Energie- und Massenbilanzen von Biogasaufbereitungsverfahren auf Erdgasqualität

In den letzten Jahren hat das Thema Energiewirtschaft insbesondere im Bereich der regenerativen Energien immer mehr an Bedeutung gewonnen. Grund hierfür sind die immer knapper werdenden Ressourcen der fossilen Energieträger, wie Öl, Erdgas und Kohle sowie der durch die Verbrennung dieser Energieerzeuger entstehende Treibhauseffekt. Dieser Klimawandel lässt globale mittlere Temperatur auf der Erde seit Beginn des 20. Jahrhunderts um 0,6 °C steigen und hat zur Folge, das Polkappen schmelzen und der Meeresspiegel steigt, wodurch auch immer mehr Extreme in den Wetterlagen auftreten. Dies macht sich durch extreme Regenfälle und Winde bemerkbar. Zu den diesen erneuerbaren Energien gehört auch das Biogas, das u. a. aus landwirtschaftlicher Gülle und nachwachsenden Rohstoffen, wie z.B. Mais und Getreide, gewonnen wird und so für die Energiegewinnung weitestgehend CO2-neutral ist. Das bedeutet, dass das Kohlendioxid, was durch die anschließende Verbrennung des Biogases freigesetzt wird, von den nachwachsenden Pflanzen wieder gebunden wird. Bei der Verbrennung des Biogases in BHKW´s wird elektrische Energie erzeugt, die nach dem Erneue

Bei dieser Verbrennung entsteht zusätzlich zur elektrischen auch thermische Energie, die in Form von Nahwärme genutzt werden kann, sofern sich ein Wärmeverbraucher in der Nähe befindet. Da sich häufig kein solcher Wärmeverbraucher in der nahen Umgebung einer Biogasanlage befindet, kann die thermische Energie oftmals nicht genutzt werden. Aus diesem Grund wurden folgende verschiedene Biogasaufbereitungsverfahren, die das Biogas auf Erdgasqualität anheben, dargestellt und untersucht

        •   Druckwechseladsorption
        •   Druckwasserwäsche
        •   Selexolwäsche
        •   Drucklose Aminwäsche
        •   Gaspermeation mittels Membran
        •   Niederdruck-Membranabsorption
        •   Kryogene Verfahren

Für einige der dargestellten Verfahren wurden die Massen- und Energiebilanzen erstellt, andere konnten nicht berücksichtigt werden, weil sich diese Verfahren (Gaspermeation mittels Membran, Niederdruck-Membranabsorption, Kryogene Verfahren) noch im Entwicklungsstadium befinden und keine ausreichenden Daten für die Bilanzierung vorliegen. Bei der Erstellung der Energie- und Massenbilanzierung wurde für alle vergleichenden Verfahren von gleichen Ausgangsbedingungen, wie Eintrittsvolumenstrom (1.000 Nm³/h) und Zusammensetzung des Roh-Biogases, ausgegangen. Zunächst wurden für die einzelnen Verfahren, wie PSA, DWW, Selexolwäsche und LP-Cooab-Verfahren, die Massen- und Energiebilanzen mit Hilfe der Herstellerdaten erstellt. Bei der Massen- und Energiebilanzierung stellte sich heraus, dass die verglichenen Verfahren eine leicht abweichende Zusammensetzung und Menge des Bio-Methans und dadurch unterschiedlich hohe Brennwerte aufweisen.

Die bilanzierten Verfahren wurden anhand einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung überprüft und verglichen. Hierbei spielte die Nutzungsmöglichkeit des eingespeisten Bio-Methans eine wichtige Rolle, da von ihr abhängt, ob eine Vergütung nach dem EEG stattfinden kann. Zusätzlich werden die Einspeisekriterien bei dem Beispiel-Projekt berücksichtigt. Bei dieser Wirtschaftlichkeitsbetrachtung stellte sich heraus, dass alle diese zu vergleichenden Verfahren wirtschaftlich arbeiten. Bei dem jährlich übrig gebliebener Erlös der einzelnen Verfahren wurden jedoch große Unterschiede festgestellt. Allerdings müssen zur realistischen Aussage der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung u. a. die Investitionskosten, Abschreibungs-, Wartungs- und Personalkosten ergänzt werden, die in dieser Arbeit, aus Datenmangel nicht berücksichtigt werden konnten. Des Weiteren ist die Abluftbehandlung in dieser Arbeit nicht berücksichtigt. Durch eine Einbeziehung der Abluftbehandlung wird die Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Verfahren beeinflusst.