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Beseitigung technischer, rechtlicher und ökonomischer Hemmnisse bei der Einspeisung biogener Gase in das Erdgasnetz zur Reduzierung klimarelevanter Emissionen durch Aufbau und Anwendung einer georeferenzierten Datenbank. Bd.3: Synthesegasmethanisierung

Verfahrenstechnische und ökonomische Analyse thermochemischer Gaserzeugungs- und Aufbereitungsverfahren, Abschlussbericht für das BMBF-Verbundprojekt "Biogaseinspeisung"
 
: Girod, K.; Unger, C.
: Urban, W.; Zeidler-Fandrich, B.

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Fulltext urn:nbn:de:0011-n-1200720 (1.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: fc3bddd401c7b789f10b549e3029e3d1
Created on: 9.3.2010


Oberhausen: Fraunhofer UMSICHT, 2009, 65 pp.
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
biomass gasification; substitute natural gas (SNG); thermochemical conversion; process description; Biomassevergasung; Erdgassubstitut; thermochemische Konversion; Verfahrensbeschreibung; Bioenergie; bioenergy

Abstract
Vor dem Hintergrund immer knapper werdender fossiler Ressourcen, Klimaschutzverpflichtungen und des gegenwärtigen Rohstoffwandels stellen Biomasse-basierte Energieträger eine Alternative oder Ergänzung zu fossilen Energieträgern dar. Allgemein wird dazu Biomasse unter Anwendung von chemischen und physikalischen Konvertierungs- und Konditionierungsschritten in eine leichter anwendbare Form eines Energieträgers umgewandelt. Neben flüssigen Treibstoffen, wie z. B. BtL-Kraftstoffen und Methanol, weist auch die Bereitstellung gasförmiger Energieträger in Form von Erdgassubstituten (SNG) ein hohes Marktpotential auf.
So erstrecken sich die Nutzungsmöglichkeiten von methanhaltigen Gasen von der Nutzung im Transportsektor über stationäre Anwendungen zur Strom- und Wärmeerzeugung bis hin zu einer stofflichen Nutzung. Weiterhin können methanhaltige Gase nach einer entsprechenden Reinigung und Aufbereitung als Erdgassubstitute (SNG) in das Erdgasnetz eingespeist und unter Nutzung der bereits installierten Verteilungs- und Nutzungsinfrastruktur (Erdgasnetz) energetisch oder stofflich genutzt werden. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere die räumliche und zeitliche Entkopplung von Produktion und Nutzung des Energieträgers.
In diesem Zusammenhang gerät die thermochemische Erzeugung biogenen Methans zunehmend in den Blickpunkt des Interesses. Sie stellt eine Ergänzung und keine Konkurrenz zur klassischen kalten Vergärungsroute dar, da mit ihrer Hilfe die aufgrund ihres Ligninanteils schlecht bis gar nicht vergärbaren Biomassen/-anteile genutzt werden können. Ein Aufschluss solcher Lignocellulose-Biomasse (LCB) zum Zweck der Vergärung zu Methan wäre aufgrund der Nichtumwandlung des Ligninanteils nur bei signifkant niedrigeren spezifischen Ausbeuten möglich.
Das Ziel des hier dokumentierten Teilprojektes ist die Entwicklung geeigneter Verfahrenskonzepte zur Produktion eines einspeisefähigen Gases (SNG) entsprechend den Qualitätsanforderungen des DVGW für H-Gas; ausgehend von einer thermochemischen Umwandlung von lignozellulosehaltiger Biomasse mit anschließender Reinigung und Aufbereitung des entstandenen Synthesegases. Die verschiedenen Konzepte sollen zusätzlich hinsichtlich ihrer Effizienz und Betriebs- sowie Investitionskosten verglichen und bewertet werden.
Der Vergasungsschritt ist das zentrale Element der Verfahrenskette und beeinflusst entscheidend die Wirtschaftlichkeit der Biomassenutzung und alle darauf folgenden Umwandlungs- und Reinigungsschritte. Daher erfolgte in einem ersten Schritt die Auswahl von zwei geeigneten Vergasungsverfahren. Ausgehend von den Betriebszuständen sowie der Gaszusammensetzung am Vergasungsaustritt wird eine jeweils abgestimmte Verfahrenskette entwickelt. Die Auswahl geeigneter Verfahrensschritte und Verschaltungsvarianten erfolgte anhand geeigneter, im Rahmen des Teilprojektes definierter Kriterien. So wurden u. a. thermodynamische Gleichgewichtsberechnungen durchgeführt, die für jede Konversionsstufe den Einfluss der Prozessparameter Druck, Temperatur und Eingangs-Gaszusammensetzung auf die Gaszusammensetzung nach der Methanisierung und CO-Konvertierung aufzeigen. Für die Verfahrensbereiche, für die Daten von real erreichten Gaszusammensetzungen verfügbar waren, wie z. B. bei den Vergasern, oder kinetische Modelldaten, wie bei der CO2-Abtrennung, wurden diese Ergebnisse bevorzugt verwendet. Auf diese Weise wurden verschiedene Verschaltungsvarianten simuliert und verglichen. Unter Berücksichtigung definierter Auswahlkriterien konnte so für jedes der beiden Vergasungsverfahren je eine optimierte Verfahrenskette identifiziert werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-120072.html