You are herePlant Margarethen/Moos

Plant Margarethen/Moos


Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme und nach den ersten Betriebserfahrungen einer Membrantrennanlage zur Biogasaufbereitung im Labormaßstab, wurde mit dem Aufbau einer vergleichbaren Aufbereitungsanlage zur kommerziellen Nutzung begonnen. Für diese Anlage war als Standort die bestehende Biogasanlage Margarethen/Moos (20km südöstlich von Wien) vorgesehen. Vom Konzept her sollte diese Anlage vergleichsweise klein geplant werden, vor allem aber sollte das produzierte Biomethan über eine konventionelle CNG-Tankstelle als innovativer und vollständig erneuerbarer KFZ-Treibstoff Bio-CNG an Fahrzeuge abgegeben werden. Es wurde an diesem Standort mit der Marke METHAPUR (www.methapur.com) ein Produkt geschaffen, welches vollständig der Österreichischen Kraftstoffverordnung (BGBL 417-II 2004) entspricht und als rein biogener Treibstoff in herkömmlichen CNG-Fahrzeugen verwendet werden kann.

Im Spätsommer 2007 wurde die Anlage durch die Firma Axiom Angewandte Prozesstechnik am endgültigen Standort in Margarethen/Moos in einem bestehenden Bauwerk montiert und im Dezember 2007 in Betrieb genommen. Die offizielle Inbetriebnahme fand am 28. August 2008 unter Anwesenheit von BM DI Josef Pröll statt. Seither befindet sich die Aufbereitungsanlage im Dauerbetrieb und fungiert als Technologie-Demonstrationsanlage, das heisst es werden zahlreiche Besichtigungstermine, Exkursionen und Präsentationen abgehalten.


Abbildung: Links: Außenansicht der Biogasanlage Margarethen/Moos; Rechts: Innenansicht der Biogasaufbereitungsanlage mit Detailansicht des Biogas-Kompressors

Die Aufbereitungsanlage wurde auf einen Produktgasvolumenstrom von 35Nm³/h dimensioniert (entspricht etwa 25kg/h), wozu etwa 65Nm³/h Rohbiogas notwendig sind. Das Produktgas (Biomethan) entspricht in allen Punkten der Österreichischen Kraftstoffverordnung und darf entsprechend als CNG-Kraftstoff an einer Tankstelle abgegeben werden. METHAPUR-Tankstellen sind allerdings nicht öffentlich, es bedarf einer einmaligen Registrierung.

Bei dieser Anlage wurde eine einstufige Membrananordnung gewählt. Das Rohbiogas wird verdichtet und anschließend durch Kühlung auf Gastemperaturen von unter 7°C getrocknet. Danach wird das Gas wieder aufgewärmt (Nutzung eines Teils der Abwärme des Kompressors) um die optimale Temperatur für die nachfolgenden Schritte einzustellen. Anschließend erfolgen die Feinentschwefelung mittels Adsorption und die finale Aufbereitung im Membranmodul. Das Produktgas METHAPUR wird am Retentatausgang des Membranmoduls abgezogen und direkt dem Hochdruckverdichter der Bio-CNG-Tankstelle zugeführt. Der Permeatstrom des Membranmoduls fungiert als Senke für den Kohlendioxidteil und verlässt als Offgas die Aufbereitungsanlage. Wie bei jeder anderen Trenntechnik, ist es auch mit Gaspermeation nicht möglich, das gesamte Methan, welches im Rohbiogas enthalten ist, in das Produktgas zu transferieren. Ein Teil diesen Methans wird mit abgeschieden, weshalb das kohlendioxidreiche Offgas der Aufbereitungsanlage auch einen gewissen Anteil an Methan enthält. Zur Erreichung eines Null-Emissions-Betriebes hinsichtlich Methan wurde deshalb die neu errichtete Aufbereitungsanlage perfekt in die bestehende Biogasanlage Margarethen/Moos integriert. Hier wird das restliche Methan nicht an die Atmosphäre abgegeben, sondern dem bestehenden Gasmotor (BHKW) zugeführt. Auf diese Weise wird die enthaltene chemische Energie zur Produktion von Strom und Wärme genutzt.


Abbildung: Prozessfliessbild der Biogasaufbereitungsanlage mit Gaspermeation Margarethen/Moos

Der Methangehalt des Produktgasstromes wird durch ein Proportionalventil geregelt, welches am Retentataustritt der zweiten Membranstufe situiert ist. Die Position dieses Ventils wird durch einen PID-Regler gesteuert und beeinflusst durch den Gasdruck auf der Hochdruckseite der Membran das Trennverhalten und damit den Methangehalt im Produktgas. Mit dieser Regelstrategie können weitgehend beliebige Methangehalte im Produktgas eingestellt werden (von nahezu Rohgasqualität 70% bis zu 99% CH4 oder mehr). Zusätzlich wird der Volumenstrom des produzierten Biomethan-Stromes durch einen erweiterten PID-Regler gesteuert, welcher über einen Frequenzumformer auf die Drehzahl des Kolbenkompressors wirkt.

Die Trocknung des Biogases erfolgt in dieser Aufbereitungsanlage in zwei Schritten. Zunächst wird durch Kühlung des Gases auf Temperaturen von unter 7°C der grösste Teil des Wassers auskondensiert und flüssig ausgeschleust. Im zweiten Schritt erfolgt die Feintrocknung in der Membranstufe, da gasförmiges Wasser durch die verwendeten Polyimid-Membranen hervorragend abgeschieden werden kann. Als Ergebnis erhält man ein Produktgas mit ausgesprochen niedrigen Drucktaupunkten, welche die Vorgaben in den gesetzlichen Richtlinien deutlich unterschreiten.


Abbildung: Prozessintegration der Biogasaufbereitungsanlage Margarethen/Moos

Ein weiterer wesentlicher Aufbereitungsschritt an der Anlage Margarethen/Moos ist die Entfernung von Schwefelwasserstoff. Wegen seiner Toxizität und Korrosivität sind nur sehr geringe Mengen dieses Fremdstoffes im produzierten Biomethan erlaubt. Die hier realisierte Prozessverschaltung beinhaltet zwei Stufen der Entschwefelung. Die erste Stufe ist die In-Situ-Entschwefelung durch Zugabe spezieller chemischer Substanzen (flüssige Mischungen verschiedener Metallsalze) direkt in die Fermenter. Dadurch werden einerseits Ammoniak und Schwefelwasserstoff gebunden und andererseits das Milieu für die Bakterien verbessert und damit die Bildung dieser Substanzen reduziert und gleichzeitig die Methanausbeute gesteigert. Der zweite Entschwefelungsschritt ist die adsorptive Feinentschwefelung an Eisenoxid-Pellets, wodurch der endgültige Schwefelgehalt des produzierten Biomethans auf typischerweise weniger als 0,5ppmv eingestellt werden kann.

Nach der Messung der Produktgasqualität und der Bestätigung, das das produzierte Biomethan in seiner Zusammensetzung der Österreichischen Kraftstoffverordnung entspricht, wird das Biomethan zum Hochdruckverdichter der Tankstelle geleitet, verdichtet und in speziellen Hochdruckspeichern für die Vertankung bevorratet. METHAPUR ist inzwischen von allen führenden Erdgasautoherstellern als vollwertiger Treibstoff anerkannt worden.


Abbildung: Bio-CNG-Tankstelle Margarethen/Moos