Biogas, Windgas, Schiefergas und Co.: Die Erdgasversorgung im Wandel
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- Lioba Richter
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1 Biogas, Windgas, Schiefergas und Co.: Die Erdgasversorgung im Wandel DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut WTT-Tagung - Moderne Hallengebäude ein wichtiger Markt für energieeffiziente Systeme Dr. Holger Dörr 1 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
2 Übersicht Motivation neue Gasquellen aktuelle Anforderungen an Erdgas Erdgasbeschaffenheit: Prognose Thermoprozesse: Effekte durch Gasbeschaffenheitsänderungen Kompensationsansätze 2 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
3 Motivation Erschöpfung konventioneller Erdgasquellen Erschließung von unkonventionellen Gasquellen (Tight- / Shale-Gas) LNG-Zunahme CO 2 -Emissionsreduktionsziele wegen des Klimas - regenerative Gasquellen: - Biogas - Power-to-Gas Stromspeicherung als Wasserstoff / Methan - Kohlevergasung / -veredelung: SNG DVGW-Projekt Gasbeschaffenheit Industrie: Prognose, Effekte & Kompensation Gas auch zukünftig als modernen, verlässlichen und preiswerten Energieträger sicherstellen 3 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
4 neue Gasquellen Erschöpfung konventioneller Erdgasquellen Erdgasreserven in Deutschland 1960 bis 2011 Quelle: Cambridge energy research, CERA DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
5 neue Gasquellen: unkonventionelle Gasquellen Gasqualität Schiefergas; Bsp. New Albany Shale ähnlich L-Gas Prognose USA Quelle: Annual Energy Outlook 2010, EIA 5 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
6 neue Gasquellen: regenerative Gasquellen Biogas (fermentativ anaerob > 96 Vol-% CH 4 nach Wäscher) Power-to-Gas Überschussstrom-Speicherung als Wasserstoff / Methan Quelle: M. Sterner, Diss, Uni Kassel 2009 Power-to-Gas-Konzepte, u.a. DVGW-F&E-Projekt Energiespeicherkonzepte 6 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
7 aktuelle Anforderungen an Erdgas DVGW Arbeitsblatt G 260: 2. Gasfamilie Bezeichnung Kurzzeichen Einheit Gruppe L Gruppe H Wobbe-Index W s,n kwh/m 3 MJ/m 3 10,5 13,0 37,8 46,8 12,8 15,7 46,1 56,5 (23,8 %) (22,6 %) Schwankungsberei ch im lokalen Versorgungsgebiet kwh/m 3 +0,6-1,4 +0,7-1,4 (19,0 %) (16,4 %) Brennwert H S,n kwh/m 3 8,4 13,1 rel. Dichte d 1 0,55 0,75 zusätzlich Konzentrationsgrenzen für CO 2, O 2, H 2 O, weitere Bestandteile (DVGW G 260 und G 262) 7 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
8 aktuelle Anforderungen an Erdgas ff. Methanisierung oder Wasserstoffdirekteinspeisung - Steigerung der Energiedichte CH 4 : H s = 11,06 kwh/m 3, H 2 : H s = 3,54 kwh/m 3 - CO 2 -Kreislauf möglich - Wasserstoff im Gasnetz 1. Gasfamilie: Stadtgas (H 2 und CO) - rel. hohe Effizienz bei der Methanisierung % - zahlreiche Vergasungstechnologien verfügbar (Syngas) 8 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
9 Erdgasbeschaffenheit Prognose: H 2 -Anteil 18,0% 16,5% 16,0% Deutschland - BMU-Leitszenario2009 EU - Referenz-Szenario - WETO-H2 14,0% Weltweit - Referenz-Szenario - WETO-H2 EU - Carbon-Constraint-Szenario - WETO-H2 13,3% Weltweit - Carbon-Constraint-Szenario - WETO-H2 ] [% il te n fa rsto s se a W e r tiv la re 12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 11,3% 11,0% 8,5% 4,0% 2,3% 2,0% 1,0% 1,3% 0,8% 1,5% 0,0% Jahresscheibe 9 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
10 Erdgasbeschaffenheit Prognose: Biogas projektierte Biogasanlagen und Einspeisekapazität Biogase nach Aufbereitung häufig konform zu DVGW G 260 und G 262 Aufbereitung häufig mit LPG wegen Brennwertanpassung 10 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
11 Erdgasbeschaffenheit Prognose Erwartungen Erhöhung der Frequenz der Gasbeschaffenheitsschwankungen bereits jetzt durch geöffneten Gashandel Erhöhung der Amplitude der Gasbeschaffenheitsschwankungen Vorhersagen schwierig: - hohe Dynamik der Entwicklungen (speziell nach Fukushima) - regenerativ erzeugtes (Erd-)Gas (Biogas, H 2 nicht SNG): zeitliche Fluktuationen (Photovoltaik, Wind) örtliche Fluktuationen (Einspeisepunkte: Einspeisung / Durchsatz) 11 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
12 Effekte auf Verbrennungseigenschaften - veränderte Flammentemperaturen, Zündgrenzen, Flammenstabilität Flammenabheben oder Flammenrückschlag - Verbrennungsgüte bzw. Schadstoffemissionen 12 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
13 Kompensationsansätze Prozessanpassung über interne Prozessgrößen - Temperatur - Abgasemissionen (CO, O 2, CO 2 ) - Ionisationsstrom (Flammenionisation, SCOT-Prinzip) - optische Verfahren (Chemolumineszenz, ) Prozessanpassung mit vorgeschalteter Gasmessung - Gaschromatographie - Verbrennungskalorimeter (Heizwert / Wobbe-Index) 13 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
14 DVGW-Projekt Gasbeschaffenheit Industrie aktive Forschung zur Gasbeschaffenheit aktive Forschung und Gestaltung der Zukunft des Energieträgers Gas Anpassung des Regelwerks Unterstützung der Gasversorger und Gasanwender Sicherstellung sicheren, effizienten und kostengünstigen Gasanwendung Was sich wandelt, bleibt bestehen! 14 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
15 Danke an die Projektpartner Dr. Anne Giese, Gaswärmeinstitut e.v. Essen Dr. Matthias Werschy, DBI, Freiberg Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 15 DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie Prüflaboratorium Gas
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STELLUNGNAHME vom 19. Februar 2014 zu Positionspapier zur Anwendung der Vorschriften der Einspeisung von Biogas auf die Einspeisung von Wasserstoff und synthetischem Methan in Gasversorgungsnetze der Bundesnetzagentur