Repowering Biogasanlagen
Verbundstandorte
Biogaserzeugung aus Holz / Grünschnitt / landwirtschaftlichen Reststoffen
Verwertung Pflanzenkohle
Biogas / Synthesegas B2HC – Anlage / Definition
Das Gas besteht, je nach Input – Stoffen, aus folgenden Bestandteilen:
| H2 Wasserstoff | ca. 15% - 50% |
| CH4 Methan | ca. 15% - 35% |
| CO2 Kohlendioxid | ca. 18% - 25% |
| CO Kohlenstoffmonoxid | ca. 15% - 25% |
Durch eine Wassergas-Shift-Reaktion im Prozess wird CO in H2 und CO2 umgewandelt.
Der Wasserstoffanteil setzt bei der anschließenden Verbrennung nur Wasser (H2O) frei und ist damit CO2–frei.
Die restlichen Gase verbrennen CO2–neutral.
Die O2HC-Anlage trägt somit als Brückentechnologie oder Alternative zur Produktion von „grünem Wasserstoff“ und zur CO2 Minderung bei. Insbesondere, wenn der Kohlenstoff anschließend in einer CO2 – Senke verwertet wird.
Das O2HC–Verfahren leistet daher folgenden Beitrag zur Energiewende:
- Schnelle regelbare Energieversorgung (Gas / Strom / Wärme)
- CO2 – Minderung (CO2-Senke)
Status / Rahmendaten
Viele bestehende Biogasanlagen sind in ihrer Gas-/ Stromproduktion auf Grund einer Deckelung limitiert.
Gründe:
- Baurechtliche Einschränkungen
- Einschränkungen in der Betriebsgenehmigung
- Einschränkungen durch EEG – Verordnung (Bemessungsleistung)
Weitere Einschränkungen ergeben sich durch die Verfügbarkeit der NaWaRo Input–Stoffe (Mais / Grünschnitt etc.) und den volatilen Kosten für diese Rohstoffe.
Vorteile:
Biogasanlagen können in Kombination mit der O2HC–Technologie zur effizienten und wirtschaftlichen Versorgung mit Gas / Strom und Wärme beitragen.
Verwertung ligninhaltiger Biomasse / Gärreste
Durch die Verfahrenskombination entstehen folgende Synergieeffekte:
- Die Gas- / Strom- / Wärmeerzeugung kann erhöht werden, wenn die Genehmigungs- / Einspeisebedingungen dies zulassen und die technischen Voraussetzungen (Trafostation) gegeben sind.
Alternativ:
- Die Bedarfsmengen Mais-Sillage / Grünschnitt kann um ca. 25% reduziert werden, wenn keine höhere Einspeisung möglich ist.
Alternativ:
- Die Ackerfläche kann um ca. 25% für den Anbau anderweitiger Lebensmittel reduziert werden.
- Zusätzlicher Nutzen / Zusätzliche Erlöse durch Verwertung der Pflanzenkohle
Fließschema Verwertung ligninhaltiger Biomasse
Fließschema Einsparung / Verfügbarkeit Ackerfläche
Fließschema Bioraffinerie / Kombibetrieb Biogasanlage
Aufgabenbeschreibung
Viele Biogasanlagen sind nach Ablauf der EEG-Vergütung in Zukunft nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben. Deshalb ist es notwendig, bestehende Anlagen so zu erweitern, dass eine multiple wirtschaftliche Nutzung möglich wird. Dabei wird die Energieerzeugung nur eine von mehreren Anwendungen darstellen.
In erster Linie muss eine gleichwertige, ökonomische Herstellung von stofflich verwertbaren Produkten integriert werden. Biomassen sind grundsätzlich zu wertvoll, um nur zur Energieerzeugung genutzt zu werden. Deshalb liegt es nahe, aus Biomasse hochwertige, nutzbare Rohstoffe zu generieren.
Die Möglichkeiten der Verfahrenskombination sind sehr vielfältig und müssen standortbezogen betrachtet werden.
Die getroffenen Aussagen können daher, je nach Standort und Rahmenbedingungen, variieren.
Lösung B2HC - Anlage
Das hier vorgestellte Konzept zur Optimierung bestehender und zukünftiger Biogasanlagen zeichnet sich durch eine integrative und nachhaltige Gesamtbetrachtung aus.
Es wird ein vielschichtiger Betrieb dargestellt, der sowohl den derzeitigen, als auch den zukünftigen komplexen Ansprüchen einer Biogasanlage gerecht wird.
Die Technologien sind in ihren Funktionen entkoppelt.
Die zentrale Zielstellung besteht darin, den Unterschied zwischen einem Inselbetrieb und einer Verbundlösung zu differenzieren.
Die O2HC – Anlage ermöglicht zusammen mit einer Biogasanlage einen Verbundbetrieb zur Steigerung der Energieeffizienz und der Wirtschaftlichkeit, ohne dass die einschränkenden Kriterien zum Tragen kommen.
Einsatzstoffe:
- Ligninreiche Biomasse (z.B. Holz / Grünschnitt / Stroh / Spelze / sonstige Feld- und Erntereste / Gärreste etc.)
Vorteile
- Schaffung von Synergien (Energieeffizienz / Kostenminimierung)
- Volle Integrierbarkeit in vorhandene Infrastruktur / Bauen im Bestand
- Wertschöpfung durch die Erzeugung hochwertiger stofflicher Produkte (z.B. Pflanzenkohle / Mineraldünger etc.)
- Signifikante Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch Mehrerlöse aus Produktverkauf / Kosteneinsparung / KWK - Prozess
- Klare Schnittstellen / Keine Änderungen im Betriebsprozess
Aufgabenbeschreibung / Gärrestverwertung / KWK-Prozess
Mit dem Kombi – Verfahren bieten sich weiterhin folgende, zusätzliche Optionen an:
- Die Gärreste können in eine Carbonisierung überführt werden
- Die erzeugte, hochreine Aktivkohle kann als Zuschlagstoff für die flüssigen Gärreste eingesetzt werden
- Der Feststoff kann als P-N-K Langzeitdünger verwendet werden.
- Es findet eine dauerhafte CO2 - Sequestrierung im Ackerboden statt (CO2 - Credits)
- Biogasanlagen stellen somit als Kohlenstoffsenken einen zentralen Baustein zur Nachhaltigkeit dar
- Dadurch wird die Landwirtschaft nach und nach dauerhaft vom Kunstdüngermarkt entkoppelt, so dass ebenfalls die Ausgaben für Düngemittel gesenkt werden können.
- Die Vorteile der Carbonisierung in der Landwirtschaft sind hoch
Pflanzenkohle vs. Humusbildung
Der Widerspruch Pflanzenkohle versus Humusbildung durch direkte Gärresteausbringung muss berücksichtigt werden. Eine mengenproportionale Ausbringung zur Aufrechterhaltung der Humusbildung ist möglich (fest - flüssig).
Die Herstellung von hochreiner Pflanzenkohle aus den Gärresten hat folgende Konsequenzen:
- Kohlenstoff verrottet nicht
- Pflanzenkohle bleibt aktiv und arbeitet im Jahreszyklus
- CO2 -Sequestrierung wird jährlich größer und effektiver
- Schlechte Böden werden jedes Jahr um diesen Anteil bessere Böden
- Ertragssituation wird gerade im Bereich «Biologische Landwirtschaft» verbessert
Pflanzenkohle vs. Humusbildung durch direkte Gärresteausbringung
Alternative Erzeugung eines wasserstoffreichen Synthese- / Methangases
