Dezentrale Biomasse-Vergasung. mit dem. Heatpipe-Reformer

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1 Dezentrale Biomasse-Vergasung mit dem Heatpipe-Reformer

2 Unternehmensgeschichte : Erprobung von Kernkomponenten an der Technischen Universität München : EU Forschungsprogramm "Biomass Heatpipe- Reformer (Nachweis der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit) June 2006: Verleihung des Bayerischen Energiepreis durch den Bayerischen Wirtschaftsminister July 2007: Gründung von agnion Nov. 2008: Erste Syngas Produktion an Pilotanlage Pfaffenhofen Nov. 2009: Erste Stromerzeugung HPR/Gasmotor-BHKW Mai 2011: Spatenstich erste kommerzielle Anlage im Achental Feb 2011: Inbetriebnahme Achental Mitarbeiter: 40 2

3 Biomasse-Veredelung im Heatpipe-Reformer Synthet. Kohlenwasserstoffe Steigende Komplexität Biomasse Biogener Wasserstoff Methan (SNG/CNG) Biogene Hochtemperaturwärme Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Biomasse Konv. Heizkraftwerke Wärme Heatpipe-Reformer 3

4 Energiedichte von Biomasse Referenz: Öl/Kohle Holzpellets Holz-Hackschnitzel Strohballen 4

5 Wirkungsgrade verschiedener Kraftwerkstypen Große Biomasse KWK Anlagen (Dampfturbinen) Kleine Biomasse KWK Anlagen (ORC) Kleine Biomasse KWK Anlagen (agnion HPR) 5

6 Konventionelle Vergasungs-Technologie Teilweise Verbrennung und Vergasung in einem Reaktor H 2 /CO Verhältnis ist zu gering für BioSNG Produktion Synthesegas wird durch Rauchgase verdünnt keine SNG Produktion möglich 6

7 Allothermer agnion Heatpipe-Reformer Wasserdampf bringt zusätzliche H- Atome in den Prozess ein H 2 -reiches Gas kann in Methan (BioSNG) umgewandelt werden Stickstoff im Rauchgas separiert Unverdünntes Synthesegas/Methan 7

8 Technische Herausforderung der allothermen Vergasung Herausforderung: Effizienter Wärmetransport von der Brennkammer in den Reformer Kleine Reaktoren erfordern extrem hohe Wärmestromdichten bei hohen Temperaturen Wärmeübergangskoeffizienten bestimmen die Wärmestromdichte und die Reaktorleistung Die agnion Lösung: Erwärmung des Wirbelschicht-Reformers durch Flüssigmetall-Heatpipes erhöht den Wärmetransport um den Faktor 20 8

9 Vergleich Synthesegasqualitäten autotherm / allotherm HPR LHV = 1,41 kwh/sm³ 62,8 LHV = 3,17 kwh/sm³ Inertgase (N2, CO2) 42, CH4 3,3 19,5 H2 14,4 CO Holzgaszusammensetzung autotherme Vergasung 10,5 CH4 H2 24,6 CO 22 Syngas Zusammensetzung allotherm/heatpipe-reformer

10 Verfahrensfließbild Heatpipe-Reformer mit agnion Gasmotor Biomasse Syngas Wasser RME Wasser Luft G Strom Wärme Syngas- Kühler Syngas- Filter RME- Wäscher Gasmotor Rauchgas Wärmestrom durch Heatpipes Dampf Dampf / Wärme Rauchgas Luft Zyklon Rauchgaskühler Wasser Staubfilter Saugzug Kamin Biomasse Koks, Asche, RME Heatpipe-Reformer Asche 10

11 Sankey Diagram for 900kW Syngas 11

12 Brennstoff Flexibilität Aktuell kann der HPR mit Holzpellets und Hackschnitzeln betrieben werden Wirbelschichten sind die geeignete Technologie zur thermischen Verwertung problematischer Biomasse (Ascheschmelzpunkt, Teersträhnen) Analysen und erfolgreiche Tests mit einer Vielzahl von weiteren Biomassen Technologie-Partnerschaften mit verschiedenen Anbietern von Aufbereitungstechnik 12

13 Pilotanlage Pfaffenhofen (500kW therm + 160kW el BHKW Modul) 13

14 Pilotanlage Pfaffenhofen Heatpipes & Oberhalb des Reaktors 14

15 agnion HPR Kontrollsystem

16 Pilotanlage Pfaffenhofen - Gasmotor 16

17 MPI Gasmotoren-Technologie Voraussetzung: Druckaufladung des Synthesegases auf 5 bar(a) Turboaufladung des Gasmotors Einblasung von Synthesegas nach Turbolader und Intercooler Einblase-Ventile aus der Wasserstoff- Motortechnologie (Hörbiger) Bewirkt: 100% Umgehung der Teer- Problematik an Gasregelstrecke, Turbolader und Intercooler Vermeidung der Explosions- Problematik bei Rückzündungen durch Direkteinblasung vor Brennraum Wesentliche Erhöhung der Motorleistung durch Turboaufladung auf 3,4 bar(a) (Downsizing)

18 Effizienz [%] Effizienzvergleich MAN 2876 vs. agnion 206 Motor MAN Original natural gas agnion 2G Syngas 38 5 % ¼ TA-Luft 36 ppm NOx TA-Luft 180 ppm NOx Leistung [kw]

19 Motorleistung Dezember 11

20 Eckdaten der Anlage Elektrische Leistung: 400 kw (entspricht ca. 700 Haushalten) Thermische Leistung: 630 kw (entspricht ca. 200 Haushalten) Alternativ Nachverstromung der Wärme möglich Grundfläche Heatpipe-Reformer 100m 2 Grundfläche gesamt ca. 200m 2 Höhe 12m Fassadengestaltung frei wählbar Keine Genehmigungspflicht nach BImSchG Bauzeit ca. 6 Monate, alles aus einer Hand schlüsselfertig Modulbauweise erlaubt Einsatz mehrerer Heatpipe-Reformer an einem Standort Vollautomatischer Betrieb Biomassebedarf: t/a bei Wassergehalt 20% t CO 2 Einsparung pro Jahr 20

21 Beispielhafte Aufstellung 1,3 MW Heatpipe-Reformer Schubbodencontainer für Hackschnitzelbevorratung BHKW 21

22 Kommerzielle Anlage Achental (1,3 MW therm ) Kunde: Biomassehof Achental, Bayern Inbetriebnahme: Dezember kw el Strom wird eingespeist 600 kw therm Wärme wird in das lokale Wärmenetz eingespeist => 75% Wirkungsgrad 22

23 Kommerzielle Anlage Achental (1.300 kw therm ) 23

24 Kommerzielle Anlage Achental (1.300 kw therm ) 24

25 Visualisierung 2,6 MW (Schubbodenlager & Teile der Anlage unterirdisch) 25

26 Individuelle 3D Planung (2,6 MW) 26

27 3D Komponenten und Rohrplanung 27

28 Integration in bestehendes Gebäude 28

29 agnion Technologies GmbH Sperl-Ring 4 D Hettenshausen