Veröffentlicht: 12. Sept. 2007

Artikel von
Dr. Heiner Hüppelshäuser, GWI
Veröffentlicht in der Zeitschrift GAS Juli/August 2007

Weitere Informationen:

gwi Gaswärme-Institut
Hafenstraße 101
45356 Essen
www.gwi-essen.de

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Stand der Technik bei Biogas und Mikro-KWK

Das Projektforum, eine Informationsveranstaltung für Mitglieder und Kunden des Gaswärme-Instituts (GWI), bot eine gute Gelegenheit zum fachlichen Austausch über aktuelle Fragestellungen der Energiewirtschaft und der Geräteindustrie. Thematische Schwerpunkte waren die Nutzung von Biogas und Mikro-KWK-Anlagen.

SCHWERPUNKT BIOGAS
Lohnt sich Biogas?

Professor Klaus Görner, Wissenschaftlicher Vorstand des GWI, erläuterte die Ergebnisse einer Biogas-Studie, die das Essener Institut im Auftrag des DVGW und des BGW gemeinsam mit weiteren Projektpartnern durchgeführt hat. Ergebnis der Studie war, dass unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten Biogasanlagen ab einer Kapazität von 250 Nm3/h die besten Perspektiven bieten. Die geringsten Erzeugungskosten fallen bei Gülle an, bei Nawaro-Anlagen hängt die Wirtschaftlichkeit von den Substratpreisen ab. Die Gestehungskosten für aufbereitetes Produktgas betragen je nach Substrat und Gasbeschaffenheit 6 – 8 Cent pro kWh. Das maximale, theoretische Einspeisepotenzial in Deutschland von jährlich etwa 212 Mrd. Kilowattstunden entspricht etwa 20 Prozent des Erdgasaufkommens und ist deutlich größer als das realistisch ausschöpfbare technische Biogaspotential.

Wie entwickelt sich Biogas in Deutschland?

Dr. Bernhard Dreher vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit skizzierte die Entwicklung der Biomasse- und Biogasnutzung im europäischen und nationalen Umfeld. Ziel der Europäischen Union ist es, den Anteil der Erneuerbaren Energien am Primärenergie-verbrauch bis zum Jahr 2020 auf 20 Prozent zu steigern. In Deutschland liegt der Anteil derzeit bei 5,3 Prozent. Im Vergleich zu den anderen Erneuerbaren Energien steht die Biomassenutzung in Deutschland bei der Wärme- und Kraftstoffproduktion an der Spitze, bei der Stromerzeugung folgt sie der Wind- und der Wasserkraft. Die Zahl der Biogasanlagen wächst dynamisch, die Anlagenleistung hat in den letzten Jahren stark zugenommen: Etwa 3.500 Anlagen sind im Einsatz. Es besteht ein breiter Konsens zum Ausbau der Biogasproduktion.

Anforderungen ans Regelwerk

Dr. Matthias Hansch von E.ON Ruhrgas machte auf die Anforderungen aufmerksam, die seitens des Regelwerks erfüllt sein müssen, damit die Biogas-Einspeisung ins Erdgasnetz durchführbar ist. Das neue DVGW-Arbeitsblatt G265 ist derzeit in Bearbeitung. Die Eignung von Messgeräten für Erdgasanwendungen muss für den Einsatz bei Biogasen geprüft werden. Biogase sind aufgrund fehlender Referenzgase eichrechtlich noch nicht richtig abrechenbar. Die Beantragung einer Zulassung von Messgeräten für Bioerdgas ist demnach erforderlich.

Detaillierte Analyse wichtig bei Biomethan-Einspeisung

Michael Leuschner von RWE Transportnetz Gas berichtete über Erfahrungen aus Biomethan-Projekten und Möglichkeiten der Einspeisung in L-Gasnetze. Bei der Abrechnung treten zum Beispiel Schwierigkeiten auf, wenn durch die Biomethaneinspeisung der Brennwert innerhalb eines Gasnetzes um mehr als 2 % schwankt. Für den störungsfreien Brennerbetrieb ist ein möglichst konstanter Wobbe-Index erforderlich. Schwankt der Methangehalt, so kommt es bei den Gasmotoren von Erdgasfahrzeugen zu Problemen. Aus diesen Gründen muss das Biomethan so konditioniert werden, dass es ohne Schwierigkeiten in die Netze eingespeist werden kann. Bei Netzen mit niedriger Aufnahmekapazität bestehen besondere Anforderungen. Daher ist eine genaue Kenntnis der Netzstruktur notwendig. Einzelfallbetrachtungen sind immer erforderlich, wenn es um Biomethan-Einspeisungen geht.

SCHWERPUNKT MIKRO-KWK
Vielfalt der KWK-Anlagen

Professor Görner erläuterte die Vorteile und den aktuellen Stand von Mikro-KWK-Anlagen. Bei der dezentralen Energieversorgung ist der Gesamtwirkungsgrad der gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung deutlich höher als bei der getrennten Erzeugung. Allerdings spielt die richtige Bedarfsermittlung des Stroms und der Wärme für eine effiziente Nutzung eine große Rolle. In der Zukunft erwartet Professor Görner bei Stirlingmotoren und Brennstoffzellen Fortschritte bei den Schadstoffemissionen und den Wirkungsgraden.

Technologie mit Potential?

Einen Überblick über KWK-Potentialstudien gab Marcel Schäufele vom BGW. Die Einschätzungen über die Perspektiven der Technologie schwanken von Gutachten zu Gutachten, so dass gegenwärtig eine realistische Abschätzung zukünftiger Marktvolumina schwer fällt.

Neues Mikro-KWK in der Praxis

Dr. Bernhard Klocke von der Gasversorgung Westfalica stellte ein Feldtestprojekt mit WhisperTech-Stirlingmotoren vor. Dabei handelt es sich um ein monovalentes KWK-System für die Hausinstallation, das mit einem Stirlingmotor betrieben wird. Es zeigte sich, dass der thermische Nutzungsgrad der Geräte durchaus zufriedenstellend ist. Allerdings muss die Regelung der Anlage energetisch optimiert und die Standzeit der Geräte sollte verbessert werden. Insgesamt bietet das System jedoch gute Perspektiven.

Zukünftige Projekte

Das Essener Institut wird sich mit weiteren Fragen der Biogaseinspeisung und –anwendung sowie der Planung und Dimensionierung von Mikro-KWK-Anlagen, auch in Kombination mit Solarthermie beschäftigen.

Das Gaswärme-Institut e. V. Essen ist ein Forschungsinstitut des deutschen Gasfachs. Es wurde 1937 gegründet mit dem Ziel, die Erzeugung von Wärme aus Gasen der öffentlichen Gasversorgung mit wissenschaftlichen Methoden zu untersuchen und praxisgerechte Lösungen für die Gasanwendung zu entwickeln.

Heute umfasst das Themenspektrum alle Bereiche der häuslichen und industriellen Gastechnik (vor allem Erdgas), in Forschung, Prüfung und Weiterbildung. Diese Arbeitsgebiete gliedern sich in die FuE Kompetenzfelder Brennstofftechnik, Feuerungstechnik, Geräte- technik, das Prüflaboratorium und das Bildungswerk.

Umfassende Erfahrungen aus der Bearbeitung zahlreicher Projekte, hochqualifizierte Mitarbeiter und leistungsfähige technische Einrichtungen sind dabei die Basis für unsere Servicepalette.