Neue Technologien zur Bereitstellung von erneuerbarem Biomethan für CNG Fahrzeuge

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1 Internationale Fachtagung CNG 600 Wien 16. November 2007 Neue Technologien zur Bereitstellung von erneuerbarem Biomethan für CNG Fahrzeuge Samuel Stucki, Paul Scherrer Institut, CH-5232 Villigen PSI Warum Methan als alternativer Biotreibstoff? Bioenergie steht im Zentrum der Diskussion als ein zentrales Element eines nachhaltigen Energiesystems auf regionaler, nationaler, europäischer und globaler Ebene Biotreibstoffe gewinnen an Bedeutung als erneuerbare Energie im Mobilitätsbereich mit signifikanten inländischen Potenzialen Biogas wird heute noch vor allem als Produkt der Vergärung von Reststoffen wahrgenommen, mit einem begrenzten Potenzial für lokale KWK Aber: Neue Perspektiven für Biogas dank Aufbereitung auf Erdgasqualität und Netzeinspeisung (Biomethan, SNG) Nutzung von spezifischen nachwachsenden Rohstoffen, neuer Technologien der Biomassevergasung zu Methan. 1

2 Biotreibstoffe: Resultate einer Schweizer LCA-Studie Bioenergiepotenziale in Europa (Primärenergie) 142 (5.838 PJ, TWh) GRÖSSTES POTENZIAL: Rohstoffe für Biomethan 95,8 (3.928 PJ, TWh) SNG/BTL 46,8 (1.918 PJ, 532 TWh) Biogas 85% of EU potential in : Spain, France, Germany, UK, Italy, Lithuania, Poland After 2010 rapid phase-out of biofuels (1. generation RME, EtOH) due to unfavourable environmental record In 2010 achievement of EU biomass target (150 MtOE, PJ) Source: EEA

3 Logistik für Methan aus Biomasse Gasverbrauch EU-28: 550 Mrd. m3 (2005) 40 km Korridor, % Landnutzung 300 km Korridor, % Landnutzung Europa (2005/2020): 108 / 243 Mrd. m 3 CH 4 /a Europa (2005/2020): 275 / 459 Mrd. m 3 CH 4 /a Wie kommt die Biomasse ins Erdgasnetz? Erdgasnetz Biomasse Vergärung CH 4, CO 2 Aufbereitung aus 1 st Generation Biogas Land- Forst- Abfallwirtschaft ARA Vergasung/ Methanierung CH 4, CO 2 Aufbereitung Neue Prozesse: 2 nd Generation Biogas 3

4 Holzgas als Treibstoff Und heute: QuickTime and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. "Pack' die Holzschnipsel in den Tank": BTL als Diesel-Kraftstoff 4

5 Geeignete Gase für katalytische Methanierung Gasification Pressure Temperature H 2 /CO Composition technology [bar] [ C] [-] [LHV-%] Indirect CFB (FICFB,.) BFB, CFB CH4 C2Hx H2 CO CH4 C2Hx H2 CO Entrained flow CH4 C2Hx H2 CO Biomassekraftwerk Güssing Strom 25% Gasmotor Vergaser Holz 100% Wärme Wärme 8 MW th, 2 MW el 5

6 PSI s Methanierungsanlage in Güssing 10 kw, mobil, Fernüberwachung Katalytische Umsetzung von Produktgas ohne Stöchiometrieeinstellung. Therm. Wirkungsgrad der Umsetzung zu Methan: 85%. Holz zu Methan (je nach Vergaserwirkungsgrad): 55-65% Langzeittest in Güssing 2007 CH 4, CO 2 [vol%] Test 16: s_co2 s_ch4 s_co CO [vol%] operating hours [h] 6

7 Biomassekraftwerk Güssing Strom 25% Gasmotor Vergaser Holz 100% Wärme Wärme SNG 60% Methanierung Vergaser Holz 100% Wärme Wärme Projektphasen Phase 1: Forschungsprojekt Grundlagen Methanierung in der katalytischen Wirbelschicht 2000 bis 2004 Phase 2: Pilotierung Demonstration der Methanierung von Produktgas aus dem FICFB Vergaser in Güssing. Massstab 1 MW 2006 bis 2008; EU-Project Bio-SNG (DG-TREN); Phase 3: Demoanlagen, kommerzielle Umsetzung 20 MW+ Gas

8 Bio-SNG Partner Institute of Chemical Process Fundamentals Academy of Sciences of the Czech Republic The GoBiGas Project Plans for a 100 MW SNG from wood plant in Sweden 5 years from now! 8

9 Produktionskosten für verschiedene Routen zu Biomethan in Deutschland (Vergärung und Vergasung) production Gestehungskosten costs Produktgas biomethane in [ct/kwh] Gülle Energiepflanzen Bio-Müll SNG BG G 50 BG G 50 BG G 250 BG G 250 BG G 500 BG G 500 BG N 50 BG N 50 BG N 250 BG N 250 BG N 500 BG N 500 BG B 500 BG B 500 SG 25 FWL PSA DWW PSA DWW PSA DWW PSA DWW PSA DWW PSA DWW PSA DWW -10 Source: Ramesohl et al (BGW/DVGW Biogas Study) Katalytische Vergasung im überkritischen Wasser Nasse Biomasse CH 4, CO 2 H 2 O, Salze, Asche 400 C, 30 MPa 2nd Generation Biogas: Hoher Wirkungsgrad, vollständiger Umsatz! CH 1.58 O H 2 O 0.56 CH CO 2 9

10 Laboranlage für katalytische hydrothermale Vergasung zu Methan Zerkleinerte Biomasse Wasser CH 4, CO 2, H 2 Reaktor Salz- Abtrennung Salzkonzentrat (Dünger) 400ºC 30 MPa Sunchem-Verfahren: Geschlossener Kreislauf Nährstofflösung, CO 2 CO 2 H 2 O Photo- C Bioreaktor Hydrothermale Vergasung CH 4 O 2 Nasse Biomasse (Algen) 10

11 Einspeisung von Biomethan lässt alle Optionen offen KWK 100% 60% GuD Kraftwerk Gasheizungen CNG Treibstoff Effiziente Verfahrenskette von der Biomasse bis zum Endnutzer Endanwender hat kein zusätzliches Technologierisiko Gasnetz kann bis zu einem gewissen Grad als Puffer dienen; Gibt Gas einen weiteren Wettbewerbsvorteil als sauberen und nachhaltigen Treibstoff Erneuerbarer Treibstoff für CNG 600 Es gibt signifikante Potenziale für SNG aus Vergasung und Vergärung Neue thermische Technologien (2nd generation biogas) ergeben die effizienteste Route zu Biotreibstoff und erhöhen das Potenzial für SNG Beste Option, Biomasse auf die Strasse zu bringen! Voraussetzungen: Ausweitung der CNG Tankstelleninfrastruktur europaweit Optimierung der CNG Fahrzeuge: CNG 600! 11

12 Es gibt bessere Wege, den Baum ins Auto zu packen! 12