Biogas Aufbereitung. Verfahren und Technologien der HZI BioMethan GmbH, Zeven

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1 Biogas Aufbereitung Verfahren und Technologien der HZI BioMethan GmbH, Zeven März 2016

2 Agenda 1 Biogas zu Biomethan 2 Aufbereitungsverfahren Aminwäsche 3 Aufbereitungsverfahren Membrantechnik 4 CO 2 -Abtrennung im Rauchgas 5 Biomethan-Tankstelle 6 Beispielhafte Anwendungsfälle

3 1) Biogas, Biomethan und dessen Nutzung Biogas entsteht durch Vergärung von Biomasse Brennbares Gasgemisch aus % Methan und % Kohlendioxid (CO2) Ebenfalls enthalten sind verschiedene Spurengase wie Stickstoff, Ammoniak und Schwefelwasserstoff Durch die Abtrennung des CO2 aus dem Methan wird Biomethan (Bioerdgas) erzeugt Nach Aufbereitung auf Erdgasqualität kann es ins allgemeine Erdgasversorgungsnetz eingespeist werden und steht vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten zur Verfügung

4 1) Biomethan-Wertschöpfungskette Quelle: HZI Kompogas

5 1) Nutzungsmöglichkeiten Quelle: HZI

6 1) Biomethan-Wertschöpfungskette Quelle: dena

7 1) Anlagen in Europa ' ' ' ' '000 60' ' ' '650 4'175 2'800 64'130 52' ' '000 20'000 0 Number of Plants Production Capacity in Nm³/h Quelle: energie / wasser-praxis 02/2016

8 2) Drucklose Aminwäsche Hoch effizientes und zuverlässiges wärmegeführtes Verfahren Standardgrößen: 125, 250, 500, 700, 1.000, 1.400, m³/h Methanschlupf < 0,1 % Biomethanreinheit > 99 % Ausgangsdruck 0,1 0,15 bar Chemische Waschlösung bindet das CO2 und trennt es vom Gas Die Waschlösung wird regeneriert und erneut dem Prozess zugeführt

9 2) Aminwäsche CO 2 -Seperation Maximale Reaktionsoberfläche in der Waschkolonne Biogasstrom von unten nach oben Waschlösung wird gegenläufig von oben verrieselt Die beladene Waschlösung wird unten in der Kolonne abgezogen

10 2) Prozessschema Aminwäsche

11 3) Membrantechnik Bild: Evonik Stromgeführtes Verfahren mit membranbasierter Gasseparation Evonik Sepuran Membranen mit Hochleistungskunststoffen auf Polyamidbasis Standardgrößen: 125, 250, 500, 700, 1.000, 1.400, m³/h Unter Druckbeaufschlagung halten die Membranen das Methan zurück, wohingegen das CO2 diese durchdringt Methanschlupf < 0.5 % Biomethanreinheit > 97 % Ausgangsdruck 6 16 bar Membranlösungen eignen sich für kleinere und schwankende Biogasströme

12 3) Membrantechnik CO 2 -Seperation durch selektive Permeation Unter Druckbeaufschlagung strömt Biogas in die Membranen (erforderlicher Prozessdruck bar) CO 2 = Permeat CH 4 = Retentat, das am Ende der Module abgezogen wird Biogas CH4 CO2 NH3 H2S H2O Methane Retentat CO2 Permeat Membrane

13 3) Prozessschema Membrantechnik

14 3) Membrantechnik Membranseparation erfolgt in 3 Stufen Zunächst Trennung von Feedstrom aus vorgereinigtem Rohbiogas in mit Methan angereichertes Retentat und kohlendioxidhaltiges Permeat Im Anschluss Feintrennung in zwei Stufen für gewünschte Biomethanreinheit und maximale Methanausbeute

15 3) Verfahrensvergleich Aminwäsche Membrantechnik Funktionsprinzip Chemisch, Absorption Physikalisch, Permeation Strombedarf 0,1 kwhel/m3 0,25 kwhel/m3 Wärmebedarf 0.6 kwhth/m3 - Biomethanreinheit > 99 % > 97 % Methanschlupf/-verlust < 0.1 % < 0.5 % Ausgangsdruck bar 6 16 bar Standardgrößen 125, 250, 500, 700, 1 000, 1 400, m3/h Verbrauchskosten Entscheidungsfaktoren für Verfahrenswahl 30 keur für Tausch der Aminlösung alle 3 Jahre kostengünstige Wärme vorhanden hohe Biomethanreinheit erforderlich hohe CO 2 -Reinheit gefordert entspricht LNG-Anforderungen 125, 250, 500, 700, 1 000, 1 400, m3/h 250 keur für Tausch der Membranmodule alle 5 Jahre (700 Nm3/h-Anlage) kostengünstige und berechenbare Stromkosten kleine und schwankende Biogasströme hoher Ausgangsdruck erforderlich entspricht CNG-Anforderungen

16 4) CO2-Abtrennung im Rauchgas Behandlung von Rauch- und Abgasen aus industriellen Prozessen Beispiel: HBB Holzbearbeitung Bralitz GmbH Energetische Verwertung von Holzresten in einem Holzheiz-Kraftwerk: ORC-Anlage erzeugt Strom aus der thermischen Energie des Abgases. In Kombination mit der HZI BioMethan- Technologie Aminwäsche wird ein Teilstrom des Abgases gereinigt und das darin enthaltene Kohlendioxid abgetrennt. Speicherung des CO2 in Kugelspeicher Als CO2-Produktgas kommt es in einer nahe gelegenen Gewächshausanlage zum Einsatz eine wirtschaftliche und umweltbewusste Lösung.

17 5) Biomethan-Tankstelle Beispiel: biocng M 125 m³/h Unterbringung in einem 45 Container Rohbiogaskühlung, -vorverdichtung und Aktivkohlefilter in Außenaufstellung Zapfsäule und Tankautomat extern Platzbedarf Anlagentechnik ca. 60 m²

18 5) Biomethan-Tankstelle Beispiel: biocng M 700 m³/h Unterbringung Membrantechnik in 40 Container CNG-Technik in zusätzlichem 20 Container Rohbiogaskühlung, -vorverdichtung und Aktivkohlefilter in Außenaufstellung Zapfsäule und Tankautomat extern Platzbedarf Anlagentechnik ca. 150 m² Draufsicht biocng 700 m³/h

19 5) Bereitstellungskosten CNG Vergleich CNG - biocng Euro je kg Nm³/h 700 Nm³/h CNG Referenzpreis kg 5,00 cts/kwh Biogas kg 2,00 cts/kwh Biogas

20 5) Biomethan-Tankstelle zusammengefasst Aufbereitung von Biogas zu biocng technisch möglich Kombination aus effizienter Membran-Separation und bewährter (Hochdruck-)Verdichtertechnik ideal Abdeckung großer Kapazitätsbereiche: m³/h (Rohgas) Zuverlässige Rohgasvorreinigung wichtig, insbesondere bei Deponiergas, Abfallgas oder Gas aus der Abwasserbehandlung Wichtigstes Kriterium bei der Anlagenauslegung: Art und Anzahl zu betankender Fahrzeuge Wichtiger wirtschaftlicher Faktor: Rohgaserzeugungskosten

21 6) Referenzen

22 6) Referenzen / Schwedt Einspeisekapazität: 700 Nm³/h Input: Gülle, Hühnertrockenkot, landwirtschaftliche Produkte Inbetriebnahme: 2011

23 6) Referenzen / Winterthur Einspeisekapazität: 250 Nm³/h Input: t/a Bioabfälle Inbetriebnahme: 2014

24 6) Referenzen / Berlin durch Lizenznehmer Quelle: BSR

25 6) Referenzen / Karft Einspeisekapazität: 700 Nm³/h Input: Industrielle und Schlachtabfälle Inbetriebnahme: 2011

26 6) Referenzen / Werlte / Audi e-gas-projekt

27 6) Referenzen / Werlte / Audi e-gas Projekt Eingangsleistung Strom: H 2 -Produktion: e-gas-produktion: CO 2 -Quelle: kwel m³/h 300 m³/h CO 2 -Abgas der Biogasaufbereitungsanlage

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit