RSA OptFuel Die Integration von Biogasproduktion und Power to Gas

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1 RSA OptFuel Die Integration von Biogasproduktion und Power to Gas 14. Symposium Energieinnovation Graz Dr. Viktoria Leitner Graz, 11. Februar 2016

2 INHALT DER PRÄSENTATION o Projektidee o Das Anlagenkonzept o Realisierung im Technikumsmaßstab o Ergebnisse und Ausblick 2

3 RSA - OPTFUEL Projekttitel Finanzierung Konsortialführer Projektpartner Gefördert von OptFuel Research Studios Austria FFG Verein Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz MUL, TU Wien, Profactor, christof group, OMV, EVN Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG Projektdauer Start: 01/2013 Ende: 04/2016 Inhalt des Projektes: Entwicklung eines neuartigen Prozesses für die Nutzung organischer Reststoffe unter Verwendung von Überschussstrom. Entwicklung der Verfahrenskette, Realisierung des Prozesses im Technikumsmaßstab und Optimierung des Anlagenbetriebes 3

4 RSA OPTFUEL DIE PROJEKTIDEE o Biogas = Biomasse = gespeicherte Energie o Biogas Produktion = Biomasse = Flächenverbrauch o Fläche ist eine begrenzte Ressource o Flächennutzungsgrad erhöhen o Biogas = CH 4 + CO 2 o Integration von Powert to Gas o 4H 2 + CO 2 CH H 2 O 4

5 POWER TO GAS Power-to-Gas CO 2 -Abscheidung CO 2 Methanisierung Sabatier-Reaktor CH 4 Stromnetz Elektrolyse H 2 Erdgasnetz Inkl. Erdgasspeicher Erneuerbare Energien Endenergie Wärme, Verkehr, Strom Endenergie Wärme, Verkehr, Strom Quelle: Tichler,

6 RSA OPTFUEL - INNOVATIONSGEHALT Biogasfermentation Gasaufbereitung Methanisierung H 2 CO 2 ;CH 4 CO 2 CO 2 ; H 2 ; CH 4 CH 4 96% Referenzprozess Wasserstofffermentation CO 2 ;H 2 H 2 Methanisierung Gasaufbereitung OptFuel Methanfermentation CO 2 ;CH 4 CO 2 ; H 2 ; CH 4 CO 2 ; H 2 6 CH 4 96%

7 BIOGASPRODUKTION o Fermentation von Reststoffen o 2-stufig (vs. 1-stufig) o Wasserstoffstufe o Methanstufe o Einfache Prozessführung o mesophil, unsteril, Mischkultur, keine Zusätze 7

8 METHANISIERUNG o Chemisch katalytisch o Katalysator kommerziell erhältlich o Optimierung der Verfahrensführung o Prozessdrücke o Raumgeschwindigkeiten o Belastungen o Methan im Eduktgas 8

9 GASAUFBEREITUNG o Rohgaskonditionierung o Trocknung und Adsorption o Gasaufbereitung o mittles Membrantrenntechnik o Optimierung des Betriebes odruck, Anzahl der Module etc. 9

10 ÜBERSICHT ZUM PROZESSKONZEPT IM RSA -,OPTFUEL Gasanalytik Kondensator Gasanalytik Gassammelsäcke Biogasmix CH 4 /CO 2 /H 2 Kompressor Projektpartner Gasanalytik biogene Reststoffe H 2 /CO 2 CH 4 /CO 2 Methanisierung H 2 Adsportion (Aktivkohle) Recycle Kondensator Gasaufbereitung Gasanalytik Substratlager Gärrestlager Quelle: eigene Darstellung Fermentation Stufe C; ph 4-6 HRT 5-50 h Vf 150 L Gärrest Fermentation Stufe C; ph 6-8 HRT d Vf L H 2 extern Gasanalytik CH 4 >96 vol-% ~ 105 NL/h Gasfackel 10

11 OPTFUEL DIE TECHNIKUMSANLAGE 11

12 BIOGASFERMENTATION 12

13 METHANISIERUNG 13

14 GASAUFBEREITUNG 14

15 VERSUCHSPROGRAMM TECHNIKUMSANLAGE o durchgeführte Versuche in der Technikumsanlage o Nutzung Realgas (Rohbiogas - CH 4, CO 2 und H 2 -Gemisch) als Input in Methanisierung + Gasaufbereitung bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Methansierung Druck 6 bar 8 bar 10 bar 12 bar 14 bar Raumgeschwindigkeit* Raumgeschwindigkeit* Raumgeschwindigkeit* *Gas hourly space velocity (GHSV = Reactant Gas Flow Rate/Reactor Volume) o Versuche mit Methanstrippung (looping) als Input der der H 2 -Fermentation (1. Stufe) 15

16 ERGEBNISSE UND AUSBLICK o Verschaltung von 3 Einzelprozessen erfolgreich im Technikumsmaßstab realisiert o In 20 von 30 Versuchen Qualität nach ÖVGW G31 o Work in Progress o Prozessoptimierung durch Simulation o Optimierung der Fermentation im Technikumsmaßstab 16

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Viktoria Leitner Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz Altenberger Straße Linz, AUSTRIA Tel: Fax: leitner@energieinstitut-linz.at 17