Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen - Innovationen in der Energieversorgung

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1 Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen - Innovationen in der Energieversorgung Dr. Werner Ahrer Energieforum, PROFACTOR Produktionsforschungs GmbH A-4407 Steyr/Gleink, Im Stadtgut A2 Tel. 0043/7252/ , Fax DW 101 Werner.ahrer@profactor.at

2 Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz

3 Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz

4 Die Profactor Produktionsforschungs GmbH Kompetenz für Wettbewerbsfähigkeit, Vorsprung in Lösungen, Qualität durch Forschung Die Idee von Profactor Kompetenzzentrum für Produktionsforschung Denkfabrik für zukunftsorientierte Technologien Bindeglied zwischen Theorie und Praxis Wegbereiter für ganzheitliche (holistische) Ansätze

5 Die Profactor Produktionsforschungs GmbH Profactor - Facts Gründung Firmensitz in Steyr, OÖ Geschäftsstelle in Dornbirn, Vlbg. multidisziplinäres Team von 75 MA Umsatz 6 Mio. Eigentümer: VPTÖ Gefördert aus Mitteln von EFRE*, Bund (itf**), Land OÖ, Stadt Steyr Anzahl der Mitarbeiter Kostenbeiträge Mitarbeiter Kostenbeiträge in Mio. EURO * Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung ** Innovation- und Technologiefonds

6 Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz

7 Innovative Biogasnutzung Von der Erzeugung bis zur Energieverteilung Ist der Gasertrag anlagenspezifisch? Wann kommt da was raus? Ads.-/Abs.-oder Ejektorkälte? Wo soll die Anlage stehen? Biogener Rohstoff Biogas- Erzeugung Biogasaufbereitung Wandlung zu Kraft-Wärme- Kälte, Einspeisung Verteilung Nutzung Was kann das alles sein? Welche Stoffe müssen raus? Welche FC? Integration in bestehende Netze? Wen und was brauchen wir dazu?

8 Brennstoffzellen - Typen Brenngase und Gifte Niedertemperatur BZ Hochtemperatur BZ BZ-Typ PEFC AFC PAFC MCFC ITSOFC SOFC Gaskomp. Temp. C H 2 BG BG BG BG BG BG CH 4, C n H m IG Gift IG IG/BG BG BG CO 2, H 2 O IG Gift IG IG IG IG CO Gift Gift Gift BG BG BG (<50ppm) (<500ppm) H 2 S, COS k.a. Gift Gift Gift Gift Gift (<50ppm) (<0.5ppm) (<1.0ppm) NH3 Gift BG Gift BG BG BG BG. Brenngas, IG. Inertgas

9 Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) Funktionsweise der Hochtemperatur-Brennstoffzelle Mischkammer Gebläse Lufteinlass Kat. Brenner Heizung MCFC Stapel Rohr Abluft Dichtung Brennstoff

10 Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Raps

11 Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Raps Biodiesel Biodieselproduktion Rapssaat Rapsöl Press-Rückstand Bio-Glyzerin Wärme Fermentation HotModule Electrizität

12 Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Bier der Energy Drink

13 Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Bier der Energy Drink Gerste/Weizen Keimen Netz Brauerei Alkoholfreies Bier Elektrizität Wärme Alkohol / Wasser Mälzen Netz Kälte HotModule Brauen Braurückstände Fermentation Reifen Filtration Abfüllung

14 Biogas durch anaerobe Vergärung Ein vielseitiger Energieträger Anaerobe Vergärung Methanogenese Methan Biomasse Aerobe Fermentation organische Säuren Dunkelfermentation Fotofermentation Reformierung Wasserstoff

15 Biogas durch anaerobe Vergärung Ein vielseitiger Energieträger Gasnetz- Einspeisung mobile Anwendung (CNG, BZ- Fahrzeuge ) Biomasse Anaerobe Vergärung Biogas- Reinigung Komplexität Dampf- Reformierung Hochtemperatur- Brennstoffzelle Niederemperatur- Brennstoffzelle stationäre Anwendung (dezent. Energie ) Gasmotor

16 Nutzung von Biogas in einer MCFC Das EFFECTIVE-Projekt

17 Nutzung von Biogas in einer MCFC Biogas MCFC Tests in EFFECTIVE Getestete Gase Owschlag, Germany, hours operation (Industrial research center, Seaborne GmbH) Pinto, Spain, hours operation (Waste treatment Profactor Produktionsforschungs GmbH plant, 2005 Urbaser) Linz, Austria, hours operation (Waste water treatment plant in Asten, Linz AG) Nitra, Slowak Republic, hours in operation in first cycle, over hours in the 2nd (Agricultural Biogas plant at Uni Nitra) and 3.600h in the third cycle Deutschland: Biogas aus Industrieabfällen Österreich: Klärgas Spanien: Deponiegas Slovakei: Landwirtschaftl. Biogas

18 Nutzung von Biogas in einer MCFC Biogas MCFC Tests in EFFECTIVE: Ergebnisse Problemloser Biogas-Betrieb der MCFC (über Betriebsstunden) Thermische Zyklen haben negativen Effekt auf den Zellstapel Post mortem Analysen zeigen: kein negativer Einfluss von Biogas auf die Brennstoffzellen-Komponenten Elektr. Wirkungsgrad der MCFC über 50% (Seaborne) Gasaufbereitungseinheiten (Profactor, Seaborne) haben die Anforderungen erfüllt NH 3 Reduktion durch katalytische Zersetzung (Einzel-Zellen- Experimente)

19 Wasserstoff aus der Fermentation Das Hyvolution - Konzept Anaerobe Vergärung Methanogenese Methan Biomasse Aerobe Fermentation organische Säuren Dunkelfermentation Fotofermentation Reformierung Wasserstoff

20 Wasserstoff aus der Fermentation Das Hyvolution - Konzept System integration Simulation Exergy analyses gas Energy crops Fermentables to H 2, CO 2 Organic acids Gas upgrading Pretreatment and logistics Bio-residues Thermophilic fermentation and organic acids Photofermentation to H 2 and CO 2 Cleaning Quality assessment H 2 liquid Socio-economics Dissemination Education Societal implementation Source:

21 Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz

22 Biogaseinspeisung Vorteile Biogas und Synergieeffekte Erdgas Biogas vorhandene Infrastruktur Potenzielle Abnehmer vorhanden regionale Energieerzeugung dezentral, unabhängig Anwendungsmöglichkeiten: Effiziente, umweltfreundliche, flexible Erneuerbarer Energieträger höherer Beitrag zur Kyoto-Ziel-Erreichung Günstige Energie für die Wirtschafts- und Wohnregion OÖ Wirtschaftlicher Impuls für ländlichen Raum Zukunftspotentiale: neue Technologien, Kombinationen (Solar...), Wasserstoffwirt. Verlängerung der Wertschöpfungskette

23 Biogaseinspeisung Vorteile Biogas und Synergieeffekte Komponente Methan Kohlendioxid Sauerstoff Stickstoff Schwefelwasserstoff Brennwert [kwh/nm³] BIOGAS V% -dry V% -dry 1-2 V% -dry 0-2 V% -dry ppm 5-7 kwh/nm³ ÖVGW G 31 *) > 97 V% -dry < 2 V% -dry < 0,5 V% -dry < 5 V% -dry < 3,3 ppm 11,07 kwh/nm³ *) Regeln der ÖVGW zur Gasbeschaffenheit von Ergas in Österreich

24 Biogaseinspeisung Erdgasinfrastruktur in OÖ

25 Biogaseinspeisung Biogas Potenzial in Österreich Landwirtschaftliche Flächen in OÖ

26 Pilotprojekt Biogaseinspeisung Projektpartner Franz Linsbod (Landwirt) Mit Unterstützung von:

27 Pilotprojekt Biogaseinspeisung Erste Biogaseinspeisung in Österreich Qualitätskontrolle Qualitätskontrolle Qualitätskontrolle Verteilnetz Biogasanlage H 2 S Reinigung CO 2 Abtrennung Trocknung Odorierung Übergabestation Heizgeräte BHKW Projektstart: April 2004 Inbetriebnahme: Mai 2005 Laufzeit: 3 Jahre Leistung: 10 m³ Biogas / h

28 Pilotprojekt Biogaseinspeisung Anlagenkomponenten H 2 S Reinigung (Biotropfkörper) Trocknung und CO 2 -Abtrennung (Druckwechsel- Adsorption) Büro Bestehende Biogasanlage

29 Pilotprojekt Biogaseinspeisung Anlagenkomponenten

30 Pilotprojekt Biogaseinspeisung Besondere Aspekte Vergleich Verstromung <> Einspeisung Standortwahl für Biogasanlagen Dimensionierung von Biogas- und Einspeiseanlagen Kostensenkungspotential Entwicklung neuer Betreibermodelle Flächenwidmung und Genehmigungsverfahren Volkswirtschaftliche Aspekte

31 Aufbereitetes Biogas: Anwendungen Zukunft? Oh, ihr Auto fährt mit Biogas?!