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E N E R G I E F O R U M

E N E R G I E F O R U M B i o g a s Neues Messverfahren unterstützt Biogasanlagen-Betreiber Intelligente Kontrolle der Biogasqualität Mit einer wachsenden Bevölkerung, die einen steigenden Bedarf an Energieressourcen hat, ist Biogas eine erneuerbare Alternative zu fossilen Brennstoffen. Aber der einstige Hoffnungsträger der Energiewende kämpft ums Überleben: 2020 ist bei vielen Betreibern von Biogasanlagen rot im Kalender markiert. Denn dann werden die ersten Anlagen zur Stromerzeugung aus der Förderung fallen, die ihre Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) aus dem Jahr 2000 erhalten. Betreiber müssen daher profitabler sein denn je, damit sich die Einspeisung von Strom aus Biogas wirtschaftlich lohnt. Höchste Zeit, die Hauptbestandteile von Biogas näher zu betrachten. Die Biogasproduktion ist ein organischer Prozess, das heißt, er ist inkonsistent. So variiert etwa die Zusammensetzung, wobei der Volumenanteil in der Regel jedoch bei etwa 60 bis 65 % Methan und 35 bis 40 % Kohlendioxid liegt. Ebenfalls enthalten sind andere Gase in PPM-Werten. Biogas entsteht durch anaerobe Gärung. Neben anaeroben Bedingungen sind für diesen enzymatischen Prozess verschiedene Arten von Mikroben erforderlich, von denen jede eine entscheidende Rolle im Gesamtprozess spielt. Mithilfe von Biogasanlagen können Bioabfälle umweltfreundlich verarbeitet und die in organischen Abfällen enthaltenen Nährstoffe wieder in die Landwirtschaft zurückgeführt werden. Die Abfallverwertung zu Biogas ist damit eine entscheidende Möglichkeit, den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu fördern. Die häufigste Lösung ist die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom mittels Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) am Anlagenstandort. Immer häufiger wird Biogas auch gereinigt und in Biomethan umgewandelt, das entweder über das Erdgasnetz oder als verflüssigtes Erdgas verteilt werden kann. Montage des neuen Vaisala MGP261 direkt an der Biogasleitung im finnischen Entsorgungszentrum Ämmässuo. Bild: Vaisala Daten in der Biogasanlage verstehen Um die Rentabilität ihrer Biogasanlagen zu verbessern, suchen Betreiber nach Wegen, die elektrische Leistung ihrer Kraft-Wärme-Kopplung zu erhöhen und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken. Dafür benötigt der Motor des Blockheizkraftwerks (BHKW) qualitativ hochwertiges Biogas, das möglichst viel Methan und so wenig Wasser wie möglich enthält. Denn je höher der Methananteil ist, desto energiereicher ist das Biogas. Ist der Methangehalt des Gases genau bekannt, kann der Betreiber den Motor präziser einstellen. Übermäßige Feuchtigkeit greift zudem den Motor an. Wasser und Schwefelwasserstoff bilden eine korrosive Kombination, die zu Ausfällen führt oder den BHKW-Motor und andere Prozesskomponenten langfristig beschädigen kann. Zur Entfernung von Schwefelwasserstoff und Siloxanen im Biogas werden üblicherweise Aktivkohlefilter eingesetzt, die jedoch wasserempfindlich sind und deren Austausch teuer ist. Indem der Wassergehalt des Biogases während der Aufbereitungsphase gemessen wird, kann der Anlagenbetreiber die Lebensdauer der Aktivkohlefilter maximieren und die Betriebskosten senken. Die Überwachung des Wasserdampfs im Biogas ermöglicht somit eine Optimierung des Wärmeaustauschers. Neues Messverfahren nimmt Feuchte in den Blick Die Feuchtemessung im Biogas gestaltete sich bislang schwierig, da traditionelle kapazitive Sensorinstrumente den schmutzigen und korrosiven Bedingungen im Inneren des Rohres nicht standhielten. Die fast kondensierenden Bedingungen kommen für viele kapazitive Feuchte-/ Taupunktsensoren erschwerend hinzu und beeinträchtigen die Messgenauigkeit. 30 BWK BD. 71 (2019) NR. 12

B i o g a s E N E R G I E F O R U M MGP261 misst kontinuierlich Methan, Kohlen - dioxid und Feuchte direkt in der Prozessleitung der Biogasanlage. Bild: Vaisala entnehmen. Da das Gas nicht behandelt wird, kennen Betreiber die Zusammensetzung des Biogases in Echtzeit. Die Kalibrierung der Sonde erfolgt automatisch, sodass im Routinebetrieb keine Kalibriergase erforderlich sind. MGP261 basiert auf der patentierten „Carbocap“-Technologie von Vaisala mit einem nichtdispersiven Infrarotsensor (NDIR). Damit lassen sich mehrere Gase gleichzeitig messen und eine automatische Kalibrierung ohne Kalibriergase während der Messung durchführen. Blick in die Praxis Welche Potenziale sich ergeben können, zeigt das Beispiel des finnischen Abfallentsorgungszentrums Ämmässuo, eines der größten in Europa. 2015 baute der staatliche Betreiber Helsinki Region Environmental Services Authority (HSY) eine Biogasanlage, in der rund 30 000 t Bioabfall pro Jahr aufbereitet werden. Zu den Zuständigkeiten des Teams in Ämmässuo gehört die Überwachung der Menge an Strom und Wärme, des Gasenergiegehalts und der Effizienz der Biogasanlage, um diese Mengen regelmäßig der Energiebehörde, Finnlands nationaler Behörde für Emissionshandel, zu melden und eine Netzeinspeisungsvergütung erhalten zu können. Es ist entscheidend, das Verfahren zu optimieren, um die größtmögliche Menge an Methan zu produzieren, und dass die Messungen korrekt sind. Die Behörde entschied sich deshalb für die MGP261-Sonde, die genaue Methandaten sowie Kohlendioxid- und Feuchtigkeitsdaten direkt aus der Biogasleitung überträgt – und HSY damit hilft, das meiste aus ihrer Biogasanlage herauszuholen. • A n d r e a s K n o p Sales Director EMEA, Vaisala Industrial Measurements. andreas.knop@vaisala.com Bild: Vaisala Die In-Line-Installation macht eine Probenahme und -behandlung überflüssig. Bild: Vaisala Mit einer neuartigen Messsonde unterstützt das finnische Unternehmen Vaisala nun Betreiber bei der Kontrolle der Biogasqualität. Die Sonde namens MGP261 misst Methan, Kohlendioxid sowie Feuchte und damit die drei Hauptkomponenten von Biogas. Die Messsonde nutzt die optische Feuchtemessung im infraroten (IR) Wellenlängenbereich. Hierbei erfolgt die Messung berührungslos, da Infrarotlichtquelle und -sensor durch ein Saphirglasfenster vor Prozessgasen geschützt sind. Deshalb können keine Probleme mit Sensorkorrosionen auftreten. Dank Fortschritten bei Microglow-IR-Quellen und Fabry-Pérot-Interferometern sind Geräte mit optischer Feuchtemessung ex-zertifiziert und damit für explosionsgefährdete Bereiche mit dauerhaft brennbaren Gas-/Luftgemischen geeignet. MGP261 ist bis einschließlich „Zone 0“ ex-zertifiziert und kann in Gefahrenbereichen ohne Probenahmeleitungen, Pumpen oder Wasserabscheider installiert werden. Möglich macht das die In-Line- Installation, bei der das Biogas direkt in der Prozessleitung der Biogasanlage gemessen wird – ohne eine Gasprobe zu Wir sind Ihr Partner für Grüne Gase! STABILE PREISE Wir liefern Ihnen Biomethan für den Einsatz in der KWK, der thermischen oder stofflichen Nutzung oder im Bereich der Mobilität. Ob Bio-CNG, Bio-LNG, Bio-SNG oder Grüner Wasserstoff: Unsere Experten finden für jede Anforderung eine saubere Lösung. Wir vermitteln die THG-Quote für Erdgasund Stromtankstellen an quotenverpflichtete Unternehmen wie Mineralölkonzerne. Gemeinsam handeln für eine grüne Zukunft. Machen Sie mit! www.bmp-greengas.de SICHERE VERSORGUNG Wir sind wieder in Halle 1, Stand 1-425 BWK BD. 71 (2019) NR. 12

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