Regenerative Gaserzeugung

In Biogasanlagen werden Bioabfälle oder andere gut abbaubare Biomasse unter Sauerstoffausschluss durch Bakterien abgebaut. Das Zielprodukt ist Biogas, welches hauptsächlich zu ungefähr gleichen Teilen aus Methan und Kohlenstoffdioxid besteht. Neben der direkten lokalen Umwandlung des produzierten Biogases in elektrische Energie und Wärme wird das Gas zunehmend auch in das Erdgasnetz eingespeist.

Stand der Technik

Die Erzeugung und Einspeisung von Biogas in das Gasnetz der öffentlichen Gasversorgung stellt eine zukunftsfähige Alternative der energetischen Nutzung von nasser Biomasse dar. Hierfür muss das Gas allerdings aufbereitet und auf den jeweiligen Erdgasnetzdruck komprimiert werden. Die derzeit zum Erzeugen von Biogas eingesetzten Fermentationsverfahren sind kaum für die Einspeisung des Biogases in das Erdgasnetz optimiert. Einen großen Entwicklungsschritt könnte die biochemische Gaserzeugung erfahren, indem sie bei erhöhtem Druck durchgeführt wird, anstatt wie bisher bei atmosphärischem Druck.

Technologie

Gemeinsam mit der Universität Hohenheim entwickeln Wissenschaftler des KIT und Mitarbeiter des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) am Engler-Bunte-Institut ein innovatives Konzept des Fermentationsprozesses, das die Erzeugung und Einspeisung von aufbereitetem Biogas in das Erdgasnetz optimiert. Das neue Verfahren wird im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes entwickelt und soll die Biogaserzeugung und -verarbeitung effizienter gestalten. Das Grundmerkmal des neuen Verfahrens ist ein zweistufiger Aufbau, bei dem die zugeführte Biomasse in zwei Reaktoren mikrobiologisch zu Gas umgewandelt wird. Die zweite Stufe wird dabei unter erhöhtem Druck betrieben. Durch diese zweistufige Druckfermentation entfällt die Verdichtung des Biogases.

Vorteile

Allein durch die Vermeidung der Kompressionsarbeit können etwa 25 bis 30 Prozent des Energieaufwands und damit Betriebskosten für die Aufbereitung zu einspeisefähigem Biogas eingespart werden. Ein weiterer Vorteil stellt die Gasreinigung dar: Diese wird einfacher, da das Gas durch die Erzeugung unter Druck bereits in besserer Qualität anfällt. Durch die Druckerhöhung besitzt das unter Druck erzeugte Biogas einen sehr hohen Methananteil von bis zu 90 Prozent, was die nachfolgende Gasaufbereitung deutlich vereinfacht.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht derzeit interessierte Partner zum Aufbau einer Pilotanlage.