BMEL-Projekt: FlexBiomethane

BMEL-Projekt FlexBiomethane – Direktmethanisierung zur Flexibilisierung kleiner und mittlerer Biogasanlagen

Förderkennzeichen: 22035318

Laufzeit: 01.01.2020 – 31.12.2022

FNR (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe)

Förderprogramm „Nachwachsende Rohstoffe“

Förderschwerpunkt „Entwicklung innovativer Konversionsverfahren auf der Basis nachwachsender Rohstoffe“

Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

 

Technische Hochschule Ingolstadt (THI)

 

regineering GmbH

Die Flexibilisierung von Biogasanlagen ist eines der wesentlichen Ziele der letztjährigen EEG-Novellen. Ziel ist dabei die bedarfsgerechte Drosselung der Stromproduktion beispielsweise tagsüber und eine Verschiebung der Stromproduktion zur Deckung von Strombedarfsspitzen. Das Konzept „Power-to-Gas“ nutzt die Biogas- oder Kläranlage lediglich als CO2-Quelle für die Methanisierung und ist entsprechend auf große Biomethananlagen beschränkt. Wesentlich vereinfachen würde sich die Prozesskette dagegen, wenn das CO2 für die Methanisierung nicht vollständig abgetrennt werden müsste, sondern das Biogas direkt katalytisch umgesetzt und im vorhandenen Gasspeichervolumen der Fermenter zwischengespeichert wird. Beim vorgeschlagenen Konzept wird daher dem Fermenter kontinuierlich Biogas entnommen. Der CO2 Anteil wird katalytisch in Methan gewandelt und zurück in den Fermenter gespeist. Dadurch wird der Anteil des Methans im Gasspeichervolumen des Fermenters kontinuierlich erhöht und die Prozesskette und Abwärmenutzung vereinfacht sich maßgeblich. Da auf die Gasnetzeinspeisung verzichtet wird, reduzieren sich Aufwand und Kosten gegenüber etablierten Konzepten substantiell.

Das Projekt soll damit die Umsetzung eines ersten „Proof-of-Concepts“ zur katalytischen Direktmethanisierung von Biogas mit Direktdampferzeugung und Direktbeheizung des Fermenters vorbereiten, um eine vielversprechende Option zur einfachen Nachrüstung und Flexibilisierung der ca. 9.000 bundesdeutschen Bestandsanlagen zu erproben. Ziele des beantragten Projektes sind entsprechend:

  • Integrierte Anlagenkonzepte für kleine und mittlere Anlagen
  • Entwicklung Methanisierungsreaktor mit integrierter Direktverdampfung
  • Direktbeheizung des Fermenters mit Dampf und heißem Produktgas aus dem Methanisierungsreaktor
  • Dauertest des Methanisierungsreaktors mit realem Biogas,

um nach einer wirtschaftlichen Evaluierung ein weiterführendes Demonstrationsprojekt an einer realen Biogasanlage vorzubereiten.

Die Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) entwickelt, fertigt und betreibt im Rahmen dieses Projektes einen heatpipe gekühlten Methanisierungsreaktor. Dieser wird nach einer umfangreichen experimentellen Charakterisierung mit synthetischen Gasgemischen im Labor der FAU anschließen nach Ingolstadt transportiert und dort im Labor der Technischen Hochschule Ingolstadt an einen Fermenter gekoppelt. Diese Kopplung demonstriert die Direktmethanisierung von realem Biogas. Die freiwerdende Reaktionswärme wird mittels einem Sattdampferzeuger zur Dampfproduktion verwendet.

 

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Fabian Grimm

Department Chemie- und Bioingenieurwesen (CBI)
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik