Aufbereitung Von Biogas Zu CNG LNG Für Fahrzeuge
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Aufbereitung von Biogas zu CNG/LNG für Fahrzeuge
Symposium DORSET - 20. Juni 2014, Aalten
Dipl.-Ing. Ulf Richter
INHALT
Unternehmen
Biogasquellen und Nutzungspfade
Biogasaufbereitung und Biogaseinspeisung
Nutzung als Kraftstoff
CNG / LNG
Dipl.-Ing. Ulf Richter
UNTERNEHMEN
Dipl.-Ing. Ralf Katzemich
UES Ingenieurbüro GmbH & Co. KG
• Verfahren- und Automatisierungstechnik
• Seit 1995 Inhaber UES Ingenieurbüro GmbH & Co. KG
• Anlagenbau Energie, Kraftwerke, Biogas/Biomethan, Wasser, Abwasser
• Planung, Projektabwicklung, Betrieb, Service, Optimierung, Schulung, Beratung
Dipl.-Ing. Ulf Richter
• Verfahrenstechnik
• Geschäftsführer Malmberg Bioerdgastech GmbH 2007-2013
• Anlagenbau Wasser/Abwasser, Biogas/Biomethan
• Verfahrenstechnik, Vertrieb, Vertragsgestaltung, Beratung
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Unternehmensgründung Juni/Juli 2014
HANDLUNGSBEDARF
Investitionsbedingungen bieten oft keinen sehr großen Spielraum
Projekte beinhalten langfristig von Hause aus nicht durchgängig kalkulierbare Risiken (Substratverfügbarkeit- und Preise; Betriebskosten, Gasvermarktung, politische Rahmenbedingungen/Investitionssicherheit)
Projekte sind sehr komplex unter Einbeziehung anspruchsvoller Anlagentechnik (hoher Anspruch an Betrieb bei möglichst geringem Aufwand)
Spezifik von Biogasprojekten (Fütterung-Biogasproduktion-Gasabnahme)
UND
Bisher realisierte Projekte zeigen Umsetzungsschwierigkeiten und Abweichungen der Betriebsergebnisse von den der Investition zu Grund gelegten Annahmen auf
Dipl.-Ing. Ulf Richter
UNTERNEHMENSZIEL Bestehende und neue Biogas- und Biomethanprojekte wirtschaftlich attraktiver zu machen, durch
optimale Projektvorbereitung und –umsetzung
bestmögliche Wahl von Projektpartnern, Verfahren und Komponenten, Vertragsgestaltung
Fokus auf die über die Lebensdauer der Anlagen langfristig wirtschaftlichste und mit entsprechender Flexibilität versehenen Lösungen
Erlangen und Aufrechterhalten eines schnellstmöglichen, optimierten Volllastbetriebes
Schulung und Unterstützung qualifizierten Betriebspersonals
fortlaufende Betriebsoptimierung und –weiterentwicklung über alle Stufen
fortlaufendes Monitoring
einen gesicherten, jederzeit verlässlichen Anlagenservice Dipl.-Ing. Ulf Richter
STRATEGIE
Zugrunde legen praktischer Beriebserfahrungen, Hersteller und Technologie unabhängig, mit entsprechender Vergleichsmöglichkeit
Konzentration auf Kernkompetenzen
Zusammenarbeit mit Anlagen- und Komponentenherstellern
Übergreifende Leistungen durch bewährte und nach örtlichen und inhaltlichen Aspekten ausgewählte leistungsfähige Netzwerkpartner
Ein den jeweiligen Gegebenheiten angepasstes Leistungsspektrum Beratung, Engineering, Abwicklung, Optimierung, Schulung Betriebsbegleitung,
Serviceunterstützung
Erfolgsorientiertes Dienstleistungskonzept
Dipl.-Ing. Ulf Richter
BIOGASQUELLEN UND NUTZUNGSPFADE
Dipl.-Ing. Ulf Richter
SUBSTRATE
• Abfall
• Klärschlamm
• Landwirtschaftliche Reststoffe
• Energiepflanzen
BIOGASNUTZUNG
• Wärme
• BHKW (Strom & Wärme)
• Aufbereitung zu Biomethan
BIOMETHAN-NUTZUNG
• Einspeisung
• KWK (BHKW)
• Wärme
• Kraftstoff
• Kraftstoff
• CNG/LNG
GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN
• Absorptionsverfahren • Physikalische Wäschen
• Druckwasserwäsche
• Organische Wäsche
• Chemische Wäschen
• Adsorptionsverfahren • Druckwechseladsorption (PSA)
• Membrantrennverfahren
• Kryogene Verfahren
Dipl.-Ing. Ulf Richter
GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Desorption column
Flash column
Absorption column
Compressor
Upgraded biomethane
Raw biogas
Air
Air with desorbed CO2
Make-up water
Water bleed stream
Desorption columnAbsorption column
HeaterCooler
Compressor
Upgraded biomethane
Stripper gas
Off-gas
Raw biogas
Flash column
Condensate
Gas conditioning
6-8 bar
1 bar
Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson
Druckwasserwäsche Organische Wäsche
GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson
Chemische Wäsche Druckwechseladsorption (PSA)
Absorption
column Stripper
column
Cooler
Raw biogas
Biomethane Off-gas
Condenser
GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson
(Einstufiges) Membrantrennverfahren Kryogene Gastrennung
Compressor
Raw biogas
Condensate
Gas conditioning
H2S removal
Membrane unit
Recirculated gas
Biomethane
Off-gas
Quelle: www.biogas-netzeinspeisung.at
GASAUFBEREITUNGSVERFAHREN - VERGLEICH
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Parameter Einheit Aminwäsche DWW Org.Wäsche PSA Membran Elektrischer
Energiebedarf
(Nennlast)
kWhel/Nm3
Rohgas
0,1 0,18-0,3
≤ 0,2 – 0,3
0,2 – 0,3
0,17-0,18
(LPSA)
0,2 – 0,35
Thermischer
Energiebedarf
kWhther/Nm3
Rohgas
0,5 – 0,6 0 0 0 0
Prozess-
wasserbedarf
m3/d 0 0,5 – 5 0 0 0
Arbeitsdruck bar (ü) 0
( bis 4,0 D&B)
5 - 8 5 -7 3 – 6
2 (LPSA)
5 -15 (20)
Methangehalt Vol % CH4
Produktgas
> 99 ≥ 96/97-99 ≥ 96/97-99 ≥ 96/97-99 ≥ 96/97-99
Methanverlust % Bezug
Rohgas
≤ 0,1 ≤ 1 - 2 ≤ 1 - 2 1 -2
0,5 – 2
(> 1 Stufe)
Wartung/Service
/Erneuerung
% v. Invest/a 2 - 5 ?
Verfügbarkeit mit
Wartungsvertrag
% Jahresvoll-
laststunden
95 - 99
MARKTSITUATION
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Quelle: IEA Bioenergy Task 37, SGC Tobias Persson
Realisierte Anlagen Anteil Verfahren
VERFAHRENSAUSWAHL
Dipl.-Ing. Ulf Richter
• Alle Verfahren seit langem industriell angewendet, in der Gasaufbereitung unterschiedliche Erfahrungen
• Standortspezifische Bedingungen • Substrate, Platz, Kosten, Produktnutzung, Förderung, Gesamtkonzept…
• Nachweisbare und belastbare Referenzen und Daten
• Lifecycle-Cost
• Umsetzung
• Betreuung & Service
ANLAGENBEISPIEL
Dipl.-Ing. Ulf Richter Quelle: revis bioenergy GmbH
Durch revis bioenergy GmbH realisierte Anlage zur Einspeisung von 700 Nm3/h Biomethan am Standort Satuelle.
Druckwasserwäsche v. Malmberg
LBG = LNG AUS BIOGAS
• Verflüssigung von Methan, mit dem Ziel höherer Energiedichte und verringerter Transportkosten
• Unter atmosphärischen Bedingungen kondensiert Methan bei -162°C
• Gegenüber CNG bei 200 bar beträgt das Volumen bei gleichem Energieinhalt nur ca. 42%
• Aktivitäten/Projekte Kryogene Gasaufbereitung und Verflüssigung bspw. in den Niederlanden, Skandinavien u.a. durch Anlagenbauer Gastreatment Services B.V., Air Liquide, Linde sowie weitere
Dipl.-Ing. Ulf Richter
SNG/SBG ALS KRAFTSTOFF
Beispiel Schweden Biogas überwiegend aus Klärschlamm, Abfall/Co-Vergärung,
Industrieabwässer,
Verwendung ca. 50% Wärme, geringer Teil Strom, Rest aufbereitet
Mehr als 50 Aufbereitungsanlagen
Kein flächendeckendes Gasnetz
Ca. 1/3 des aufbereiteten Gases ins Gasnetz eingespeist
Fokus auf Kraftstoff
Überwiegender Teil des aufbereiteten Gases als Kraftstoff
Verfolgung von Konzepten der Mitnutzung eines LNG Systems für LBG und Schienentransport für LNG/LBG
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Quelle: SGC Report 2014: 295
Quelle: www.gasbilen.se
LBG PROJEKTE SWE/NOR
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Vorhandene und geplante LBG Standorte in Schweden und Norwegen
Quelle: SGC-rapport 2014-295
LBG - ANLAGENBEISPIEL
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Ort Lidköping/Schweden IBN 2012 Prozess Reverse Nitrogen Brayton Cycle Strombedarf 1.35 kWh/kg LBG (incl. VPTSA)
Kapazität 550 kg/h (765 Nm³/h) Hersteller Air Liquide
Quelle: SGC; Dr. Tobias Persson
LBG - ANLAGENBEISPIEL
Dipl.-Ing. Ulf Richter
Ort Oslo/Norwegen Prozess Mixed Refrigerant Cycle Strombedarf 1.1 kWh/kg LBG (incl. PTSA and compression)
0.7 kWh/kg LBG (excl. PTSA and compression to 20 bar)
Kapazität ~600 Nm³/h Hersteller Wärtsilä
Quelle: SGC, Dr. Tobias Persson
ZUSAMMENFASSUNG
• Zahlreiche realisierte Projekte der Gasaufbereitung
• Umfangreiche Erfahrungen in Umsetzung und Betrieb • mit verschiedenen Aufbereitungstechnologien
• mit der Gasnetzeinspeisung
• mit der Kraftstoffnutzung als CNG/CBG
• Verbesserungspotenzial in Umsetzung, Betrieb und Service
• Wenig Erfahrungen mit LNG/LBG, aufgrund nur einzelner Projekte
• Biogas/Biomethan braucht entsprechende Rahmenbedingungen
Dipl.-Ing. Ulf Richter
KONTAKT
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Bei Rückfragen und Anfragen:
[email protected] ; +49 (0) 172 1385152
und
www.ues-ingenieure.de
Dipl.-Ing. Ulf Richter