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

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Biogas LNG

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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

BIOGASQUELLEN UND NUTZUNGSPFADE

Dipl.-Ing. Ulf Richter

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

INVESTITIONSKOSTEN

Dipl.-Ing. Ulf Richter

Quelle: SGC-rapport 2013-270

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