Biologische Power-to-Gas Anlage zur Aufbereitung von Bio-/Klärgas. Expertengespräch Power-to-Gas in Rapperswil am 10.

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1 Biologische Power-to-Gas Anlage zur Aufbereitung von Bio-/Klärgas Expertengespräch Power-to-Gas in Rapperswil am 10. September 2015 Thomas Heller, MicrobEnergy GmbH

2 Seite 2 Biologische Power-to-Gas Anlage zur Aufbereitung von Bio-/Klärgas Unternehmen Power-to-Gas und Biologische Methanisierung Anwendungskonzept Projekt BioPower2Gas Thomas Heller, MicrobEnergy GmbH, Schwandorf

3 Seite 3 Viessmann Group 1917 Gründung Mitarbeiter 2,1 Mrd. Euro Umsatz Gesellschaften für Produktion in 11 Ländern Länder mit Vertriebsgesellschaften und Partnern Verkaufsniederlassungen weltweit Prozent Auslandsanteil Ländergesellschaften Vertriebspartner

4 Seite 4 Viessmann Group Drei Unternehmensbereiche Viessmann Group Verwaltungsrat Heiztechnik Anlagentechnik Kältetechnik

5 Seite 5 MicrobEnergy GmbH Viessmann Group - Tochtergesellschaft Gegründet: Sitz: 2012 nach Ausgründung aus der Schmack Biogas GmbH Tochterunternehmen der Viessmann Werke GmbH & Co. KG Schwandorf (Bayern / Opf.) Mitarbeiter: 23 Dienstleistungen: Forschung, Entwicklung und Vertrieb von mikrobiologischen Produkten und systemtechnischen Komponenten im Bereich Biogas und Power-to-Gas Schwerpunkte: Vernetzung: Entwicklung von Speichertechnologien und Anfertigung von Machbarkeitsstudien im Bereich Power-to-Gas Systematische Integration dezentraler energetischer Produktionsund Verbrauchseinheiten Zusammenarbeit mit Hochschulen, Durchführung von staatlichen Förderprojekten und externen Auftragsarbeiten

6 Seite 6 Stromversorgung der Zukunft Saisonale Speicher Strom aus flexiblen Kraftwerken Biogas / KWK Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien

7 Seite 7 Power-to-Gas Der Weg vom Strom- ins Gasnetz und zurück

8 Seite 8 Biologische Methanisierung Biogas-Prozess 50% CH 4 50% CO 2 Biomasse (Polymere) Hydrolyse Monomere (gelöste org. Verbind.) Acidogenese organische Säuren Alkohole CO 2 + H 2 Acetogenese Essigsäure Methanogenese Biogas: 50% CH % CO 2

9 Seite 9 Biologische Methanisierung Biogas-Prozess + biologische Methanisierung 50% CH 4 50% CO 2 H 2 Elektrolyse A Biomasse (Polymere) Hydrolyse Monomere (gelöste org. Verbind.) Acidogenese organische Säuren Alkohole CO 2 + 4H 2 Acetogenese Essigsäure Methanogenese Biogas: 95% CH 4 (SNG)

10 Seite 10 Zwei Möglichkeiten der Methanisierung Technisch-katalytisch und biologisch Technische Lösung: Sabatier-Prozess (1902) Biologische Lösung: Methanogenese Vorteil: Gute Skalierbarkeit Überschussstrom Vorteil: CH 4 -Gehalte > 98 % möglich Abwärme bei hoher Temperatur (Dampf) Herausforderung: Limitiert im CH 4 -Gehalt (chemisches Gleichgewicht) Hohe Reinheit der Gase erforderlich (H 2 S Katalysatorgift) Temperatur (>250 C) geeigneter Katalysator Elektrolyse 2H 2 O 2H 2 +O 2 Methanisierung 4H 2 +CO 2 CH 4 + 2H 2 O Temperatur (40-70 C), wässrige Umgebung Geringe Temperatur Niedriger Druck (Biogasanwendung) Keine hohen Anforderungen an Reinheit der Gase Flexibel, schnelle Lastwechsel möglich Hohe Temperatur Geringe Flexibilität, langsame Lastwechsel Spülen vor Standby erforderlich Kleine Einheiten Dezentraler Einsatz möglich Herausforderung: Hoher Regelungsaufwand

11 Seite 11 Stromnetz Gasnetz Biogas und Power-to-Gas Konzept zur Flexibilisierung an einer Kläranlage Wärmenutzung aus BHKW BHKW Eigennutzung Strom Klärgas 60% CH 4 40 % CO 2 Klärgas Biomethan (~99% CH 4 ) Entschwefelung, Gastrockung H 2 Zeit in der Strom teuer ist Wärmenutzung Elektrolyseur Biologische Methanisierung Elektrolyseur

12 Seite 12 Stromnetz Gasnetz Biogas und Power-to-Gas Konzept zur Flexibilisierung an einer Kläranlage Wärmenutzung aus BHKW BHKW Eigennutzung Strom Klärgas 60% CH 4 40 % CO 2 Klärgas Biomethan (~99% CH 4 ) Entschwefelung, Gastrocknung CO2-neutrales CH4 H 2 Wärmenutzung Elektrolyseur Biologische Methanisierung Elektrolyseur Zeit in der Strom aufgrund von Überschüssen relativ günstig ist

13 13 Gefördert durch Projekt BioPower2Gas Demonstration und Vergleich von optimal leistungsregelbaren Biogastechnologien Laufzeit:

14 Page 14 Demonstrationsanlage Anlagenstandort Allendorf (Eder)

15 Page 15 Demonstrationsanlage Anlagenplanung 3D-Modell Gesamtanlage 3 1 MicrobEnergy GmbH 2 4 (1) PEM-Elektrolyseur 300kW, 60 Nm³/h H 2 (2) Biologische Methanisierung 15 Nm³/h CH 4 (3) Steuer- und Regelungstechnik (4) Mess- und Verfahrenstechnik

16 Seite 16 Demonstrationsanlage Prozessablaufschema mit Dünnschlamm/Klärschlamm Raw Biogas 30 Nm³/h + 15 Nm³/h CH Nm³/h + 15 Nm³/h 30 Nm³/h

17 Demonstrationsanlage Bivalenter Betrieb an Biogas-/Kläranlagen - Stromspeicher und Gasaufbereitung Monovalenter Betrieb Bivalenter Betrieb BGA H 2 Expertengespräch Power-to-Gas in Rapperswil - Power-to-Gas MicrobEnergy GmbH Seite 17 50% CH 4 50% CO 2 Stromnetz 50% CH 4 50% CO 2 Erdgasnetz PSA 95% CH 4 SEB 95% CH 4 Erdgasnetz BHKW BGA SEB 95% CH 4 3% CH 4 97% CO 2 H 2 Speicherung von Überschussstrom durch Nutzung des abgetrennten CO 2 an Biogasaufbereitungsanlage Gasaufbereitung von Rohbiogas zur Flexibilisierung von Biogasverstromungsanlagen Speicherung von Überschussstrom durch Nutzung des im Rohbiogas enthaltenen CO 2 BGA = Biogasanlage SEB= Stand-Alone-Reaktor mit Spezialkulturen PSA = Pressure swing adsorption (Gasaufbereitung)

18 Page 18 Expertengespräch Power-to-Gas in Rapperswil - Power-to-Gas MicrobEnergy GmbH Demonstrationsanlage Inbetriebnahme

19 Page 19 Demonstrationsanlage Einspeisung biologisch erzeugten Methans ins Erdgasnetz f H2 15 Nm³/h Flow H 2 Input Flow CO 2 c CH4 Output Quality c H2 Erstmalige Einspeisung in das Deutsche Erdgasnetz f CO2 3,75 Nm³/h c CH4 96% c H2 0,8% Output Flow Product

20 Seite 20 Demonstrationsanlage Anlagenbetrieb Methanbildungsrate [MBR] >50 Betriebsstunden >2000h seit März 2015 Bisher vermarktetet Energiemenge kwh Leistungslauf Audi AG abgeschlossen Zertifizierung E-Gas TÜV-Süd Erstellung einer Umweltbilanz Teilnahme am Regelenergiemarkt

21 Seite 21 Demonstrationsanlage Regelenergiemarkt Präqualifizierung (Doppel-Höckertest) erfolgreich durchgeführt Elektrolyseur technisch bereit zur Teilnahme am Regelenergiemarkt Ablaufsteuerung des Anlagenregimes (Methanisierung) getestet Konzept zur Fahrweise wird entwickelt Energiemenge/Abrufzeiten Positiv/Negativ SRL, strukturierter Stromeinkauf Teilnahme am Regelenergiemarkt startet im September 2015

22 Seite 22 Projektentwicklung Gasnutzungspfade - Wärme und Energie Modell prowindgas - Mobilität und Kraftstoff Quelle: Erdgas Mobil

23 Seite 23 Thomas Heller Technische Projektleitung MicrobEnergy GmbH Bayernwerk Schwandorf Tel: +49 (0) FAX: +49 (0) Mobil: +49 (0) thomas.heller@microbenergy.com web:

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