Bau- und Betriebserfahrungen mit kurzen und langen Biogasnetzen Dr. Born Dr. Ermel GmbH - Ingenieure Dipl. Ing. Adelbert Lühring Büro Ostfriesland Tjüchkampstraße 12, 26605 Aurich, Telefon: (0 4941) 1793 0 lue@born-ermel.de
Übersicht NaWaRo, Reststoffe, Gaseinspeisung Praxisbeispiele, Biogasanlagen Braunschweig, Delmenhorst, Querfurt Prozeßwärmeerzeugung für die BGA Festlegung des Trassenverlaufes und Ermittlung der Leitungslänge Druckverlustberechnung, Leitungsdimensionierung, Gastrocknung Festlegung der Rohrverlegungsart Meßtechnik zur Überwachung und Abrechnung Gasreinigung für BHKW-Betrieb Betriebserfahrungen und Probleme 2
NaWaRo Biogasanlagen 3
Vergärung von Reststoffen 4
Gasaufbereitung und Einspeisung 5
Praxisbeispiele: Biogasnetze Biogasanlage Braunschweig Abwasserverband Braunschweig 20 km Gasnetz, 1.000 m³/h Biogasanlage Delmenhorst Stadtwerke Delmenhorst 4,4 km Gasnetz, 500 Nm³/h Biogasanlage Querfurt Wohnungsbaugesellschaft Querfurt Agrargenossenschaft Querfurt 1,8 km Gasnetz, 210 Nm³/h 6
Biogaserzeugung (BGA Braunschweig) 7
Biogaserzeugung (BGA Delmenhorst) 8
Biogaserzeugung (BGA Querfurt) Berechnung Biogaserzeugung BGA Querfurt Substrat Zugabe Zugabe TS ots ots-fracht Gasertrag CH 4 -Gehalt Feuerungs- Leistung t/a t/d % % t/d l/kg ots m³/t FM Nm³/h % kw Maissilage 5.400 14,80 33,0 95,8 4,7 650,0 205,5 126,7 52,2 659,3 Mastrindergülle 16.002 43,84 10,0 80,0 3,5 400,0 32,0 58,5 55,0 320,5 Rindermist 6.000 16,44 25,0 72,0 3,0 250,0 45,0 30,8 55,0 169,0 0 Summe 27.402 75,07 17,8 83,3 11,1 465,1 69,0 216,0 53,4 1148,8 9
Biogaserzeugung (BGA Querfurt) 10
Prozesswärmeerzeugung für die BGA 11
Prozesswärmeerzeugung für die BGA Biogasanlage Braunschweig Separates BHKW auf der BGA (500 kw ) Biogasanlage Delmenhorst Abwärme vom BHKW der Kläranlage Nutzung Gemischkühlwärme Biogasanlage Querfurt Heizkessel mit Rapsöl (100 kw) Wärmerückgewinnung aus Gärrest (50 kw) 12
Prozesswärmegewinnung BGA Querfurt Wärmerückgewinnung aus Gärrest 13
Trassenplanung Festlegung des Trassenverlaufes und Ermittlung der Leitungslänge Genehmigungen (Strassen, Gewässer, Brücken) Anforderung und Auswertung Planbestand -Leitungen -Brückenbauwerke -Gewässer Detaillierte Festlegung der Trassenführung (Stationierung) Festlegung Höhenverlauf/Tiefpunkte (Kondensatsammler) Darstellung Trassenverlauf im Schnitt 14
Trassenführung (BGA Braunschweig) BGA Hillerse Verregnungsgebiet Einzugsgebiet Klärwerk Steinhof Kraftwerk Ölper 15
Trassenführung (BGA Querfurt) Direkte Trasse + Investitionskosteneinsparung rd. 30.000 Trasse entlang Wirtschaftsweg + Klare Trassenführung entlang Wirtschaftsweg - - - Querung zahlreicher Flurstücke Eingeschränkte Zugänglichkeit Kondensatschacht Baufeld auf Ackerflächen - Höhere Baukosten 16
Trassenführung (BGA Querfurt) 17
Trassenführung (BGA Delmenhorst) 18
Druckverlust (BGA Delmenhorst) Druckverlustberechnung 2,0 km DN 160 2,4 km DN 110 Rechnerisch: 257 mbar Druckverlust in Betrieb gemessen Druckabfall: von 450 mbar auf 170 mbar Druckverlust: 280 mbar 19
Druckverlust (BGA Querfurt) BGA Querfurt - Druckverlust Ferngasleitung Randbedingungen Massenstrom 589 kg/h Volumenstrom 471,0 m³/h Mediumdichte 1,25 kg/m³ rechn. Rohrdurchmesser 129,1 mm dynamische Viskosität 12,700 10-6 m 2 s -1 max. Strömungsgeschwindigkeit 10,00 m/s gewählter Rohrdurchmesser 123 mm PE100 SDR17 - DN 125-140 x 8,3 Abschnitt Länge o. Anzahl Durchmesser Geschwin- Reynolds- Rohrreibungs- Druckverlust Druckverlust Formstück ζ-wert digkeit zahl wert λ Rohre Formstücke [m] [Stück] [mm] [m/s] [-] [-] [-] [Pa] [Pa] 1 1.750,0 123 10,94 106.294 0,02 21.214 2 20 123 10,94 90 (1xD) 0,35 524 3 123 10,94 4 1 123 10,94 Aufweitung 0,5 37 5 123 10,94 6-123 10,94 90 (3xD) 0,25-7 123 10,94 8-123 10,94 90 (3xD) 0,25-9 123 10,94 10 3 123 10,94 Durchgangsventil 2 449 11 (Kondensatsammler) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Summe 1.750,0 24 21.214 1.010 Summe 1750,0 24 21.214 1.010 Gesamtsumme 22.224 Pa 0,222 bar Eingabefelder 20
Druckverlust (BGA Querfurt) BGA Querfurt - Druckverlust Ferngasleitung Randbedingungen Massenstrom 589 kg/h Volumenstrom 471,0 m³/h Mediumdichte 1,25 kg/m³ rechn. Rohrdurchmesser 129,1 mm dynamische Viskosität 12,700 10-6 m 2 s -1 max. Strömungsgeschwindigkeit 10,00 m/s gewählter Rohrdurchmesser 159 mm PE100 SDR17 - DN 150-180 x 10,7 Abschnitt Länge o. Anzahl Durchmesser Geschwin- Reynolds- Rohrreibungs- Druckverlust Druckverlust Formstück ζ-wert digkeit zahl wert λ Rohre Formstücke [m] [Stück] [mm] [m/s] [-] [-] [-] [Pa] [Pa] 1 1.750,0 159 6,62 82.703 0,02 6.049 2 20 159 6,62 90 (1xD) 0,35 192 3 159 6,62 4 1 159 6,62 Aufweitung 0,5 14 5 159 6,62 6-159 6,62 90 (3xD) 0,25-7 159 6,62 8-159 6,62 90 (3xD) 0,25-9 159 6,62 10 3 159 6,62 Durchgangsventil 2 164 11 (Kondensatsammler) 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Summe 1.750,0 24 6.049 370 Summe 1750,0 24 6.049 370 Gesamtsumme 6.419 Pa 0,064 bar Eingabefelder 21
Gasabzug (BGA Delmenhorst) 22
Gastransport (BGA Delmenhorst) 23
Gastrocknung Kreuzung von Verkehrswegen und Gewässer 24
Gastrocknung Höhenverlauf (BGA Querfurt) 25
Gastrocknung Anordnung Kondensatschacht (BGA Querfurt) 26
Gastrocknung - Kondensatsammler 27
Gastrocknung erdverlegte Gasleitungen 28
Gastrockner / Verdichter (BGA Querfurt) Das Biogas wird über eine ca. 1.800 m lange Biogasleitung zum BHKW im Heizhaus geleitet. Zur Abscheidung des im Biogas enthaltenen Wassers wird dieses zunächst über einen Wärmetauscher auf ein Temperaturniveau von ca. 4 C abgekühlt. Das abgeschiedene Wasser wird in einem Kondensatsammelschacht erfasst und einem der Gärrückstandsspeicher zugeführt. Nachdem das Kondensat aus dem Biogas abgeschieden worden ist, erfolgt die Druckerhöhung mittels einer Gebläsestation im Betriebsgebäude 29
Gastrockner/ Verdichter (BGA Delmenhorst) 30
Gastrockner/ Verdichter (BGA Braunschweig) 31
Gastrockner und Verdichter (BGA Braunschweig) 32
Gastrocknung (BGA Braunschweig) 33
Gasverdichter (BGA Braunschweig) 34
Vorkühler und Verdichter (BGA Delmenhorst) 35
Nachkühler (BGA Delmenhorst) 36
Ausschreibung offene Bauweise 37
Ausschreibung grabenlose Bauweise 38
Antrag Querung Bundesstraße Spülbohrverfahren (HDD) Mindestüberdeckung 1,2 m 39
Antrag Querung Bundesstraße 40
Leitungsverlegung (BGA Braunschweig) Verlegung der Biogas-Pipeline mit dem Pflugverfahren 41
Leitungsverlegung (BGA Delmenhorst) 42
Leitungsverlegung (BGA Querfurt) 43
Leitungsverlegung (BGA Querfurt) 44
Leitungsverlegung (BGA Querfurt) 45
Dichtheitsprüfung 46
Messtechnik am Übergabepunkt Temperatur Druck Durchfluß / Menge Taupunkt Analyse Quelle: BE 47
Messtechnik am Übergabepunkt 48
Aktivkohlefilter (BHKW Querfurt) 49
Aktivkohlefilter und Druckreduzierung (BHKW Heizwerk Ölper) 50
BHKW Wärmenutzung (Heizhaus Querfurt) 51
BHKW Wärmenutzung (Heizwerk Ölper) 52
Satelliten-BHKW (BGA Delmenhorst) 53
BHKW Wärmenutzung (Stadtbad Delmenhorst) 54
Investitionskosten (BGA Braunschweig) q Biogasanlage 6,6 Mio inkl. Gaseinspeisung q Biogasleitung + BHKW 4,8 Mio 55
Gasliefervertrag q Laufzeit 20 Jahre q Lieferverpflichtung 38.000 MW/a q Gasqualität -Methangehalt > 48 % -Schwefelwasserstoff < 400 ppm -Feuchte: Trocknung auf 2 C q Abnahmeverpflichtung q Vergütung ca. 58 /MWh (incl. Technologiebonus) 56
Investitionskosten (BGA Delmenhorst) q Biogasanlage 2.224.000 q Biogasaufbereitung 230.000 (Druckerhöhung, Kühlung, Fackel) q Biogasleitung (4,2 km) 360.000 q BHKW (500 kw im Container) 517.000 gesamt 3.331.000 57
Investitionskosten (BGA Querfurt) q Biogasanlage 2.390.000 q Biogasaufbereitung 165.000 (Druckerhöhung, Kühlung, Fackel) q Biogasleitung (1,8 km) 180.000 q BHKW (500 kw) 465.000 gesamt 3.200.000 58
Betriebserfahrung: Fehlende Wärmeabnahme 59
Betriebserfahrung: Ausfall von Meßgeräten 60
Betriebserfahrung: Korrosion 61
Betriebserfahrung: Schwefelablagerungen 62
Betriebserfahrung: fehlende Spülanschlüsse 63
Betriebserfahrung: Spülsysteme 64
Bau- und Betriebserfahrungen mit kurzen und langen Biogasnetzen Dr. Born Dr. Ermel GmbH - Ingenieure Dipl. Ing. Adelbert Lühring Büro Ostfriesland Tjüchkampstraße 12, 26605 Aurich, Telefon: (0 4941) 1793 0 lue@born-ermel.de