Bioenergie aus der Gasleitung

17. Mai 2011, 20:49
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Forscher der TU Wien haben eine neue Methode entwickelt, die Biogas so aufbereitet, dass es ins Erdgasnetz eingespeist werden kann

In Wiener Neustadt wurde vor kurzem eine neue Anlage eröffnet.

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Biogas und Erdgas haben nicht nur unterschiedlichen Ursprung, sondern auch unterschiedliche Zusammensetzungen und Wirkungsgrade. Das eine wird aus Biomasse wie Pflanzenabfällen oder aus Klärschlamm gewonnen und ist CO2-netural. Es wird in Gasmotoren verbrannt oder mit mäßiger Effizienz in elektrischen Strom umgewandelt. Das andere, gewonnen aus unterirdischen Gasquellen, ist zwar effizienter, setzt aber "neues" CO2 frei.

Wissenschafter der Technischen Universität Wien haben nun einen günstigeren Weg gefunden, das methanhältige Biogas so aufzubereiten, dass es in die Erdgasnetze der Energieanbieter eingespeist werden kann. Damit kann Biogas flexibel dort eingesetzt werden, wo es benötigt wird: zur Beheizung von Haushalten, in Erdgasautos oder in Erdgaskraftwerken, deren Wirkungsgrad höher liegt als in Biogaskraftwerken.

Drei Anlagen am Netz

"Es geht darum, das CO2 herauszukriegen und das Gas zu trocknen", umreißt Michael Harasek die Herausforderung, um aus Biogas Methan zu isolieren, das dann mit Erdgas kompatibel ist. Der Verfahrenstechniker leitet die Entwicklung der neuen Aufbereitungstechniken und setzt sich seit 2002 in Projekten mit Problemen der Biogasaufbereitung auseinander. 2007 startete bereits ein Pilotprojekt in Bruck an der Leitha, und vor kurzem gingen weitere zwei Aufbereitungsanlagen ans Netz, die nach der neuen Methode arbeiten und gefiltertes Methan in Erdgasnetze einspeisen: eine in Kißlegg-Rahmhaus in Deutschland und eine in Wr. Neustadt, die wie jene in Bruck an der Leitha das Erdgasnetz der EVN bedient. Der Markteintritt in Deutschland sei schwierig gewesen, so Harasek: "Es freut einen aber, wenn die Dinge, die man im Labor macht, Anwendung finden, und die Babys laufen lernen." Die Entwicklungsarbeit von Michael Harasek und seinem Team erhielt bei der Vergabe des renommierten Wolfgang-Houska-Forschungspreises einen mit 5000 Euro dotierten Anerkennungspreis der Jury.

Enges Qualitätsfenster

Die an der TU Wien entwickelte Aufbereitungsanlagen werden vom Wirtschaftspartner Axiom, einem österreichischen Anlagenbauer, produziert. Künftig sollen die in Form eines einfachen Transport-Containers arrangierten Module möglichst viele Biogasanlagen ergänzen. Mittelfristig wären 200 Millionen Kubikmeter Biomethan, das ins Erdgasnetz eingespeist wird, ein "realistisches Potenzial, das zu heben ist", so Harasek. Das entspräche in etwa zwei bis drei Prozent des gesamten Erdgasverbrauchs in Österreich.

Eine Einspeisung in das österreichische Erdgasnetz erfordert die Einhaltung gesetzlich genau definierter Normen der Zusammensetzung des gefilterten Biogases - laut Harasek ein "sehr enges Qualitätsfenster". Der Methangehalt des ungefilterten Biogases liegt zwischen 50 und 65 Prozent, der Rest besteht vor allem aus CO2 und Wasserdampf. Aus zwei Kubikmetern Biogas kann also im Zuge der Aufbereitung etwa ein Kubikmeter Biomethan gewonnen werden. Kern der neuen Filterungsmethode sind spezielle Kunststoffmembrane, denen das Biogas in zwei Stufen bei einem Druck von sieben bis zehn Bar zugeführt wird. Diese Polymermembrane zeichnen sich durch sehr hohe Durchlässigkeit für CO2-Moleküle und Wasserdampf aus. Das Methan bleibt zurück und verlässt gereinigt das Modul.

Da das Biogas schwankende Zusammensetzungen aufweist und die Konzentration des Methangehalts und andere Parameter variieren, kommt der Überwachung der Produktionsprozesse besondere Bedeutung zu, erklärt Michael Harasek: "Ich muss eine effiziente Regelungstechnik haben, damit ich die Aufbereitungsanlage so betreiben kann, dass ich konstant die Vollzusammensetzung des Erdgasnetzes erreiche." Ein wichtiger Aspekt der Entwicklung der Aufbereitungsanlage besteht deshalb in einer automatischen Qualitätskontrolle, die Variationen in Druck, Temperatur und Volumen so einstellt, dass am Ende exakt immer das gleiche Produkt herauskommt.

Energiebilanz

Die Energieform Biogas ist selbst zwar CO2-neutral, natürlich braucht aber der Filterungsprozess selbst auch Energie. Für die Aufbereitungsanlagen wird elektrischer Strom verwendet. "Aber wenn man sagt, man produziert diesen Strom selbst aus dem Biogas, erreicht man eine Effizienz von mehr als 90 Prozent", sagt Harasek. Abzüglich der Energie, die zur Aufbereitung verwendet wird, landen als noch immer mehr als 90 Prozent des Methans im Erdgasnetz. Die CO2-reichen Abgase, die nach dem Filterungsprozess zurückbleiben und noch Reste von Methan enthalten, werden benutzt, um die Biogasanlage selbst mit Wärme zu versorgen. (Alois Pumhösel/DER STANDARD, Printausgabe, 18.05.2011)

=> Wissen: Energie aus Biogas


Wissen:Energie aus Biogas

Biogas, das aus biologischen Abfallprodukten oder Biomasse gewonnen wird, trägt schon lange zur österreichischen Energieversorgung bei. Neben der Verwendung in Fahrzeugen wird in etwa 300 Anlagen elektrischer Strom aus dem methanhältige Gas erzeugt. Etwa ein Prozent des heimischen Strombedarfs wird damit abgedeckt. Blockheizkraftwerke oder die Verbrennung in Gasmotoren erreichen einen Wirkungsgrad von 35 bis 40 Prozent. Erdgas wird dagegen mit einem Wirkungsgrad im Bereich von 58 Prozent in Strom umgewandelt.

Ein Hauptproblem der Aufbereitung von Biogas für das Erdgasnetz ist die Wirtschaftlichkeit. Der relativ hohe technische Aufwand des Umwandlungsprozesses lohnt vor allem bei größeren Anlagen. Neue Entwicklungen machen die Methode für Wirtschaft und Industrie interessanter und die Vermarktung einfacher. Die Entwicklung alternativer Energieformen wird unter anderem vom Programm Fabrik der Zukunft des Verkehrsministeriums gefördert. (pum)

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    Von Speiseresten über Klärschlamm bis zur Gülle kann alles zur Produktion von Biogas verwendet werden. Mit spezieller Aufbereitung kann das so entstehende Biomethan auch ins Erdgasnetz eingespeist werden.

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