Folien für TWB - dvv.uni-duisburg-essen.de 03 Albus.pdf · Albus, R. und Burmeister, F. Gaswärme-Institut e. V. Essen 14. DVV Kolloquium Wien, 19.11.2004. GASWÄRME-INSTITUT E.V

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN

BiogaserzeugungBiogaserzeugung--

Verfahren, GasbestandteileVerfahren, Gasbestandteileund Potenzialeund Potenziale

AlbusAlbus, R. und, R. und BurmeisterBurmeister, F., F.GaswärmeGaswärme--Institut e. V. EssenInstitut e. V. Essen

14. DVV Kolloquium14. DVV KolloquiumWien, 19.11.2004Wien, 19.11.2004

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN InhaltInhalt

• Potenziale der verschiedenen Quellen

• Prozesse zur Darstellung von Biogasen• Gase aus fermentativen Prozessen• Gase aus thermischen Prozessen

• Einspeisung in das Erdgasnetz

• Zusammenfassung

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN BegriffsbestimmungenBegriffsbestimmungen

Erneuerbare EnergiequellenErneuerbare Energiequellen (nach 2001/77/EG)

Erneuerbare, nicht fossile Energiequellen:• Wind• Sonne• Erdwärme• Wellen- und Gezeitenenergie• Wasserkraft• Biomasse• Deponiegas• Klärgas• Biogas

BiomasseBiomasse (nach 2001/77/EG)

Der biologisch abbaubare Anteil von Erzeugnissen, Abfällen und Rückständen der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft und damit verbundener Industriezweige, sowie der biologisch abbaubare Anteil von Abfällen aus Industrie und Haushalten.

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Potenzial verschiedener biogener Energieträger (D)Potenzial verschiedener biogener Energieträger (D)

• Der Primärenergieverbrauch betrug 2001 ca. 14500 PJ.• Der Erdgasanteil entsprechend: 3100 PJ.

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN BegriffsbestimmungenBegriffsbestimmungen

DeponiegasDeponiegas (nach 2001/77/EG)

Anaerober Abbau organischer Materialien im Deponiekörper

KlärgasKlärgas (nach 2001/77/EG)

Vergärung von Primär- und Überschussschlämmen aus der Abwasserreinigung in Faultürmen auf Kläranlagen

GrubengasGrubengasMethanhaltigen Gasen aus stillgelegten Schächten des Kohlebergbaus

BiogasBiogas (nach 2001/77/EG)

Fermentative oder thermische Gewinnung aus organischen Materialien in landwirtschaftlichen und industriellen Biogasanlagen

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Klassifizierung des Rohmaterials und der ProdunkteKlassifizierung des Rohmaterials und der Produnkte

BiogeneBrennstoffe

Biomasse

naturbelassene Biomasse

• Hölzer• halmgutartige

Pflanzen• Energiepflanzen• Ernterückstände• org. Nebenprodukte

• Hölzer ausindustriellen Prozessen (mit Farben, Imprägnierungen, Klebern)

belastete Biomasse

Bio-gase

Klärschlämme

Klär-gase

Deponie-gase

Abfälle FossileBrennstoffe

Gruben-gase


Potenziale der Potenziale der

verschiedenenverschiedenen QuellenQuellen


Quelle:Institut für Energetik und Umwelt gGmbH

Potenzieller Gesamtertrag einschl. Deponie- und Klärgas ca. 24 24 MrdMrd. m³/a. m³/a

Potenziale Biogas, Klärgas und Deponiegas (D)Potenziale Biogas, Klärgas und Deponiegas (D)

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Potenziale der Grubengasnutzung (D)Potenziale der Grubengasnutzung (D)

•Eine exakte Abschätzung der frei werdenden Mengen und Potenziale ist schwierig

•Insgesamt angefallene Gasmenge (1993): 1131 Mio. Nm³ CH1131 Mio. Nm³ CH44/a/a

•Insgesamt verwertete Gasmenge (1993): 355 Mio. Nm³ CH355 Mio. Nm³ CH44/a/a

•Gesamtpotenzial NRW, technisch nutzbares Grubengas:100 Mrd. m³ CH100 Mrd. m³ CH44

Methanbilanz des deutschen Steinkohlebergbaus 1993Quelle:Fhg UMSICHT, Oberhausen


Gase ausGase aus

fermentativen

ProzessenProzessen

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Erzeugung und Fassung von Gasen aus biogenen QuellenErzeugung und Fassung von Gasen aus biogenen Quellen

Erzeugung / Fassung

BiogasBiogas Vergärung organischer Materialien in landwirtschaftlichen und industriellen Biogasanlagen

KlärgasKlärgas Vergärung von Primär- und Überschussschlämmen aus der Abwasserreinigung in Faultürmen auf Kläranlagen

DeponiegasDeponiegas anaerober Abbau organischer Materialien im Deponie-körper; Sammlung der Gase in „Gassammelbrunnen“

GrubengasGrubengas Absaugung von methanhaltigen Gasen aus stillgelegten Schächten des Kohlebergbaus

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN EEGEEG--Gase: Gaszusammensetzung, StörkomponentenGase: Gaszusammensetzung, Störkomponenten

BiogasBiogasBiogasanlage Hof LoickZusammensetzung

Methan 55 55 -- 70%70%CO2 25 25 -- 35%35%

Restliche Bestandteile:• im wesentlichen Wasser

Begleitstoffe: • BTEX• NH3• Schwefel-verbindungen

Quelle:Fhg UMSICHT, Oberhausen

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Biogastechnik: Landwirtschaftliche BiogasanlageBiogastechnik: Landwirtschaftliche Biogasanlage

GasaufbereitungNetzeinspeisung


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Biogasanlagen in DeutschlandBiogasanlagen in Deutschland

LandwirtschaftlicheLandwirtschaftliche AnlagenAnlagen- April 1999 etwa 600 (Karte)- 2002 ca. 1700 - davon ca. 32 Groß- und

Gemeinschaftsanlagen

Potenzial Potenzial BiogasanlagenBiogasanlagen- 1% der Ackerfläche ca. 2500

Anlagen à 125 kWel (Fachverband Biogas e.V.)

AnlagendurchsatzAnlagendurchsatz- 1.500 bis 130.000 t/a

BiogasproduktionBiogasproduktion- 45.000 bis > 3.500.000 m3/a


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Biogasanlagen in DeutschlandBiogasanlagen in Deutschland

0

2000

1000

Anl

agen

anza

hl

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

< 70 kWel

70 - 488 kWel

> 488 kWel

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Eingangsstoffe der VergärungEingangsstoffe der Vergärung

0 300 600 900 1.200 1.500

Stärke

Fett

Eiweiß

Normliter Biogas pro kg

H2SH2O

CO2

CH4(50..70 %)

, NH3

• wasserreiche (40% - 95%) organische Stoffe mit geringem Lignin- und Zellulosegehalt

• landwirtschaftliche Produkte und Reststoffe

• industrielle Rückstände aus der Lebensmittelindustrie

• Kommunaler Bioabfall• Art der Einsatzstoffe bestimmt die

Aufbereitung (z.B. Zerkleinerung, Mischung, Hygienisierung)

BiogasBiogas


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN BiogaszusammensetzungBiogaszusammensetzung

Gehalt in Vol.%

Hauptkomponenten: CH4 55-60 % (45-70 %)CO2 30-35 % (20-45 %)

Feuchte: (mesophil) H2O 4-6 %(thermophil) 10-15 %

Spurengase: H2S max. 1 %(Ausnahmen möglich) Cl, F < 0,2 mg/m3

NH3 max. 1 %

KW-Verb. < 10 mg/m3

H2 max. 1 %

Si-Verb. allg. Spuren

nur bei biologischer O2 max. 2 %Entschwefelung: N2 max. 10 %

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Messdaten aus dem Praxisbetrieb einer BiogasanlagMessdaten aus dem Praxisbetrieb einer Biogasanlagee

BiogasBiogasTagesverlauf Methan

Quelle: Kempkens, Besgen, 2003

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Messdaten aus dem Praxisbetrieb einer BiogasanlagMessdaten aus dem Praxisbetrieb einer Biogasanlagee

Tagesverlauf H2S vor und nach der EntschwefelungBiogasBiogas

Quelle: Kempkens, Besgen, 2003

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN EEGEEG--Gase: Gaszusammensetzung, Mengen, StörkomponentenGase: Gaszusammensetzung, Mengen, Störkomponenten

KlärgasKlärgas

Zusammensetzung

CH4 55 55 -- 70%70%CO2 20 20 -- 35%35%

Begleitstoffe in Abwässern: • Siloxane• BTEX• Schwefelver-

bindungen, • Halogenide

(Chlor, Fluor)• Schwermetalle



00:00 05:00 10:00 15:00 20:000

5

10

15

20

25

30

35

60

62

64

66

23,5

30,8

0,3

63,5

Sauerstoff

Schwefelwasserstoff

Kohlendioxid

Methan

Kon

zent

ratio

n in

Vol

.-% b

zw. p

pm

Zeitachse

Tagesverlauf Methan und Kohlendioxid


KlärgasKlärgas


00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:000,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

15

20

25

Trimethylbenzol

D5 *

Chlorbenzol

Toluol

Schwefelwasserstoff

Xylol

Kon

zent

ratio

n in

ppm

Zeit

KlärgasKlärgasTagesverlauf ausgewählter Spurenkomponenten

D5 - PENTAMETHYLCYCLOSILOXAN(idR mengenmäßig wichtigster Vertreter der Siloxane)



Klärgas ErdgasHauptkomponentenMethan [%vol] 55 - 70 88,5Kohlenmonoxid [%vol] -- --Wasserstoff [%vol] 0 - 1,5 --Sauerstoff [%vol] 0 - 1,5 --Stickstoff [%vol] 0 - 5 5Kohlendioxid [%vol] 25 - 35 --SpurenstoffeSumme Silizium (Siloxane) [mg/m³i.N.CH4] 1 - 150 --Summe Fluor [mg/m³i.N.CH4] 1 - 5 --Summe Chlor [mg/m³i.N.CH4] 1 - 5 --Summe Schwefel [mg/m³i.N.CH4] 20 - 2.500 < 30Benzol [mg/m³i.N.CH4] 0 - 5 --Toluol [mg/m³i.N.CH4] 0 - 10 --Xylol [mg/m³i.N.CH4] 0 -10 --höhere KW C2 - Cn [mg/m³i.N.CH4] 0 - 100 --halogenierte KW. [mg/m³i.N.CH4] 0 - 100 --Ethan [%vol] 4,7Propan [%vol] 1,6Butan [%vol] 0,2relative Feuchte [%] 90 - 100 0 - 20Heizwert Hu [kWh/m³i.N.] 5,5 - 7 10,1

SpurenstoffeKlärgasKlärgas


GrubengasGrubengas

Entstand durch Inkohlungsprozess(Karbon) bei hohen Temperaturen und Drücken

Zusammensetzung

CH4 40 40 -- 75%75%CO2 10 10 -- 15%15%N2 10 10 -- 40%40%

Adsorptiv in der Kohle und im Gestein eingelagert



DeponiegasDeponiegas

Zusammensetzung

Methan 45 45 -- 60%60%CO2 30 30 -- 40%40%Stickstoff 1 1 -- 15%15%

Restliche Bestandteileim wesentlichen Wasser

Begleitstoffe: • Siloxane• BTEX• Halogenide

(Chlor-, Fluor- oder Schwefelverbindungen)

• höhere Kohlenwasser-stoffe.

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Beispiel: Deponiegasnutzung Beispiel: Deponiegasnutzung -- Deponie FreyburgDeponie Freyburg

Installierte Anlagentechnik:

GassammelstationVerdichterstation 500 m3/hGasmotoren-BHKW 311 kWelIntegrierte HT-Fackel


DeponiegasDeponiegas Spurenstoffe (Daten einer ausgewählten Deponie)Spuren Mengen in

mg/m³Spuren Mengen in

mg/m³

Schwefelwasserstoff 10 - 80 AusgewählteHalogenierte KW1,1-Dichlormethan 2,7

BTEX 1,1-Dichlorethan 1,2Benzol 2,8 Cis-1,2-Dichlorethen 9,8Toluol 130,8 Trichlorethen 7,8Ethylbenzol 30,3 Tetrachlorethen 3,7m-/p-Xylol 70,1 Vinylchlorid 1,7o-Xylol 12,9 Methylchlorid < 0,5

Trichlorfluormethan(R11)

12,4

Dichlordifluormethan(R12)

17,4

Summe Silizium 50 - 200Summe Fluor 5 – 50Summe Chlor 30 – 300

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Biogasaufbereitung zu „Grünem Gas“Biogasaufbereitung zu „Grünem Gas“

Prozessintegrierte Verfahren(Sulfidfällung, biologische H2S-Elimination, physikal. und chemische Sorption

Adsorption (Bsp. Aktivkohle)Absorption (Wäsche mit organischen Lösungsmitteln)Katalytische OxidationKondensation

Gas-reinigung

Druckwäsche (z.B. MEA)Druckwechseladsorption Membran-Trennverfahren Gasverflüssigung

Methan-anreicherung(CO2-/N2-Entfernung)

Kondensation durch Verdichten oder Kälte (Kältetrocknung)

adsorptive Verfahren (Silicagel)

Trocknung

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Biogasaufbereitung zu „Grünem Gas“Biogasaufbereitung zu „Grünem Gas“

Biogas in Erdgasqualität - „Grünes Gas“

Biogas / Klärgas DeponiegasGrubengas

AKAktivkohle

AKAktivkohle

DWAAdsorption

WäscheAbsorption

KatOXOxidation

KälteAusfrieren

AKAktivkohle

AKAktivkohle

DWAAdsorption

WäscheAbsorptionKarburierung CO2

Cl 2

FS

H2SSi

N2

CO 2


Gase ausGase aus

thermischen

ProzessenProzessen

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Verfügbare VerfahrenstechnikVerfügbare Verfahrenstechnik

Vergasertypen

Querstrom Gegenstrom WirbelschichtGleichstrom

Zweizonen stationär zirkulierend

Drehtrommel Festbett FlugstromFließbett

Einordnung nach derBrennstoffbewegung

Einordnung nachder Gasführung

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Reingaszusammensetzung verschiedener VergasungsvReingaszusammensetzung verschiedener Vergasungsverfahrenerfahren

Vergasertyp Festbettabsteigend

Wirbelschichtzirkulierend

Wirbelschicht Flugstrom FlugstromPyrolyse

Betreiber HugoPetersen(Wamsler)

IVD,Stuttgart

Lurgi,Frankfurt

IEHK,Aachen

Noell, APAS,Freiberg

IVD,Stuttgart

Biomasse Holz Holz/Stroh Baumrinde Elefantengras Stroh Elefantengras

Feuchtigkeit [%] 15 - 25 10 - 15 13.6 8.8 4.1 10.5

Oxidator Luft Luft Luft Luft/O22 O2 -

Massenstrom [kg/h] 150 3-6 20 280 1.5

H2 [Vol-%] 8 6 14.4 9.7 13.5 11.5

CO [Vol-%] 16 18 14.6 16 27.7 46.8

CO2 [Vol-%] 14 16 13.6 15 11.3 10.3

CH4 [Vol-%] 4 5.5 4 2.2 <0.1 31.3 3

N2 [Vol-%] 56 53 35.3 45 17.5 - 1

Heizwert [MJ/m³] 5 5.5 4.8 4.0 7.08 18.420.3 4

Reaktor-Temperatur

[°C] 800 800 950 674 - 915 1800 800

Reaktor-Druck

[bar] atm atm 1.6 atm 2.62 atm

zirkulierendWirbelschicht

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Anlagenbeispiel: Fhg UMSICHT, OberhausenAnlagenbeispiel: Fhg UMSICHT, Oberhausen

Gaszusammensetzung

Wasserstoff 5 5 -- 9%9%CO 15 15 -- 18%18%CO2 12 12 -- 13%13%Stickstoff 45 45 -- 48%48%

Blockheizkraftwerk(Containereinheit)

Gebäude desBiomassevergasers

Begleitstoffe: • BTEX• PAK

Pilotanlage zurBiomassevergasung

bei Fhg UMSICHT


Biogas (Synthesegas)Biogas (Synthesegas)

Typische SynthesegaszusammensetzungenBCL UET ATES MHB UMSICHT

CO [Vol.-%] 45-55 20 17 16H2 [Vol.-%] 15-25 21 15 8CH4 [Vol.-%] 12-16 - 2 4CO2 [Vol.-%] 8-14 11 12 13N2 [Vol.-%] - 42 50 44Hu [MJ/Nm³] 10-15 4.7-8.6 4.5-5.0 4.8

Verunreinigungen in Synthesegasen• Teere• Schwefel• Alkalien• Staub• Halogenide

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Anlagenbeispiel: UmweltAnlagenbeispiel: Umwelt-- und Energietechnik Freibergund Energietechnik Freiberg

[Vol.-%] UETCH4CO2 11CO 20H2 21N2 42H2O 7H2SToluolTeerC2+BenzolHeizwert[MJ/m3]

4,7-8,6

Anlagen-größe

1MWth

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN VerfahrensVerfahrens-- und rohstoffbedingte Störkomponentenund rohstoffbedingte Störkomponenten

Gasbegleitstoffe:Gasbegleitstoffe:

Gase aus thermischen Prozessen bestehen aus ca.HH22 15%, CO 17%, CO15%, CO 17%, CO22 12%, CH12%, CH44 2%, Teer 5% und Wasser2%, Teer 5% und Wasser

Der Kondensatbildung infolge der hohen Feuchte des Gases muss durch entsprechende Leitungsführung oder Trocknung Rechnung getragen werden.

Einer Korrosionsgefährdung durch Anwesenheit von CO2 , H2S, und O2muss durch geeignete Werkstoffe und Trocknung begegnet werden.

Durch die hohen Inertgas-Anteile (CO2 und N2 ) und Wasserstoffanteilewerden die verbrennungstechnischen Kenndaten beeinflußt.

Chlor, NHi, K, Na, Schwermetalle, Aromate, Stäube, Teere müssen entfernt werden.

Halogenkohlenwasserstoffe und H2S haben gesundheitliche Auswirkungenund Korrosion zur Folge.


EinspeisungEinspeisung

in dasin das

ErdgasnetzErdgasnetz

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN NutzungsmöglichkeitenNutzungsmöglichkeiten

Lokale NutzungLokale NutzungEs gibt in Deutschland derzeit (Juni 2003) 1600 – 2000 Erzeugungs-anlagen; das erzeugte Biogas wird meistens für BHKW, zum Teil mit Wärmeauskopplung genutzt.

Öffentliche GasversorgungÖffentliche Gasversorgung• In den achtziger Jahren existierte im Niersverband eine Biogasanlagemit Gaswäsche; das dort erzeugte L-Gas wurde als Austauschgas bis 1997 in das örtliche Netz eingespeist; Kapazität ca. 400 m3/h.

• In Schleswig existiert eine Versuchsanlage, Kapazität 50 m3/h; zur Zeit ist eine größere Anlage im Bau mit einer Kapazität von ca. 1.000 m3/h, die Anfang 2004 in Betrieb gehen soll; Carbotech-Gasreinigung, Verwendung des Produktgases für CNG, Netzeinspeisung möglich.

• Weitere Anlagen mit einer Anbindung an die öffentliche Gasversorgung existieren derzeit nicht in Deutschland.

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Gesetzliche GrundlagenGesetzliche Grundlagen

• Artikel 7(2) und 10(2) der EG-Richtlinie 98/30/EG: „... Es (das Verteilerunternehmen) unterlässt auf jeden Fall jegliche diskriminierende Behandlung von Netzbenutzern oder Kategorien von Netzbenutzern, ...“

• Erstes Gesetz zur Änderung des Gesetzes zur Neuregelung des Energiewirtschaftsrechts (Entwurf 04.12.2000), §4a, Ziffer (2): „Die Betreiber von Gasversorgungsnetzen sind verpflichtet, ...technische Vorschriften ... zur Interoperabilität ... festzulegen. Zur Interoperabilität gehören insbesondere technische Anschluss-bedingungen und die Bedingungen für netzkompatible Gasbe-schaffenheiten unter Einschluss von Gas aus Biomasse. Die Vorschriften müssen objektiv und nicht diskriminierend sein. ...“

• Stromeinspeisegesetz – Gaseinspeisegesetz (?)

Quelle: Dr. Friedrichs, Hr. Zingrefe et al

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Allgemeine Anforderungen nach VVAllgemeine Anforderungen nach VV

Einspeisung in ÜbergabeschnittstellenEinspeisung in Übergabeschnittstellen

• Ausreichender Druck

• Kompatibilität

• Zeit- und Wärmeäquivalenz

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Allgemeine Anforderungen nach VVAllgemeine Anforderungen nach VV

1. Für die (diskriminierungsfreie) Übernahme von Dritten in das Erdgasnetz gilthinsichtlich der Beschaffenheit der Gase die Anlage Kompatibilität” der VV2 mit den Bedingungen

- ausreichender Druck- netzkompatible Beschaffenheit, wobei u.a. die DVGW- Arbeitsblätter G 260 (“Gasbeschaffenheit”) und G 685 (“Gasabrechnung”) zu beachten sind.

2. Der Entwurf des DVGW-Arbeitsblattes G 262 (Juni 2003) “Nutzung von regenerativ erzeugten Gasen” wird die geordnete Einspeisung dieser Gase

in das öffentliche Gasnetz unter Beachtung des geltenden gesetzlichen Rahmens regeln. Unter regenerativ erzeugten Gasen werden Biogase, Klärgase, Deponiegase und Gase aus thermischen Prozessen verstanden.

3. Die Anforderungen an die Beschaffenheit von Brenngasen (Definition sieheDIN 1340) in der öffentlichen Gasversorgung werden im DVGW-Arbeitsblatt G 260(Januar 2000) geregelt. Es ist im allgemeinen Vertragsgrundlage für den nationalen Gashandel und den Betrieb von Gasanlagen.

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Biogasnutzung im DVGWBiogasnutzung im DVGW--RegelwerkRegelwerk

• DVGW-Arbeitsblatt G 260 „Gasbeschaffenheit“

• DVGW-Arbeitsblatt G 685 „Gasabrechnung“

• DVGW-Merkblatt G 262 „Nutzung von Deponie-, Klär- und Biogasen“(Juni 1991)

• DVGW-Arbeitsblatt G 262 „Nutzung von regenerativ erzeugten Gasen“

(Entwurfsveröffentlichung 4. Quartal 2002)Gründe: Erste Version gab als Merkblatt Hinweise zur Nutzung

Zweite Version gibt als Arbeitsblatt Vorgaben zum geregelten Transport im Netz der Netzbetreiber


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN GasbeschaffenheitsmessungGasbeschaffenheitsmessung

• Kontrolle der Gasbeschaffenheit im Hinblick auf Produkthaftung erforderlich

(H2S, Taupunkt, Abwesenheit von vermuteten sonstigen Gasbegleitstoffen)

• Messung der Gasbeschaffenheit im Hinblick auf Steuerung der Konditionierungsanlage erforderlich zur Einstellung kompatibler Gasbeschaffenheiten (Ho, Wo) und als Steuergröße zur zeit- und wärmeäquivalentenÜbernahme/Übergabe nach VV


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Nutzung für die öffentliche Gasversorgung gemäß GNutzung für die öffentliche Gasversorgung gemäß G 262262

• Das Rohgas muß gereinigt, aufbereitet (entsprechend G260) und auf den Netzdruck des Netzbetreibers verdichtet werden. In keinem Fall dürfen gesundheitliche Risiken vom aufbereiteten Gas ausgehen. Zur Einspeisung in ein Verteilungsnetz eines örtlichen GVU´s muss das Gas nach G280 odoriert werden.

• Das Gas kann entweder als Austauschgas oder als Zusatzgas(Gas zur Konditionierung) dem Netzbetreiber an der Übernahme-schnittstelle zur Verfügung gestellt werden.

• Für die Verwendung als Austauschgas ist die Bestimmung der übergebenen Energiemenge erforderlich.

• Für eine Verwendung als Zusatzgas zum Grundgas gilt dies gleichermaßen. Zusätzlich ist ein Gasmischer (G213) notwendig und die Anforderungen bzgl. Verwendung und Abrechnung nach G685 hinter dem Mischpunkt müssen gegeben sein.

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Schnittstellen zur öffentlichen GasversorgungSchnittstellen zur öffentlichen Gasversorgung

Reinigung +Aufbereitung

V

H-Gasoder

L-Gas

H-Gasoder

L-Gas

lokale Nutzung

Erzeugung

G 260G 492G 488G ...

EN ISO13686

G 685ggf. G 280

ATV-Merkblatt M 363"Herkunft, Aufbereitung undVerwertung von Biogasen"

oderReinigungsverfahren für

Pyrolyse- oder Vergasungsgase

V

maßgeblicheRegeln

und Literatur(Auszüge)

Komponentenund

Prozesse

|-- öffentliche Gasversorgung ->

Mischer

Verdichter

Verdichter MSR-Anlage

AustauschgasG 260, Ziffer 4.4.2

ZusatzgasG 260, Ziffer 4.3(zur Kond. Ziff. 4.2)

Systemgrenze

MSR-Anlage H-Gasoder

L-Gas

H-Gasoder

L-Gas

H-Gasoder

L-Gas

Austauschgas

Zusatzgas


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN Anforderungen an MischanlagenAnforderungen an Mischanlagen

• Sind Gase deutlich unterschiedlich, ist evtl. ein Mischervorzusehen.

• Mischanlagen- sind Heiz- oder Wobbewert-gesteuert- Mischanlagen sollten kontinuierlich betrieben werden

können, d. h. gleichmäßige Abnahmen von Gas

• Regelgrößen sind Druck, Volumenstrom, Heiz- oder Wobbewerte

• Starke Gasbeschaffenheitswechsel bewirken großen Regel-aufwand und benötigen ein Netz, welches als "Dämpfung" dient.


GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN WobbewertWobbewert--EinflussEinfluss

Methanreiche Gase aus natür-lichen Vorkommen werden nach der G 260 in der 2. Gasfamilie nach dem Wobbe-Index einge-teilt:

- Gruppe L:Wobbe-Index von

10,5-13,0 kWh/m3

- Gruppe H:Wobbe-Index von

12,8-15,7 kWh/m3

Die Gruppierung basiert aufverbrennungstechnisch ähn-lichem Verhalten und resultiert zum Teil aus gerätetechn. Gründen.Die Gase, die zur gleichen Gruppe gehören sind aus-tauschbar, wobei die örtlich erlaubten Wobbezahlschwan-Kungen gemäß G 260 zu beachten sind.

0,75

12,0

E

Biogase

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN NutzungNutzung

LL--Gas Gebiete:Gas Gebiete:Eine Nutzung als Austauschgas ist möglich, wenn CO2 bis auf wenige Prozente entfernt wird;Ein Einsatz als Zusatzgas ist beschränkt möglich, abhängig von den Netzgegebenheiten;

HH--Gas Gebiete:Gas Gebiete:In Versorgungsgebieten mit Russengas-Qualität völlig unbeschränkte Verwendung als Austauschgas bei weitgehender CO2-Entfernung;

-In Versorgungsgebieten mit Nordseequalität (z.B. Ekofisk, hoher Brennwert nahe 12 kWh/m3) auch bei nahezu vollständiger CO2-Entfernung nur Verwendung als Zusatzgas;

-Bei teilaufbereitetem Zusatzgas mit größeren CO2-Anteilen richtet sich die zumischbare Menge nach der Vermischungsregel zur Einhaltung derWobbezahlgrenzen und örtlich erlaubten Brennwertschwankungen nach G 685 (2% bei thermischer, 1% bei volumetrischer Abrechnung).


ZusammenZusammen--

fassungfassung

GASWÄRME-INSTITUT E.V.ESSEN ZusammenfassungZusammenfassung

Unter biogenen Gasen werden • Biogase• Klärgase• Deponiegase und• Gase aus thermischen Prozessen

verstanden.

Die Rohgase werden in Gase aus • fermentativen und• thermischen

Prozessen eingeteilt.

Verbrennungstechnische Kenndaten werden • bei fermentativ erzeugten Gasen von den inerten

Bestandteilen • bei thermisch erzeugten vom Wasserstoffgehalt

geprägt.


Die Hauptkomponenten bei fermentativ erzeugten Gasen

• sind stark abhängig von den Erzeugungsbedingungen und der vergärten Masse.

• CH4 (ca. 45-60 Vol-%) und CO2 (ca. 40 - 55Vol-%);

• Bei instabilem Anlagenbetrieb auch weniger als 45 % CH4 möglich.

• Je nach Cosubstrat treten noch auf Silane, andere Schwefelver-bindungen, Halogen- Kohlenwasserstoffe, Methanol (aus Rapsöl-ME), Ammoniak


Die Hauptkomponenten bei Gasen aus thermischen Prozessen

• sind hauptsächlich H2, CO, CO2, CH4, N2 (aus Luft als Vergasungs-mittel),

• Aromaten wie Benzol, Toluol etc. und Teer.

• Volumenanteilen: (Buchenholzspäne, 800 °C, Luftzahl 0,25, Stickstoff-frei gerechnet): H2 30%, CO 28%, CO2 12% ,CH4 23%, Benzol 2,1%, Toluol 0,5%, Teer 5%.

• Alkali-Metallverbindungen, Halogen-Kohlenwasserstoffe, Phosphor-verbindungen wurden nachgewiesen.


• Als Grenzen werden unter Berücksichtigung der Wobbewert-grenzen für CO2 6% und für H2 5 Vol.-% angegeben.

• Nach G 260 sind für die 1. Gasfamilie 6%, für Spalt- und Kohlever-gasungsgase 3% CO erlaubt.

• Der durchschnittliche Wobbe-Index eines fermentativ erzeugten Gases liegt mit 60% Methananteil bei 7 kWh/m3 und damit deutlichunter denen von L- und H-Gas.

• Daraus folgt, dass der CO2-Anteil auf jeden Fall verringert werdenmuß, wenn das Gas als Austauschgas verwendet werden soll.

• Bei Zusatzgas gilt dies nicht unbedingt.

• Schwefelwasserstoff und andere Fremdgase wie N2 und O2müssen ebenfalls entfernt werden.


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Folien für TWB - dvv.uni-duisburg-essen.de 03 Albus.pdf · Albus, R. und Burmeister, F. Gaswärme-Institut e. V. Essen 14. DVV Kolloquium Wien, 19.11.2004. GASWÄRME-INSTITUT E.V