26. Nov 2015

Geschäftsführer der Apex AG und Maschinenbauingenieur Ueli Oester erklärt «seine» Gas-Klein-Tankstelle. Bis 2020 könnten rund 9‘000 Autos mit reinem Biomethan betrieben werden und so ein Fahrleistung von 15‘000/Jahr erbringen. ©Bild: T. Rütti

Dr. Andreas Borgschulte (Empa) fragte, was die Wissenschaft zur Energiesituation noch beitragen könnte? Durch technische Massnahmen sollte sich die Umwandlungseffizienz auf 80 oder 90% verbessern lassen. ©Bild: T. Rütti

Reto Grossenbacher, Landwirt und Biogas-Anlagenbetreiber, bietet die zukunftsträchtige Geschäftsidee «Biomethan ab Hof» eine zusätzliche Einnahmequelle. Sein Biomethan ist sogar mit Erdgas vergleichbar. ©Bild: T. Rütti

«Bezogen auf die Verwendungsvielfalt ist Methan eine eierlegende Wollmilchsau unter den Energieträgern! Wasserstoff verbindet als Energieträger das Strom- und Erdgasnetz»: Florian Rüsch, ZHAW. ©Bild: T. Rütti

«Unser Ziel ist, mit der von uns entwickelten Anlage Biomethan zu einem Preis herzustellen, der letztlich nicht mehr höher ist als der von Benzin»: Ingenieurin Sibylle Duttwiler von der Firma Duttwiler Energietechnik. ©Bild: T. Rütti

Hier lagert der erneuerbare Rohstoff. Daraus lässt sich Strom, Wärme oder Treibstoff erzeugen, und zwar von hoher Qualität. Ein Kilo Biomasse reicht, um mit dem daraus gewonnenen Treibstoff einen Kilometer im Auto zurückzulegen. ©Bild: T. Rütti

Biomasse Suisse: Strom und Treibstoff aus Biogas frisch vom Hof

(©TR) Im Auftrag von Biomasse Suisse lud Ökostrom Schweiz am 23. November 2015 zu einer Wissensvertiefung in Sachen Biomethanproduktion von Biogasanlagen ein. Dabei wurde die Biogasanlage von Reto Grossenbacher besichtigt: Einerseits wird  im Rahmen des «Blue-Bonsai-Projekts» Strom und andererseits Biomethan als Treibstoff für Erdgasfahrzeuge produziert (siehe auch ee-news.ch vom 19.5.15 >>).

Im Anschluss an den kommentierten Anschauungsunterricht in Reidermoos LU auf dem Hof von Reto Grossenbacher mit Biogasanlage und Biotankstelle wurde den Anwesenden – zur Hauptsache Betreiber von landwirtschaftlichen Biogasanlagen – in Zofingen im Hotel Raben viel theoretisches Wissen vermittelt.

Kombination aus Strom- und Treibstoffproduktion
Die besuchte Biogasanlage besteht aus einer Kombination aus Strom- und Treibstoffproduktion, welche im Rahmen des «Blue-Bonsai-Projekts» realisiert worden war und heute tatsächlich «hofeigenen» Biotreibstoff anbieten kann. Grob gerechnet reicht ein Kilo Biomasse um mit dem daraus gewonnenen Treibstoff im Auto einen Kilometer zurückzulegen. Keine Frage: Das «Blue-Bonsai-Projekt» ist ein Modell mit Zukunft! Dass es während der Testphase auch zu Rückschlägen kam, sei nicht verschwiegen. So mussten Kompressor und Wasserabscheidemodul revidiert werden. In einer frostigen Nacht gefror Kondenswasser, der Betrieb lag buchstäblich auf Eis. «Doch zwei Jahre nach dem Start des Forschungsprojektes hat die Kleinanlage einen Meilenstein erreicht: Die Rohgas-Entschwefelung und -Entwässerung klappt unterdessen zuverlässig und die Anlage produziert Biomethan in guter bis sehr guter Qualität», wie Ueli Oester von der Apex AG ausführte. «Funktionsweise und Betriebserfahrung der Biomethanherstellung auf Biogasanlagen», so lautete Sibylle Duttwilers Referat; ihre Firma Duttwiler Energietechnik ist Ansprechpartnerin für ebensolche Fragen und Aufträge.

Den Schöpfer des forstlichen Nachhaltigkeitsbegriffs zitiert 
Wie lässt sich durch die Integration der «power-to-gas»-Technologie die Methanproduktion in Biogasanlagen weiter erhöhen? Auf welchem Stand befindet sich die Technologie aktuell? «Power to gas und power to liquid – Treibstoffproduktionsverfahren der Zukunft» sowie «Steigerung der Methanproduktion in Biogasanlagen durch chemische Methanisierung»: So lauteten die beiden Referate von Dr. Andreas Borgschulte (Empa). Er kam dabei unter anderem auch auf die globale Perspektive zu sprechen: «2013 hat die Schweiz mehr Elektrizität verbraucht als im Jahr davor: 59.3 Milliarden Kilowattstunden ist der zweithöchste je gemessene Jahreswert.» Er würzte seinen fachlich hochstehenden Redebeitrag mit einem kleinen Exkurs in die Vergangenheit und zitierte den Schöpfer des forstlichen Nachhaltigkeitsbegriffs: 1713 soll Hans Carl von Carlowitz gesagt haben: «Es ist ein forstwirtschaftliches Prinzip, dass nicht mehr Holz gefällt werden darf als jeweils nachwachsen kann.»

Biomethan aus erneuerbaren Quellen

Biogas ist – vereinfacht ausgedrückt – ein Gemisch aus 50 bis 60 Volumenprozent Methan (CH4) und 40 bis 50 Volumenprozent Kohlendioxid (CO2). Durch Abtrennung des CO2 erhält man bei diesem Verfahren fast reines Methan. Zur Aufbereitung von Biogas zu Biomethan werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt: Chemische Wäsche, Druckwasserwäsche, Druckwechselverfahren oder aber die Membrantrennung, wie sie Ueli Oester und Sibylle Duttwiler in Reidermoos installiert haben. Bei der Membrantrennung wird das Rohgas zunächst in einem Aktivkohlefilter entschwefelt. Dann wird es in einer Kältefalle entwässert und anschliessend in einem Kompressor in zwei Stufen auf 12 bis 17 bar verdichtet. Am Schluss des Prozesses wird es durch eine dreifach verschaltete Membran geleitet. Sie wirkt als Filter. CO2 durchdringt die Membran, Methan nicht. Biomethan ist chemisch und vom Energiegehalt her mit Erdgas vergleichbar, stammt aber aus erneuerbaren Quellen.

«
Wasser ist die Kohle der Zukunft»
«Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff verwendet wird und dass Wasserstoff und Sauerstoff, aus welchen es besteht (…), eine unerschöpfliche Quelle für Wärme und Licht sein werden, und zwar von einer weit grösseren Stärke, als Kohle es vermag. Das Wasser ist die Kohle der Zukunft.» Diese Worte stammen aus dem Werk «Die geheimnisvolle Insel» von Jules Verne (1870). An dieses Zitat erinnerte Florian Rüsch. Titel seines Referats: «Aus CO2 wird CH4 – reines Methan statt Biogas dank biologischer Methanisierung!» Laut dem wissenschaftlichen ZHAW-Mitarbeiter können bestimmte Archaebakterien das im Biogas enthaltene CO2 in CH4 umwandeln und so vielleicht eines Tages die Aufbereitungsanlagen überflüssig machen. In Anlehnung an den Ovo-Werbespot scherzte er: «Mikroorganismen können’s nicht besser, aber sanfter und effizienter.» Effektiv ging es Florian Rüsch hierbei um den Vergleich zwischen der chemisch-physikalischen Methanisierung (gemäss Sabatier) und der biologischen Methanisierung mittels Archaeen-Bakterien.


Der Methangehalt des Biogases steigt bis zu Erdgasqualität
Die Anlage in Reidermoos LU ist seit Oktober 2013 in Betrieb. Sie hat etwa 4‘000 Betriebsstunden absolviert und 60‘000 kWh produziert. Bis heute konnten damit 120‘000 Autokilometer zurückgelegt werden – fast 3 Mal um die Erde. Technische Daten: Nennleistung: 1.5 Nm3/h Biomethan, 15 kWchem; Teilaufbereitung vom gesamten Rohgas: ca. 2.8 Nm3/h, die Hauptmenge geht ins BHKW für Strom/Wärme. Aufgrund des hohen CO2-Gehaltes von Biogas und der bereits vorhandenen Infrastruktur bieten sich Biogasanlagen auch für eine zusätzliche Kombination mit dem «power-to-gas»-Verfahren an. In einem ersten Schritt wird mittels Elektrolyse Wasserstoff aus Strom und Wasser hergestellt. In der anschliessenden biologischen Methanisierung wird der vorangehend hergestellte Wasserstoff mit Biogas vermischt, wobei Mikroorganismen das im Biogas enthaltene CO2 zusammen mit dem Wasserstoff zu Methan umsetzen. So erhöht sich die produzierte Menge an Methan; der Methangehalt des Biogases steigt bis zu Erdgasqualität. Bakterien könnten in Zukunft herkömmliche Aufbereitungsmethoden ersetzen. Sofern Überschussstrom für die Elektrolyse genutzt wird, kann zusätzlich das lokale Verteilnetz entlastet werden. Als Alternative zur biologischen Methanisierung bietet sich auch das chemische Verfahren an.


Für Biogasanlagenbetreiber:
Neue Vermarktungsmöglichkeiten, neue Einnahmequellen
 
Gerade für Biogasanlagen, welche nicht in unmittelbarer Nähe eines Erdgas-Leitungsnetzes stehen, könnten Produktion und Vermarktung von Methanbiotreibstoff zum nicht uninteressanten Geschäftsfeld werden. Alternativen zur herkömmlichen Methanverwertung über ein Blockheizkraftwerk (BHKW) gewinnen offenbar zunehmend an Bedeutung. Jedenfalls hielten Marc Nyffenegger und Simon Bolli von Ökostrom Schweiz bereits im Vorfeld der Veranstaltung in Reidermoos und Zofingen Folgendes fest: «Wirtschaftliche Aufbereitungsanlagen im Kleinformat aber auch die zusätzliche Mitintegration von power-to-gas bieten Biogasanlagenbetreibern neue Vermarktungsmöglichkeiten und damit neue Einkommenquellen. Das aufbereitete Biomethan kann hierbei ins Erdgasnetz eingespeist oder als Treibstoff direkt vor Ort angeboten werden. Gerade für Biogasanlagen, welche nicht in unmittelbarer Nähe eines Erdgas-Leitungsnetzes stünden, dürfte die Produktion und Vermarktung von Methanbiotreibstoff ein nicht uninteressantes Geschäftsfeld werden. Auch könnten diese Technologien dazu beitragen, dass die Landwirtschaft in Zukunft einen wertvollen Beitrag zur Netzstabilität leisten kann. Grundvoraussetzung hierfür bildet aber nach wie vor die wirtschaftliche Attraktivität dieser Technologien.»

©Text: Toni Rütti, Redaktor ee-news.ch

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