Systemüberblick Aufbereitungsverfahren
Die meisten Aufbereitungsanlagen in Europa sind Druckwechseladsorptions- oder Druckwasserwäsche-Anlagen. Die anderen Methananreicherungsverfahren werden noch nicht so häufig eingesetzt oder befinden sich noch in der Pilotphase. Die Verfahrensschritte bei der Druckwechseladsorption (PSA – Pressure Swing Adsorption) und der Druckwasserwäsche (DWW) werden in weiterer Folge genauer beschrieben.
Die einzelnen Verfahrensstufen sind dabei so ausgewählt, dass die Richtlinien zur erforderlichen Gasqualität (ÖVGW G31 und ÖVGW G33)erreicht werden können. Die eingesetzten Technologien werden in den Kapiteln Reinigung und Methananreicherung im Detail vorgestellt.
Verfahrensschritte der PSA und DWW
Verfahrensschritte PSA
Verfahrensschritte DWW
Die Methananreicherung mittels Druckwechseladsorption (PSA) erfordert eine Entschwefelung und Entfeuchtung des Rohbiogases vor der Abtrennung des Kohlendioxids, um die Trennleistung der Adsorber nicht zu beeinträchtigen. Der Betriebsdruck der Adsorber beträgt zwischen 6 und 10 bar, weswegen eine Verdichtung des Biogases notwendig ist. Nach der Methananreicherung kann optional eine Flüssiggaszugabe zur Steigerung des Brennwertes erfolgen.
Die Druckwasserwäsche erfordert hingengen keine Entschwefelung vor der Methananreicherung. Die Entschwefelung kann in einem Schritt gemeinsam mit der Abtrennung des Kohlendioxids erfolgen. Die Abtrennleistung der Aufbereitung kann durch den Betriebsdruck beeinflusst werden. Auch durch die Kühlung des Waschwassers kann die Kapazität der Anlage gesteigert werden. Je kälter das Waschwasser ist, umso höher ist die Aufbereitungskapazität. Nach der Absorbtion wird das Biogas getrocknet und optional einer Feinentschwefelung unterzogen. Zur Steigerung des Brennwertes kann bei Bedarf eine Flüssiggaszugabe erfolgen.
In den ÖVGW-Richtlinien ist ein Brennwert von zumindest 10,7 kWh/m³ des Gases für die Einspeisung gefordert. Dadurch ergibt sich ein notwendiger Methangehalt von 97%, wenn kein Wasserstoff oder andere Kohlenwasserstoffe (Propan oder Butan) im Gas vorhanden sind. Eine biologische Entschwefelung durch die Zugabe von Luft ist damit bei Einspeisung in das österreichische Gasnetz nicht geeignet, weil diese Verfahren mit einem zu großen Luft- bzw. Inertgaseintrag in das Biogas verbunden sind. Weiters kann je nach gewähltem Aufbereitungsverfahren eine Zumischung von Flüssiggas notwendig werden.
Bei der Aufbereitung mittels PSA kann ein Methangehalt von mehr als 97% erreicht werden. Bei der Aufbereitung mittels DWW kann ein Methangehalt zwischen 97 und 99% erreicht werden. Mit diesen Methangehalten liegt man knapp an den Grenzwerten, die für eine Einspeisung vorgeschrieben werden. Daher kann eine Zumischung von Flüssiggas zum Biogas notwendig sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Auslegung einer Biogasaufbereitungsanlage immer auf die vorhandene Biogaszusammensetzung und die konkreten Anforderungen am Einspeisepunkt abgestimmt sein muss.
Die Aufbereitungsanlagen können als Kompaktanlage schlüsselfertig vom Anlagenhersteller geliefert werden. Vom Anlagenbetreiber ist die Rohbiogasqualität sowie die Reinbiogasqualität zu spezifizieren. Die Aufbereitungsanlage kann in einem Container geliefert werden und wird an die Rohbiogasleitung, sowie die Versorgungsleitungen (Strom, Wasser) angeschlossen.