: SGC-rapport

15 MARKTSITUATION Realisierte Anlagen Anteil Verfahren Quelle: IEA Bioenergy Task 37, SGC Tobias Persson

16 VERFAHRENSAUSWAHL Alle Verfahren seit langem industriell angewendet, in der Gasaufbereitung unterschiedliche Erfahrungen Standortspezifische Bedingungen Substrate, Platz, Kosten, Produktnutzung, Förderung, Gesamtkonzept Nachweisbare und belastbare Referenzen und Daten Lifecycle-Cost Umsetzung Betreuung & Service

17 ANLAGENBEISPIEL Durch revis bioenergy GmbH realisierte Anlage zur Einspeisung von 700 Nm 3 /h Biomethan am Standort Satuelle. Druckwasserwäsche v. Malmberg Quelle: revis bioenergy GmbH

18 LBG = LNG AUS BIOGAS Verflüssigung von Methan, mit dem Ziel höherer Energiedichte und verringerter Transportkosten Unter atmosphärischen Bedingungen kondensiert Methan bei -162 C Gegenüber CNG bei 200 bar beträgt das Volumen bei gleichem Energieinhalt nur ca. 42% Aktivitäten/Projekte Kryogene Gasaufbereitung und Verflüssigung bspw. in den Niederlanden, Skandinavien u.a. durch Anlagenbauer Gastreatment Services B.V., Air Liquide, Linde sowie weitere

19 SNG/SBG ALS KRAFTSTOFF Beispiel Schweden Biogas überwiegend aus Klärschlamm, Abfall/Co-Vergärung, Industrieabwässer, Verwendung ca. 50% Wärme, geringer Teil Strom, Rest aufbereitet Mehr als 50 Aufbereitungsanlagen Kein flächendeckendes Gasnetz Ca. 1/3 des aufbereiteten Gases ins Gasnetz eingespeist Fokus auf Kraftstoff Überwiegender Teil des aufbereiteten Gases als Kraftstoff Verfolgung von Konzepten der Mitnutzung eines LNG Systems für LBG und Schienentransport für LNG/LBG Quelle: Quelle: SGC Report 2014: 295

20 LBG PROJEKTE SWE/NOR Vorhandene und geplante LBG Standorte in Schweden und Norwegen Quelle: SGC-rapport

21 Ort Lidköping/Schweden IBN 2012 Prozess Reverse Nitrogen Brayton Cycle Strombedarf 1.35 kwh/kg LBG (incl. VPTSA) Kapazität 550 kg/h (765 Nm³/h) Hersteller Air Liquide LBG - ANLAGENBEISPIEL Quelle: SGC; Dr. Tobias Persson

22 Ort Oslo/Norwegen Prozess Mixed Refrigerant Cycle Strombedarf 1.1 kwh/kg LBG (incl. PTSA and compression) 0.7 kwh/kg LBG (excl. PTSA and compression to 20 bar) Kapazität ~600 Nm³/h Hersteller Wärtsilä LBG - ANLAGENBEISPIEL Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson

23 ZUSAMMENFASSUNG Zahlreiche realisierte Projekte der Gasaufbereitung Umfangreiche Erfahrungen in Umsetzung und Betrieb mit verschiedenen Aufbereitungstechnologien mit der Gasnetzeinspeisung mit der Kraftstoffnutzung als CNG/CBG Verbesserungspotenzial in Umsetzung, Betrieb und Service Wenig Erfahrungen mit LNG/LBG, aufgrund nur einzelner Projekte Biogas/Biomethan braucht entsprechende Rahmenbedingungen

24 KONTAKT Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bei Rückfragen und Anfragen: ; +49 (0) und