Biogasaufbereitung

01.03.2004 - 20.02.2009
Forschungsförderungsprojekt
Biogas aus Gras und Energiepflanzen ist ein Gasgemisch, das sich aus folgenden Gasen zusammensetzt: Methan (CH4): 60 - 75%, Kohlendioxid (CO2): 23 - 38%, Wasserstoff (H2): ca. 2% sowie Spuren von Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3) Außerdem ist das anfallende Gas wasserdampfgesättigt. Für das so erhaltene Biogas gibt es mehrere Verwendungsmöglichkeiten: die direkte energetische Verwertung (Verbrennung), die Produktion von elektrischer Energie, gegebenenfalls unter Ausnutzung der Abwärme (Gasmotor, Blockheizkraftwerke), die Kompression und Verwendung als Treibstoff, etwa für Traktoren, LKWs oder Autobusse, und die Verwendung als Erdgas-Ersatz nach erfolgter Reinigung und Kompression. Für die letztere Verwendungsmöglichkeit ist es von großer Bedeutung, ein effizientes, robustes, kostengünstiges, für den Betrieb im dezentralen, ländlichen Umfeld geeignetes Aufarbeitungsverfahren zu finden, um die Begleitstoffe von Methan im Biogas weitgehend abzutrennen, nämlich Kohlendioxid, Wasserdampf (Gastrocknung), sowie Spuren von Ammoniak und Schwefelwasserstoff. Die von einigen Herstellern angebotenen Aufarbeitungsverfahren, etwa die Druckwasserwäsche, haben mehrere Nachteile: die erzielbare Gasqualität zeichnet sich durch vergleichsweise niedrige Methangehalte aus, manche dieser Verfahren sind für den Betrieb im ländlichen Umfeld nicht geeignet, die Investitionskosten für diese Anlagen sind vergleichsweise hoch und der Energiebedarf dieser Verfahren macht diese Lösungsansätze wirtschaftlich uninteressant. Ziel des beantragten Vorhabens ist es, eine moderne, effiziente Methode auf Basis eines Membrantrennverfahrens zur Gewinnung eines methanreichen Gases aus Biogas - die sogenannte Gas-Permeation - auf ihre Einsatzmöglichkeit und ihre Praxistauglichkeit zu untersuchen und eine technische Lösung für die Vorbehandlung des Biogases zu erarbeiten. Dazu soll eine Container-Versuchsanlage zu einer landwirtschaftlichen Biogasanlage zur Energiepflanzenvergärung transportiert werden und dort einen Teilstrom des produzierten Biogases soweit aufarbeiten, dass die nach ÖVGW-Richtlinie G31 vorgesehenen Gaseigenschaften des methanreichen Produktgases erreicht werden. Die dabei gewonnenen Daten stellen die Basis für die Auslegung einer Anlage zum Biogas-Upgrading im technischen Maßstab dar. Darüber hinaus soll im Rahmen dieses Projektes auch die Performance der eingesetzten Gaspermeationsmembran im Dauerbetrieb über einen Zeitraum von einigen Monaten untersucht werden, um die Lebensdauer der Membran besser abschätzen zu können. Ein weiteres Ziel des Projektes ist das Screening effizienter Online-Gasanalysenmethoden, wobei neben den typischen Nebenprodukten im Biogas (CO2, H2O, NH3, H2S) auch das Vorhandensein bzw. die Konzentration von Siloxanen direkt bei der Versuchsanlage vor Ortuntersucht werden soll. Die Ergebnisse stellen die Basis für die Entwicklung eines Sensorsystems in einer weiteren Projektphase dar. Weiters steht die Sicherheitstechnik des untersuchten Verfahrens im Vordergrund. Für die Maßstabsvergrößerung des Verfahrens sollen Empfehlungen über die erforderlichen sicherheitstechnischen Maßnahmen für den vollautomatischen Betrieb der Biogasaufbereitunganlage erarbeitet werden. Insbesondere müssen transiente Phänomene (Inbetriebnahme, Abschaltung) berücksichtigt werden. Regelungstechnische Maßnahmen für die Schnellabschaltung sollen ebenfalls erarbeitet werden. Abschließend soll ein Simulationsmodell für die aus mehreren verfahrenstechnischen Einzeloperationen (Kompression, Kondensation, Gaspermeation, Adsorption) zusammengesetzte Aufbereitungstechnologie mittels eines kommerziell erhältlichen, allgemein anerkannten Simulationswerkzeuges (ASPENplus) aufgestellt werden, das die Design-Basis für die Maßstabsvergrößerung in einer nachfolgenden Projektphase darstellen soll.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)

Forschungsschwerpunkte

  • Computational Science and Engineering
  • Energy and Environment

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Biogasbiogas
Biogasaufbereitungbiogas upgrading
Gaspermeationgas permeation
Pilotanlagepilot plant