Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen - Innovationen in der Energieversorgung Dr. Werner Ahrer Energieforum, 22.11.2005 PROFACTOR Produktionsforschungs GmbH A-4407 Steyr/Gleink, Im Stadtgut A2 Tel. 0043/7252/885-400, Fax DW 101 Werner.ahrer@profactor.at www.profactor.at
Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz
Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz
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
Die Profactor Produktionsforschungs GmbH Profactor - Facts Gründung 1995 100 7 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 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Kostenbeiträge Mitarbeiter 6 5 4 3 2 1 0 Kostenbeiträge in Mio. EURO 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 * Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung ** Innovation- und Technologiefonds
Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz
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?
Brennstoffzellen - Typen Brenngase und Gifte Niedertemperatur BZ Hochtemperatur BZ BZ-Typ PEFC AFC PAFC MCFC ITSOFC SOFC Gaskomp. Temp. C 80 100 200 650 800 1000 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
Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) Funktionsweise der Hochtemperatur-Brennstoffzelle Mischkammer Gebläse Lufteinlass Kat. Brenner Heizung MCFC Stapel Rohr Abluft Dichtung Brennstoff
Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Raps
Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Raps Biodiesel Biodieselproduktion Rapssaat Rapsöl Press-Rückstand Bio-Glyzerin Wärme Fermentation HotModule Electrizität
Biotreibstoffe für Brennstoffzellen Bier der Energy Drink
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
Biogas durch anaerobe Vergärung Ein vielseitiger Energieträger Anaerobe Vergärung Methanogenese Methan Biomasse Aerobe Fermentation organische Säuren Dunkelfermentation Fotofermentation Reformierung Wasserstoff
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
Nutzung von Biogas in einer MCFC Das EFFECTIVE-Projekt
Nutzung von Biogas in einer MCFC Biogas MCFC Tests in EFFECTIVE Getestete Gase Owschlag, Germany, 2.200 hours operation (Industrial research center, Seaborne GmbH) Pinto, Spain, 2.000 hours operation (Waste treatment Profactor Produktionsforschungs GmbH plant, 2005 Urbaser) Linz, Austria, 1.500 hours operation (Waste water treatment plant in Asten, Linz AG) Nitra, Slowak Republic, 2.400 hours in operation in first cycle, over 3.300 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
Nutzung von Biogas in einer MCFC Biogas MCFC Tests in EFFECTIVE: Ergebnisse Problemloser Biogas-Betrieb der MCFC (über 9.000 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)
Wasserstoff aus der Fermentation Das Hyvolution - Konzept Anaerobe Vergärung Methanogenese Methan Biomasse Aerobe Fermentation organische Säuren Dunkelfermentation Fotofermentation Reformierung Wasserstoff
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:
Biogas-Einspeisung und Brennstoffzellen Innovationen in der Energieversorgung Inhalt Unternehmensprofil Profactor GmbH Brennstoffzellen und Biogas Biogaseinspeisung in das Erdgasnetz
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
Biogaseinspeisung Vorteile Biogas und Synergieeffekte Komponente Methan Kohlendioxid Sauerstoff Stickstoff Schwefelwasserstoff Brennwert [kwh/nm³] BIOGAS 55-70 V% -dry 30-45 V% -dry 1-2 V% -dry 0-2 V% -dry 100-2000 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
Biogaseinspeisung Erdgasinfrastruktur in OÖ
Biogaseinspeisung Biogas Potenzial in Österreich Landwirtschaftliche Flächen in OÖ
Pilotprojekt Biogaseinspeisung Projektpartner Franz Linsbod (Landwirt) Mit Unterstützung von:
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
Pilotprojekt Biogaseinspeisung Anlagenkomponenten H 2 S Reinigung (Biotropfkörper) Trocknung und CO 2 -Abtrennung (Druckwechsel- Adsorption) Büro Bestehende Biogasanlage
Pilotprojekt Biogaseinspeisung Anlagenkomponenten
Pilotprojekt Biogaseinspeisung Besondere Aspekte Vergleich Verstromung <> Einspeisung Standortwahl für Biogasanlagen Dimensionierung von Biogas- und Einspeiseanlagen Kostensenkungspotential Entwicklung neuer Betreibermodelle Flächenwidmung und Genehmigungsverfahren Volkswirtschaftliche Aspekte
Aufbereitetes Biogas: Anwendungen Zukunft? Oh, ihr Auto fährt mit Biogas?!