DE102010017818A1 - Process and plant for the production of CBM (Compressed BioMethane) as greenhouse gas-free fuel - Google Patents
Process and plant for the production of CBM (Compressed BioMethane) as greenhouse gas-free fuel Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010017818A1 DE102010017818A1 DE102010017818A DE102010017818A DE102010017818A1 DE 102010017818 A1 DE102010017818 A1 DE 102010017818A1 DE 102010017818 A DE102010017818 A DE 102010017818A DE 102010017818 A DE102010017818 A DE 102010017818A DE 102010017818 A1 DE102010017818 A1 DE 102010017818A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- biogas
- kwh
- gas
- natural gas
- methane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
- C12P5/023—Methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
- C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/08—Production of synthetic natural gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/104—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/20—Heating; Cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Anlagen zur Erzeugung von treibhausgasreduziertem Biogas, zu dessen Aufbereitung zu treibhausgasreduziertem BioMethan und regenerativem Kohlenstoffdioxid (CO2), zur Vermischung von treibhausgasreduziertem BioMethan und Erdgas (CNG) zu einem treibhausgasreduzierten Mischgas und zur Verwendung des treibhausgasreduzierten BioMethans und/oder des treibhausgasreduzierten Mischgases als treibhausgasreduzierte Energieträger, insbesondere als treibhausgasreduzierter Kraftstoff.The present invention relates to a method and plants for the production of greenhouse gas-reduced biogas, for the preparation thereof to greenhouse gas-reduced BioMethane and regenerative carbon dioxide (CO2), for the mixing of greenhouse gas-reduced BioMethane and natural gas (CNG) to a greenhouse gas-reduced mixed gas and for the use of the greenhouse gas-reduced or bio-methane of the greenhouse gas-reduced mixed gas as a greenhouse gas-reduced energy source, in particular as a greenhouse gas-reduced fuel.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Anlagen zur Erzeugung von treibhausgasreduziertem Biogas, zu dessen Aufbereitung zu treibhausgasreduziertem BioMethan und regenerativem Kohlenstoffdioxid (CO2), zur Vermischung von treibhausgasreduziertem BioMethan und Erdgas (CNG) zu einem treibhausgasreduzierten Mischgas und zur Verwendung des treibhausgasreduzierten BioMethans und/oder des treibhausgasreduzierten Mischgases als treibhausgasreduzierte Energieträger, insbesondere als treibhausgasreduzierter Kraftstoff.The present invention relates to a process and plants for the production of greenhouse gas reduced biogas, for its processing into greenhouse gas reduced bio methane and regenerative carbon dioxide (CO 2 ), for mixing greenhouse gas reduced bio methane and natural gas (CNG) to a greenhouse gas reduced mixed gas and for the use of the greenhouse gas reduced bio methane and / or the greenhouse gas-reduced mixed gas as a greenhouse gas reduced energy sources, in particular as a greenhouse gas reduced fuel.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Da es mit Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O), den diversen Fluorkohlenwasserstoffen, Schwefelhexafluorid (SF6), Stickstofftrifluorid (NF3) und weiteren Gasen Treibhausgase (im Folgenden auch THG) mit unterschiedlichster Klimawirkung gibt, werden Treibhausgaseffekte mittels CO2-Äquivalenten vereinheitlich und quantifiziert. In der Regel werden diese in Bezug gesetzt zu verbrauchten Energieeinheiten (z. B. g CO2-Äq/kWh oder g CO2-Äq/MJ) oder zu zurückgelegten Fahrstrecken (g CO2-Äq/km). Während die von der Automobilindustrie veröffentlichten CO2-Werte angeben, wie hoch die effektive stöchiometrische CO2-Produktion bei der Kraftstoffverbrennung ist, rechnen Umweltinstitute und -behörden den jeweiligen Energieträgern zusätzlich zu, welche CO2-Emissionen über deren gesamtes Werden entstanden sind, also über den gesamten Lebenszyklus (Life Cycle) bzw. über die gesamte Produktionsstrecke von der Quelle des Energieträgers bis zum Rad des Autos (well-to-wheel). So gehen in die LCA-Betrachtung z. B. von Benzin auch die Emissionen an (fossilem) CO2 ein, die in der Prozesskette von den Rohöltankern, von den Pipelines, von den Raffinerien, von den Stromkraftwerken, die den in der Produktionsstrecke benötigten Strom erzeugen, und von den Tankstellen verursacht werden.With carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O), the various fluorohydrocarbons, sulfur hexafluoride (SF 6 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ) and other gases greenhouse gases (hereinafter also GHG) with a wide range of climatic effects greenhouse gas emissions are standardized and quantified using CO 2 equivalents. These are usually related to consumed energy units (eg g CO 2 -eq / kWh or g CO 2 -eq / MJ) or traveled distances (g CO 2 -eq / km). While the CO 2 values published by the automotive industry indicate the effective stoichiometric production of CO 2 in fuel combustion, environmental institutes and authorities also calculate the respective energy sources in terms of which CO 2 emissions arose over their entire development, ie over the entire life cycle (lifecycle) or over the entire production route from the source of the energy source to the wheel of the car (well-to-wheel). So go into the LCA consideration z. For example, gasoline also contains the emissions of (fossil) CO 2 that are produced in the process chain from the crude oil tankers, from the pipelines, from the refineries, from the power plants that generate the electricity needed in the production line, and from the filling stations ,
In Übereinstimmung mit allen nationalen und internationalen Umweltbehörden (z. B. dem Weltklimarat IPCC = Intergovernmental Panel an Climate Change und dem UNFCCC = United Nations Framework Convention an Climate Change (Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen) und staatlichen Stellen (u. a. dem Bundesministerium für Umwelt und dem Bundesministerium für Finanzen) werden die CO2-Emissionen der diversen Energieträger im Folgenden über deren gesamten Entstehungsprozess betrachtet, also auf der Basis einer sogenannten Life Cycle Analysis (LCA) bzw. well to wheel (WtW).In accordance with all national and international environmental authorities (eg the IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change and the UNFCCC = United Nations Framework Convention on Climate Change (United Nations Framework Convention on Climate Change) and government agencies (including the Federal Ministry for the Environment and the Federal Ministry of Finance), the CO 2 emissions of the various energy sources are considered below over their entire development process, ie on the basis of a so-called life cycle analysis (LCA) or well to wheel (WtW).
Im Sektor Verkehr ist die Sensibilität hinsichtlich der Treibhausgaseffekte am höchsten ausgeprägt. Der jeweilige CO2-Aussto8 pro km muss in der Europäischen Union z. B. beim Automobilverkauf zwingend angegeben werden. Gemäß EU-Beschluss soll die Besteuerung der Kraftstoffe und Fahrzeuge demnächst CO2-orientiert sein. Gerade weil die THG-Reduzierung im Verkehrswesen so schwierig und kostenintensiv ist, wird hier eine THG-Reduzierung am besten honoriert. Abgesehen davon sind THG-reduzierte und THG-freie Kraftstoffe natürlich besser für die Umwelt als die THG-intensiven fossilen Kraftstoffe.In the transport sector, sensitivity to greenhouse gas emissions is highest. The respective CO 2 emissions per km must be calculated in the European Union z. B. mandatory in automotive sales. According to the EU decision, the taxation of fuels and vehicles will soon be CO 2 -oriented. Precisely because the GHG reduction in the transport sector is so difficult and cost-intensive, a GHG reduction is best rewarded here. Apart from that, GHG-reduced and GHG-free fuels are of course better for the environment than GHG-intensive fossil fuels.
Hersteller von treibhausgasreduzierten und insbesondere von treibhausgasfreien Kraftstoffen werden in der Zukunft mit einer erhöhten Marktnachfrage rechnen können. Gemäß
Konventionell nach dem bekannten Verfahren der anaeroben bakteriellen Vergärung aus Gülle und Nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) erzeugtes BioMethan hat das Defizit, dass es nicht per se einen umweltfreundlichen Energieträger darstellt, sondern im Gegenteil in erheblichem Maße mit Treibhausgasen belastet ist. Die Treibhausgasbelastung ergibt sich dabei aus der Summe der Treibhausgasbelastungen aller Energien bzw. aller Energieträger, die beim Anbau der Biomasse, bei deren Lagerung, bei ihrem Transport, bei ihrer Konversion zu Biogas, bei der Aufbereitung des Biogases zu BioMethan und bei der Komprimierung und Einspeisung des BioMethans in ein Erdgasnetz sowie bei dessen Distribution zum Einsatz kommen.Conventional bio-methane produced by the known process of anaerobic bacterial fermentation from manure and renewable raw materials (NawaRo) has the deficit that it is not an environmentally friendly energy carrier per se, but on the contrary is burdened to a considerable extent with greenhouse gases. The greenhouse gas pollution results from the sum of the greenhouse gas emissions of all energies or all energy carriers that are involved in the cultivation of the biomass, in its storage, in its transport, in its conversion to biogas, in the processing of biogas into bio-methane and in the compression and feed-in BioMethane in a natural gas network and its distribution are used.
Beim Einsatz von Anbaubiomasse als Gärsubstrat belasten vor allem energieintensive Anbau- und Ernteprozesse die LCA-Treibhausgasbilanz der Produkte „Biogas” und „BioMethan”. Insbesondere das in Biogasanlagen (BOA) in großen Mengen zum Einsatz kommende Gärsubstrat „Mais” weist im Prozessschritt „Anbau” aufgrund der erforderlichen intensiven Düngung mit mineralischem Dünger und aufgrund der Kohlenstoff-Freisetzung aus dem Boden (Humusabbau) hohe Treibhausgasemissionen auf. Bei der Herstellung des mineralischen Düngers kommen erhebliche Mengen an fossilen Energieträgern zum Einsatz. Bei der Ausbringung des mineralischen Düngers entsteht das höchst umweltschädliche Lachgas (N2O). Im Wesentlichen sind dafür zwei bakterielle Prozesse verantwortlich: sowohl bei der bakteriellen Nitrifikation von Urea/Ammonium (NH4) zu Nitrat entsteht Lachgas (N2O) als auch bei der bakteriellen Denitrifikation von Nitrat zu N2. Der beim Maisanbau stattfindende Abbau von im Boden gebundenem Kohlenstoff (Humus) hat mit einem Anteil von ca. 70% an den gesamten THG-Emissionen aber einen noch wesentlich höheren (negativen) THG-Effekt. Nicht ohne Grund hat der Mais von den Bauern schon in den alten Zeiten den Beinahmen „Bodenräuber” bekommen.When using cultivated biomass as a fermentation substrate, energy-intensive cultivation and harvesting processes in particular burden the LCA greenhouse gas balance of the products "biogas" and "bio methane". In particular, the fermentation substrate "corn" used in biogas plants (BOA) in the process step "cultivation" due to the required intensive fertilization with mineral fertilizer and due to the carbon release from the Soil (humus removal) high greenhouse gas emissions. In the production of mineral fertilizer significant amounts of fossil fuels are used. When applying the mineral fertilizer, the highly polluting nitrous oxide (N 2 O) is produced. Essentially, two bacterial processes are responsible for this: in the bacterial nitrification of urea / ammonium (NH 4 ) to nitrate, nitrous oxide (N 2 O) is produced as well as in the bacterial denitrification of nitrate to N 2 . However, the degradation of soil-bound carbon (humus) in the cultivation of maize, which accounts for around 70% of total GHG emissions, has a significantly higher (negative) GHG effect. It is not without reason that maize has been given the title of "ground robber" by farmers in ancient times.
Lachgas ist 296-mal so umweltschädlich wie CO2, so dass mit mineralischem Dünger gedüngte Anbaubiomasse mehr oder weniger stark mit Treibhausgasemissionen belastet ist. Da Mais nicht nur relativ viel mineralischen Dünger benötigt, sondern auch relativ viel Kohlenstoff aus dem Boden aufnimmt, ist das wichtigste für die anaerobe bakterielle Vergärung genutzte Gärsubstrat (Mais macht in Deutschland rd. 80% der in Biogasanlagen eingesetzten NawaRo aus) in dem Teilprozess „Anbau” übermäßig mit der Emission von Treibhausgasen belastet. Dazu kommen die Treibhausgaseffekte, die sich aus dem Einsatz von fossilem Dieselkraftstoff bei den diversen Anbau- und Ernteprozessen (Vorbehandlung des Ackers, Aussaat, Düngung, Behandlung mit Fungiziden und Pestiziden, Ernte etc.) ergeben.Nitrous oxide is 296 times more polluting than CO 2 , so that fertilizer fertilizer fertilized with mineral fertilizer is more or less heavily polluted with greenhouse gas emissions. Since corn not only requires a relatively large amount of mineral fertilizer, but also absorbs a relatively large amount of carbon from the soil, the most important fermenting substrate used for anaerobic bacterial fermentation (corn accounts for around 80% of the renewable resources used in biogas plants in Germany) is part of the subprocess " Cultivation "excessively burdened with the emission of greenhouse gases. Added to this are the greenhouse gas effects that result from the use of fossil diesel fuel in the various cultivation and harvesting processes (pre-treatment of the field, sowing, fertilization, treatment with fungicides and pesticides, harvest, etc.).
Bei der Lagerung der diversen Gärsubstrate kommt es zu biochemischen Prozessen, die ebenfalls in Treibhausgasemissionen resultieren. Der aerobe Oxidationsprozess der Verrottung z. B. erzeugt erhebliche Mengen an CO2. Bei der Lagerung von Maissilage rechnet man von Lagerverlusten in Höhe von bis über 5% der eingelagerten Mengen. Dazu kommt der Energieeinsatz für die Einlagerung, der meist fossilen Ursprungs ist (z. B. Dieselkraftstoff für die Traktoren, die im Fahrsilo die Maissilage festfahren).The storage of various fermentation substrates leads to biochemical processes, which also result in greenhouse gas emissions. The aerobic oxidation process of rotting z. B. generates significant amounts of CO 2 . Storage of maize silage is expected to result in storage losses of more than 5% of the stored quantities. Added to this is the energy input for storage, which is mostly of fossil origin (eg diesel fuel for the tractors that are stuck in the silo silage).
Da der Transport der Gärsubstrate vom Feld zum Lagerplatz und vom Lagerplatz zur Biogasanlage i. d. R. mit konventionellen Traktoren oder Lkw vorgenommen wird, für die meist fossiler Diesel als Kraftstoff zum Einsatz kommt, ist auch der Transport der Anbaubiomasse mit Treibhausgaseffekten belastet, denn Dieselkraftstoff setzt wie auch Benzin pro kWh über den gesamten Herstellungs- und Distributionsprozess (Lebenszyklus bzw. well-to-wheel) gesehen rd. 302 g an (fossilen) CO2-Äquiva-lenten frei. Da auch BioDiesel in erheblichem Maße THG-Emissionen aufweist, verbessert die Ersetzung von Dieselkraftstoff durch BioDiesel die THG-Bilanz kaum.Since the transport of the fermentation substrates from the field to the storage place and from the storage place to the biogas plant is usually carried out with conventional tractors or trucks, for which mostly fossil diesel is used as fuel, also the transport of the cultivation biomass is burdened with greenhouse gas effects, because diesel fuel continues like also gasoline per kWh over the entire production and distribution process (life cycle or well-to-wheel) seen approx. 302 g free of (fossil) CO 2 -equivalents. Since BioDiesel also has significant GHG emissions, the replacement of diesel fuel by BioDiesel hardly improves the GHG balance.
Bei der Konversion der Biomasse zu Biogas kommen in konventionellen Biogasanlagen erhebliche Strommengen zum Einsatz (z. B. für die permanente Homogenisierung der Gärmassen), die meist aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden. Dieser Strom ist in Deutschland zurzeit mit ca. 624 g CO2-Äquivalenten/kWhel belastet, d. h. auch der Verfahrensschritt „Konversion” belastet die Treibhausgasbilanz des Produkts „BioMethan” in erheblichem Maße.In the conversion of biomass into biogas, conventional biogas plants use considerable quantities of electricity (eg for the permanent homogenisation of the digestate), which are usually obtained from the public electricity grid. In Germany, this electricity is currently burdened with approx. 624 g CO 2 equivalents / kWh el , ie the "Conversion" process step also significantly burdens the greenhouse gas balance of the "BioMethane" product.
Wenn das über die anaerobe bakterielle Vergärung gewonnene Biogas nicht verstromt wird, sondern eine Aufbereitung zu BioMethan stattfindet, werden für die Kompression des Biogases (z. B. beim Druckwechselverfahren) und/oder für dessen Erhitzung (z. B. beim Verfahren der drucklosen Aminwäsche) nochmals erhebliche Energiemengen (Strom und/oder Wärme) benötigt, die meist fossilen Ursprungs sind. Dieser Input an fossiler Energie belastet die Treibhausgasbilanz des BioMethans weiter.If biogas produced by anaerobic bacterial fermentation is not converted into electricity, but is processed into bio-methane, it is used for the compression of the biogas (eg in the pressure swing process) and / or for its heating (eg in the process of pressureless amine scrubbing ) again considerable amounts of energy (electricity and / or heat) needed, which are mostly of fossil origin. This input of fossil energy further pollutes the greenhouse gas balance of BioMethan.
In der Regel wird das aufbereitete BioMethan in ein Erdgasnetz eingespeist. Erdgasnetze stehen unter einem erheblichen Druck. Das BioMethan muss deshalb bei der Einspeisung mit stromintensiven Kompressoren auf das jeweilige Druckniveau gebracht werden. Hierbei kommt meist Strom aus dem regionalen Strommix zum Einsatz. In Deutschland ist dieser Strommix wie bereits erwähnt zurzeit mit ca. 624 g CO2-Äquivalenten/kWhel belastet mit der Folge, dass auch der Verfahrensschritt Einspeisung die THG-Bilanz des Produkts „BioMethan” erheblich belastet.As a rule, the processed bio methane is fed into a natural gas grid. Natural gas networks are under considerable pressure. Therefore, the bio methane must be brought to the respective pressure level during the feed-in with energy-intensive compressors. Mostly electricity from the regional electricity mix is used here. In Germany, as already mentioned, this electricity mix is currently burdened with approx. 624 g CO 2 equivalents / kWh el, with the result that the process step feed-in also considerably burdens the GHG balance of the product "BioMethan".
Schließlich wird das ins Erdgasnetz eingespeiste BioMethan bei der Distribution regional transportiert. Hierbei kommen ebenfalls Kompressoren zum Einsatz, die als Energie entweder fossiles Erdgas oder Strom aus dem regionalen Strommix benötigen. In beiden Fallen führen die in diesem Teilprozess stattfindenden Aktivitäten zu einer Emission von Treibhausgasen. Diese belastet die LCA-Treibhaus-gasbilanz des Produkts „BioMethan” zusätzlich.Finally, the bio methane fed into the natural gas network is transported regionally during distribution. Compressors are also used, which either use fossil natural gas or electricity from the regional electricity mix as energy. In both cases, the activities taking place in this sub-process lead to greenhouse gas emissions. This additionally pollutes the LCA greenhouse gas balance of the product "BioMethan".
Wie diverse Studien ergeben haben, ist konventionell aus Mais erzeugtes BioMethan über den gesamten Erzeugungsprozess (bzw. Lebensweg bzw. Life Cycle bzw. well-to-wheel) gesehen je nach Ausgestaltung des Produktionsweges mit 140 g CO2-Äquivalenten/kWhBioMethan bis 234 g CO2-Äquivalenten/kWhBioMethan belastet. Gegenüber der THG-Emission der Kraftstoffe Benzin und Dieselkraftstoff (302 g CO2-Äquivalente/kWh) ist das zwar eine Reduktion von 23% bis 54%, eine Treibhausgasfreiheit bzw. eine so genannte CO2-Neutralität, bei der pro kWh Energiegehalt nicht mehr als 0 g an (fossilen) CO2-Äquivalenten ausgestoßen werden, ist damit aber bei weitem nicht gegeben. BioMethan ist also nicht per se CO2-frei.As various studies have shown, bio-methane produced conventionally from corn is, depending on the design of the production route, with 140 g CO 2 equivalents / kWh BioMethane up to 234 over the entire production process (or life cycle or well-to-wheel) g CO 2 equivalents / kWh BioMethane loaded. Compared to the GHG emissions of the fuels gasoline and diesel fuel (302 g CO 2 equivalents / kWh), this is a reduction of 23% to 54%, a greenhouse gas freedom or a so-called CO 2 neutrality, at the per kWh energy content not more than 0 g of (fossil) CO 2 - Equivalents are ejected, but that is far from given. BioMethan is not per se CO 2 -free.
Insbesondere wenn BioMethan als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt werden soll, spielt dessen Treibhausgas-(THG-)Belastung eine entscheidende Rolle. Eine Reduktion von lediglich 23–54% ggü. Benzin reicht beispielweise für BioMethan, das in neu errichteten Anlagen erzeugt wird, gemäß
Aufgabenstellungtask
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Mangel der THG-Belastung von konventionellem BioMethan zu beseitigen und für die Konversion von Biomassen ein Verfahren und eine nutzbare Anlage zu schaffen, die als Output Energieträger haben, deren Treibhausgasbelastung deutlich geringer ist als die von konventionell erzeugtem BioMethan, und die als treibhausgasreduzierte Kraftstoffe, vorzugsweise als treibhausgasfreie und besonders vorzugsweise als treibhausgasnegative Kraftstoffe im Verkehr eingesetzt werden können. Mit dem Begriff „treibhausgasreduziert” ist in dieser Offenlegung je nach Zusammenhang eine Minderung des Ausstoßes an fossilen Treibhausgasen (THG) auf Werte gemeint, die entweder unter dem LCA-Wert von konventionellem BioMethan (140–234 g CO2-Äquivante/kWh) oder unter dem LCA-Wert von Erdgas (236 g CO2-Äquivalente/kWh) oder unter dem LCA-Wert von Benzin und Diesel (302 g CO2-Äquivalente/kWh) liegen.The invention is therefore based on the object to eliminate the lack of GHG burden of conventional bio-methane and to create a process and a usable plant for the conversion of biomass, which have as energy sources whose greenhouse gas pollution is significantly lower than that of conventionally generated BioMethane, and which can be used as a greenhouse gas reduced fuels, preferably as greenhouse gas free and particularly preferably as greenhouse gas-negative fuels in traffic. The term "greenhouse gas reduced" in this disclosure means, depending on the context, a reduction in fossil greenhouse gas (GHG) emissions to levels below either the LCA value of conventional bio methane (140-234 g CO 2 equiv. / KWh) or below the LCA value of natural gas (236 g CO 2 equivalents / kWh) or below the LCA value of gasoline and diesel (302 g CO 2 equivalents / kWh).
Lösungsolution
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens im Wesentlichen durch die im Anspruch 1 aufgeführte Erfindung gelöst und hinsichtlich der Anlage im Wesentlichen durch die im Anspruch 85 aufgeführte Erfindung. Die Erfindungen setzen dabei zum Teil auf die vorbekannten Offenlegungen
Das hier offen gelegte, auf die Minimierung der Emission von fossilen Treibhausgasen ausgerichtete Verfahren zur Herstellung von BioMethan besteht bei voller Nutzung aller Ausführungs- bzw. Ausbaumöglichkeiten aus insgesamt 26 Verfahrensschritten. Diese umfassen im Einzelnen die Verfahrensschritte „Substrat-Auswahl”, „Substrat-Anbau/-Ernte”, „Substrat-Lagerung”, „Substrat-Transport”, „Substrat-Annahme/-Zwischenlagerung”, „Vorbehandlung”, „Innerbetrieblicher Transport”, „Konversion”, „Biogasaufteilung”, „Verstromung”, „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation”, „Aufteilung Regeneratives CO2”, „CO2-Reformierung”, „CO2-Sequestierung”, „Substitution fossilen CO2”, „Aufteilung BioMethan”, „Netzexterne Vermischung”, „Komprimierung”, „Einspeisung”, „Verflüssigung”, „Abfüllung”, „Nährstoffextrahierung”, „Brennstoffherstellung”, „Ascherekuperation”, „Düngemittelherstellung”, und „Distribution BioMethan” (vgl.
Außer durch die Gestaltung des Gesamtverfahrens wird die THG-Bilanz dadurch optimiert, dass zusätzlich bei jedem einzelnen der Verfahrensschritte eine THG-orientierte Steuerung des Energieeinsatzes erfolgt, d. h. die Treibhausgasbelastung wird jeweils minimiert. Dies geschieht sowohl über die erfindungsgemäße Auswahl der in den Verfahrensschritten jeweils einzusetzenden Energieträger und Energien als auch über die Gestaltung der einzelnen Verfahrensschritte selbst. So werden in den einzelnen Verfahrensschritten vorzugsweise Subverfahren eingesetzt, die die THG-Bilanz weniger belasten als andere Subverfahren.Apart from the design of the overall process, the GHG balance is optimized by additionally carrying out a GHG-oriented control of the energy input for each individual process step. H. the greenhouse gas load is minimized in each case. This is done both via the selection according to the invention of the energy carriers and energies to be used in the process steps as well as on the design of the individual process steps themselves. Subprocesses which put less burden on the GHG balance than other subprocesses are preferably used in the individual process steps.
Als Gärsubstrat kommt treibhausgasbelastete Anbaubiomasse zunächst nicht zum Einsatz, statt dessen werden erfindungsgemäß möglichst treibhausgasfreies Stroh, treibhausgasarme landwirtschaftliche Reststoffe, und treibhausgasarmer Biomüll hergenommen, also Substrate, die nicht eigens angebaut werden müssen und deshalb in dem Verfahrensschritt „Substrat-Anbau/-Ernte” bis zur Einsammlung nicht oder in nur sehr geringem Maße mit Treibhausgasen belastet sind. Wenn sich bei der Ausgestaltung des Gesamtverfahrens unter Nutzung der optionalen Verfahrensschritte ergibt, dass das resultierende Produkt „BioMethan” bzw. „CBM” treibhausgasnegativ wird, können die Anteile von treibhausgasarmen NawaRo oder ggf. auch treibhausgasreiche NawaRo am Frischmasse-Input soweit erhöht werden, bis die LCA-Treibhausgasbilanz des BioMethans bzw. des CBM gerade noch nicht vom Negativen ins Positive umschlägt. Die erzeugten Energieträger bleiben so mindestens treibhausgasfrei.As a fermentation substrate greenhouse gas loaded crop biomass is initially not used, instead of the invention greenhouse gas free straw, greenhouse gas poor agricultural residues, and low greenhouse gas organic waste are taken, so substrates that do not need to be grown specifically and therefore in the Process step "substrate cultivation / harvest" until collection are not or only to a very limited extent polluted with greenhouse gases. If the design of the overall process using the optional process steps shows that the resulting product "BioMethan" or "CBM" becomes greenhouse gas-negative, the shares of greenhouse gas-poor NawaRo or possibly also greenhouse gas-rich NawaRo can be increased at the fresh material input until the LCA greenhouse gas balance of BioMethan and CBM is barely changing from negative to positive. The generated energy sources thus remain at least greenhouse gas free.
Bei der Substrat-Lagerung wird darauf geachtet, dass es nicht zu Ausdünstungen von Methan oder Ammoniak oder Lachgas kommt. Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden, weil die dabei stattfindenden Oxidationsprozesse mit der Produktion und Emission von CO2 verbunden sind. Dieser Teilprozess bleibt so im Wesentlichen treibhausgasfrei.Care should be taken during substrate storage so that no emissions of methane or ammonia or nitrous oxide occur. Also, rotting processes are prevented as much as possible because the oxidation processes taking place are connected with the production and emission of CO 2 . This sub-process essentially remains free of greenhouse gases.
Beim Transport der Biomasse werden erfindungsgemäß Traktoren und/oder Lkw eingesetzt, die mit treibhausgasfreiem oder treibhausgasnegativem BioMethan oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem. Erdgas oder mit einem entsprechenden Erdgasäquivalent angetrieben werden, so dass die Treibhausgasbelastung des Prozessschrittes „Transport” auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel zu einem Mischkraftstoff sehr gering ausfällt und die THG-Belastung vorzugsweise aufgrund einer Treibhausgasneutralität der Kraftstoffmischung sogar auf null zurückgeht.When transporting the biomass tractors and / or trucks are used according to the invention, with greenhouse gas-free or greenhouse gas-negative bio-methane or with a mixture of fossil diesel, greenhouse gas-free or greenhouse gas-negative bio-methane and fossil. Are driven natural gas or with a corresponding natural gas equivalent, so that the greenhouse gas pollution of the process step "transport" even with a mixture of bio methane and natural gas with fossil diesel to a mixed fuel very low and the GHG load preferably due to a greenhouse gas neutrality of the fuel mixture even to zero declining.
Bei der Substrat-Annahme und Zwischenlagerung der Substrate im Biogaswerk wird wie bei der Substrat-Lagerung darauf geachtet, dass es nicht zu Ausdünstungen vom Methan oder Ammoniak oder Lachgas kommt. Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden mit der Folge, dass auch dieser Teilprozess THG-frei bleibt.In the substrate assumption and intermediate storage of the substrates in the biogas plant, care is taken, as in the substrate storage, that no emissions of methane or ammonia or nitrous oxide occur. Also, rotting processes are prevented as far as possible, with the result that this sub-process also remains GHG-free.
Die Vorbehandlung des Strohs und der strohhaltigen Einsatzstoffe erfolgt so, dass der in diesem Verfahrensschritt eingesetzte Aufwand an Energie kleiner ist als der auf die Vorbehandlung zurückzuführende zusätzliche Energieertrag. Der Einsatz treibhausgasfreier Energie sorgt dafür, dass auch dieser Teilprozess THG-frei bleibt.The pretreatment of the straw and the straw-containing feedstocks takes place in such a way that the expenditure of energy used in this process step is smaller than the additional energy yield attributable to the pretreatment. The use of greenhouse gas-free energy ensures that this sub-process also remains GHG-free.
Beim innerbetrieblichen Transport wird nach diesem Verfahren erzeugtes THG-negatives BioMethan oder ein entsprechendes Erdgasäquivalent eingesetzt, so dass die Treibhausgasbelastung des ebenfalls eingesetzten Dieselkraftstoffs kompensiert wird und die THG-Bilanz dieses Verfahrensschrittes insgesamt neutral bleibt.In the case of in-house transport, GHG-negative bio methane or a corresponding natural gas equivalent produced by this process is used, so that the greenhouse gas load of the likewise used diesel fuel is compensated and the overall GHG balance of this process step remains neutral.
Auch bei der Konversion der bereits treibhausgasarmen Biomasse zu Biogas kommen in einem modifizierten Vergärungsverfahren bzw. in einer modifizierten Biogasanlage erfindungsgemäß treibhausgasfreie Energien zum Einsatz, vorzugsweise selbst erzeugter treibhausgasfreier Strom und selbst erzeugte treibhausgasfreie Wärme. Der Teilprozess „Konversion” tragt damit ebenfalls nicht oder kaum mehr mit eigenen Treibhausgaseffekten zu einer schlechten Treibhausgasbilanz der erzeugten Energieträger (Biogas, BioMethan, BioMethanol, alternativer Brennstoff) und der erzeugten Energien (Strom, Wärme) bei.Also in the conversion of the already greenhouse gas-poor biomass to biogas come in a modified fermentation process or in a modified biogas plant according to the invention greenhouse gas-free energy used, preferably self-generated greenhouse gas free electricity and self-generated greenhouse gas-free heat. The "Conversion" sub-process also does not contribute, or hardly does so, with its own greenhouse gas emissions to a poor greenhouse gas balance of the energy sources produced (biogas, bio-methane, bio-methanol, alternative fuel) and the energy generated (electricity, heat).
Bei der Biogasaufteilung erfolgt eine Aufteilung des erzeugten Biogases und des ggf. aus externen Quellen zugeführten Biogases auf die 3 Verwertungsstränge und Teilprozesse „Verstromung”, „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” und „CO2-Reformierung”. Durch das Einziehen des Teilprozesses „Biogasaufteilung” in die gesamte Prozessabfolge ist eine flexible Steuerung bzw. Regelung der jeweiligen Biogasanteile möglich, so dass die Erzeugung der diversen Energieträger und die Abscheidung und Rekuperation des CO2 an die sich ändernden Rahmenbedingungen angepasst werden können.In the biogas allocation, a split of the biogas produced and possibly supplied from external sources biogas on the 3 utilization strands and sub-processes "power generation", "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 -reconcentration" and "CO 2 reforming". By integrating the "biogas split" sub-process into the entire process sequence, a flexible control or regulation of the respective biogas components is possible so that the generation of the various energy sources and the separation and recuperation of CO 2 can be adapted to the changing framework conditions.
Da gemäß dem Verfahren erzeugtes BioMethan meist wertvoller ist als verstromtes Biogas, ist es von Vorteil, den Biogasanteil, der in den Verfahrensschritt „Verstromung geht, zu minimieren. Dies geschieht u. a. dadurch, dass die Biogasverstromung auf den Eigenbedarf des Verfahrens begrenzt wird. Ferner kommen nur Verstromungsanlagen mit höchsten elektrischen Wirkungsgraden zum Einsatz, was die einzusetzenden Biogasmengen ebenfalls minimiert.Since bio-methane produced in accordance with the process is usually more valuable than vapourised biogas, it is advantageous to minimize the proportion of biogas that goes into the "power generation" process step. This happens u. a. in that the biogas power generation is limited to the internal requirements of the process. Furthermore, only power plants with the highest electrical efficiencies are used, which also minimizes the amounts of biogas to be used.
Bei der Biogaswäsche bzw. CO2-Abscheidung bzw. CO2-Rekuperation werden das bis zu diesem Verfahrensschritt im Wesentlichen treibhausgasfreie Biogas und ggf. aus externen Quellen zugeführtes Biogas zu BioMethan aufbereitet. Dies geschieht mit treibhausgasfreiem Strom und treibhausgasfreier Wärme, vorzugsweise mit selbst erzeugtem Strom und selbst erzeugter Wärme, so dass auch dieser Verfahrensschritt die THG-Bilanz des Produkts BioMethan nicht oder kaum mit Treibhausgasen belastet. Die Biogasaufbereitung (Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation) beinhaltet die Abscheidung von CO2. Das bei der Biogaswäsche abgeschiedene regenerative CO2 wird bei dem Verfahren aber nicht wie bei herkömmlichen Aufbereitungsverfahren in die Umgebungsluft ab- und damit in den (kurzfristigen) CO2-Kreislauf zurückgegeben, sondern aufgefangen (rekuperiert) und ggf. zwischengelagert.In biogas scrubbing or CO 2 capture or CO 2 recuperation, the biogas that is essentially free of greenhouse gas up to this stage of the process and possibly biogas supplied from external sources are processed into BioMethane. This is done with greenhouse gas-free electricity and greenhouse gas-free heat, preferably with self-generated electricity and self-generated heat, so that even this process step, the GHG balance of the product BioMethan not or hardly polluted with greenhouse gases. Biogas upgrading (biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 recuperation) involves the capture of CO 2 . The separated during biogas scrubbing regenerative CO 2 is not in the process but as in conventional treatment processes in the ambient air and thus in the (short-term) CO 2 cycle returned, but collected (recuperated) and possibly stored.
In dem der Rekuperation nachgeordneten Teilprozess „CO2-Sequestierung” wird das CO2 geologisch endgelagert (sequestiert). Es kann aber auch in einem weiteren Teilprozess „Substitution fossilen CO2” als Substitut für fossiles CO2 eingesetzt oder in dem Teilprozess „CO2-Reformierung” zu einem regenerativen Energieträger aufbereitet werden, vorzugsweise zu BioMethan (CH4) oder zu BioMethanol (CH3OH).In the sub-process "CO 2 sequestering" downstream of the recuperation, the CO 2 is geologically stored (sequestered). However, it can also be used as a substitute for fossil CO 2 in a further subprocess "substitution of fossil CO 2 " or in the subprocess "CO 2 reforming" to a regenerative energy source, preferably to bio-methane (CH 4 ) or to bio-methanol (CH 3 OH).
Durch die Sequestierung wird regeneratives CO2 aus dem CO2-Kreislauf entnommen, was deutlich mehr ist als eine Vermeidung von weiteren THG-Emissionen. Ohne sonstige Maßnahmen und Verfahrensschritte kann allein der Verfahrensschritt „Sequestierung” die Treibhausgasbilanz des nach der Abscheidung des CO2-Anteils zurückbleibenden BioMethans so weit entlasten, dass sie negativ (!) wird. Im besten Fall kann die THG-„Belastung” des BioMethans sogar bis zu –567 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan erreichen.Sequencing removes regenerative CO 2 from the CO 2 cycle, which is significantly more than avoiding further GHG emissions. Without any other measures and process steps, only the process step "sequestering" can relieve the greenhouse gas balance of the BioMethane remaining after the separation of the CO 2 fraction to such an extent that it becomes negative (!). At best, the GHG "burden" of BioMethane can even reach up to -567 g CO 2 equivalent / kWh BioMethane .
Der beste Fall wird erreicht, wenn das aufgefangene regenerative CO2 wie oben beschrieben sequestiert wird, im Verfahren gleichzeitig THG-freie Energien und Energieträger eingesetzt werden, ferner gleichzeitig eine Nährstoffextrahierung erfolgt, die mit einer Düngemittelherstellung verbunden ist (s. u.), und außerdem die Gärreste aus der anaeroben bakteriellen Vergärung zu alternativen Brennstoffen aufbereitet und als Heizöl- oder Gas- oder Kohlesubstitut genutzt werden (s. u.).The best case is achieved when the collected regenerative CO 2 is sequestered as described above, at the same time GHG-free energies and energy sources are used, and at the same time nutrient extraction associated with fertilizer production takes place (see below), and also the fermentation residues be prepared from the anaerobic bacterial fermentation to alternative fuels and used as a fuel oil or gas or coal substitute (see below).
Das gemäß dem Verfahren erzeugte Biogas und/oder aus externen Quellen zugeführtes Biogas und/oder das rekuperierte regenerative CO2 können im optionalen Teilprozess „CO2-Reformierung” zu BioMethan und/oder BioMethanol reformiert werden. Das für die Methanolsynthese erforderliche (Sub-)Verfahren der Dampfreformierung (steam reforming) ist in anderen Anwendungen seit Jahrzehnten im Einsatz. Die benötigten Strom- und Wärmemengen werden aus regenerativen oder zumindest treibhausgasarmen Energieträgern gedeckt. Für die Methanisierung des CO2 kann ein vom ZSW (Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung) entwickeltes Verfahren eingesetzt werden, bei dem mit regenerativen Energien erzeugtes Wasserstoffgas im Verhältnis von 80:20 mit CO2 zu einem Einsatzgas vermischt und unter Druck (ca. 6 bar) bei einer Temperatur von 250–500°C zu einem CH4-reichen Produktgas reformiert wird, das zu rd. 90% aus CH4 besteht und zu rd. 10% aus H2 und CO2. Das CO2 aus dem Produktgas kann abgeschieden und dem Einsatzgas wieder zugeführt werden.The biogas produced in accordance with the method and / or biogas supplied from external sources and / or the recuperated regenerative CO 2 can be reformed to bio-methane and / or bio-methanol in the optional "CO 2 reforming" sub-process. The (sub-) process of steam reforming required for methanol synthesis has been used in other applications for decades. The required amounts of electricity and heat are covered by renewable or at least greenhouse gas-poor energy sources. For the methanation of CO 2 , a method developed by the ZSW (Center for Solar Energy and Hydrogen Research) can be used, in which hydrogen gas generated with regenerative energies is mixed with CO 2 in a ratio of 80:20 to form a feed gas and pressurized (about 6 bar ) is reformed at a temperature of 250-500 ° C to give a CH 4 -rich product gas, the rd. 90% consists of CH 4 and approx. 10% from H 2 and CO 2 . The CO 2 from the product gas can be separated off and returned to the feed gas.
Durch die energetische Nutzung des CO2-Anteils des Biogases wird der ansonsten erforderliche Einsatz von fossilen Energieträgern vermieden. Dieser Vermeidungseffekt verbessert die THG-Bilanz des Methananteils des Biogases ganz erheblich.The energetic use of the CO 2 content of the biogas avoids the otherwise necessary use of fossil fuels. This avoidance effect considerably improves the GHG balance of the biogas methane content.
Wenn die CO2-Reformierung BioMethan abwirft, wird dieses dem BioMethan aus der Biogaswäsche hinzugefügt. Im Fall der Produktion von BioMethanol, wird dieser Energieträger separat einer Verwendung zugeführt, vorzugsweise als treibhausgasreduzierte Kraftstoffkomponente. Das gemäß dem Verfahren erzeugte BioMethan wird vorzugsweise im Teilprozess „Einspeisung” in ein bestehendes Erdgasnetz eingespeist. Da die Erdgasnetze meist unter erheblichem Gasdruck stehen, ist es erforderlich, das BioMethan zu verdichten. Dies erfolgt mit stromintensiven Kompressoren, die mit zunehmender Größe effizienter werden, im vorgeschalteten Teilprozess „Komprimierung”. Es ist daher nicht zuletzt für die THG-Bilanz von Vorteil, wenn die Komprimierungsmengen und damit auch die Einspeisemengen möglichst groß sind. Als Strom wird auch in diesem Verfahrensschritt möglichst THG-freier Strom eingesetzt, so dass das eingespeiste BioMethan mindestens THG-frei, vorzugsweise aber THG-negativ bleibt.When CO 2 reforming releases BioMethane, it is added to BioMethane from biogas scrubbing. In the case of the production of bio-methanol, this energy source is supplied separately for use, preferably as a greenhouse gas reduced fuel component. The bio methane produced according to the method is preferably fed into an existing natural gas network in the sub-process "feed". Since the natural gas networks are usually under considerable gas pressure, it is necessary to compress the BioMethan. This is done with power-intensive compressors, which become more efficient with increasing size, in the upstream sub-process "Compression". It is therefore not least beneficial for the GHG balance if the compression quantities and thus also the feed-in quantities are as large as possible. As far as possible, THG-free electricity is also used as the current in this process step, so that the fed-in bio-methane remains at least THG-free, but preferably GHG-negative.
Alternativ zu einer gasförmigen Abgabe, können die gemäß dem Verfahren erzeugten Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” in flüssigem Zustand abgegeben werden. Für BioMethan ist das z. B. sinnvoll, wenn in Regionen ohne Erdgasnetzanbindung BioMethan als Kraftstoff zur Verfügung stehen soll. Dazu werden die Gase im Teilprozess „Verflüssigung” so weit abgekühlt, dass sie flüssig werden. Die dafür eingesetzte Energie entstammt gemäß der obigen Direktive regenerativen Quellen, die vorzugsweise treibhausgasarm sind und besonders vorzugsweise treibhausgasfrei. Damit bleicht die THG-Bilanz auch für verflüssigte Gase THG-frei bzw. THG-negativ.As an alternative to a gaseous delivery, the gases produced according to the process "BioMethan" and "Regeneratives CO 2 " can be delivered in the liquid state. For BioMethan z. This makes sense, for example, if BioMethan is to be available as a fuel in regions without a gas grid connection. For this purpose, the gases in the "liquefaction" sub-process are cooled down so that they become liquid. The energy used for this comes from the above directive regenerative sources, which are preferably low greenhouse gas and particularly preferably greenhouse gas free. Thus, the GHG balance sheet for THG-free or THG-negative bleaches also liquefied gases.
Ggf. werden die Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” in gasförmigem Zustand benötigt. Dann ist es erforderlich, sie in Drucktanks abzufüllen und auszuliefern. Dies geschieht mit stromintensiven Kompressoren im Teilprozess „Abfüllung”. Auch hier wird treibhausgasreduzierte Strom eingesetzt, vorzugsweise treibhausgasarmer Strom, besonders vorzugsweise treibhausgasfreier Strom und insbesondere treibhausgasnegativer Strom. In diesem Teilprozess erfolgt auch die Zwischenspeicherung und Abfüllung der flüssigen Energieträger. Hierbei ist es ggf. erforderlich, die befüllten Tanks zu kühlen. Diese Kühlung erfolgt ebenfalls mit THG-armen bzw. THG-freiem Strom oder mit aus regenerativem CO2 gemäß dem Verfahren erzeugtem Trockeneis, so dass die erzeugten Energieträger THG-frei bzw. THG-negativ bleiben.Possibly. the gasses "BioMethan" and "Regeneratives CO 2 " in gaseous state are needed. Then it is necessary to fill and deliver them in pressure tanks. This happens with power-intensive compressors in the sub-process "filling". Here, too, greenhouse gas-reduced electricity is used, preferably low-greenhouse gas electricity, particularly preferably greenhouse-gas-free electricity and, in particular, greenhouse gas-negative electricity. In this sub-process also the intermediate storage and filling of the liquid energy carriers takes place. It may be necessary to cool the filled tanks. This cooling also takes place with low-GHG or THG-free electricity or with dry ice produced from regenerative CO 2 according to the process, so that the energy sources generated remain GHG-free or GHG-negative.
Von allen Verfahrensschritten und Maßnahmen hat die Sequestierung von regenerativem CO2 den größten Effekt auf die THG-Bilanzen des Verfahrens bzw. auf die mit dem Verfahren gewonnenen Energieprodukte. Hierbei handelt es sich nicht um eine rechnerische Zuordnung, das CO2 wird vielmehr physisch in tiefen geologischen Formationen endgelagert. Die effektive CO2-Minderung (endgültige Entfernung des CO2 aus dem CO2-Kreislauf) wird dem Hauptprodukt des Verfahrens, dem BioMethan, zugerechnet, was der Hauptgrund für die THG-Freiheit bzw. THG-Negativität des erzeugten BioMethans ist. Of all the process steps and measures, the sequestration of regenerative CO 2 has the greatest effect on the GHG balances of the process or on the energy products obtained by the process. This is not a computational assignment, the CO 2 is rather physically stored in deep geological formations. The effective CO 2 reduction (final removal of the CO 2 from the CO 2 cycle) is attributed to the main product of the process, the bio-methane, which is the main reason for the GHG-freedom or GHG negativity of the produced BioMethans.
Bei den anderen Optionen der CO2-Verwertung, der Reformierung und der Substitution fossilen Kohlenstoffdioxids, ergibt sich „lediglich” eine CO2-Vermeidung. CO2 aus fossilen Quellen, z. B. Rohöl oder Erdgas erzeugtes CO2 wird durch regeneratives CO2 aus dem Verfahren ersetzt. Das nicht benötigte fossile CO2 wird nicht länger erzeugt, was die Umwelt entlastet.For the other options of CO 2 utilization, reforming and the substitution of fossil carbon dioxide, there is "only" a CO 2 avoidance. CO 2 from fossil sources, eg. For example, crude oil or natural gas generated CO 2 is replaced by renewable CO 2 from the process. The unnecessary fossil CO 2 is no longer generated, which relieves the environment.
Dies geschieht im Verfahrensschritt „Substitution fossilen CO2”. Auch dieser Vermeidungseffekt wird dem BioMethan zugerechnet.This happens in the process step "Substitution of fossil CO 2 ". This avoidance effect is also attributed to the BioMethan.
Eine zusätzliche Verbesserung der THG-Bilanz entsteht für das BioMethan, wenn die in den Ein-satzstoffen und Gärresten enthaltenen pflanzlichen Nährstoffe in einem Teilprozess „Nährstoffextrahierung” abgetrennt und rekuperiert werden. Nach Überführung der Nährstoffe in den Teilprozess „Düngemittelherstellung” können die resultierenden organischen Düngemittel Mineraldünger substituieren, der meist unter erheblichem energetischem Aufwand aus und mit fossilen Energieträgern erzeugt wird. Diese Substitution vermeidet eben diesen Einsatz fossiler Energien, was eine geringere Freisetzung zusätzlicher Treibhausgase bedeutet. Auch diese THG-Vermeidung wird dem BioMethan zugerechnet, wodurch sich dessen THG-Bilanz weiter verbessert.An additional improvement of the GHG balance results for the BioMethan, if the plant nutrients contained in the input materials and digestate are separated and recuperated in a sub-process "nutrient extraction". After transfer of the nutrients into the sub-process "Fertilizer production", the resulting organic fertilizers can substitute mineral fertilizer, which is usually generated with considerable energy expenditure from and with fossil fuels. This substitution avoids just this use of fossil fuels, which means less release of additional greenhouse gases. Also, this GHG prevention is attributed to the BioMethan, which further improves its GHG balance.
Ein weiterer positiver THG-Effekt ergibt sich, wenn die in den Gärresten enthaltene Restenergie in einem optionalen Teilprozess „Brennstoffherstellung” nutzbar gemacht wird. Aus Gärresten aufbereitete alternative Brennstoffpellets substituieren in diesem Fall fossiles, Treibhausgase freisetzendes Heizöl oder fossiles, Treibhausgase freisetzendes Erdgas oder auch fossile, Treibhausgas freisetzende Kohle. Auch diese vermiedenen Treibhausgasbelastungen werden dem BioMethan zugerechnet, wodurch sich dessen THG-Bilanz nochmals verbessert.Another positive GHG effect arises when the residual energy contained in the digestate is made available in an optional subprocess "fuel production". Residual fuel pellets prepared from fermentation substitute fossil fuel oil that releases greenhouse gases or fossil greenhouse gas-releasing natural gas or fossil greenhouse gas-releasing coal in this case. These avoided greenhouse gas emissions are also attributed to the BioMethan, which further improves its GHG balance sheet.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Asche von Gärrestpellets bzw. Gärrestbriketts rekuperiert und in die Düngemittelherstellung geführt wird. So können auch die in der festen Phase der Gärreste enthaltenen pflanzlichen Nährstoffe, insbesondere das voraussichtlich noch vor dem Rohöl zur Neige gehende Phosphat, großenteils in den Nährstoffkreislauf zurückgeführt werden.Particular advantages arise when the ashes of fermentation residue pellets or digestate briquettes is recuperated and fed into the fertilizer production. Thus, the phytochemicals contained in the solid phase of the fermentation residues, in particular the phosphate, which is expected to be on the run out of crude oil, can largely be recycled to the nutrient cycle.
Das im Teilprozess „CO2-Reformierung” erzeugte BioMethan wird wie das im Teilprozess Biogaswäsche bzw. CO2-Abscheidung bzw. CO2-Rekuperation erzeugte BioMethan im weiteren Teilprozess „Einspeisung” in ein Erdgas- oder BioMethannetz eingespeist.The BioMethane generated in the "CO 2 reforming" sub-process, like the BioMethane generated in the biogas scrubbing or CO 2 separation or CO 2 recuperation sub-process, is fed into a natural gas or bio-methane network in the further sub-process "feed-in".
Im Teilprozess „Netzexterne Vermischung” wird das BioMethan mit Erdgas vermischt. Die Vermischung kann physisch vor der Einspeisung des BioMethans ins Erdgasnetz erfolgen, indem das Erdgas aus dem Netz entnommen und entspannt wird und mit dem drucklosen BioMethan vermischt und dann zusammen mit diesem wieder komprimiert und in das Netz zurückgeführt wird. Eleganter und vorteilhafter ist es, wenn das BioMethan zunächst auf den Druckniveau des Netzes gebracht wird, in das es eingespeist werden soll, dass dann eine Vermischung mit dem aus dem Gasnetz entnommenen aber noch unter Druck stehenden Erdgas erfolgt und dass schließlich eine Rückspeisung ins Erdgasnetz erfolgt. Am elegantesten und vorteilhaftesten ist es, wenn die Vermischung lediglich statistisch/virtuell erfolgt, etwa dergestalt, dass reines BioMethan in ein Erdgasnetz eingespeist wird, es sich im Erdgasnetz mit Erdgas vermischt und dass das vom Verbraucher aus dem Erdgasnetz entnommene Gas nur rechnerisch einen bestimmten Anteil an BioMethan aufweist. Je nach gewünschter THG-Reduktion können dann entsprechende Mehrmengen an (Misch-)Gas aus dem Erdgasnetz entnommen werden. Bei einem gewünschten BioMethananteil von z. B. 50% an dem Mischgas kann das Doppelte der BioMethan-Einspeisemenge als Mischgas entnommen werden.In the sub-process "non-meshed mixing" the BioMethane is mixed with natural gas. The mixing can be done physically before the BioMethane feeds into the natural gas grid by extracting the natural gas from the grid and depressurising it and mixing it with the unpressurised BioMethane and then repressing it together with it and returning it to the grid. It is more elegant and advantageous if the bio-methane is first brought to the pressure level of the network into which it is to be fed, then mixed with the natural gas withdrawn from the gas network and finally fed back into the natural gas network , The most elegant and advantageous is when the mixing takes place only statistically / virtually, for example, in such a way that pure bio methane is fed into a natural gas network, it mixes with natural gas in the natural gas network and that the gas taken by the consumer from the natural gas network only mathematically a certain proportion to BioMethan. Depending on the desired GHG reduction, then corresponding excess amounts of (mixed) gas can be taken from the natural gas network. At a desired bio methane content of z. B. 50% of the mixed gas can be taken twice as much of the BioMethan feed as mixed gas.
Im Teilprozess „Distribution BioMethan” erfolgt die Verteilung der Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” entweder über Gasleitungen oder wie beim BioMethanol mit mobilen Tanks. Vorzugsweise werden bei der Distribution des BioMethans Lkw eingesetzt, die mit treibhausgasfreiem oder treibhausgasnegativem BioMethan oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder einem entsprechenden erdgasäquivalent angetrieben werden, so dass die Treibhausgasbelastung des Prozessschrittes „Distribution” auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel zu einem Mischkraftstoff sehr gering ausfällt und die THG-Belastung vorzugsweise aufgrund einer Treibhausgasneutralität der Kraftstoffmischung sogar auf null zurückgeht. D. h., die THG-Bilanz des distribuierten bleibt so wie diejenige des noch nicht distribuierten BioMethans.In the "Distribution BioMethan" sub-process, the "BioMethane" and "Regenerative CO 2 " gases are distributed either via gas lines or, as with BioMethanol, with mobile tanks. Preferably used in the distribution of BioMethans trucks that are powered by greenhouse gas or greenhouse gas negative BioMethan or a mixture of fossil diesel, greenhouse gas or greenhouse gas negative BioMethan and fossil natural gas or a corresponding natural gas equivalent, so that the greenhouse gas pollution of the process step "distribution" also in mixing of the bio-methane and the natural gas with fossil diesel to a mixed fuel is very low and the GHG load is preferably even zero due to a greenhouse gas neutrality of the fuel mixture. That is, the GHG balance of the distributed remains as that of the not yet distributed BioMethans.
Übergeordnetes Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von treibhausgasreduzierten Energieträgern, vorzugsweise die Erzeugung von treibhausgasfreien Energieträgern und besonders vorzugsweise die Erzeugung von treibhausgasnegativen (!) Energieträgern. Während fossiles Benzin und fossiler Dieselkraftstoff gemäß Life Cycle Analysis (LCA) jeweils mit 302 g CO2-Äquivalenten/kWh zum Treibhauseffekt beitragen und Erdgas (CNG) mit 236 g CO2-Äquivalenten/kWh sowie konventionell aus Mais erzeugtes BioMethan mit etwa 140 bis 234 g CO2-Äquivalenten/kWh, sollen die Energieträger, die nach dem hier offenbarten Verfahren erzeugt werden, die THG-Belastung von 120 g CO2-Äquivalenten/kWh deutlich unterschreiten und im Idealfall bis zu –567 g CO2-Äquivalente/kWh erreichen. Insgesamt soll die Treibhausgasminderung des gemäß dem innovativen Verfahren erzeugten BioMethans so weit gehen, dass der Energieträger „BioMethan/Erdgas-Mischung” auf eine THG-Emission von < 120 g CO2-Äquivalente/kWh kommt und damit als deutlich treibhausgasreduzierter Energieträger Verwendung finden kann. Vorzugsweise soll er als treibhausgasarmer Energieträger mit einer THG-Belastung von < 50 g CO2-Äquivalenten/kWh eingesetzt werden, besonders vorzugsweise als treibhausgasfreier Energieträger (THG-Belastung von = 0 g CO2-Äquivalente/kWh) und insbesondere als treibhausgasnegativer Energieträger (THG-Belastung von < 0 g CO2-Äquivalente/kWh).The overall objective of the invention is the production of greenhouse gas reduced Energy sources, preferably the production of greenhouse-free energy sources and particularly preferably the production of greenhouse gas negative (!) Energy sources. While fossil fuels and fossil fuels contribute to the greenhouse effect at 302 g CO 2 equivalent / kWh according to Life Cycle Analysis (LCA) and 236 g CO 2 equivalent / kWh natural gas (CNG) and about 140 to 200 g conventional corn methane 234 g of CO 2 equivalents / kWh, the energy sources that are produced according to the method disclosed here, the GHG load of 120 g CO 2 equivalents / kWh significantly below and ideally to -567 g CO 2 equivalents / kWh reach. Overall, the greenhouse gas reduction of the BioMethane produced in accordance with the innovative process should go so far that the energy source "BioMethane / Natural Gas Blend" achieves a GHG emission of <120 g CO 2 equivalents / kWh and thus can be used as a greenhouse gas-reduced energy source , Preferably, it should be used as a low-GHG energy source with a GHG load of <50 g CO 2 equivalents / kWh, particularly preferably as a greenhouse gas-free energy (GHG load of = 0 g CO 2 equivalents / kWh) and in particular as a greenhouse gas-negative energy ( GHG load of <0 g CO 2 equivalents / kWh).
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn THG-armes bzw. THG-freies bzw. THG-negatives BioMethan mit Erdgas vermischt wird. Ggü. den Kraftstoffen Benzin und Dieselkraftstoff kann dann nach neuer Erkenntnis auch der CO2-Minderungseffekt des Erdgases genutzt werden, der ggü. Benzin und Diesel immerhin ca. 66 g CO2-Äquivalente/kWhErdgas beträgt.Particular advantages arise when GHG-poor or GHG-free or GHG-negative BioMethan is mixed with natural gas. Yoy. The fuels gasoline and diesel fuel can then be used according to new knowledge, the CO 2 -reduction effect of natural gas, the opposite. Gasoline and diesel after all, about 66 g CO 2 equivalents / kWh natural gas .
Weiteres Ziel ist der Einsatz der Energieträger als Kraftstoff im Verkehr, vorzugsweise in einer Mischung aus BioMethan und Erdgas als treibhausgasarmer Kraftstoff mit einer THG-Belastung von < 50 g CO2-Äquivalenten/kWh, besonders vorzugsweise als treibhausgasfreier Kraftstoff (THG-Belastung von = 0 g CO2-Äquivalente/kWh) und insbesondere als treibhausgasnegativer Kraftstoff (THG-Belastung von < 0 g CO2-Äquivalente/kWh).Another goal is the use of energy sources as fuel in traffic, preferably in a mixture of bio methane and natural gas as greenhouse gas-poor fuel with a GHG load of <50 g CO 2 equivalents / kWh, particularly preferably as greenhouse gas-free fuel (GHG load of = 0 g CO 2 equivalents / kWh) and in particular as a greenhouse gas-negative fuel (GHG load of <0 g CO 2 equivalents / kWh).
Wenn es mit allen Schritten realisiert wird, kann mit dem hier offengelegten Verfahren THG-negatives BioMethan erzeugt werden. Das THG-negative BioMethan kann anschließend so mit fossilem und damit treibhausgasbelastetem Erdgas (Compressed Natural Gas = CNG; THG-Belastung well-to-wheel bei 236 g CO2-Äquivalenten/kWhCNG) vermischt werden, dass das resultierende Mischgas jede beliebige THG-Belastung zwischen –567 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas und +236 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas aufweist. Damit können mit dem neuen Verfahren sowohl eine ganze Reihe von Mischgasen mit unterschiedlicher THG-Emission und damit unterschiedlichen THG-Reduktionseffekten erzeugt werden als auch ein absolut THG-freies Mischgas und sogar diverse THG-negative (!) Mischgase. Diese Mischgase können als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt werden.If implemented with all steps, THG-negative bio-methane can be generated by the method disclosed herein. The GHG-negative bio methane can then be mixed with fossil and thus greenhouse gas loaded natural gas (CNG, THG load well-to-wheel at 236 g CO 2 equivalents / kWh CNG ) so that the resulting mixed gas any GHG -Belastung between -567 g CO 2 -equivalent / kWh mixed gas and +236 g CO 2 -equivalent / kWh mixed gas has. Thus, with the new method both a whole range of mixed gases with different GHG emission and thus different GHG reduction effects can be generated as well as a completely GHG-free mixed gas and even various GHG negative (!) Mixed gases. These mixed gases can be used as fuel in traffic.
Erreichte VorteileAchieved benefits
Mit dem hier offengelegten Verfahren wird regeneratives CO2 aus dem CO2-Kreislauf entfernt (CO2-Minderung) oder es wird fossiles CO2 substituiert (CO2-Vermeidung). Die Umwelt wird so durch die regenerativen Energieträger nicht nur nicht belastet, sondern im Gegenteil entlastet. Dieser Entlastungseffekt, der ein ganz erheblicher ist, wird dem Hauptprodukt „BioMethan” zugeschrieben. Zusammen mit den geringen Treibhausgasbelastungen der vorgelagerten Verfahrensschritte führt dieser Entlastungseffekt zu einer massiven Verbesserung der THG-Bilanz des BioMethans. Die Entlastung ist dabei so groß, dass die THG-Bilanz des BioMethans sogar negativ (!) werden kann.With the method disclosed here, regenerative CO 2 is removed from the CO 2 cycle (CO 2 reduction) or fossil CO 2 is substituted (CO 2 avoidance). The environment is thus not only not burdened by the renewable energy sources, but on the contrary relieved. This relief effect, which is quite substantial, is attributed to the main product "BioMethan". Together with the low greenhouse gas emissions of the upstream process steps, this relief effect leads to a massive improvement in the GHG balance of BioMethan. The relief is so great that the GHG balance of BioMethans can even be negative (!).
Mit der Erzeugung von Mischgasen können unterschiedliche THG-Reduktionseffekte erreicht werden. Diese können bei entsprechendem Mischungsverhältnis z. B. 35% erreichen oder 50% oder 60% oder 80% oder auch 100%. Bei der Substitution von Benzin oder Dieselkraftstoff besteht der besondere Vorteil einer Vermischung von THG-negativem BioMethan mit fossilem, THG-belastetem Erdgas (CNG) darin, dass der THG-Minderungseffekts des Erdgases noch zum THG-Entlastungseffekt des BioMethans hinzukommt. Je THG-negativer das gemäß dem Verfahren erzeugte BioMethan ist, desto mehr Erdgas kann dem BioMethan hinzugefügt werden, um eine bestimmte Mischgasqualität zu erreichen und desto höher wird der anteilige THG-Minderungseffekt des Erdgases. D. h., je mehr Aufwand bei der Erzeugung des THG-reduzierten BioMethans getrieben wird und je besser das zum Einsatz kommende Zwischenprodukt „BioMethan” hinsichtlich der THG-Minderung ist, desto mehr „schlechtes” fossiles Erdgas (CNG) kann in „gutes” THG-reduziertes Mischgas konvertiert werden. Wenn z. B. ein BioMethan–567g mit bis zu –567 g CO2Äq/kWhBioMethan als Basisgas für die Vermischung zum Einsatz kommt, können bei der Herstellung eines Mischgases-35% (THG-Belastung gemäß Life Cycle Analysis rd. 195 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas, was ggü. Benzin eine Reduktion der THG-Emission von 107 g g CO2-Äquivalenten/kWh bzw. 35% bedeutet) rd. 19,2 kWh an Erdgas hinzugefügt werden, um den Reduktionssatz von 35% zu erreichen. Für die Herstellung eines Mischgases mit einer THG-Reduktion von 55% (THG-Belastung gemäß Life Cycle Analysis rd. 137 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas, was ggü. Benzin eine Reduktion der THG-Emission von 165 g g CO2-Äquivalente/kWh bzw. 55% bedeutet) können noch rd. 7,0 kWh an Erdgas hinzugefügt werden.With the generation of mixed gases different GHG reduction effects can be achieved. These can be at appropriate mixing ratio z. B. reach 35% or 50% or 60% or 80% or even 100%. In the substitution of gasoline or diesel fuel, the particular advantage of blending GHG-negative BioMethane with fossil, GHG-contaminated natural gas (CNG) is that the GHG reduction effect of natural gas is added to the GHG-relieving effect of BioMethane. The more GHG-negative the bio-methane generated by the process, the more natural gas can be added to the bio-methane to achieve a particular mix gas quality and the higher the proportionate GHG reduction effect of the natural gas. In other words, the more effort is made to produce the GHG-reduced bio-methane and the better the intermediate "bio-methane" is in terms of GHG reduction, the more "bad" fossil natural gas (CNG) can be converted into "good""GHG-reduced mixed gas to be converted. If z. If, for example, a BioMethan -567g with up to -567 g CO 2 eq / kWh BioMethane is used as the base gas for the mixing, then -35% (GHG pollution according to Life Cycle Analysis approx. 195 g CO 2 - Equivalents / kWh of mixed gas , which means a reduction in GHG emissions of 107 gg CO 2 equivalents / kWh or 35% compared to gasoline) approx. 19.2 kWh of natural gas are added to achieve the reduction rate of 35%. For the production of a mixed gas with a GHG reduction of 55% (GHG load according to Life Cycle Analysis approx. 137 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas , which compared to gasoline a reduction of the GHG emission of 165 gg CO 2 equivalents / kWh or 55% means) can still approx. 7.0 kWh of natural gas can be added.
Insgesamt stehen in diesen beispielhaften Rechnungen damit pro 1 kWhBioMethan 8,0 kWh bzw. 20,2 kWh an Mischgas zur Verfügung, die hinsichtlich der THG-Belastung konventionellem aus Mais erzeugtem BioMethan entsprechen (dessen THG-Werte gemäß Life Cycle Analysis wie oben dargelegt zwischen 140 und 234 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan liegen). Eine innovative Biogasanlage, die gemäß dem hier vorgestellten Verfahren BioMethan herstellt, kann damit die 8,0 bis 20,2-fache (!) BioMethanmenge einer konventionellen Biogasanlage gleicher Größe und gleicher Menge an Einsatzstoffen liefern. Bei der Herstellung von Mischgas mit einer TGH-Reduktion ggü. Benzin von 80% (die konventionell erzeugtes BioMethan überhaupt nicht erreicht) reduziert sich dieser Faktor auf rd. 4,6, bei der Herstellung von Mischgas mit einer TGH-Reduktion ggü. Benzin von 100% auf rd. 3,4. Gleich welche Mischgasqualität erzeugt wird, die Liefermenge an THG-reduziertem CNG erhöht sich ggü. konventionell operierenden Biogasanlagen um den Faktor 3,4 bis 20,2. Overall, in these exemplary calculations, 8 kWh or 20.2 kWh of mixed gas are available per 1 kWh of BioMethane , which correspond to conventional methane produced from corn with regard to the GHG load (whose GHG values according to Life Cycle Analysis are as stated above) between 140 and 234 g CO 2 equivalents / kWh of bio methane ). An innovative biogas plant that produces BioMethan according to the method presented here can thus supply the 8.0 to 20.2 times (!) Amount of bio methane of a conventional biogas plant of the same size and the same amount of starting materials. In the production of mixed gas with a TGH reduction compared to. Gasoline of 80% (the conventionally produced BioMethan not reached at all) reduces this factor to approx. 4.6, in the production of mixed gas with a TGH reduction compared to. Gasoline from 100% to approx. 3.4. No matter what mixed gas quality is produced, the delivery quantity of CNG reduced by CNG increases compared to. conventionally operating biogas plants by a factor of 3.4 to 20.2.
Ohne die Automobiltechnik (also weder das Produkt noch die Herstellungswerke) groß verändern bzw. weiterentwickeln zu müssen, wird mit der kombinierten Nutzung von Gasfahrzeugen und THG-armem bzw. THG-freiem Mischgas CO2-arme bzw. CO2-freie Automobilität möglich, ggf. sogar THG-negative Automobilität. Die (deutsche) Automobilindustrie kann nach wie vor hochwertige Autos bauen, ohne die Technologie groß ändern zu müssen. Benzinmotoren müssen lediglich zu Gasmotoren modifiziert werden.Without the automotive technology (ie neither the product nor the manufacturing plants) having to change or further develop, with the combined use of gas vehicles and GHG-poor or THG-free mixed gas low-CO 2 or CO 2 -free automobility, possibly even GHG-negative automobility. The (German) automotive industry can still build high-quality cars without having to change the technology greatly. Gasoline engines only need to be modified to gas engines.
Die Nachteile der ggf. ebenfalls CO2-freien Elektromobilität wie kurze Reichweite, lange Ladezeiten, hohes Batteriegewicht, hohe zusätzliche Anschaffungskosten, problematische Beheizung im Winter und problematische Klimatisierung im Sommer, Investition in neue Produktionslinien, hohe F&E-Ausgaben etc. etc. treten dabei nicht auf, denn Gasfahrzeuge entsprechen bis auf die zusätzlichen Gastanks und einigen Modifikationen am Motor konventionellen Benzinfahrzeugen. Weder muss die hochkomplexe Motorentechnik auf eine einfache Elektromotorentechnik umgestellt werden, noch müssen Hochleistungsbatterien entwickelt und produziert werden, noch wandert eine simpler gewordene Automobilindustrie in Billiglohnländer ab.The disadvantages of possibly also CO 2 -free electromobility such as short range, long load times, high battery weight, high additional cost, problematic heating in winter and problematic air conditioning in summer, investment in new production lines, high R & D expenditure, etc. etc. occur Not on, because gas vehicles are up to the additional gas tanks and some modifications to the engine conventional gasoline vehicles. Neither does the highly complex engine technology have to be switched to a simple electric motor technology, nor do high-performance batteries have to be developed and produced, nor does a simpler automotive industry migrate to low-wage countries.
Die Erzeugung von THG-reduziertem bzw. THG-freiem BioMethan und dessen Verwendung als Kraftstoff in Gasfahrzeugen ist also von Vorteil für die (deutsche) Automobilindustrie, für deren Arbeitnehmer, für die Autokäufer und -nutzer und last but not least für die Umwelt.The production of GHG-reduced or GHG-free bio methane and its use as fuel in gas vehicles is thus advantageous for the (German) automotive industry, for their employees, for the car buyers and users and last but not least for the environment.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die anhand fachspezifischer Terminologie beschrieben sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die Angabe von Ausführungsbeispielen nicht eingeschränkt werden soll, da Veränderungen und Modifizierungen an dem offenbarten Verfahren und an der offenbarten Biogasanlage sowie an deren Ausführungsvarianten und weitere Anwendungen der Erfindung als übliches derzeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmanns angesehen werden.For a better understanding of the present invention, reference will be made below to exemplary embodiments illustrated in the drawings, which are described by means of subject-specific terminology. It should be noted, however, that the scope of the invention should not be limited by the specification of embodiments, as changes and modifications to the disclosed method and to the disclosed biogas plant and its variants and other applications of the invention as common current or future knowledge of a competent expert.
Die
In den
Diese Ausführungsbeispiele werden im Folgenden im Detail beschrieben.These embodiments will be described in detail below.
In der
In dieser einfachsten Ausführungsvariante des Verfahrens sind im Verfahrensschritt „Substrat-Auswahl” noch keine Veränderungen zum konventionellen Vorgehen vorgesehen, es kommen nach wie vor relativ THG-reiche NawaRo zum Einsatz. Ebenso bleiben die bisher üblichen Vorgehensweisen im Verfahrensschritt „Substrat-Anbau/-ernte” unverändert. Auch im Verfahrensschritt „Substrat-Lagerung” wird zunächst nicht darauf geachtet, ob die eingelagerten Einsatzstoffe Methan oder Lachgas ausdünsten. Auch werden Verrottungsprozesse zunächst noch zugelassen. Im Verfahrensschritt „Substrat-Transport” werden beim Transport der Biomasse vom Ort des Anfalls zur Biogasanlage konventionelle Traktoren und Lkw eingesetzt. Beim Verfahrensschritt „Substrat-Annahme und Substrat-Zwischenlagerung” wird wie bei der Substrat-Lagerung auch noch nicht darauf geachtet, ob es zu Ausdünstungen von Methan oder Lachgas kommt.In this simplest embodiment variant of the process, no changes to the conventional procedure are provided in the method step "substrate selection"; relatively high GHG-rich NawaRo are still used. Likewise, the usual procedures in the process step "substrate cultivation / harvest" remain unchanged. Also in the process step "substrate storage" is initially not paid attention to whether the stored feedstocks exhale methane or nitrous oxide. Also, rotting processes are initially allowed. In the process step "substrate transport" conventional tractors and trucks are used in the transport of biomass from the place of the attack to the biogas plant. In the process step "substrate acceptance and intermediate substrate storage", as in the case of substrate storage, care is still not taken to ensure that any emissions of methane or nitrous oxide occur.
Die im Verfahrensschritt „Konversion” angeordnete Umwandlung der Biomasse in Biogas (Vergärung) erfolgt wie von der Branche bislang praktiziert. Die Konversion ist ein energieintensiver Prozess, insbesondere, wenn es sich bei den eingesetzten Anlagen um Nassanlagen handelt, bei denen die Gärmasse fast permanent mit stromintensiven Rührgeräten durchgerührt (homogenisiert) werden muss. Wenn der gesamte Biogasertrag verstromt wird, müssen bei konventionellen Nassanlagen hierfür bis zu 15% des Stromertrags aufgewandt werden. Auch wenn vor Ort eine Verstromung des erzeugten Biogases erfolgt, wird in der Regel der hierfür notwendige Strom dennoch aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen, denn der aus dem Netz bezogene Strom ist meist günstiger als die Vergütung für den eingespeisten Strom. Bei einem THG-Wert von 624 g CO2-Äquivalenten/kWhel wird der Verfahrensschritt „Konversion” deshalb bei konventioneller Arbeitsweise in erheblichem Maße mit Treibhausgaseffekten belastet. Diese bislang übliche Vorgehensweise bleibt zunächst unverändert.The conversion of the biomass into biogas (fermentation) arranged in the process step "conversion" takes place as practiced up to now by the industry. The conversion is an energy-intensive process, especially if the plants used are wet plants where the digestate has to be almost constantly stirred (homogenised) with electricity-intensive mixers. If the entire biogas yield is converted into electricity, conventional wet systems must use up to 15% of the electricity yield for this purpose. Even if on-site power generation of the biogas produced takes place, the electricity required for this is generally obtained from the public grid, because the electricity purchased from the grid is usually cheaper than the remuneration for the injected electricity. At a GHG value of 624 g CO 2 equivalents / kWh el , the process step "conversion" is therefore burdened to a considerable extent with greenhouse gas effects in conventional operation. This procedure, which has hitherto been customary, initially remains unchanged.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden das konventionell erzeugte (THG-belastete) Biogas und ggf. aus externen Quellen zugeführtes Biogas im Verfahrensschritt „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zu BioMethan aufbereitet. Das Biogas wird in einer Gasaufbereitungsanlage „gewaschen”, d. h. das im Biogas mit ca. 39–47% enthaltene CO2 und andere Gase (Schwefel, Ammoniak, Stickstoff, Sauerstoff, die zusammen zu ca. 5% im Biogas enthalten sind) werden abgeschieden. Dies geschieht mit konventionellen Verfahren (u. a. mit einem Druckwechselverfahren) oder mit dem (Sub-)Verfahren der Drucklosen Aminwäsche, vorzugsweise aber mit einem bislang nicht eingesetzten Kälteverfahren (Kryo-Technik); vgl. Anspruch 37. Das abgeschiedene, regenerative CO2 wird aber nicht wie bislang üblich in die Atmosphäre entlassen, sondern für eine weitere Verwendung aufgefangen (rekuperiert) und ggf. zwischengelagert oder in eine Gasleitung eingespeist (vgl. Anspruch 1). Die Verwendungsoptionen des rekuperierten CO2 umfassen die geologische Endlagerung (Sequestierung), seine Reformierung und die Substitution fossilen CO2 (vgl. Anspruch 1).According to the method of the invention, the conventionally generated (GHG-loaded) biogas and possibly supplied from external sources of biogas in the process step "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 -reconcentration" are processed into bio-methane. The biogas is "washed" in a gas treatment plant, ie the biogas contained in the biogas with about 39-47% CO 2 and other gases (sulfur, ammonia, nitrogen, oxygen, which together contain about 5% in the biogas) are separated , This is done with conventional methods (including a pressure swing process) or with the (sub-) process of pressureless amine scrubbing, but preferably with a hitherto unused refrigeration process (cryo-technology); see. Claim 37. However, the separated, regenerative CO 2 is not released into the atmosphere as hitherto customary, but collected (recuperated) for further use and, if appropriate, stored temporarily or fed into a gas line (cf claim 1). The use options of the recuperated CO 2 include the geological disposal (sequestering), its reforming and the substitution of fossil CO 2 (see claim 1).
Es ist von Vorteil, wenn für die CO2-Abscheidung ein Verfahren eingesetzt wird, bei dem der Methanschlupf und dessen THG-Emission sehr gering sind (Methan ist 23-mal so umweltschädlich wie Kohlenstoffdioxid). Das ist bei der drucklosen Aminwäsche der Fall (vgl. Anspruch 37). Wenn der Transport oder die Nutzung des CO2 oder des resultierenden BioMethans in flüssiger Form erfolgen soll (vgl. Anspruch 63), ist es vorteilhaft, als Gaswäscheverfahren ein Kryo-Verfahren einzusetzen, das mit Kälte arbeitet und das CO2 in flüssiger Form bereitstellen kann und zwar mit relativ geringem weiterem Energieaufwand für die Abkühlung.It is an advantage if a method is used for CO 2 capture, in which the methane slip and its GHG emission are very low (methane is 23 times as polluting as carbon dioxide). This is the case with pressureless amine scrubbing (cf claim 37). If the transport or use of the CO 2 or of the resulting bio-methane is to take place in liquid form (cf. claim 63), it is advantageous to use a cryogenic process as the gas scrubbing method which works with cold and can provide the CO 2 in liquid form and with relatively little additional energy for the cooling.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Biogaswäsche bzw. bei der CO2-Abscheidung Größeneffekte (scale effects) auftreten. Bei einer Verdopplung der Kapazität der eingesetzten Anlagen erhöht sich der apparative Aufwand nur minimal. Dadurch sinken die Stückkosten bzw. die Kosten pro m3 Biogas stark. Es ist deshalb von Vorteil, wenn der Volumenstrom eine gewisse Mindestgröße aufweist (vgl. Anspruch 35).It has been shown that biogas scrubbing or CO 2 capture has scale effects. With a doubling of the capacity of the systems used, the expenditure on equipment increases only minimally. As a result, the unit costs or the costs per m 3 of biogas fall sharply. It is therefore advantageous if the volume flow has a certain minimum size (see claim 35).
Bei dem aus dem Biogas abgeschiedenen CO2 handelt es sich nicht um fossiles CO2, sondern um CO2 aus Pflanzen, das noch 1 oder 2 Jahre zuvor in der Atmosphäre war. Dieses CO2 wird im Folgenden als regeneratives CO2 bezeichnet.The CO 2 separated from the biogas is not fossil CO 2 but CO 2 from plants that was in the
Die Verminderung von zusätzlichem Ausstoß von Treibhausgasen (THG-Emission) ist eine Sache, die Entfernung von (regenerativem) Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre ist dagegen ein Vorgang, der über die Vermeidung von zusätzlichen THG-Emissionen weit hinausgeht. In der Verwendungsvariante „Sequestierung” wird mit dem Verfahren also nicht die Emission von zusätzlich generiertem fossilem CO2 durch eine Art CCS (Carbon Capture and Storage) vermieden, sondern bereits in der Atmosphäre befindliches CO2 wird abgeschieden, rekuperiert und endgelagert bzw. sequestiert (vgl. Anspruch 1).Reducing greenhouse gas (GHG) emissions is one thing, but removal of (regenerative) carbon dioxide (CO 2 ) from the atmosphere is a process that goes far beyond avoiding extra GHG emissions. In the use variant "sequestering", the method thus does not avoid the emission of additionally generated fossil CO 2 by a type CCS (Carbon Capture and Storage), but CO 2 already in the atmosphere is deposited, recuperated and stored or sequestered ( see claim 1).
Während die Abscheidung und Rekuperation des regenerativen CO2 im Verfahrensschritt „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” vorgenommen wird, erfolgt die Endlagerung des (regenerativen) CO2 im Verfahrensschritt „CO2-Sequestierung” (vgl. Ansprüche 1 und 23). Da bei der Sequestierung des rekuperierten regenerativen CO2 bessere Treibhausgaseffekte entstehen als bei der Reformierung des rekuperierten CO2 zu Methan (CH4) oder zu Methanol (CH3OH) und auch bessere Treibhausgaseffekte als bei der Substitution fossilen CO2 durch das rekuperierte regenerative CO2, ist es von Vorteil, wenn ein möglichst großer Anteil des Biogases in den Strang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” geleitet wird (vgl. Anspruch 34), denn es könnte auch in die Reformierung (siehe Ausführungsvariante der
Da das CO2 nur an ausgewählten Orten geologisch endgelagert werden kann, muss es i. d. R. von der Abscheidungsvorrichtung zum Sequestierungsort transportiert werden. Dies geschieht abgekühlt in Flüssigkeitstanks oder gasförmig in Drucktanks oder in fester Form als Trockeneis oder gasförmig über eine CO2-Leitung (vgl. Ansprüche 37, 41, 42, 63 bis 65). Außer für den Transport mittels dezidierter Gasleitung werden als Transportmittel vorzugsweise Lkw eingesetzt, die THG-freien Kraftstoff nutzen (vgl. Ansprüche 66 bis 68).Since CO 2 can only be stored geologically at selected locations, it usually has to be transported from the deposition apparatus to the sequestering location. This is done cooled in liquid tanks or in gaseous form in pressure tanks or in solid form as dry ice or in gaseous form via a CO 2 line (compare claims 37, 41, 42, 63 to 65). Except for transport by means of dedicated gas line, preferably trucks are used as the means of transport, which use GHG-free fuel (compare claims 66 to 68).
Durch die endgültige Entfernung des CO2 aus der Atmosphäre und aus dem CO2-Kreislauf entsteht wie bereits oben dargestellt nicht nur eine Vermeidung von zusätzlichen THG-Emissionen, sondern eine echte THG-Minderung. Diese THG-Minderung wird dem Produkt des Verfahrens, dem „BioMethan” zugerechnet. Allein aufgrund der Höhe der CO2-Minderung kann die THG-Bilanz des BioMethans negativ (!) werden. Diese vorteilhafte CO2-Minderung fällt umso höher aus, je höher der Anteil an regenerativem CO2 ist, der in die Sequestierung geführt wird (vgl. Anspruch 1).The final removal of the CO 2 from the atmosphere and from the CO 2 cycle, as shown above, not only creates one Avoiding additional GHG emissions, but a true GHG reduction. This GHG reduction is attributed to the product of the process, the "BioMethan". Due to the level of CO 2 reduction alone, the GHG balance of BioMethane can be negative (!). This advantageous CO 2 reduction is higher, the higher the proportion of regenerative CO 2 which is fed into the sequestering (cf claim 1).
Aufgrund der geologischen Endlagerung des regenerativen CO2 verbessert sich die THG-Bilanz des resultierenden BioMethans drastisch: das konventionell aus dem konventionellen Einsatzstoff „THG-reiche NawaRo” erzeugte Biogas ist zwar zunächst noch mit THG-Emissionen belastet (beim Einsatz von Mais nach neuesten Studien mit 140 bis 234 g CO2-Äquivalenten/kWhBiogas), die Entfernung des regenerativen CO2 aus dem CO2-Kreislauf wird jedoch dem Energieträger zugeschrieben, also dem BioMethan. Wenn ein ausreichend großer Anteil des abgeschiedenen und rekuperierten CO2 sequestiert wird (vgl. Anspruch 1), kann die THG-Belastung des BioMethans auf unter 100 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan, fallen, ggf. auch auf unter 50 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan bzw. auf unter 1 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan und unter Umständen sogar auf unter –100 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan (vgl. Anspruch 1).Due to the geological disposal of regenerative CO 2 , the GHG balance of the resulting bio-methane drastically improves: the biogas produced conventionally from the conventional feedstock "GHG-rich NawaRo" is initially burdened with GHG emissions (when corn is used according to the latest studies) with 140 to 234 g CO 2 equivalents / kWh biogas ), but the removal of the regenerative CO 2 from the CO 2 cycle is attributed to the energy source, ie the bio methane. If a sufficiently large proportion of the deposited and recuperated CO 2 is sequestered (cf claim 1), the GHG load of the BioMethans may fall below 100 g of CO 2 equivalents / kWh of BioMethane , possibly also to less than 50 g of CO 2 Equivalents / kWh BioMethan or to less than 1 g CO 2 equivalents / kWh BioMethan and possibly even below -100 g CO 2 equivalents / kWh BioMethan (see claim 1).
Das in
Im Verfahrensschritt „Komprimierung” wird das nach der Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation übrig bleibende BioMethan auf ein etwas höheres Druckniveau komprimiert, als in dem Erdgasnetzabschnitt herrscht, in den es eingespeist werden soll. Dies erfolgt mit stromintensiven Kompressoren, die mit zunehmender Größe effizienter werden. Es ist daher nicht zuletzt für die THG-Bilanz von Vorteil, wenn die zu komprimierende Gasmenge möglichst groß ist (vgl. Anspruch 58). Als Strom wird auch in diesem Verfahrensschritt möglichst THG-reduzierter, vorzugsweise THG-freier Strom eingesetzt (vgl. Ansprüche 23 bis 26). Mit der Komprimierung wird aus dem drucklosen oder mit mäßigem Druck versehenen BioMethan sogenanntes „Compressed BioMethan” (im Folgenden auch CBM).In the "Compression" step, the bio-methane remaining after the biogas scrubbing / CO 2 separation / CO 2 recuperation is compressed to a somewhat higher pressure level than prevails in the natural gas grid section into which it is to be fed. This is done with power-intensive compressors, which become more efficient with increasing size. It is therefore not least for the GHG balance of advantage if the amount of gas to be compressed is as large as possible (see claim 58). As a current, as far as possible GHG-reduced, preferably GHG-free, current is used in this process step (compare claims 23 to 26). With the compression of the pressureless or moderately pressurized BioMethan so-called "Compressed BioMethan" (in the following also CBM).
Das CBM wird gemäß Verfahrensschritt „Einspeisung” in den vorgesehenen Abschnitt eines Erdgas- oder BioMethannetzes eingespeist (vgl. Ansprüche 3 und 23). Auch für die Einspeisung wird vorzugsweise THG-reduzierter, besonders vorzugsweise THG-freier Strom eingesetzt (vgl. Ansprüche 23 bis 26). Da es bei der Einspeisung von BioMethan in Erdgasnetze starke Volumeneffekte gibt, ist es von Vorteil, wenn die eingespeisten Volumina eine Mindestgröße aufweisen (vgl. Anspruch 58).The CBM is fed to the intended section of a natural gas or BioMethannetzes according to step "feed" (see claims 3 and 23). Also for the feed preferably GHG-reduced, particularly preferably GHG-free stream is used (see claims 23 to 26). Since there are strong volume effects when feeding BioMethane into natural gas grids, it is advantageous if the volumes fed in have a minimum size (see claim 58).
Im Verfahrensschritt „Distribution BioMethan” erfolgen der physische oder der virtuelle/statistische Transport des in ein Erdgas- oder BioMethannetz eingespeisten BioMethans zum Verbraucher. Dabei vermischt sich das eingespeiste BioMethan mit dem im Netz befindlichen Erdgas (vgl. Anspruch 61), es kann physisch nicht mehr von dem Erdgas getrennt werden. Eine Vermischung kann aber auch dergestalt erfolgen, dass Erdgas aus dem Erdgasnetz entnommen und außerhalb des Erdgasnetzes mit dem CBM vermischt wird (vgl. Ansprüche 59 und 60 sowie die Ausführungsvariante der
Am elegantesten und vorteilhaftesten ist es, wenn die Vermischung lediglich statistisch/virtuell erfolgt, etwa dergestalt, dass reines BioMethan bzw. CBM in ein Erdgasnetz eingespeist wird und es sich im Erdgasnetz mit Erdgas vermischt. Möglich ist auch eine Ausführungsvariante des Verfahrens, bei der das letztlich vom Verbraucher aus dem Erdgasnetz entnommene Gas bezogen auf einen bestimmte Energiemenge (Energie- oder Erdgasäquivalent) einen bestimmten Anteil an BioMethan aufweist und deshalb entsprechende Mehrmengen an (Misch-)Gas aus dem Erdgasnetz entnommen werden (vgl. Anspruch 62).The most elegant and advantageous is when the mixing takes place only statistically / virtually, for example, such that pure BioMethan or CBM is fed into a natural gas network and it is mixed in the natural gas network with natural gas. Also possible is an alternative embodiment of the method in which the gas ultimately taken by the consumer from the natural gas network has a certain amount of bio-methane relative to a certain amount of energy (energy or natural gas equivalent) and therefore removes corresponding quantities of (mixed) gas from the natural gas network (see claim 62).
Aufgrund der unmöglichen physischen Trennung von CBM und CNG wird ausgespeistes Gas dem eingespeisten Gas über Energie- oder Erdgasäquivalente oder bei gleichem Energiegehalt der Gase über Normmengen (Nm3) gegenübergestellt. Wenn sich die ausgespeisten und eingespeisten Energiemengen entsprechen, können die Ausspeisemengen als „reines CBM” bezeichnet werden. Sind die ausgespeisten Energiemengen größer als die eingespeisten Energiemengen, dann handelt es sich bei dem ausgespeisten Gas definitionsgemäß um eine „CBM”-/CNG-Mischung (vgl. Anspruch 62).Due to the impossible physical separation of CBM and CNG, gas fed in is compared with the gas fed in via energy or natural gas equivalents or, if the energy content of the gases is the same, above standard quantities (Nm 3 ). If the quantities of energy fed out and fed in correspond to each other, the exit quantities can be referred to as "pure CBM". If the quantities of energy expelled are greater than the quantities of energy fed in, then by definition the gas fed out is a "CBM" / CNG mixture (see claim 62).
Aus dem Netz, in das CBM eingespeist wurde, kann an jedem beliebigen Ausspeisepunkt des Erdgasnetzes also eine energieäquivalente Menge an Erdgas (Erdgasäquivalent) entnommen werden, die per virtueller/statistischer Verrechnung mit exakt den gleichen (negativen) THG-Werten „belastet” ist wie das eingespeiste CBM. Physisch ist das entnommene Gas zwar nicht mit dem eingespeisten CBM identisch, aber dafür nutzen andere als der an der an den dezidierten Ausspeisepunkt angeschlossene Erdgasverbraucher ohne es zu wissen zu einem mehr oder weniger großen Teil das eingespeiste CBM. Bei der Verwendung des ausgespeisten Mischgases emittieren sie entsprechend geringere Mengen an langfristigem, fossilen CO2. Stöcheometrisch bleibt die entstehende CO2-Menge zwar unverändert, es stammt eben nur ein gewisser Anteil aus dem „kurzen” CO2-Kreislauf und eben nicht aus dem fossilen CO2-Kreislauf.From the grid into which CBM has been fed, an energy-equivalent amount of natural gas (natural gas equivalent) can be taken at any exit point of the natural gas network, which is "charged" by virtual / statistical clearing with exactly the same (negative) GHG values the injected CBM. Although the extracted gas is not physically identical to the fed-in CBM, other than the natural gas consumer connected to the dedicated exit point, it uses the fed-in CBM to a greater or lesser extent without knowing it. When using the extracted mixed gas they emit correspondingly lower Amounts of long-term, fossil CO 2 . Stoichiometrically, the resulting amount of CO 2 remains unchanged, it comes just a certain proportion of the "short" CO 2 cycle and just not from the fossil CO 2 cycle.
Wenn das ausgespeiste Gas hinsichtlich der Energiemenge genau der eingespeisten CBM-Menge entspricht, können einer ausgespeisten Gasmenge genau die THG-Effekte des eingespeisten CBM zugeschrieben werden. Wenn die Ausspeisemenge in Nm3 gemessen größer ist als die CBM-Ein-speisemenge, dann findet eine „Verdünnung” (Dillution) des THG-Effekts statt. Diese Verdünnung kann so weit getrieben werden, bis der gewünschte THG-Wert erreicht ist. Wenn sich die THG-„Belastung” des eingespeisten CBM z. B. auf –567 g CO2-Äquivalente/kWhCBM beläuft und ein TGH-freies Mischgas ausgespeist werden soll, können an einem dezidierten Ausspeisepunkt insgesamt 3,40 kWh ausgespeist werden (1 kWhCBM mit einer THG-Belastung von –567 g CO2-Äq/kWhCBM und 2,40 kWhCNG mit einer THG-Belastung von 236 g CO2-Äq/kWhCNG). Die gemeinsame bzw. durchschnittliche THG-Belastung liegt dann bei 0 g CO2-Äquivalenten/kWhAusspeisegas. Dieses Ausspeisegas kann u. a. als THG-reduzierter oder THG-freier Kraftstoff verwendet werden (vgl. Ansprüche 1, 6, 15, 61 und 62).If the amount of energy expelled is exactly the same as the amount of CBM fed in, then a given amount of gas can be accurately attributed to the GHG effects of the injected CBM. If the exit quantity measured in Nm 3 is greater than the CBM feed-in quantity, then a dilution of the GHG effect takes place. This dilution can be continued until the desired GHG is reached. If the GHG "load" of the injected CBM z. B. to -567 g CO 2 equivalents / kWh CBM amounts and a TGH-free mixed gas is to be fed, can be fed out at a dedicated exit point a total of 3.40 kWh (1 kWh CBM with a GHG load of -567 g CO 2 -eq / kWh CBM and 2.40 kWh CNG with a GHG load of 236 g CO 2 -eq / kWh CNG ). The common or average GHG load is then 0 g CO 2 equivalents / kWh outfeed gas . This exit gas can be used inter alia as a THG-reduced or THG-free fuel (see
Die Verdünnung kann auch so weit gehen, dass ein THG-Wert zwischen 0 und 235 g CO2-Äq/kWhAusspeisegas oder zwischen 0 und 301 g CO2-Äq/kWhAusspeisegas erreicht wird. Diese Ausspeisegase gelten dann im ersten Fall als ggü. Erdgas (CNG) THG-reduziert und im zweiten Fall als ggü. Benzin THG-reduziert. CBM gilt als ggü. konventionellem aus Mais erzeugtem BioMethan THG-reduziert, wenn dessen THG-Wert (gemäß neuester Studien ca. 140–234 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan) unterschritten wird.The dilution can also go so far that a GHG value between 0 and 235 g CO 2 eq / kWh of exit gas or between 0 and 301 g CO 2 eq / kWh exit gas is achieved. These exit gases then apply in the first case as compared to. Natural gas (CNG) GHG reduced and in the second case as compared to. Gasoline GHG reduced. CBM is considered to be Conventional maize-derived bio-methane GHG-reduced if its GHG value (according to recent studies approx. 140-234 g CO 2 equivalents / kWh BioMethane ) is undercut.
Liegt die THG-Belastung des ausgespeisten Gases bei 0 g CO2-Äquivalente/kWh„CBM”, dann kann das ausgespeiste „CBM” als treibhausgasfreier Kraftstoff bezeichnet und als solcher eingesetzt werden. Liegt die THG-Belastung des ausgespeisten Gases unter 0 g CO2-Äquivalente/kWh„CBM”, dann kann das ausgespeiste „CBM” als treibhausgasnegativer Kraftstoff bezeichnet und als solcher eingesetzt werden. Liegt sie für das ausgespeiste „CBM” über 0 g CO2-Äquivalente/kWh„CBM”, aber noch unter 236 g CO2-Äquivalente/kWh„CBM”, dann kann das ausgespeiste „CBM” als ggü. Erdgas treibhausgasreduzierter Energieträger bezeichnet werden. Das Selbe gilt für ausgespeiste „CBM”-/CNG-Mischungen: wenn deren THG-Belastung zwischen 0 und 235 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas liegt, ist das Mischgas THG-reduziert, beträgt die THG-Belastung genau 0 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas, dann handelt es sich um THG-freies Mischgas, liegt sie darunter, dann ist das Mischgas THG-negativ.If the GHG load of the exhausted gas is 0 g CO 2 equivalents / kWh "CBM" , then the discharged "CBM" can be designated as greenhouse gas-free fuel and used as such. If the GHG load of the exhausted gas is below 0 g CO 2 equivalent / kWh "CBM" , then the discharged "CBM" may be designated as greenhouse gas negative fuel and used as such. If it is above 0 g CO 2 equivalents / kWh CBM for the fed-out CBM, but still below 236 g CO 2 equivalents / kWh CBM , then the fed-out CBM can be compared to the CBM. Natural gas reduced greenhouse gas energy source. The same applies to "CBM" / CNG blends fed out: if their GHG load is between 0 and 235 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas , the mixed gas is GHG reduced, the GHG load is exactly 0 g CO 2 Equivalents / kWh mixed gas , then it is THG-free mixed gas , if it is below it, then the mixed gas is GHG negative.
Es ist vorteilhaft, das ausgespeiste „CBM” und die „CBM”-/CNG-Mischungen als treibhausgas-reduzierte bzw. treibhausgasfreie Kraftstoffe einzusetzen, vorzugsweise im Verkehr (vgl. Ansprüche 6 und 15). Da in Deutschland mit rd. 0,2% des Kfz-Bestandes heute kaum mit CNG betriebene Gasfahrzeuge in Betrieb sind und damit jedes neue, mit CBM betriebene Gasfahrzeug ein Benzin- oder Dieselfahrzeug ersetzt, ergibt sich die effektive THG-Reduktion als Differenz zwischen der THG-Belastung von Benzin und der jeweiligen THG-Belastung des „CBM” bzw. des „CBM”-/CNG-Mischgases. Bei einer THG-Belastung des „CBM”-/CNG-Mischgases von z. B. 40 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas beträgt die THG-Reduktion ggü. Benzin 262 g CO2-Äquivalente/kWh bzw. rd. 87%, bei einer THG-Belastung des „CBM”-/CNG-Mischgases von 0 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas 302 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas bzw. rd. 100%.It is advantageous to use the fed-out "CBM" and the "CBM" / CNG mixtures as greenhouse gas-reduced or greenhouse gas-free fuels, preferably in commerce (see claims 6 and 15). Since in Germany with approx. While 0.2% of car ownership today is unlikely to run CNG-powered gas vehicles, and thus each new gas-fueled CBM vehicle replaces a gasoline or diesel vehicle, the effective GHG reduction is the difference between the GHG and GHG emissions the respective GHG load of the "CBM" or the "CBM" / CNG mixed gas. At a GHG load of the "CBM" - / CNG mixed gas of z. B. 40 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas is the GHG reduction compared. Gasoline 262 g CO 2 equivalents / kWh or approx. 87%, for a THG load of the "CBM" / CNG mixed gas of 0 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas 302 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas or approx. 100%.
Das in
Das Biogas ist damit erstmals THG-reduziert, denn es kommen insbesondere THG-arme Substrate zum Einsatz (die in den Ausführungsvarianten der
Es sei vermerkt, dass die hier vorgestellte Maßnahme zur Reduzierung der THG-Emission auch mit der in
In einer Weiterbildungsvariante ist in
Der Verfahrensschritt „Substrat-Auswahl” ist in der
Im Verfahrensschritt „Substrat-Lagerung” wird darauf geachtet, dass die eingelagerten Einsatzstoffe nicht Methan oder Lachgas ausdünsten (vgl. Ansprüche 1, 23 und 69). Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden, weil die dabei stattfindenden Oxidationsprozesse mit der Produktion von CO2 verbunden sind. Das Stroh wird trocken gelagert, so dass keine (aeroben) Verrottungsprozesse stattfinden können und damit kein CO2 in die Atmosphäre gelangt.Care is taken in the process step "substrate storage" that the incorporated feedstocks do not exude methane or nitrous oxide (cf claims 1, 23 and 69). Also rotting processes are prevented if possible, because the occurring oxidation processes are connected with the production of CO 2 . The straw is stored dry, so that no (aerobic) rotting processes can take place and thus no CO 2 is released into the atmosphere.
Im Verfahrensschritt „Substrat-Transport” werden beim Transport der Biomasse vom Ort des Anfalls zur Biogasanlage erfindungsgemäß innovative Traktoren und Lkw eingesetzt, die mit treibhausgasfreiem, vorzugsweise mit treibhausgasnegativem BioMethan betrieben werden oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder mit einem entsprechenden Erdgas- bzw. Energieäquivalent (vgl. Ansprüche 19, 20 und 21). Die diversen Festmiste werden unmittelbar nach deren Ausräumung aus dem Stall aufgenommen und in ein BGA-internes, eingehaustes und mit einer Unterdruckentlüftung versehenes Zwischenlager gebracht. Die Treibhausgasbelastung des Prozessschrittes „Transport” fällt damit auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel sehr gering aus, vorzugsweise geht die THG-Belastung des eingesetzten Kraftstoffs sogar auf null zurück. Positiv wirkt sich darüber hinaus aus, dass die Transportmittel beim Transport der Biomasse – außer beim Transport von Stroh – abgedeckt sind (vgl. Anspruch 70).In the process step "substrate transport" are used in the transport of biomass from the place of the biogas plant according to the invention innovative tractors and trucks operated with greenhouse gas free, preferably with greenhouse gas-negative bio methane or with a mixture of fossil diesel, greenhouse gas-free or greenhouse gas-negative bio-methane and fossil Natural gas or with a corresponding natural gas or energy equivalent (cf claims 19, 20 and 21). The various mats are taken immediately after their removal from the barn and placed in a BGA-internal, enclosed and provided with a vacuum vent storage. The greenhouse gas pollution of the process step "transport" is therefore very low, even if the biomethane and natural gas are mixed with fossil diesel, and the GHG load of the fuel used is preferably even zero. In addition, it has a positive effect that the means of transport are covered during transport of the biomass, except for the transport of straw (see claim 70).
Beim Verfahrensschritt „Substrat-Annahme und Substrat-Zwischenlagerung” wird wie bei der Substrat-Lagerung darauf geachtet, dass es nicht zu Ausdünstungen vom Methan oder Lachgas kommt. Das ist z. B. möglich, wenn die Substrat-Annahme in der Biogasanlage in einem komplett eingehausten Annahmebereich erfolgt, der Zwischenspeicher ebenfalls komplett eingehaust ist, und beide Bereiche an eine Unterdruckentlüftung angeschlossen sind, die wiederum in den Verbrennungsluftstrom von BHKW entlüftet. Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden, so dass möglichst kein CO2 freigesetzt wird (vgl. Ansprüche 71, 72 und 73).In the process step "substrate assumption and intermediate substrate storage" care is taken, as in the substrate storage, that no emissions of methane or nitrous oxide occur. This is z. B. possible if the substrate assumption takes place in the biogas plant in a fully enclosed acceptance area, the cache is also completely housed, and both areas are connected to a vacuum vent, which in turn vented into the combustion air flow of CHP. Also rotting processes are prevented as possible, so that as far as possible no CO 2 is released (see claims 71, 72 and 73).
Für den Einsatz von Festmist, insbesondere von Geflügelmist, werden dem Verfahren bzw. dessen Hauptprodukt „BioMethan” sogar THG-Gutschriften zugerechnet, denn durch die Verwertung des ammoniak- und ammoniumhaltigen Geflügelmistes werden ansonsten stattfindende Ausdünstungen von Lachgas (N2O) vermieden. Insofern ist diese Substrat-Auswahl hinsichtlich des THG-Effekts noch besser als die Substratauswahl „Biomüll”.For the use of solid manure, in particular poultry manure, the process or its main product "BioMethan" even GHG credits are attributed, because by the utilization of the ammonia and ammonium-containing poultry manure otherwise occurring exhalations of nitrous oxide (N 2 O) are avoided. In this respect, this substrate selection is even better than the substrate selection "organic waste" in terms of the GHG effect.
Selbstverständlich können Stroh und strohhaltige Substrate auch den bereits aufgeführten Einsatzstoffen zugemischt werden. Der gewünschte THG-Effekt ist am größten, wenn der Anteil des Strohs bzw. der strohhaltigen Einsatzstoffe möglichst hoch ist (vgl. Ansprüche 10 und 11).Of course, straw and straw-containing substrates can also be added to the starting materials already listed. The desired GHG effect is greatest when the proportion of straw or straw-containing starting materials is as high as possible (compare claims 10 and 11).
Die
Als Vorbehandlung kommen insbesondere die mechanische Vorbehandlung der Vermahlung, die chemische Vorbehandlung der Einweichung in säurehaltigen Lösungen, die thermochemische Vorbehandlung mit Sattdampf, die thermomechanische Vorbehandlung mittels Dampfexplosion (steam explosion), die thermochemische Vorbehandlung mittels Thermodruckhydrolyse und die chemische Vorbehandlung mittels Vermischung mit Festmist oder mit Gülle sowie die Zugabe von Exo-Enzymen in Frage (vgl. Anspruch 14). Die Vorbehandlung des Strohs und der strohhaltigen Einsatzstoffe erfolgt in jedem Falle so, dass der in diesem Verfahrensschritt eingesetzte Energieaufwand kleiner ist als der auf die Vorbehandlung zurückzuführende zusätzliche Energieertrag. Vorzugsweise werden in diesem Verfahrensschritt THG-arme, besonders vorzugsweise THG-freie Energien bzw. Energieträger eingesetzt (vgl. Ansprüche 23 bis 29).The pretreatment is in particular the mechanical pretreatment of the grinding, the chemical pretreatment of the soaking in acidic solutions, the thermochemical pretreatment with saturated steam, the thermomechanical pretreatment by steam explosion (steam explosion), the thermochemical pretreatment by means of thermal pressure hydrolysis and the chemical Pretreatment by mixing with solid manure or manure and the addition of exo-enzymes in question (see claim 14). In any case, the pretreatment of the straw and the straw-containing feedstocks takes place in such a way that the energy expenditure used in this process step is smaller than the additional energy yield attributable to the pretreatment. In this process step, preference is given to using THG-poor, particularly preferably THG-free, energies or energy carriers (compare claims 23 to 29).
Für den Fall, dass das Aufkommen an Stroh und/oder strohhaltigen Einsatzstoffen nicht ausreicht oder dass die Gärprozesse mit ihnen besser ablaufen, können zusätzlich auch THG-arme und THG-reiche NawaRo in die Gärsubstratmixtur aufgenommen werden (vgl. Ansprüche 9 und 13). Die aus einer besseren Vergärung der Substratmixtur resultierende höhere Substrateffizienz überkompensiert dann die auf den Einsatz von THG-reichen NawaRo zurückzuführenden negativen Effekte auf die THG-Bilanz des Verfahrens. Diese Ausführungsvariante ist in
Wenn sich bei der Ausgestaltung des Gesamtverfahrens (Nutzung der weiteren optionalen Verfahrensschritte) ergeben sollte, dass das resultierende Produkt „BioMethan” treibhausgasnegativ wird, und das Ziel ein THG-freies CBM ist, dann können die Anteile von Anbaubiomasse mit geringerer THG-Belastung als Mais oder ggf. auch treibhausgasbelasteter Mais am Frischmasse-Input erhöht werden, bis die Treibhausgasbilanz des CBM gerade eben noch nicht von einem negativen Emissionswert (THG-Belastung < 0 g CO2-Äquivalente/kWh) in einen positive Emissionswert (THG-Belastung > 0 g CO2-Äquivalente/kWh) umschlägt.If the design of the overall process (use of the further optional process steps) reveals that the resulting product "BioMethane" becomes greenhouse gas negative, and the target is a THG-free CBM, then the proportions of cultivated biomass with lower THG exposure than maize or possibly greenhouse-gas-loaded maize at the fresh-material input, until the greenhouse gas balance of the CBM just now does not change from a negative emission value (GHG load <0 g CO 2 equivalents / kWh) to a positive emission value (GHG load> 0 g CO 2 equivalents / kWh).
Wenn die anderen Gärsubstrate nicht in ausreichenden Mengen zu bekommen sind, kann es von Vorteil sein, wenn der NawaRo-Anteil möglichst hoch ist, denn die gibt es immer zu kaufen (vgl. Anspruch 13).If the other fermentation substrates are not to be obtained in sufficient quantities, it may be advantageous if the NawaRo content is as high as possible, because there is always to buy (see claim 13).
Im Verfahrensschritt „Substrat-Transport” werden beim Transport der Biomasse vom Ort des Anfalls zur Biogasanlage erfindungsgemäß innovative Traktoren und Lkw eingesetzt, die mit treibhausgasfreiem, vorzugsweise mit treibhausgasnegativem BioMethan betrieben werden oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder mit entsprechenden Erdgasäquivalenten (vgl. Ansprüche 19, 20 und 21). Die diversen Festmiste werden unmittelbar nach deren Ausräumung aus dem Stall verladen und in ein BGA-internes, eingehaustes und mit einer Unterdruckentlüftung versehenes Zwischenlager gebracht. Die Treibhausgasbelastung des Prozessschrittes „Substrat-Transport” fällt damit auch bei einer Vermischung des (THG-negativen) BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel sehr gering aus, vorzugsweise geht die THG-Belastung des eingesetzten Kraftstoffs sogar auf null zurück. Positiv wirkt sich darüber hinaus aus, dass die Transportmittel beim Transport der Biomasse außer beim Transport von Stroh abgedeckt sind (vgl. Anspruch 70).In the process step "substrate transport" are used in the transport of biomass from the place of the biogas plant according to the invention innovative tractors and trucks operated with greenhouse gas free, preferably with greenhouse gas-negative bio methane or with a mixture of fossil diesel, greenhouse gas-free or greenhouse gas-negative bio-methane and fossil Natural gas or equivalent natural gas equivalents (see claims 19, 20 and 21). The various mats are loaded immediately after their removal from the barn and placed in a BGA-internal, enclosed and provided with a vacuum vent storage. The greenhouse gas pollution of the process step "substrate transport" is therefore very low even when mixing the (GHG-negative) BioMethans and natural gas with fossil diesel, preferably the GHG load of the fuel used even goes back to zero. Another positive factor is that the means of transport are covered when transporting the biomass except when transporting straw (see claim 70).
Beim Verfahrensschritt „Substrat-Annahme/-Zwischenlagerung” wird wie beim Verfahrensschritt der Substrat-Lagerung darauf geachtet, dass es nicht zu Ausdünstungen vom Methan oder Lachgas kommt. Das ist z. B. möglich, wenn die Substrat-Annahme in der Biogasanlage in einem komplett eingehausten Annahmebereich erfolgt, der Zwischenspeicher ebenfalls komplett eingehaust ist, und beide Bereiche an eine Unterdruckentlüftung angeschlossen sind, die wiederum in den Verbrennungsluftstrom von BHKW entlüftet. Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden, so dass möglichst kein CO2 freigesetzt wird (vgl. Ansprüche 69, 71, 72 und 73).In the process step "substrate acceptance / intermediate storage", care is taken, as in the process step of substrate storage, that no emissions of methane or nitrous oxide occur. This is z. B. possible if the substrate assumption takes place in the biogas plant in a fully enclosed acceptance area, the cache is also completely housed, and both areas are connected to a vacuum vent, which in turn vented into the combustion air flow of CHP. Also rotting processes are prevented as possible, so that as far as possible no CO 2 is released (see claims 69, 71, 72 and 73).
Für die THG-Bilanz des Produkts CBM ist es bedeutsam, insbesondere im Fall der Zuführung von Biogas aus externen Quellen, dass das aufzubereitende Biogas möglichst wenig mit Treibhausgasen belastet ist (vgl. Anspruch 36). Subsumiert soll hier deshalb auch sein, dass in allen Verfahrensschritten, in denen Strom oder Wärme zum Einsatz kommen, diese aus regenerativen Quellen stammen bzw. besonders geringe THG-Emissionen aufweisen (vgl. Ansprüche 23 bis 29).For the GHG balance of the product CBM, it is important, especially in the case of the supply of biogas from external sources, that the biogas to be treated is minimally contaminated with greenhouse gases (see claim 36). It should therefore also be subsumed here that in all process steps in which electricity or heat is used, these come from renewable sources or have particularly low GHG emissions (see claims 23 to 29).
Es ist auch möglich, in dieser Verfahrensvariante die Vorbehandlung des Strohs und/oder der strohhaltigen Einsatzstoffe wegzulassen und/oder das BioMethan nicht über das Erdgasnetz, sondern in mobilen Tanks zu distribuieren. Diese Tanks können Flüssiggastanks sein oder auch Drucktanks. Möglich ist auch die Distribution des BioMethans mittels einer dezidierten BioMethan-Leitung (vgl. Ansprüche 57, 64, 65 und 80).It is also possible in this process variant to omit the pretreatment of the straw and / or the straw-containing feedstocks and / or to distribute the bio-methane not in the natural gas network, but in mobile tanks. These tanks can be liquefied gas tanks or pressure tanks. It is also possible to distribute BioMethane using a dedicated BioMethane line (see claims 57, 64, 65 and 80).
Das Ziel der THG-Reduzierung wird auch erreicht, wenn nicht bei jedem einzelnen Verfahrensschritt bzw. bei jedem einzelnen Teilprozess eine Optimierung hinsichtlich der Treibhausgaseffekte stattfindet. Auch kann der Einsatz von THG-freien oder THG-reduzierten Energien in einem oder mehreren Verfahrensschritten entfallen (vgl. Ansprüche 23 bis 29). Der aus der Sequestierung des regenerativen CO2 resultierende Effekt allein reicht bei annähernd vollständiger CO2-Abscheidung, -Rekuperation und -Sequestierung bereits aus, um die THG-Belastung des CBM ins Negative gehen zu lassen (was insgesamt einen positiven THG-Effekt ergibt). Das Gestaltungselement der CO2-Sequestierung kann – muss aber nicht – um weitere Elemente mit dem Effekt einer THG-Minderung bzw. -vermeidung ergänzt oder durch andere Gestaltungselemente ersetzt werden. Das zeigen die weiteren Ausführungsbeispiele, in denen die THG-Bilanz des BioMethans jeweils weiter verbessert wird.The goal of GHG reduction will also be achieved if optimization of greenhouse gas effects does not take place at every single process step or at each individual sub-process. Also, the use of THG-free or GHG-reduced energies in one or more process steps omitted (see claims 23 to 29). The effect resulting from the sequestering of the regenerative CO 2 alone is sufficient with almost complete CO 2 capture, recuperation and sequestering in order to negate the THG burden of the CBM (which results in a positive GHG effect overall). , The design element of CO 2 sequestration may be supplemented by other elements with the effect of GHG reduction or avoidance, or must be replaced by other design elements. This is shown by the further exemplary embodiments, in which the GHG balance of the BioMethane is further improved in each case.
In der Ausführungsvariante der
Von Vorteil ist es, gemäß b) vorzugehen und das aus dem Erdgasnetz entnommene CNG auf seinem Druckniveau zu belassen, zunächst nur das BioMethan zu verdichten und eine netzexterne Vermischung der beiden Gase auf diesem Druckniveau vorzunehmen. So erspart man sich den mit einer Entspannung einhergehenden Energieeinsatz für das Wiederverdichten des Erdgases.It is advantageous to proceed according to b) and to leave the CNG taken from the natural gas network at its pressure level, first to compress only the bio-methane and to carry out an inter-net mixing of the two gases at this pressure level. This saves you the energy associated with a relaxation for the recompression of natural gas.
Das vorkomprimierte BioMethan wird also physisch mit dem aus dem Erdgasnetz entnommenen und nicht entspannten CNG vermischt. Nach der netzexternen Vermischung wird das vorkomprimierte Mischgas noch etwas weiter komprimiert, so dass es gegen den Druck des Erdgasnetzes in dieses eingespeist werden kann. Die im diesem Verfahrensschritt eingesetzten Energien sollen regenerativen Quellen entstammen, die vorzugsweise treibhausgasarm sind und besonders vorzugsweise treibhausgasfrei (vgl. Ansprüche 23 bis 29).Thus, the pre-compressed BioMethane is physically mixed with the CNG extracted from the natural gas network and not decompressed. After mixing outside the network, the precompressed mixed gas is compressed a little further so that it can be fed into the natural gas network against the pressure. The energies used in this process step should originate from regenerative sources which are preferably low in greenhouse gases and particularly preferably free from greenhouse gases (compare claims 23 to 29).
Dieser Verfahrensschritt der netzexternen Vermischung von treibhausgasreduziertem BioMethan und CNG kann als eigenständiger Verfahrensschritt auch in jeder anderen Ausführungsvariante des Verfahrens eingebaut werden, z. B. in ein Verfahren, bei dem das BioMethan nicht durch eine CO2-Abscheidung aus dem Biogas erzeugt wird, sondern durch eine Reformierung des im Biogases enthaltenen CO2-Anteils (s. u.). In dieser Hinsicht ist es auch gleichgültig, ob den oben aufgeführten Ausführungsvarianten weitere Verfahrensschritte bzw. -module hinzugefügt werden oder nicht.This process step of the grid-external mixing of greenhouse-gas-reduced bio-methane and CNG can be installed as an independent process step in any other embodiment of the method, eg. B. in a method in which the BioMethan is not generated by a CO 2 capture from the biogas, but by a reformation of the CO contained in the biogas 2 content (see below). In this regard, it is also immaterial whether the process variants or modules listed above are added or not.
In der Ausführungsvariante der
Das THG-reduzierte BioMethan 2 wird entweder dem aus dem Verfahrensschritt „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” entstammenden BioMethan 1 beigemischt oder ersetzt dieses, d. h. das BioMethan 2 wird im letzteren Fall an Stelle des BioMethan 1 entweder mit CNG vermischt und ins Erdgasnetz eingespeist oder pur auf etwas über dem Druckniveau eines Erdgasnetzes hochverdichtet und sodann in dieses Erdgasnetz eingespeist. Die Verwendung ist die gleiche wie in
Für die Reformierung von CO2 zu Methanol (CH3OH) hat sich das Verfahren der Dampfreformierung bewährt. Der Einsatz dieses Verfahrens ist hinsichtlich der Funktionsfähigkeit und des apparativen Aufwands relativ risikolos und deshalb von Vorteil (vgl. Anspruch 46).For the reforming of CO 2 to methanol (CH 3 OH), the process of steam reforming has proven itself. The use of this method is relatively risk-free in terms of functionality and equipment expense and therefore advantageous (see claim 46).
Wenn große Mengen an treibhausgasreduzierten bzw. treibhausgasfreien Energieträgern, insbesondere an Strom, günstig zur Verfügung stehen, kann es von Vorteil sein, einen möglichst großen Teil des Biogases nicht in den Strang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zu leiten, sondern in den Produktionsstrang und Verfahrensschritt „CO2-Reformierung” (vgl. Anspruch 45).If large quantities of greenhouse gas-reduced or greenhouse-gas-free energy carriers, in particular electricity, are available at low cost, it may be advantageous not to route as much of the biogas as possible to the "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 recuperation" strand , but in the production line and process step "CO 2 reforming" (see claim 45).
Die im Verfahrensschritt „CO2-Reformierung” benötigten Strom- und Wärmemengen werden vorzugsweise aus regenerativen oder zumindest treibhausgasarmen Energieträgern gedeckt (vgl. Ansprüche 23 bis 29). Auch bei der CO2-Reformierung treten Volumeneffekte (scale effects) auf, so dass es von Vorteil ist, wenn der Volumenstrom der zugeführten Gase möglichst groß ist (vgl. Anspruch 47). Für die THG-Bilanz der mittels CO2-Reformierung erzeugten Energieträger ist es von besonderem Vorteil, wenn das zugeführte Biogas möglichst wenig mit THG-Emissionen belastet ist (vgl. Anspruch 49).The quantities of electricity and heat required in the "CO 2 reforming" process step are preferably covered by regenerative or at least greenhouse gas-poor energy sources (compare claims 23 to 29). Also in the case of CO 2 reforming, scale effects occur, so that it is advantageous if the volumetric flow of the gases supplied is as large as possible (see claim 47). For the GHG balance of the energy generated by CO 2 reforming, it is of particular Advantage if the supplied biogas is as little as possible burdened with GHG emissions (see claim 49).
Sollten die Anlagen zur Erzeugung von Biogas und zur CO2-Reformierung des Biogases weiter voneinander entfernt sein – wie das z. B. bei Biogasparks der Fall ist oder wenn mehrere kleinere Biogasanlagen eine größere Abscheidungseinheit mit Biogas beliefern – dann ist ein Transport des Biogases erforderlich. Von Vorteil, weil technisch und ökonomisch weniger aufwändig, ist es, wenn dieser Transport über eine Biogasleitung erfolgt (vgl. Anspruch 51). Das Gleiche gilt für die Abscheidung und Reformierung von regenerativem CO2. Sollten die Anlagen zur Abscheidung von regenerativem CO2 und zur Reformierung des regenerativen CO2 weiter voneinander entfernt sein – wie das z. B. bei Biogasparks der Fall ist oder wenn mehrere kleinere Gaswäsche- bzw. Abscheideanlagen eine größere Reformierungseinheit mit regenerativem CO2 beliefern – dann ist ein Transport des CO2 erforderlich. Von Vorteil weil technisch und ökonomisch weniger aufwändig ist es, wenn dieser Transport über eine spezielle CO2-Leitung erfolgt (vgl. Anspruch 52).Should the plants for the production of biogas and the CO 2 reforming of the biogas be further apart - such as B. in biogas parks is the case or if several smaller biogas plants supply a larger separation unit with biogas - then a transport of biogas is required. Of advantage, because technically and economically less expensive, it is when this transport via a biogas line takes place (see claim 51). The same applies to the separation and reforming of renewable CO 2 . Should the plants for the separation of renewable CO 2 and for the reforming of the regenerative CO 2 be further apart - as the z. B. in biogas parks is the case or if several smaller gas scrubbers or deposition plants supply a larger reforming unit with renewable CO 2 - then transport of CO 2 is required. Of advantage because less technically and economically, it is when this transport via a special CO 2 line takes place (see claim 52).
Um im Verfahrensschritt „CO2-Reformierung” eine Reformierung von CO2 durchführen zu können (CO2 ist im Biogas zu ca. 40% bis 47% enthalten oder wird in fast reiner Form aus dem Verfahrensschritt „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zugeführt), muss Wasserstoff in ausreichender Menge zugegeben werden. Um die gute THG-Bilanz der Inputstoffe des Verfahrensschrittes „CO2-Reformierung” aufrecht zu erhalten, sollte dieser Wasserstoff aus regenerativen Quellen stammen bzw. nicht mit THG-Emissionen belastet sein. Die Nutzung fossiler Quellen und/oder Energieträger verbietet sich daher. Von Vorteil ist es, den benötigten Wasserstoff mittels Elektrolyse zu gewinnen, wobei der dafür eingesetzte Strom vorzugsweise aus regenerativen Quellen stammen sollte (vgl. Anspruch 50). Im Prinzip ist jeder Strom für die Elektrolyse geeignet, der auf < 100 g CO2-Äquivalente/kWhel treibhausgasreduziert ist. Vorzugsweise wird Strom aus Wind- oder Wasserkraft oder aus Geothermie oder aus Solaranlagen oder mittels Photovoltaik gewonnener Strom oder aus Biomasse erzeugter Strom eingesetzt (vgl. Anspruch 53). In Frage kommt dabei auch Strom, der gemäß dem hier offengelegten Verfahren erzeugt wurde (vgl. Anspruch 54) sowie Atom- und Fusionsstrom (Anspruch 55). Unter Umständen kann es Sinn machen, THG-Emissionen in Kauf zu nehmen, z. B., wenn der für die Elektrolyse benötigte Strom besonders günstig ist (vgl. Anspruch 56).In order to be able to carry out a reforming of CO 2 in the "CO 2 reforming" process step (CO 2 is contained in the biogas at about 40% to 47% or in almost pure form from the process step "biogas scrubbing / CO 2 separation / CO 2 "recuperation" supplied), sufficient hydrogen must be added. In order to maintain the good GHG balance of the input materials of the process step "CO 2 reforming", this hydrogen should come from renewable sources or not be burdened with GHG emissions. The use of fossil sources and / or energy sources is therefore prohibited. It is advantageous to recover the required hydrogen by means of electrolysis, wherein the current used for this purpose should preferably originate from regenerative sources (cf claim 50). In principle, each electricity is suitable for electrolysis, which is reduced to <100 g CO 2 equivalents / kWh el greenhouse gas. Preferably, electricity from wind or hydroelectric power or from geothermal energy or from solar plants or electricity obtained by means of photovoltaic power or electricity produced from biomass is used (cf claim 53). In this case also comes electricity, which was generated according to the method disclosed here (see claim 54) and atomic and fusion current (claim 55). It may make sense to accept GHG emissions, such as: B., when the electricity required for the electrolysis is particularly favorable (see claim 56).
Wenn das BioMethan 2 oder das BioMethanol fossile Energieträger substituieren, kommt es zu einer THG-Vermeidung. Im Rahmen der Substitutionsmengen führt das dazu, dass der oder die substituierten fossilen Energieträger nicht zum Einsatz kommen und damit kein weiteres fossiles CO2 in die Umwelt gelangt. In diesem Fall wird zwar kein CO2 dauerhaft aus dem CO2-Kreislauf entfernt, dafür wird aber durch die Substitution fossiler Energieträger verhindert, dass zusätzliches fossiles CO2 in die Atmosphäre kommt.When
In der
In der Ausführungsvariante der
Vorzugsweise werden größere Mengen an regenerativem CO2 in der Industrie dann eingesetzt, wenn die beiden anderen Optionen nicht zur Verfügung stehen (vgl. Anspruch 43). Am einfachsten ist die Substitution von Trockeneis (vgl. Anspruch 44), das mittels Kryo-Verfahren ohne besonderen Aufwand bereits in diesem Verfahrensschritt als Fertigprodukt erzeugt werden kann (vgl. Anspruch 37).Preferably, larger amounts of regenerative CO 2 are used in industry when the other two options are not available (cf claim 43). The simplest method is the substitution of dry ice (cf claim 44), which can already be produced as a finished product by means of a cryo process without any particular effort in this process step (compare claim 37).
Hinsichtlich der Kombination des zusätzlichen Verfahrensschrittes „Substitution fossilen CO2” mit den anderen Verfahrensschritten sollen auch Ausführungsvarianten ohne die CO2-Reformierung und/oder ohne die CO2-Sequestierung und/oder ohne den Verfahrensschritt „Komprimierung” soll geschützt sein.With regard to the combination of the additional process step "Substitution of fossil CO 2 " with the other process steps, embodiments without the CO 2 reforming and / or without the CO 2 sequestering and / or without the "compression" process step should also be protected.
Die
Da BioMethan, das gemäß dem hier offengelegten Verfahren erzeugt wurde, meist wertvoller ist als verstromtes Biogas – insbesondere als Kraftstoff – kann es von Vorteil sein, den Biogasanteil, der in den Verfahrensschritt „Verstromung” geht, zu minimieren. Dies geschieht u. a. dadurch, dass die Biogasverstromung auf den Eigenbedarf begrenzt wird (vgl. Anspruch 30).Since BioMethan, which was produced according to the method disclosed here, is usually more valuable than biogas - especially as a fuel - it may be advantageous to minimize the proportion of biogas, which goes into the process step "power generation". This happens u. a. in that the biogas power generation is limited to its own use (see claim 30).
Es hat sich erwiesen, dass bei der Verstromung von Biogas Größen- bzw. Volumeneffekte (scale effects) auftreten. Je größer die Generatorsets (BHKW) oder Brennstoffzellen oder ORC-Anlagen sind, desto höher fällt der elektrische Wirkungsgrad aus. Es ist deshalb von Vorteil, wenn die Verstromungsanlagen eine gewisse Mindestgröße aufweisen, insbesondere dann, wenn aus irgendwelchen Gründen die Biogasmengen, die in den Strang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” und/oder den Strang „CO2-Reformierung” und/oder den Strang „Substitution fossilen CO2” gehen, zurückgefahren werden müssen und der überwiegende Teil des Biogases in die Verstromung geht (vgl. Anspruch 32). Es ist ferner von Vorteil, wenn nur Verstromungsanlagen mit höchsten elektrischen Wirkungsgraden zum Einsatz kommen (vgl. Anspruch 33). Da das in den Strang „Verstromung” geführte Biogas mindestens treibhausgasreduziert ist (vgl. Anspruch 75), weisen auch der in diesem Strang erzeugte Strom und die in diesem Strang erzeugte Wärme gute bis sehr gute THG-Werte auf (s. o.). Diese guten bis sehr guten THG-Werte werden dem selbst erzeugten Strom und der selbst erzeugten Wärme bei verfahrensinterner Verwendung quasi mitgegeben, wodurch die Verfahrensschritte, in denen dieser THG-reduzierte bzw. THG-freie Strom und diese THG-reduzierte bzw. THG-freie Wärme zum Einsatz kommen, hinsichtlich ihrer THG-Werte entlastet werden.It has been proven that the generation of electricity from biogas causes scale effects. The larger the generator sets (CHP) or fuel cells or ORC systems, the higher the electrical efficiency. It is therefore advantageous if the power plants have a certain minimum size, especially if for some reason the amounts of biogas in the strand "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO2 recuperation" and / or the strand "CO 2 reforming "And / or the strand" substitution of fossil CO 2 "go, must be reduced and the vast majority of biogas goes into the generation of electricity (see claim 32). It is also advantageous if only power plants with the highest electrical efficiencies are used (see claim 33). Since the biogas fed into the "power generation" line is at least reduced in terms of greenhouse gas (cf. claim 75), the electricity generated in this line and the heat generated in this line also have good to very good THG values (see above). These good to very good GHG values are virtually passed on to the self-generated electricity and the self-generated heat when used in-house, thereby reducing the process steps in which this GHG-reduced or GHG-free stream and this GHG-reduced or GHG-free Heat are used, to be relieved in terms of their GHG values.
Die Ausführungsvariante der
Für den Fall, dass bestimmte THG-Werte gelieferten werden sollen, kann dem treibhausgasreduzierten BioMethan vor bzw. anlässlich der Verflüssigung CNG beigemischt werden. Pro kWh BioMethan können zwischen 0,1 kWh und 20 kWh CNG beigemischt werden (vgl. Anspruch 81). Das verflüssigte treibhausgasreduzierte BioMethan bzw. die verflüssigte BioMethan-/CNG-Mischung wird vorzugsweise als THG-reduzierter bzw. THG-freier Kraftstoff eingesetzt (vgl. Ansprüche 15).In the event that certain GHG values are to be supplied, CNG can be added to the greenhouse gas-reduced BioMethan before or during liquefaction. Between 0.1 kWh and 20 kWh CNG can be admixed per kWh BioMethan (see claim 81). The liquefied greenhouse gas-reduced bio-methane or the liquefied bio-methane / CNG mixture is preferably used as a THG-reduced or THG-free fuel (cf claims 15).
Der Verfahrensschritt „Verflüssigung” kann inklusive der Bereitstellung des ggf. erforderlichen CNG in jede Ausführungsvariante des Verfahrens und damit auch alle vorstehenden Ausführungsvarianten integriert werden.The process step "liquefaction" can be integrated including the provision of any CNG necessary in each embodiment of the process and thus all the above variants.
In dieser Ausführungsvariante kann der Nutzer des Verfahrens folgendes entscheiden: a) welche Einsatzstoffe in welchen Anteilen zum Einsatz kommen, b) ob sie vorbehandelt werden sollen oder nicht, c) mit welchem Anteil das THG-reduzierte Biogas in welchen Verwertungsstrang geht, d) mit welchem Anteil das rekuperierte CO2 in welchen Verwertungsstrang geht, e) ob das erzeugte treibhausgasreduzierte BioMethan verflüssigt werden soll oder nicht, f) ob das gasförmige treibhausgasreduzierte BioMethan im Erdgasnetz oder außerhalb des Netzes mit Erdgas vermischt wird und g) ob das „CBM” als THG-freier oder als THG-reduzierter Kraftstoff genutzt werden soll, d. h. in welchem Verhältnis es mit CNG vermischt wird.In this embodiment, the user of the method can decide the following: a) which ingredients are used in which shares, b) whether they should be pretreated or not, c) with what proportion of the GHG reduced biogas goes into which utilization strand, d) with how much of the recuperated CO 2 in which recovery strand is, e) whether the greenhouse gas reduced BioMethan generated is to be liquefied or not, f) if the gaseous greenhouse gas reduced BioMethan in the gas system or outside the system is mixed with natural gas, and g) if the "CBM" as GHG-free or as GHG-reduced fuel is to be used, ie in what ratio it is mixed with CNG.
Wie bereits erwähnt soll der Schutz nicht nur das vollständige Verfahren umfassen, sondern auch Veränderungen und Modifizierungen an dem offenbarten Verfahren, seinen Ausführungsvarianten und der offenbarten Biogasanlage. Insofern sollen auch Ausführungsvarianten geschützt seinen, denen einzelne Verfahrensschritte fehlen, z. B. die in
In der
In der
Die extrahierten Nährstoffe können – müssen aber nicht – in den Verfahrensschritt „Düngemittelherstellung” geführt werden, wo aus ihnen Düngemittel und/oder Düngemittelkomponenten hergestellt werden (vgl. Anspruch 84). Diese substituieren Mineraldünger, wodurch die aus der Herstellung und der Ausbringung des Mineraldüngers resultierenden THG-Emissionen vermieden werden. Der positive Effekt auf die THG-Emissionen wird dem Hauptprodukt des Verfahrens, dem BioMethan bzw. dem CBM, zugeschrieben.The extracted nutrients can - but need not - be led into the process step "fertilizer production", where from them fertilizers and / or fertilizer components are produced (see claim 84). These substitute mineral fertilizers, thereby avoiding the GHG emissions resulting from the production and application of the mineral fertilizer. The positive effect on GHG emissions is attributed to the main product of the process, BioMethan or CBM.
Dieser THG-Effekt wird noch positiver, wenn in einem oder in beiden Verfahrensschritten Energien aus regenerativen Quellen eingesetzt werden, die vorzugsweise treibhausgasarm sind und besonders vorzugsweise treibhausgasfrei (vgl. Ansprüche 23 bis 29).This GHG effect is even more positive if energies from regenerative sources are used in one or both process steps, which are preferably low in greenhouse gases and particularly preferably free of greenhouse gas (compare claims 23 to 29).
Da bei der anaeroben bakteriellen Vergärung in jedem Fall Gärreste anfallen, können die Verfahrensschritte „Nährstoffextrahierung” und „Düngemittelherstellung” in jede der bereits beschriebenen Ausführungsvarianten integriert werden sowie in jede andere Ausführungsvariante.Since in the anaerobic bacterial fermentation incurred in each case digestate, the process steps "nutrient extraction" and "fertilizer production" can be integrated into each of the previously described embodiments and in any other embodiment.
Die Ausführungsvariante der
Die Brennstoffpellets ersetzen fossilen Brennstoff (Heizöl, Kohle oder Erdgas), große Mengen an THG-Emissionen werden so vermieden. Diese THG-Vermeidung wird dem Verfahren bzw. dem Hauptprodukt THG-reduziertes BioMethan bzw. CBM zugeschrieben, wodurch sich die THG-Bilanzen weiter verbessern.The fuel pellets replace fossil fuel (heating oil, coal or natural gas), thus avoiding large amounts of GHG emissions. This GHG prevention is ascribed to the process or the main product GHG-reduced bio methane or CBM, which further improves the GHG balance sheets.
Es ist für jede Ausführungsvariante schon in energetischer Hinsicht vorteilhaft, die Brennstoffherstellung in das Verfahren zu integrieren – was durchaus möglich ist und geschützt werden soll.It is already advantageous in terms of energy for each embodiment to integrate the fuel production in the process - which is quite possible and should be protected.
Die Ausführungsvariante der
Die Brennstoffpellets ersetzen weiterhin fossilen Brennstoff (Heizöl, Kohle oder Erdgas). Es ist für jede Ausführungsvariante vorteilhaft, die Rekuperation der Gärrestasche und deren Verwertung in die jeweilige Verfahrensvariante zu integrieren – z. B. in die Verfahrensvariante der
Die THG-Bilanzen des Verfahrens bzw. des CBM können noch durch eine ganze Reihe von Verfahrensmodifikationen verbessert werden. So können im Verfahrensschritt „Konversion” erfindungsgemäß nur treibhausgasarme bzw. treibhausgasfreie Energien zum Einsatz kommen, vorzugsweise selbst erzeugter treibhausgasfreier Strom und selbst erzeugte treibhausgasfreie Wärme (vgl. Ansprüche 23 bis 29). Der Verfahrensschritt „Konversion” trägt damit ebenfalls nicht oder kaum mehr mit Treibhausgaseffekten zu einer schlechten Treibhausgasbilanz des erzeugten Biogases, der anderen erzeugten Energieträger (BioMethanol, alternativer Brennstoff) und der erzeugten Energien (Strom, Wärme) bei.The GHG balances of the process or of the CBM can still be improved by a whole series of process modifications. Thus, in the process step "conversion" according to the invention only low-GHG or greenhouse gas-free energy can be used, preferably self-generated greenhouse gas-free electricity and self-generated greenhouse gas-free heat (cf claims 23 to 29). The process step "conversion" thus also contributes little or no greenhouse gas effects to a poor greenhouse gas balance of the biogas produced, the other energy sources generated (bio-methanol, alternative fuel) and the energy generated (electricity, heat).
Vorzugsweise wird auch in allen Verfahrensschritten, in denen Wärme benötigt wird, mit treibhausgasfreier Wärme, vorzugsweise mit selbst erzeugter Wärme gearbeitet, so dass auch diese Verfahrensschritte die THG-Bilanz des Produkts BioMethan nicht oder kaum mit Treibhausgasen belasten. Preferably, in all process steps in which heat is needed, with greenhouse-gas-free heat, preferably worked with self-generated heat, so that these steps do not or hardly burden the GHG balance of the product BioMethan with greenhouse gases.
Aus allen Konversionsprozessen, die für die Konversion von Biomasse zu allgemein einsetzbaren Energieträgern verfügbar sind, wurde erfindungsgemäß das Verfahren ausgesucht, das die höchsten Konversionsraten und den geringsten apparativen Aufwand aufweist, also die beste Kombination aus Substrateffizienz und Anlageneffizienz und damit die beste Gesamteffizienz. Das ist die anaerobe bakterielle Vergärung (vgl. Anspruch 1). Um die anfänglich hohe Treibhausgasbelastung von Anbaubiomasse zu vermeiden, werden in einem ersten Verfahrensschritt „Substrat-Auswahl” (vgl. Anspruch 23) Gärsubstrate ausgewählt, die diese Treibhausgasbelastung nicht bzw. nur in geringem Maße aufweisen: treibhausgasfreie Reststoffe, darunter Festmist (vgl. Ansprüche 7, 10 und 11), treibhausgasarmer Biomüll (vgl. Ansprüche 8 und 12) und Nachwachsende Rohstoffe, die im Verfahrensschritt „Anbau” vorzugsweise treibhausgasarm sind (vgl. Ansprüche 9 und 13).From all the conversion processes that are available for the conversion of biomass into generally usable energy sources, the method was selected according to the invention, which has the highest conversion rates and the lowest equipment cost, ie the best combination of substrate efficiency and system efficiency and thus the best overall efficiency. This is the anaerobic bacterial fermentation (see claim 1). In order to avoid the initially high greenhouse gas pollution of cultivated biomass, in a first process step "substrate selection" (cf., claim 23), fermentation substrates are selected which do not or only to a minor extent have greenhouse gas pollution: greenhouse gases-free residues, including solid manure (cf. 7, 10 and 11), greenhouse gas-poor organic waste (see claims 8 and 12) and renewable raw materials, which are preferably low greenhouse gas in the process step "cultivation" (see claims 9 and 13).
Es ist vorteilhaft, für die anaerobe bakterielle Vergärung der Reststoffe Stroh, strohhaltiger Festmist und Biomüll das Verfahren der Feststoffvergärung in perkolierten Garagenfermentern zu nutzen (vgl. Anspruch 18). Dieses Verfahren ist gleichwohl nicht zwingend erforderlich, die diversen Nassverfahren können ebenfalls eingesetzt werden.It is advantageous for the anaerobic bacterial fermentation of straw, straw-containing solid manure and organic waste to use the process of solidification in percolated garage fermenters (cf claim 18). However, this method is not absolutely necessary, the various wet methods can also be used.
Wenn das Gesamtverfahren mit all seinen Verfahrensschritten schließlich so gestaltet ist, dass das BioMethan am Ende treibhausgasnegativ wird (z. B. durch Nutzung der optionalen Verfahrensschritte „Nährstoffextrahierung” und/oder „Brennstoffherstellung” oder durch eine entsprechende Auswahl der in den diversen Verfahrensschritten einzusetzenden Energien und Energieträger oder durch eine entsprechende Aufteilung des Biogases im Verfahrensschritt „Biogasaufteilung” oder durch die Nutzung des Verfahrensschrittes „CO2-Sequestierung”), und wenn das Ziel ein THG-freies CBM ist, dann kann auch der Anteil treibhausgasintensiver NawaRo an der Frischmasse erhöht werden, und zwar so weit, bis die Treibhausgasbelastung des Produkts „CBM” gerade eben noch nicht vom Negativen ins Positive kippt, d. h., dann kommen auch Mais und Grünroggen als Gärsubstrat in Frage, denn Mais und Grünroggen haben die Vorteile hoher Hektarerträge und großer Verfügbarkeit (vgl. Ansprüche 9 und 13).Finally, when the overall process, with all of its process steps, is designed to ultimately make the BioMethan greenhouse gas negative (eg by using the optional process steps "nutrient extraction" and / or "fuel production" or by an appropriate selection of the energies to be used in the various process steps and energy carriers or by a corresponding division of the biogas in the process step "Biogasaufteilung" or by the use of the process step "CO 2 sequestration"), and if the target is a GHG-free CBM, then the proportion of greenhouse gas-intensive NawaRo increased to the fresh mass So far, until the greenhouse gas load of the product "CBM" just now does not tilt from the negative to the positive, that is, then corn and green rye as a fermentation substrate in question, because corn and green rye have the benefits of high yields per hectare and high availability (see claims 9 and 13).
Insbesondere wenn bei der Konversion das (Sub-)Verfahren der Feststoffvergärung mittels perkolierten Garagen eingesetzt wird (s. u.), kann der Verfahrensschritt „Innerbetrieblicher Transport” eine bedeutende Quelle für Treibhausgasbelastungen sein. Erfindungsgemäß wird nach diesem Verfahren erzeugtes THG-negatives BioMethan oder ein entsprechendes Erdgasäquivalent als Kraftstoff für den bzw. die Rad- bzw. Teleskoplader eingesetzt, so dass die Treibhausgasbelastungen der ebenfalls eingesetzten Kraftstoffe Erdgas und Diesel kompensiert werden (vgl. Anspruch 74). Stationäre Fördermittel werden elektrisch betrieben. Hierfür kommt THG-reduzierter, vorzugsweise mit THG-freier Strom zum Einsatz (vgl. Ansprüche 24, 25 und 26).In particular, if the (sub-) method of solidification by means of percolated garages is used in the conversion (see below), the step "internal transport" can be a significant source of greenhouse gas pollution. According to the invention, GHG-negative bio-methane or a corresponding natural gas equivalent produced by this method is used as fuel for the wheeled or telescopic loader, so that the greenhouse gas pollution of the likewise used natural gas and diesel fuels is compensated (see claim 74). Stationary conveyors are electrically operated. For this purpose, use is made of THG-reduced, preferably THG-free, current (compare claims 24, 25 and 26).
Im Verfahrensschritt „Biogasaufteilung” erfolgt wie oben bereits dargestellt eine Aufteilung des in der Biogasanlage erzeugten und ggf. aus externen Quellen zugeführten Biogases auf die 3 Verwertungsstränge und Verfahrensschritte „Verstromung”, „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” und „CO2-Reformierung”. Mit der Aufteilung wird u. a. entschieden, welcher apparativer Aufwand und welcher weitere Energieeinsatz bei welchen Rahmenbedingungen getätigt werden soll. Mit sich ändernden Marktpreisen für genutzte Energie und erzeugte Energieträger kann es einmal technisch und/oder ökonomisch mehr Sinn machen, das treibhausgasreduzierte Biogas in den Verwertungsstrang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zu geben (vgl. Anspruch 34), ein anderes Mal ist es sinnvoller, es zu einem möglichst großen Anteil in den Verwertungsstrang „CO2-Reformierung” zu führen (vgl. Anspruch 45) und in einem dritten Fall werden die technischen Parameter und/oder der Deckungsbeitrag am höchsten, wenn ein möglichst großer Anteil am Biogas verstromt wird (vgl. Anspruch 31). Durchaus möglich ist auch der Fall, dass eine ganz bestimmte prozentuale Aufteilung des Biogases auf die drei Verwertungsstränge im technischen und / oder ökonomischen Sinne optimal ist. Durch das Einziehen des Verfahrensschrittes „Biogasaufteilung” in das Gesamtverfahren ist eine flexible Steuerung bzw. Regelung der jeweiligen Biogasanteile möglich, so dass die Erzeugung der diversen Energieträger an die sich ändernden Rahmenbedingungen angepasst werden kann. Technisch erfolgt die Steuerung des Biogasstroms durch einfache Ventile in den entsprechenden Gasleitungen.In the process step "Biogasaufteilung" as shown above, a split of biogas generated in the biogas plant and possibly supplied from external sources biogas on the 3 utilization strands and process steps "power generation", "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 -reconcentration" and " CO 2 reforming ". Among other things, it is decided with the distribution, which equipment expenditure and which further energy use is to be carried out under which framework conditions. With changing market prices for used energy and generated energy sources, it may make more sense technically and / or economically to pass the greenhouse gas-reduced biogas into the utilization train "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 -reconcentration" (see claim 34), On the other hand, it makes more sense for it to lead to the largest possible share in the recovery cycle "CO 2 reformation" (see claim 45) and in a third case the technical parameters and / or the contribution margin become the highest, if possible large proportion of biogas is converted into electricity (see claim 31). Quite possible is also the case that a very specific percentage distribution of biogas on the three utilization strands in the technical and / or economic sense is optimal. By drawing in the process step "biogas distribution" in the overall process, a flexible control or regulation of the respective biogas shares is possible, so that the generation of various energy sources can be adapted to the changing conditions. Technically, the biogas flow is controlled by simple valves in the corresponding gas lines.
Sollten die Anlagen zur Erzeugung von Biogas und zur Abscheidung des CO2 aus dem Biogas weiter voneinander entfernt sein wie das z. B. bei Biogasparks der Fall ist oder wenn mehrere kleinere Biogasanlagen eine größere Abscheidungseinheit mit Biogas beliefern, dann ist ein Transport des Biogases erforderlich. Von Vorteil weil technisch und ökonomisch weniger aufwändig ist es, wenn dieser Transport über eine Biogasleitung erfolgt (vgl. Anspruch 41). Möglich ist auch ein Transport mittels Tanks (vgl. Anspruch 42).Should the plants for the production of biogas and for the separation of CO 2 from the biogas be further apart than the z. B. in biogas parks is the case or if several smaller biogas plants supply a larger separation unit with biogas, then a transport of biogas is required. Of advantage because less technically and economically, it is when this transport via a biogas line takes place (see claim 41). Transport by means of tanks is also possible (see claim 42).
Ggf. werden die Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” in gasförmigem Zustand benötigt. Bei BioMethan ist dies z. B. dann der Fall, wenn kein Erdgasnetz vorhanden ist. Da es (noch) kein öffentliches CO2-Netz gibt, ist es erforderlich, diese beiden Gase dann in Drucktanks abzufüllen und auszuliefern (vgl. Ansprüche 63, 64, 65 und 78). Dies geschieht mit stromintensiven Kompressoren im Verfahrensschritt „Abfüllung”. Auch hier wird treibhausgasreduzierter Strom eingesetzt, vorzugsweise treibhausgasarmer Strom, besonders vorzugsweise treibhausgasfreier Strom und insbesondere treibhausgasnegativer Strom (vgl. Ansprüche 23 bis 26). Possibly. the gasses "BioMethan" and "Regeneratives CO 2 " in gaseous state are needed. For BioMethan this is z. B. then the case when no natural gas network is available. Since there is (still) no public CO 2 network, it is necessary to then fill and deliver these two gases in pressure tanks (see claims 63, 64, 65 and 78). This is done with power-intensive compressors in the process step "filling". Here, too, greenhouse gas-reduced electricity is used, preferably low-greenhouse gas electricity, particularly preferably greenhouse-gas-free electricity and, in particular, greenhouse gas-negative electricity (compare claims 23 to 26).
Im Verfahrensschritt „Distribution BioMethan” erfolgt die Verteilung der Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” entweder über Gasleitungen oder wie beim BioMethanol mit mobilen Tanks (vgl. Anspruch 80). Wenn bei der Distribution der Gase Lkw eingesetzt werden, sollen diese mit treibhausgasfreiem oder treibhausgasnegativem BioMethan oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder mit einem entsprechenden Erdgasäquivalent angetrieben werden (vgl. Anspruch 65). Die Treibhausgasbelastung des Prozessschrittes „Distribution” fällt dann auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel zu einem Mischkraftstoff sehr gering aus, ggf. geht die THG-Belastung aufgrund einer Treibhausgasneutralität der Kraftstoffmischung sogar auf null zurück (vgl. Ansprüche 65 bis 68).In the process step "Distribution BioMethan", the distribution of the gases "BioMethan" and "Regeneratives CO 2 " takes place either via gas pipes or, as with BioMethanol, with mobile tanks (see claim 80). If trucks are to be used for the distribution of the gases, they are to be powered by greenhouse-gas-free or greenhouse-gas-negative BioMethane or a mixture of fossil diesel, greenhouse-gas-free or greenhouse-gas-negative bio-methane and fossil natural gas or a corresponding natural gas equivalent (see claim 65). The greenhouse gas pollution of the process step "distribution" then falls even with a mixing of the bio methane and natural gas with fossil diesel to a mixed fuel very low, possibly the GHG load due to a greenhouse gas neutrality of the fuel mixture even to zero (see claims 65 to 68).
Wie bereits dargestellt treten in mehren Verfahrensschritten Volumeneffekte (scale effects bzw. economies of scale) auf. Es ist deshalb in jeder Ausführungsvariante von Vorteil, möglichst große Biogasanlagen zu errichten und zu betreiben (vgl. Anspruch 22).As already mentioned, volume effects (scale effects or economies of scale) occur in several process steps. It is therefore in each embodiment of advantage to build and operate the largest possible biogas plants (see claim 22).
Wenn es mit allen Schritten realisiert ist, dann kann mit dem hier offengelegten Verfahren THG-reduziertes, vorzugsweise THG-armes, besonders vorzugsweise THG-freies und insbesondere THG-negatives BioMethan erzeugt werden, dessen THG-Minderungseffekt ggü. Erdgas (CNG) mindestens 100 bzw. 180 bzw. 236 bzw. 336 g CO2-Äquivalente/kWhBioMetchan beträgt (vgl. Anspruch 16). Das vorzugsweise THG-negative BioMethan kann anschließend so mit fossilem und damit treibhausgasbelastetem Erdgas (Compressed Natural Gas = CNG; THG-Belastung well-to-wheel bei 236 g CO2-Äquivalenten/kWhCNG) vermischt werden, dass das resultierende Mischgas jede beliebige THG-Belastung zwischen –567 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas und +236 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas aufweist (vgl. Anspruch 58). Damit können mit dem neuen Verfahren sowohl eine ganze Reihe von Mischgasen mit unterschiedlicher THG-Reduktion erzeugt werden als auch ein absolut THG-freies Mischgas und sogar diverse THG-negative (!) Mischgase. Diese Mischgase können als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt werden.If it is realized with all steps, then with the method disclosed here GHG-reduced, preferably low-GHG, particularly preferably GHG-free and especially GHG-negative BioMethan can be produced whose GHG reduction effect compared. Natural gas (CNG) is at least 100 or 180 or 236 or 336 g CO 2 equivalents / kWh BioMetchan (see claim 16). The preferably GHG-negative BioMethan can then be so mixed with fossil and thus greenhouse gas polluted natural gas (CNG, THG load well-to-wheel at 236 g CO 2 equivalents / kWh CNG ) that the resulting mixed gas any GHG load between -567 g CO 2 -equivalent / kWh mixed gas and +236 g CO 2 -equivalent / kWh mixed gas has (see claim 58). Thus, with the new process both a whole range of mixed gases with different GHG reduction can be generated as well as a completely GHG-free mixed gas and even various GHG-negative (!) Mixed gases. These mixed gases can be used as fuel in traffic.
Bei der Vermarktung des Kraftstoffs ist es erforderlich und wichtig, eingängige und gut handhabbare THG-Effekte darstellen zu können. Eine THG-Minderung um z. B. 85% ist für Endverbraucher eingängiger und klarer als eine THG-Minderung um 82%. THG-Minderungseffekte werden deshalb z. B. auch in der Gesetzgebung auf 5%-Punkte auf- oder abgerundet. Dementsprechend ist es von besonderem ökonomischem Vorteil, Mischgase anbieten zu können, deren THG-Minderungseffekt in die 5%-Stufung fällt (vgl. Anspruch 17).When marketing the fuel, it is necessary and important to be able to present catchy and manageable GHG effects. A GHG reduction by z. B. 85% is more catchy and clear to end users than 82% GHG reduction. GHG reduction effects are therefore, for. This is also rounded up or down to 5 percentage points in the legislation. Accordingly, it is of particular economic advantage to be able to offer mixed gases whose GHG reduction effect falls within the 5% classification (see claim 17).
Das Blockdiagramm der
Durch die Sequestierung des regenerativen CO2 findet wie oben bereits dargelegt eine Entfernung von regenerativem CO2 aus dem „kurzen” CO2-Kreislauf statt (der „lange” CO2-Kreislauf beinhaltet die langfristige, fossile Einlagerung des CO2 in geologische Formationen). Die Entfernung von regenerativem CO2 aus dem kurzen CO2-Kreislauf wird dem verbleibenden Energieträger zugerechnet, also dem BioMethan. Dieser Effekt ist gemäß neuer Erkenntnis so groß, dass die gemäß
Die THG-Negativität des BioMethans macht es wie oben dargelegt möglich, das THG-negative BioMethan mit Erdgas zu vermischen, ohne das die THG-Bilanz des Mischgases die Nulllinie, also 0 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas, überschreitet (vgl. Anspruch 88). Deshalb sollen vor allem auch die erfindungsgemäßen Anlagenanordnungen zur Vermischung von treibhausgasreduziertem BioMethan mit (fossilem) Erdgas geschützt werden, insbesondere Anlagenanordnungen zur Vermischung von treibhausgasnegativem BioMethan mit (fossilem) Erdgas (vgl. Ansprüche 88 und 87). Die entsprechenden Ausführungsvarianten sind in den
Subvarianten der in
In dieser einfachsten Ausführungsvariante der Anlage sind bei der Auswahl der Einsatzstoffe noch keine Veränderungen zu einer konventionellen Biogasanlage vorgesehen, es kommen nach wie vor relativ THG-reiche NawaRo zum Einsatz. Auch ein speziell eingerichtetes Lager zur umweltfreundlichen Lagerung der Einsatzstoffe wird in dieser Ausführungsvariante (noch) nicht eingesetzt, d. h. es wird (zunächst) nicht darauf geachtet, ob die eingelagerten Einsatzstoffe Methan oder Ammoniak oder Lachgas ausdünsten. Auch werden Verrottungsprozesse (zunächst noch) zugelassen. Für den Transport der Einsatzstoffe vom Ort des Anfalls zur Biogasanlage werden (zunächst noch) konventionelle Transportmittel (Traktoren und Lkw) eingesetzt. Auch in dem für die Substrat-Annahme und die Substrat-Zwischenlagerung vorgesehenen Anlagenbereich wird wie bei der Substrat-Lagerung (noch) nicht darauf geachtet, ob es zu Ausdünstungen von Methan oder Ammoniak oder Lachgas kommt.In this simplest embodiment variant of the plant, no changes to a conventional biogas plant are provided in the selection of starting materials, it is still relatively rich in greenhouse gas NawaRo used. Also, a specially designed warehouse for environmentally friendly storage of starting materials is not (yet) used in this embodiment, d. H. it is (initially) not paid attention to whether the stored feedstocks exude methane or ammonia or nitrous oxide. Also, rotting processes are (initially) allowed. For the transport of the input materials from the place of the seizure to the biogas plant, (initially) conventional means of transport (tractors and trucks) are used. Also in the plant area provided for the substrate assumption and the substrate interim storage, as in the case of substrate storage, care is still not taken to ensure that any emissions of methane or ammonia or nitrous oxide occur.
Die Konversion der Biomasse in Biogas erfolgt wie von der Branche bislang praktiziert in konventionellen Fermentern. Da zunächst auch die Einsatzstoffe unverändert bleiben, weist das dabei entstehende Biogas (noch) keine THG-Reduzierung auf (siehe
Das (noch) konventionell erzeugte, THG-belastete Biogas und ggf. aus externen Quellen zugeführtes Biogas werden im Anlagenmodul „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zu BioMethan aufbereitet: das Biogas wird in einer Gasaufbereitungsanlage „gewaschen”, d. h. das im Biogas mit ca. 39–47% enthaltene CO2 und andere Gase (Schwefel, Ammoniak, Stickstoff, Sauerstoff, die zusammen zu ca. 5% im Biogas enthalten sind) werden abgeschieden. Dies geschieht in konventionellen Anlagen (u. a. mit Druckwechsel-Technik) oder mit Anlagen zur Durchführung der Drucklosen Aminwäsche, vorzugsweise aber mit Kälte-Technik (Kryo-Technik); vgl. Anspruch 91. Das abgeschiedene, regenerative CO2 wird aber nicht wie bislang üblich in die Atmosphäre entlassen, sondern erfindungsgemäß aufgefangen und in Drucktanks oder in Flüssigtanks oder in wärmeisolierten Behältern oder Räumen zwischengelagert oder in eine Gasleitung eingespeist (vgl. Anspruch 85). Die Verwendungsoptionen des rekuperierten regenerativen CO2 umfassen die geologische Endlagerung (Sequestierung; siehe Anlagenvariante der
Es ist von Vorteil, wenn für die CO2-Abscheidung Anlagen eingesetzt werden, bei denen der Methanschlupf und die THG-Emission sehr gering sind (Methan ist 23-mal so umweltschädlich wie Kohlenstoffdioxid). Das ist bei Anlagen zur drucklosen Aminwäsche der Fall (vgl. Anspruch 91). Wenn der Transport oder die Nutzung des CO2 oder des resultierenden BioMethans in flüssiger Form erfolgen soll (vgl. Ansprüche 85, 95, 96 und 97), ist es vorteilhaft, Anlagen einzusetzen, die mit Kälte arbeiten und das CO2 in flüssiger Form bringen können und zwar mit relativ geringem weiterem Energieaufwand für die Abkühlung (vgl. Anspruch 91).It is advantageous if plants are used for CO 2 capture, where the methane slip and the GHG emission are very low (methane is 23 times as polluting as carbon dioxide). This is the case for systems for pressureless amine scrubbing (see claim 91). If the transport or use of the CO 2 or the resulting bio-methane is to take place in liquid form (see claims 85, 95, 96 and 97), it is advantageous to use plants which work with cold and bring the CO 2 in liquid form can and with relatively little additional energy for the cooling (see claim 91).
Es hat sich gezeigt, dass bei der Biogaswäsche bzw. bei der CO2-Abscheidung Größeneffekte (scale effects) auftreten. Bei einer Verdopplung der Kapazität der eingesetzten Anlagen erhöht sich der apparative Aufwand nur minimal. Dadurch sinken die Stückkosten bzw. die Kosten pro m3 Biogas stark. Es ist deshalb von Vorteil, wenn der in das Anlagenmodul „Anlagen zur Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” geführte Volumenstrom eine gewisse Mindestgröße aufweist (vgl. Anspruch 98).It has been shown that biogas scrubbing or CO 2 capture has scale effects. With a doubling of the capacity of the systems used, the expenditure on equipment increases only minimally. As a result, the unit costs or the costs per m 3 of biogas fall sharply. It is therefore of advantage if the volume flow conducted into the plant module "plants for biogas scrubbing / CO 2 separation / CO 2 recuperation" has a certain minimum size (see claim 98).
Während die Abscheidung und Rekuperation des regenerativen CO2 im Anlagenmodul „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” vorgenommen wird, erfolgt die Endlagerung des (regenerativen) CO2 in einem entfernt platzierten geologischen Endlager (vgl. Ansprüche 85 und 99). Da bei der Sequestierung des rekuperierten regenerativen CO2 bessere Treibhausgaseffekte entstehen als bei der Reformierung des rekuperierten CO2 zu Methan (CH4) oder zu Methanol (CH3OH) und auch bessere Treibhausgaseffekte als bei der Substitution fossilen CO2 durch das aufgefangene regenerative CO2, ist es von Vorteil, wenn ein möglichst großer Anteil des Biogases in den Anlagenstrang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” geleitet wird (vgl. Anspruch 85), hiervon ein möglichst großer Teil abgeschieden und aufgefangen wird (vgl. Anspruch 85) und hiervon ein möglichst großer Teil sequestiert wird (vgl. Anspruch 101), denn es könnte auch in die Reformierung (siehe Ausführungsvariante der
Da das CO2 nur an ausgewählten Orten geologisch endgelagert werden kann, muss es i. d. R. von der Abscheidungs- und Rekuperationsvorrichtung zum Sequestierungsort transportiert werden. Dies geschieht abgekühlt in Flüssigkeitstanks oder gasförmig in Drucktanks oder in fester Form als Trockeneis oder gasförmig über eine CO2-Leitung (vgl. Ansprüche 91, 102, 103, 96, 106 und 107). Außer für den Transport mittels dezidierter Gasleitung werden als Transportmittel vorzugsweise Lkw und/oder Schiffe eingesetzt, die THG-freien Kraftstoff nutzen (vgl. Ansprüche 108 bis 110).Since the CO 2 can only be stored geologically at selected locations, it usually has to be transported from the deposition and recuperation device to the sequestration site. This is done cooled in liquid tanks or in gaseous form in pressure tanks or in solid form as dry ice or in gaseous form via a CO 2 line (compare claims 91, 102, 103, 96, 106 and 107). Apart from transport by means of a dedicated gas line, the means of transport used are preferably trucks and / or ships which use GHG-free fuel (compare claims 108 to 110).
In
Die Auswahl der Einsatzstoffe umfasst in der Ausführungsvariante der
Bei der Substrat-Lagerung wird darauf geachtet, dass die eingelagerten Einsatzstoffe nicht Methan, Ammoniak, CO2 oder Lachgas ausdünsten. Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden, weil die dabei stattfindenden Oxidationsprozesse mit der Produktion von CO2 verbunden sind. Z. B. wird das Stroh trocken gelagert, so dass keine (aeroben) Verrottungsprozesse stattfinden können und damit kein CO2 in die Atmosphäre gelangt.During substrate storage care is taken to ensure that the stored feedstock does not exude methane, ammonia, CO 2 or nitrous oxide. Also rotting processes are prevented if possible, because the occurring oxidation processes are connected with the production of CO 2 . For example, the straw is stored dry, so that no (aerobic) rotting processes can take place and thus no CO 2 enters the atmosphere.
Beim Substrat-Transport der Biomassen vom Ort des Anfalls zur Biogasanlage werden erfindungsgemäß innovative Traktoren und Lkw eingesetzt, die mit treibhausgasfreiem, vorzugsweise mit treibhausgasnegativem BioMethan betrieben werden oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder mit einem entsprechenden Erdgasäquivalent (vgl. Ansprüche 114, 115 und 116). Die diversen Festmiste werden unmittelbar nach deren Ausräumung aus dem Stall aufgenommen und zur Biogasanlage gebracht. Die Treibhausgasbelastung des Transports fällt damit auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel sehr gering aus. Vorzugsweise geht die THG-Belastung des für den Biomassetransport eingesetzten Kraftstoffs sogar auf null zurück. Positiv wirkt sich darüber hinaus aus, dass die Transportmittel beim Transport der Biomasse – außer beim Transport von Stroh – abgedeckt sind (vgl. Anspruch 117).When substrate transport of biomass from the place of the attack to biogas plant according to the invention innovative tractors and trucks are used, which are operated with greenhouse gas free, preferably with greenhouse gas negative bio methane or with a mixture of fossil diesel, greenhouse gas or greenhouse gas negative bio methane and fossil natural gas or with a corresponding Natural gas equivalent (see claims 114, 115 and 116). The various mats are picked up immediately after their removal from the barn and brought to the biogas plant. The greenhouse gas load on the transport is therefore very low, even if bioMethane and natural gas are mixed with fossil diesel. Preferably, the GHG load of the fuel used for the biomass transport even goes back to zero. Another positive factor is that the means of transport are covered during the transport of the biomass - except for the transport of straw (see claim 117).
Selbstverständlich können Stroh und strohhaltige Substrate auch den bereits aufgeführten Einsatzstoffen zugemischt werden. Der gewünschte THG-Effekt ist am größten, wenn der Anteil des Strohs bzw. der strohhaltigen Einsatzstoffe möglichst hoch ist (vgl. Ansprüche 118 und 119).Of course, straw and straw-containing substrates can also be added to the starting materials already listed. The desired GHG effect is greatest when the proportion of straw or straw-containing starting materials is as high as possible (see claims 118 and 119).
Das Blockdiagramm der
Die
Als Anlagen zur Vorbehandlung von Stroh und/oder strohhaltigen Einsatzstoffen kommen für eine Zerkleinerung des Strohs insbesondere Mühlen (Hammermühlen, Kugelmühlen) in Betracht, für das Einweichen des Strohs bzw. der strohhaltigen Einsatzstoffe in säurehaltigen Lösungen Becken und Behälter, für die Vorbehandlung des Strohs mit Sattdampf Anlagen zur Vorbehandlung mittels Dampfexplosion (steam explosion) und Anlagen zur Vorbehandlung mittels Thermodruckhydrolyse und für die Vorbehandlung des Strohs mittels Vermischung mit Festmist oder mit Gülle entsprechenden Flächen oder Siloanlagen und für die Zugabe von Exo-Enzymen entsprechende Sprüh- oder Verteileinrichtungen (vgl. Anspruch 120). Die Anlagen zur Vorbehandlung des Strohs und der strohhaltigen Einsatzstoffe sind so ausgewählt und konfiguriert, dass der in diesen Anlagen eingesetzte Energieaufwand kleiner ist als der auf den Einsatz dieser zusätzlichen Anlagen zurückzuführende zusätzliche Energieertrag aus den Einsatzstoffen. Ferner werden vorzugsweise THG-reduzierte Energieträger und Energien eingesetzt, besonders vorzugsweise THG-freie Energieträger und Energien und insbesondere THG-negative Energieträger und Energien (vgl. Ansprüche 122 bis 127).As plants for the pretreatment of straw and / or straw-containing feedstocks are in particular mills (hammer mills, ball mills) into consideration, for soaking the straw or the straw-containing feedstocks in acidic solutions tank and container for the pre-treatment of the straw with a shredding of the straw Saturated steam Systems for steam explosion pretreatment and pretreatment by means of thermal pressure hydrolysis and for the pretreatment of straw by means of mixing with solid manure or surfaces corresponding to liquid manure or silo installations and spraying or distributing devices for the addition of exo-enzymes (cf. 120). The plants for the pretreatment of the straw and the straw-containing feedstocks are selected and configured such that the energy expenditure used in these plants is smaller than the additional energy yield from the feedstocks attributable to the use of these additional plants. Furthermore, preference is given to using GHG-reduced energy sources and energies, particularly preferably GHG-free energy sources and energies, and in particular GHG-negative energy sources and energies (cf claims 122 to 127).
In einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante zur in
Beim Transport der Biomasse vom Ort des Anfalls zur Biogasanlage werden – wie oben dargestellt – erfindungsgemäß innovative Traktoren und Lkw eingesetzt, die mit treibhausgasfreiem, vorzugsweise mit treibhausgasnegativem BioMethan betrieben werden oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder mit einem entsprechenden Erdgasäquivalent (vgl. Ansprüche 114, 115 und 116). Die diversen Festmiste werden unmittelbar nach deren Ausräumung aus dem Stall verladen und in ein BGA-internes, eingehaustes und mit einer Unterdruckentlüftung versehenes Zwischenlager (s. u.) gebracht (vgl. Anspruch 121). Die von den Transportmitteln verursachte Treibhausgasbelastung fällt damit auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel sehr gering aus, vorzugsweise geht die THG-Belastung des eingesetzten Kraftstoffs sogar auf null zurück. Positiv wirkt sich darüber hinaus aus, dass die Transportmittel beim Transport der Biomasse außer beim Transport von Stroh abgedeckt sind (vgl. Anspruch 117).When transporting the biomass from the place of seizure to the biogas plant - as shown above - according to the invention innovative tractors and trucks are used, which are operated with greenhouse gas free, preferably with greenhouse gas negative BioMethan or with a mixture of fossil diesel, greenhouse gas or greenhouse gas negative BioMethan and fossil natural gas or with a corresponding natural gas equivalent (see claims 114, 115 and 116). The various mats are loaded immediately after their removal from the barn and in a BGA-internal, enclosed and provided with a vacuum vent interim storage (see below) brought (see claim 121). The greenhouse gas pollution caused by the means of transport thus falls very low, even if biomethane and natural gas are mixed with fossil diesel, and the GHG load of the fuel used is preferably even zero. In addition, it has a positive effect that the means of transport are covered during transport of the biomass except for the transport of straw (see claim 117).
Im Anlagenbereich „Substrat-Annahme/-Zwischenlagerung” wird wie bei der Substrat-Lagerung darauf geachtet, dass es nicht zu Ausdünstungen vom Methan oder Lachgas kommt. Das ist z. B. möglich, wenn die Substrat-Annahme in der Biogasanlage in einem komplett eingehausten Annahmebereich erfolgt, der Zwischenspeicher ebenfalls komplett eingehaust ist, und beide Bereiche an eine Unterdruckentlüftung angeschlossen sind, die wiederum in den Verbrennungsluftstrom von BHKW entlüftet. Auch werden Verrottungsprozesse möglichst unterbunden, so dass möglichst kein CO2 freigesetzt wird (vgl. Ansprüche 121 und 130 bis 133).As in the case of substrate storage, care is taken in the system area "Substrate acceptance / intermediate storage" that no emissions of methane or nitrous oxide occur. This is z. B. possible if the substrate assumption takes place in the biogas plant in a fully enclosed acceptance area, the cache is also completely housed, and both areas are connected to a vacuum vent, which in turn vented into the combustion air flow of CHP. Also, rotting processes are prevented as much as possible so that as far as possible no CO 2 is liberated (compare claims 121 and 130 to 133).
Für die THG-Bilanz des Produkts „Ggü. herkömmlichem BioMethan treibhausgasreduziertes BioMethan” ist es bedeutsam, insbesondere im Fall der Zuführung von Biogas aus externen Quellen, dass das aufzubereitende Biogas möglichst wenig mit Treibhausgasen belastet ist, denn dann kommt die aus der CO2-Abscheidung, -Rekuperation und -Sequestierung resultierende CO2-Minderung noch besser zum Tragen (vgl. Anspruch 100). For the GHG balance of the product "Ggü. It is important, especially in the case of the supply of biogas from external sources, that the biogas to be treated is minimally contaminated with greenhouse gases, because then comes from the CO 2 capture, recuperation and sequestering resulting in CO 2 Reduction even better (see claim 100).
In dieser und den folgenden Ausführungsvariante soll auch subsumiert sein, dass in allen Anlagenmodulen, in denen Strom oder Wärme zum Einsatz kommen, diese aus regenerativen Quellen stammen bzw. besonders geringe THG-Emissionen aufweisen (vgl. Ansprüche 122 bis 127).In this and the following embodiment, it should also be subsumed that in all plant modules in which electricity or heat are used, these come from renewable sources or have particularly low GHG emissions (see claims 122 to 127).
In der Ausführungsvariante der
Vorzugsweise werden größere Mengen an regenerativem CO2 in der Industrie dann eingesetzt, wenn die Alternative der CO2-Sequestierung nicht zur Verfügung steht (vgl. Anspruch 134). Am einfachsten ist die Substitution von Trockeneis (vgl. Anspruch 135), das mittels Kryo-Technik ohne besonderen weiteren Aufwand bereits bei der Biogaswäsche/CO2-Abscheidung als Fertigprodukt erzeugt werden kann (vgl. Anspruch 91).Preferably, larger quantities of regenerative CO 2 are used in industry if the alternative of CO 2 sequestering is not available (cf claim 134). The simplest is the substitution of dry ice (see claim 135), which can be produced by cryogenic technology without special further effort already in the biogas scrubbing / CO 2 separation as a finished product (see claim 91).
Hinsichtlich der Kombination der zusätzlichen Verwendungsoption „Substitution fossilen CO2” mit den jeweils vorgesehenen Anlagenmodulen sollen auch Ausführungsvarianten ohne die CO2-Sequestierung und/oder ohne die Anlagenmodule „Vorbehandlungsanlagen” und/oder „Annahmebereich und Zwischenlager” geschützt werden.With regard to the combination of the additional use option "substitution of fossil CO 2 " with the respectively provided plant modules, variants without the CO 2 sequestration and / or without the plant modules "pretreatment plants" and / or "acceptance area and intermediate storage" should also be protected.
In der
Die
Das Anlagenmodul „Nachgärer” kann auch in alle anderen Anlagenkonfigurationen integriert werden, also auch in die in den
Die in
Das aus der Gaswäsche resultierende THG-reduzierte BioMethan wird mittels mindestens einem Kompressormodul auf ein etwas höheres Druckniveau komprimiert, als in dem Erdgasnetzabschnitt herrscht, in den es eingespeist werden soll. Kompressoren sind in der Regel stromintensiv. Der relative, auf eine bestimmte Gasmenge bezogene Stromaufwand nimmt jedoch mit zunehmender Größe des Kompressormoduls ab. Es ist daher nicht zuletzt für die THG-Bilanz von Vorteil, wenn die Einspeisemenge möglichst groß ist (vgl. Anspruch 138). Als Strom wird auch in diesem Anlagenmodul möglichst THG-reduzierter, vorzugsweise THG-freier Strom eingesetzt (vgl. Ansprüche 122 bis 124). Mit der Komprimierung wird aus dem drucklosen oder mit mäßigem Druck versehenen BioMethan sogenanntes „Compressed BioMethane” (im Folgenden auch CBM).The resulting from the gas scrubbing GHG reduced bio methane is compressed by means of at least one compressor module to a slightly higher pressure level, as in the natural gas network section prevails, in which it is to be fed. Compressors are usually power-intensive. However, the relative, related to a certain amount of gas power consumption decreases with increasing size of the compressor module. It is therefore not least of advantage for the GHG balance if the feed-in quantity is as large as possible (see claim 138). As far as possible, GHG-reduced, preferably GHG-free, electricity is also used in this system module (compare claims 122 to 124). With the compression of the pressureless or moderately pressurized BioMethan so-called "Compressed BioMethane" (hereinafter CBM).
Das CBM wird in den vorgesehenen Abschnitt eines Erdgas- oder BioMethannetzes eingespeist (vgl. Anspruch 87). Bei dem physischen oder virtuell-statistischen Transport des eingespeisten und ggü. konventionellem BioMethan treibhausgasreduzierten CBM zum Verbraucher vermischt sich das eingespeiste BioMethan mit dem im Netz befindlichen Erdgas (vgl. Anspruch 139), es kann physisch nicht mehr von dem Erdgas getrennt werden. Diese Vermischung ist gewollt, denn es ist vorgesehen, nicht pures CBM zu vermarkten, sondern eben eine Mischung aus CBM und Erdgas (CNG) oder ein entsprechendes Erdgasäquivalent.The CBM is fed into the designated section of a natural gas or bio-methane network (see claim 87). In the physical or virtual-statistical transport of the fed and compared. Conventional BioMethane greenhouse gas reduced CBM to the consumer, the fed BioMethan mixed with the natural gas in the network (see claim 139), it can not be physically separated from the natural gas. This mixture is intentional, because it is intended not to market pure CBM, but just a mixture of CBM and natural gas (CNG) or a corresponding natural gas equivalent.
Das zusätzliche Kompressormodul kann in jede der vorstehenden Ausführungsvarianten der Anlage integriert werden. Diese optionale Integration soll ebenfalls geschützt werden. The additional compressor module can be integrated in any of the above embodiments of the system. This optional integration should also be protected.
Die in
Aus dem Netz, in das das CBM eingespeist wurde, kann an jedem beliebigen Ausspeisepunkt des Erdgasnetzes also eine energieäquivalente Menge an Erdgas („CBM”-Gas) entnommen werden, die per virtuell-statistischer Verrechnung mit exakt den gleichen (negativen) THG-Werten „belastet” ist wie das eingespeiste CBM. Physisch ist das entnommene Gas zwar nicht mit dem eingespeisten CBM identisch, aber dafür nutzen andere als der an der an den dezidierten Ausspeisepunkt angeschlossene Erdgasverbraucher ohne es zu wissen zu einem mehr oder weniger großen Teil das eingespeiste CBM. Bei der Verwendung des ausgespeisten Mischgases emittieren sie entsprechend geringere Mengen an langfristigem, fossilen CO2. Stöcheometrisch bleibt die entstehende CO2-Menge zwar unverändert, es stammt eben nur ein gewisser Anteil aus dem „kurzen” CO2-Kreislauf und eben nicht aus dem fossilen CO2-Kreislauf.From the network into which the CBM was fed, an energy-equivalent quantity of natural gas ("CBM" gas) can be taken at any exit point of the natural gas network, using virtual-statistical clearing with exactly the same (negative) GHG values "Loaded" is like the injected CBM. Although the extracted gas is not physically identical to the fed-in CBM, other than the natural gas consumer connected to the dedicated exit point, it uses the fed-in CBM to a greater or lesser extent without knowing it. When using the extracted mixed gas they emit correspondingly lower amounts of long-term fossil CO 2 . Stoichiometrically, the resulting amount of CO 2 remains unchanged, it comes just a certain proportion of the "short" CO 2 cycle and just not from the fossil CO 2 cycle.
Wenn das ausgespeiste Gas hinsichtlich der Energiemenge genau der eingespeisten CBM-Menge entspricht, können einer ausgespeisten Gasmenge genau die THG-Effekte des eingespeisten CBM zugeschrieben werden. Wenn die Ausspeisemenge in Nm3 gemessen größer ist als die CBM-Ein-speisemenge, dann findet eine „Verdünnung” (Dillution) des THG-Effekts statt. Diese Verdünnung kann so weit getrieben werden, bis der gewünschte THG-Wert erreicht ist. Wenn sich die THG-„Belastung” des eingespeisten CBM z. B. auf –567 g CO2-Äquivalente/kWhCBM beläuft und ein TGH-freies Mischgas ausgespeist werden soll, können an einem dezidierten Ausspeisepunkt insgesamt 3,40 kWh ausgespeist werden (1 kWhCBM mit einer THG-Belastung von –567 g CO2-Äq/kWhCBM und 2,40 kWhCNG mit einer THG-Belastung von 236 g CO2-Äq/kWhCNG). Die gemeinsame bzw. durchschnittliche THG-Belastung liegt dann bei 0 g CO2-Äquivalenten/kWhAusspeisegas. Dieses Ausspeisegas kann u. a. als THG-reduzierter oder THG-freier Kraftstoff verwendet werden (vgl. Ansprüche 85, 88, 89, 139 und 140).If the amount of energy expelled is exactly the same as the amount of CBM fed in, then a given amount of gas can be accurately attributed to the GHG effects of the injected CBM. If the exit quantity measured in Nm 3 is greater than the CBM feed-in quantity, then a dilution of the GHG effect takes place. This dilution can be continued until the desired GHG is reached. If the GHG "load" of the injected CBM z. B. to -567 g CO 2 equivalents / kWh CBM amounts and a TGH-free mixed gas is to be fed, can be fed out at a dedicated exit point a total of 3.40 kWh (1 kWh CBM with a GHG load of -567 g CO 2 -eq / kWh CBM and 2.40 kWh CNG with a GHG load of 236 g CO 2 -eq / kWh CNG ). The common or average GHG load is then 0 g CO 2 equivalents / kWh outfeed gas . This exit gas can be used inter alia as a THG-reduced or THG-free fuel (see claims 85, 88, 89, 139 and 140).
Die Verdünnung kann auch so weit gehen, dass ein THG-Wert zwischen 0 und 235 g CO2-Äq/kWhAusspeisegas oder zwischen 0 und 301 g CO2-Aq/kWhAusspeisegas erreicht wird. Diese Ausspeisegase gelten dann im ersten Fall als ggü. Erdgas (CNG) THG-reduziert und im zweiten Fall als ggü. Benzin THG-reduziert. Biomethan gilt als ggü. konventionellem BioMethan THG-reduziert, wenn dessen THG-Wert (aus Mais erzeugtes Biomethan gemäß neuester Studien ca. 140–234 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan) unterschritten wird.The dilution can also go so far that a GHG value of between 0 and 235 g CO 2 eq / kWh exit gas or between 0 and 301 g CO 2 eq / kWh exit gas is achieved. These exit gases then apply in the first case as compared to. Natural gas (CNG) GHG reduced and in the second case as compared to. Gasoline GHG reduced. Biomethane is considered to be Conventional BioMethan GHG-reduced if its GHG value (biomethane produced from corn according to recent studies approx. 140-234 g CO 2 equivalents / kWh BioMethane ) is undercut.
Liegt die THG-Belastung des ausgespeisten Gases bei 0 g CO2-Äquivalente/kWhCBM oder darunter, dann kann das ausgespeiste „CBM” als treibhausgasfreier Energieträger bzw. Kraftstoff bezeichnet und als solcher eingesetzt werden. Liegt sie für das ausgespeiste „CBM” über 0 g CO2-Äquivalente/kWhCBM, aber noch unter 236 g CO2-Äquivalente/kWhCBM, dann kann das ausgespeiste „CBM” als ggü. Erdgas treibhausgasreduzierter Energieträger bzw. Kraftstoff bezeichnet werden. Das Selbe gilt für ausgespeiste „CBM”-/CNG-Mischungen: wenn deren THG-Belastung zwischen 1 und 235 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas liegt, ist das Mischgas ggü. Erdgas THG-reduziert; beträgt die THG-Belastung 0 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas, dann handelt es sich um THG-freies Mischgas, liegt sie darunter, dann ist das Mischgas THG-negativ.If the GHG load of the exhausted gas is 0 g CO 2 equivalents / kWh CBM or below, the discharged CBM can be designated as a greenhouse gas-free energy source or fuel and used as such. If it is above 0 g CO 2 equivalents / kWh CBM for the fed-out "CBM", but still below 236 g CO 2 equivalents / kWh CBM , then the fed-out "CBM" can be compared to the CBM. Natural gas greenhouse gas reduced energy or fuel are called. The same applies to "CBM" / CNG blended feeds: if their GHG load is between 1 and 235 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas , the mixed gas is Natural gas GHG reduced; if the GHG load is 0 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas , then it is GHG-free mixed gas , if it is below that then the mixed gas is GHG negative.
Es ist vorteilhaft, das ausgespeiste „CBM” und die „CBM”-/CNG-Mischungen als treibhausgas-reduzierte bzw. treibhausgasfreie Kraftstoffe einzusetzen, vorzugsweise im Verkehr (vgl. Ansprüche 88 und 89). Da in Deutschland mit rd. 0,2% des Kfz-Bestandes heute kaum mit CNG betriebene Gasfahrzeuge in Betrieb sind und damit jedes neue, mit CBM betriebene Gasfahrzeug ein Benzin- oder Dieselfahrzeug ersetzt, ergibt sich die effektive THG-Reduktion als Differenz zwischen der THG-Belastung von Benzin und der jeweiligen THG-Belastung des „CBM” bzw. des „CBM”-/CNG-Mischgases. Bei einer THG-Belastung des „CBM”-/CNG-Mischgases von z. B. 40 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas beträgt die THG-Reduktion ggü. Benzin 262 g CO2-Äquivalente/kWh bzw. rd. 87%, bei einer THG-Belastung des „CBM”-/CNG-Mischgases von 0 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas 302 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas bzw. rd. 100%.It is advantageous to use the fed-out "CBM" and the "CBM" / CNG mixtures as greenhouse gas-reduced or greenhouse gas-free fuels, preferably in commerce (see claims 88 and 89). Since in Germany with approx. While 0.2% of car ownership today is unlikely to run CNG-powered gas vehicles, and thus each new gas-fueled CBM vehicle replaces a gasoline or diesel vehicle, the effective GHG reduction is the difference between the GHG and GHG emissions the respective GHG load of the "CBM" or the "CBM" / CNG mixed gas. At a GHG load of the "CBM" - / CNG mixed gas of z. B. 40 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas is the GHG reduction compared. Gasoline 262 g CO 2 equivalents / kWh or approx. 87%, for a THG load of the "CBM" / CNG mixed gas of 0 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas 302 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas or approx. 100%.
Die
Da BioMethan, das in einer der hier beschriebenen Ausführungsvarianten erzeugt wurde, meist wertvoller ist als verstromtes Biogas, insbesondere als Kraftstoff, kann es von Vorteil sein, den Biogasanteil, der in die Verstromungsanlagen geht, zu minimieren. Dies geschieht u. a. dadurch, dass die Biogasverstromung auf den Eigenbedarf begrenzt wird (vgl. Anspruch 141).Since BioMethan, which was produced in one of the embodiments described here, is usually more valuable than electricity from biogas, especially as a fuel, it may be advantageous to minimize the proportion of biogas that goes into the power plants. This happens u. a. in that biogas power generation is limited to own use (see claim 141).
Es hat sich erwiesen, dass bei der Verstromung von Biogas Größen- bzw. Volumeneffekte (scale effects) auftreten. Je größer die Generatorsets (BHKW) oder Brennstoffzellen oder ORC-Anlagen sind, desto höher fällt der elektrische Wirkungsgrad aus. Es ist deshalb von Vorteil, wenn die Verstromungsanlagen eine gewisse Mindestgröße aufweisen, insbesondere dann, wenn aus irgendwelchen Gründen die Biogasmengen, die in den Strang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” und/oder den Strang „CO2-Reformierung” (s. u.) und/oder den Strang „Substitution fossilen CO2” gehen, zurückgefahren werden müssen und der überwiegende Teil des Biogases in die Verstromungsanlagen geht (vgl. Anspruch 143). Es ist ferner von Vorteil, wenn nur Verstromungsanlagen mit höchsten elektrischen Wirkungsgraden zum Einsatz kommen (vgl. Anspruch 144). Da das in den Strang „Verstromung” geführte Biogas mindestens treibhausgasreduziert ist (vgl. Anspruch 145), weist auch der in diesem Strang erzeugte Strom gute bis sehr gute THG-Werte auf (s. o.). Diese guten bis sehr guten THG-Werte werden dem selbst erzeugten Strom und der selbst erzeugten Wärme bei anlageninterner Verwendung quasi mitgegeben, wodurch die Anlagenmodule, in denen dieser THG-reduzierte bzw. THG-freie Strom und die THG-reduzierte bzw. THG-freie Wärme zum Einsatz kommen, hinsichtlich ihrer THG-Werte entlastet werden.It has been proven that the generation of electricity from biogas causes scale effects. The larger the generator sets (CHP) or fuel cells or ORC systems, the higher the electrical efficiency. It is therefore advantageous if the power plants have a certain minimum size, especially if, for whatever reason, the amounts of biogas contained in the string "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 recuperation" and / or the strand "CO 2 - Reforming "(see below) and / or the strand" Substitution of fossil CO 2 "go, must be reduced and most of the biogas in the power plants goes (see claim 143). It is also advantageous if only power plants with the highest electrical efficiencies are used (see claim 144). Since the biogas fed into the "electricity generation" line is at least greenhouse gas reduced (see claim 145), the electricity produced in this line also has good to very good THG values (see above). These good to very good GHG values are as it were given to the self-generated electricity and the self-generated heat when used internally by the system, whereby the system modules in which this GHG-reduced or GHG-free electricity and the GHG-reduced or GHG-free Heat are used, to be relieved in terms of their GHG values.
In der Ausführungsvariante der
Das mindestens THG-reduzierte BioMethan 2 wird entweder dem aus dem Anlagenmodul „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” entstammenden BioMethan 1 beigemischt oder ersetzt dieses, d. h. das BioMethan 2 wird im letzteren Fall an Stelle des BioMethan 1 auf etwas über dem Druckniveau eines Erdgas- bzw. BioMethannetzes hochverdichtet und ins Erdgasnetz eingespeist. Die Verwendung ist die gleiche wie in
Für die Reformierung von CO2 zu Methan (CH4) oder zu Methanol (CH3OH) haben sich Dampfreformierungsanlagen bewährt. Der Einsatz dieser Anlagentechnik ist hinsichtlich der Funktionsfähigkeit und des apparativen Aufwands relativ risikolos und deshalb von Vorteil (vgl. Anspruch 146).For the reforming of CO 2 to methane (CH 4 ) or to methanol (CH 3 OH), steam reforming plants have proven themselves. The use of this system technology is relatively risk-free with respect to the functionality and the equipment expense and therefore advantageous (see claim 146).
Wenn große Mengen an treibhausgasreduzierten bzw. treibhausgasfreien Energieträgern, insbesondere an Strom, günstig zur Verfügung stehen, kann es von Vorteil sein, einen möglichst großen Teil des Biogases nicht in den Strang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zu leiten, sondern in den Produktionsstrang „CO2-Reformierung” (vgl. Anspruch 153).If large quantities of greenhouse gas-reduced or greenhouse-gas-free energy carriers, in particular electricity, are available at low cost, it may be advantageous not to route as much of the biogas as possible to the "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 recuperation" strand , but in the production line "CO 2 reforming" (see claim 153).
Die im Anlagenmodul „CO2-Reformierung” benötigten Strom- und Wärmemengen werden vorzugsweise aus regenerativen oder zumindest treibhausgasarmen Energieträgern gedeckt (vgl. Ansprüche 122 bis 127). Auch bei der CO2-Reformierung treten Volumeneffekte (scale effects) auf, so dass es von Vorteil ist, wenn der Volumenstrom der zugeführten Gase möglichst groß ist (vgl. Anspruch 148). Für die THG-Bilanz der mittels CO2-Reformierung erzeugten Energieträger ist es von Vorteil, wenn das zugeführte Biogas möglichst wenig mit THG-Emissionen belastet ist (vgl. Anspruch 149).The quantities of electricity and heat required in the "CO 2 Reformation" system module are preferably covered by regenerative or at least greenhouse gas-poor energy sources (see claims 122 to 127). Also in the CO 2 reforming volume effects (scale effects) occur, so that it is advantageous if the volume flow of the gases supplied is as large as possible (see claim 148). For the GHG balance of the energy generated by CO 2 reforming, it is advantageous if the supplied biogas is as little as possible burdened with GHG emissions (see claim 149).
Sollten die Anlagen zur Erzeugung von Biogas und zur CO2-Reformierung des Biogases weiter voneinander entfernt sein – wie das z. B. bei Biogasparks der Fall ist oder wenn mehrere kleinere Biogasanlagen eine größere Abscheidungseinheit mit Biogas beliefern – dann ist ein Transport des Biogases von der Biogasanlage zur Reformierungsanlage erforderlich. Von Vorteil, weil technisch und ökonomisch weniger aufwändig, ist es, wenn dieser Transport über eine Biogasleitung erfolgt (vgl. Anspruch 104). Das Gleiche gilt für die Abscheidung und Reformierung von regenerativem CO2. Sollten die Anlagen zur Abscheidung von regenerativem CO2 und zur Reformierung des regenerativen CO2 weiter voneinander entfernt sein – wie das z. B. bei Biogasparks der Fall ist oder wenn mehrere kleinere Gaswäsche- bzw. Abscheideanlagen eine größere Reformierungseinheit mit regenerativem CO2 beliefern – dann ist ein entsprechender Transport des CO2 erforderlich. Von Vorteil weil technisch und ökonomisch weniger aufwändig ist es, wenn dieser Transport über eine spezielle CO2-Leitung erfolgt (vgl. Anspruch 105).Should the plants for the production of biogas and the CO 2 reforming of the biogas be further apart - such as As is the case with biogas parks or if several smaller biogas plants supply a larger separation unit with biogas - then a transport of biogas from the biogas plant to the reforming plant is required. It is advantageous because it is less complicated technically and economically if this transport takes place via a biogas line (see claim 104). The same applies to the deposition and Reforming of renewable CO 2 . Should the plants for the separation of renewable CO 2 and for the reforming of the regenerative CO 2 be further apart - as the z. B. in biogas parks is the case or if several smaller Gaswäsche- or separation plants supply a larger reforming unit with renewable CO 2 - then a corresponding transport of CO 2 is required. It is advantageous because it is less complicated technically and economically if this transport takes place via a special CO 2 line (see claim 105).
Um im Anlagenmodul „CO2-Reformierung” eine Reformierung von CO2 durchführen zu können (CO2 ist im Biogas zu ca. 40% bis 47% enthalten oder wird in fast reiner Form aus dem Anlagenmodul „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zugeführt), muss Wasserstoff in ausreichender Menge zugegeben werden. Um die gute THG-Bilanz der Inputstoffe des Anlagenmoduls „CO2-Reformierung” aufrecht zu erhalten, sollte dieser Wasserstoff aus regenerativen Quellen stammen bzw. nicht mit THG-Emissionen belastet sein. Die Nutzung fossiler Quellen und/oder Energieträger verbietet sich daher. Von Vorteil ist es, den benötigten Wasserstoff mittels Elektrolyse zu wobei der dafür eingesetzte Strom vorzugsweise aus regenerativen Quellen stammen sollte (vgl. Anspruch 150). Im Prinzip ist jeder Strom für die Elektrolyse geeignet, der auf gemäß LCA < 100 g CO2-Äquivalente/kWhel treibhausgasreduziert ist. Vorzugsweise wird Strom aus Wind- oder Wasserkraft oder aus Geothermie oder aus Solaranlagen oder mittels Photovoltaik gewonnener Strom oder aus Biomasse erzeugter Strom eingesetzt (vgl. Anspruch 154). In Frage kommt dabei auch Strom, der gemäß der hier offengelegten Anlagenkonfiguration erzeugt wurde (vgl. Anspruch 155) sowie Atom- und Fusionsstrom (Anspruch 156). Unter Umständen kann es Sinn machen, THG-Emissionen in Kauf zu nehmen, z. B., wenn der für die Elektrolyse benötigte Strom besonders günstig ist (vgl. Anspruch 157).In order to be able to carry out a reforming of CO 2 in the "CO 2 reforming" system module (CO 2 is contained in biogas at approx. 40% to 47% or is extracted in almost pure form from the plant module "Biogas scrubbing / CO 2 separation / CO 2 "recuperation" supplied), sufficient hydrogen must be added. In order to maintain the good GHG balance of the input materials of the "CO 2 reforming" plant module, this hydrogen should come from renewable sources or not be burdened with GHG emissions. The use of fossil sources and / or energy sources is therefore prohibited. It is advantageous to obtain the required hydrogen by means of electrolysis, in which case the electricity used for this should preferably originate from regenerative sources (cf claim 150). In principle, every electricity is suitable for electrolysis, which is reduced in accordance with LCA <100 g CO 2 -equivalent / kWh el greenhouse gas. Preferably, electricity from wind or hydroelectric power or from geothermal energy or from solar plants or electricity obtained by means of photovoltaics or electricity generated from biomass is used (cf claim 154). In this case also comes electricity, which was generated according to the system configuration disclosed here (see claim 155) and atomic and fusion current (claim 156). It may make sense to accept GHG emissions, such as: B., when the current required for the electrolysis is particularly favorable (see claim 157).
Wenn das treibhausgasreduzierte BioMethan 2 oder das treibhausgasreduzierte BioMethanol fossile Energieträger substituieren, kommt es zu einer THG-Vermeidung. Im Rahmen der Substitutionsmengen führt das dazu, dass der oder die substituierten fossilen Energieträger nicht zum Einsatz kommen und damit kein weiteres fossiles CO2 in die Umwelt gelangt. In diesem Fall wird zwar kein CO2 dauerhaft aus dem CO2-Kreislauf entfernt, dafür wird aber durch die Substitution fossiler Energieträger verhindert, dass zusätzliches fossiles CO2 in die Atmosphäre kommt.When the greenhouse gas-reduced
In der
In der vorteilhaften Ausführungsvariante der
Das vorkomprimierte BioMethan wird also physisch mit dem aus dem Erdgasnetz entnommenen und nicht entspannten CNG vermischt. Nach der netzexternen Vermischung wird das vorkomprimierte Mischgas noch etwas weiter komprimiert, so dass es gegen den Druck des Erdgasnetzes in dieses eingespeist werden kann. Die im diesem Anlagenmodul eingesetzten Energien sollten regenerativen Quellen entstammen, die vorzugsweise treibhausgasarm sind und besonders vorzugsweise treibhausgasfrei (vgl. Ansprüche 122 bis 127).Thus, the pre-compressed BioMethane is physically mixed with the CNG extracted from the natural gas network and not decompressed. After mixing outside the network, the precompressed mixed gas is compressed a little further so that it can be fed into the natural gas network against the pressure. The energy used in this system module should come from renewable sources, which are preferably low greenhouse gas and particularly preferably greenhouse gas free (see claims 122 to 127).
Dieses Anlagenmodul zur netzexternen Vermischung von treibhausgasreduziertem BioMethan und CNG kann als eigenständiges Anlagenmodul auch in jede andere der bislang aufgeführten Anlagenkombination eingebaut werden, z. B. in eine Anlage, bei der das BioMethan nicht in einer CO2-Abscheidevorrichtung aus dem Biogas isoliert wird, sondern der CO2-Anteil des Biogases in einer Reformierungsanlage zu BioMethan reformiert wird, so dass das gesamte Biogas zu BioMethan wird. In dieser Hinsicht ist es auch gleichgültig, ob den oben aufgeführten Ausführungsvarianten weitere Anlagenmodule hinzugefügt werden oder nicht.This system module for the net-external mixing of greenhouse-gas-reduced bio-methane and CNG can be installed as an independent system module in any other of the previously listed system combination, eg. B. in a plant, wherein the BioMethan -Abscheidevorrichtung 2 is isolated from the biogas not in a CO, but the CO 2 content of the biogas is reformed in a reformer to BioMethan, so that all the biogas is to BioMethan. In this regard, it is also immaterial whether the installation variants listed above are added or not.
Die vorteilhafte Ausführungsvariante der
Für den Fall, dass das zu liefernde flüssige BioMethan-Gas bestimmte THG-Werte aufweisen soll, kann dem treibhausgasreduzierten BioMethan vor bzw. anlässlich der Verflüssigung CNG beigemischt werden. Pro kWh BioMethan können zwischen 0,1 kWh und 20 kWh CNG beigemischt werden (vgl. Anspruch 162). Das verflüssigte treibhausgasreduzierte BioMethan bzw. die verflüssigte BioMethan-/CNG-Mischung oder deren Erdgasäquivalent wird vorzugsweise als THG-reduzierter bzw. THG-freier Kraftstoff eingesetzt (vgl. Ansprüche 89).In the event that the liquid BioMethane gas to be supplied is to have certain GHG values, CNG may be added to the GHG-reduced BioMethan before or during liquefaction. Between 0.1 kWh and 20 kWh CNG can be mixed per kWh of BioMethane (see claim 162). The liquefied greenhouse gas-reduced bio-methane or the liquefied bio-methane / CNG mixture or their natural gas equivalent is preferably used as a THG-reduced or THG-free fuel (see claims 89).
Das Anlagenmodul „Verflüssigung” kann inklusive der Bereitstellung des ggf. erforderlichen CNG in jede Ausführungsvariante der Anlage und damit auch in alle vorstehenden Ausführungsvarianten integriert werden.The "Liquefaction" system module, including the provision of any necessary CNG, can be integrated into any variant of the system and thus also in all the above variants.
In dieser Ausführungsvariante kann der Betreiber einer solchen Anlage folgendes entscheiden: a) welche Einsatzstoffe in welchen Anteilen zum Einsatz kommen, b) ob sie vorbehandelt werden sollen oder nicht, c) mit welchem Anteil das THG-reduzierte Biogas in welchen Verwertungsstrang geführt wird, d) mit welchem Anteil das rekuperierte CO2 in welchen Verwertungsstrang geführt wird, e) ob das erzeugte treibhausgasreduzierte BioMethan verflüssigt werden soll oder nicht, f) ob das gasförmige treibhausgasreduzierte BioMethan im Erdgasnetz oder außerhalb des Netzes mit Erdgas vermischt wird und g) ob das „CBM” als THG-freier oder als THG-reduzierter Kraftstoff genutzt werden soll, d. h. in welchem Verhältnis es mit CNG vermischt wird.In this embodiment, the operator of such a plant can decide the following: a) which ingredients are used in which proportions, b) whether they should be pretreated or not, c) with what proportion of the GHG-reduced biogas is fed into which utilization strand, d ) is guided in what proportion the recuperated CO 2 in which recovery string, e) whether the greenhouse gas reduced BioMethan generated is to be liquefied or not, f) if the gaseous greenhouse gas reduced BioMethan in the gas system or outside the system is mixed with natural gas, and g) if the " CBM "is to be used as GHG-free or as GHG-reduced fuel, ie in what ratio it is mixed with CNG.
Wie bereits erwähnt soll der Schutz nicht nur die vollständige Anlagenkonfiguration umfassen, sondern auch Veränderungen und Modifizierungen an der offenbarten Anlagenkonfiguration und ihren Ausführungsvarianten. Insofern sollen auch Ausführungsvarianten geschützt werden, denen einzelne Anlagenmodule fehlen, z. B. das Anlagenmodul „Netzexterne Vermischung” oder das Anlagenmodul „Vorbehandlung” oder das Anlagenmodul „Kompressoranlage”.As already mentioned, the protection should not only include the complete plant configuration but also changes and modifications to the disclosed plant configuration and its variants. In this respect, also variants are to be protected, which lack individual modules, z. B. the plant module "non-network mixing" or the plant module "pretreatment" or the plant module "compressor plant".
In der
Die organischen Nährstoffe substituieren Mineraldünger bzw. Mineraldüngerkomponenten, wodurch die aus der Herstellung und der Ausbringung des Mineraldüngers resultierenden THG-Emissionen vermieden werden. Der positive Effekt auf die THG-Emissionen wird dem Hauptprodukt der Anlage, dem BioMethan bzw. dem CBM, zugeschrieben.The organic nutrients substitute mineral fertilizer or mineral fertilizer components, thereby avoiding the GHG emissions resulting from the production and application of the mineral fertilizer. The positive effect on GHG emissions is attributed to the plant's main product, BioMethan or CBM.
Der THG-Effekt wird noch positiver, wenn in diesem Anlagenmodul Energien aus regenerativen Quellen eingesetzt werden, die vorzugsweise treibhausgasarm sind und besonders vorzugsweise treibhausgasfrei (vgl. Ansprüche 122 bis 127).The GHG effect is even more positive if energies from regenerative sources are used in this plant module, which are preferably low in greenhouse gases and particularly preferably free of greenhouse gas (compare claims 122 to 127).
Das Anlagenmodul „Nährstoffextrahierung” kann in jede der bereits beschriebenen Ausführungsvarianten integriert werden sowie in jede andere Ausführungsvariante.The plant module "nutrient extraction" can be integrated into each of the already described embodiments as well as in any other embodiment.
Der THG-Effekt wird noch positiver, wenn bei der Düngemittelherstellung Energien aus regenerativen Quellen eingesetzt werden, die vorzugsweise treibhausgasarm sind und besonders vorzugsweise treibhausgasfrei (vgl. Ansprüche 122 bis 127).The GHG effect becomes even more positive if, in the production of fertilizers, energies from regenerative sources are used which are preferably low in greenhouse gases and particularly preferably free from greenhouse gases (see claims 122 to 127).
Das Anlagenmodul „Düngemittelwerk” kann in jede der bereits beschriebenen Ausführungsvarianten integriert werden sowie in jede andere Ausführungsvariante.The plant module "fertilizer plant" can be integrated into each of the previously described embodiments and in any other embodiment.
Die Ausführungsvariante der
Die Gärrestpellets ersetzen fossilen Brennstoff (Heizöl, Kohle oder Erdgas), große Mengen an THG-Emissionen werden so vermieden. Diese THG-Vermeidung wird dem Verfahren bzw. dem Hauptprodukt THG-reduziertes BioMethan bzw. CBM zugeschrieben, wodurch sich die THG-Bilanzen weiter verbessern. Es ist auch möglich, die Gärreste mit zerkleinertem Holz (Sägespäne, zerkleinerten Holzhackschnitzeln) vor der Zuführung in die Pelletpresse zu vermischen, so dass Mischpellets entstehen, deren Qualität zwischen derjenigen von Holzpellets und derjenigen von Gärrestpellets liegt. Eine Vermischung von Holz und Gärresten für die Brennstoffherstellung vorzunehmen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nur so die gesetzlichen Abgaswerte eingehalten werden können (vgl. Anspruch 166).The digestate pellets replace fossil fuel (heating oil, coal or natural gas), thus avoiding large amounts of GHG emissions. This GHG prevention is ascribed to the process or the main product GHG-reduced bio methane or CBM, which further improves the GHG balance sheets. It is also possible to mix the fermentation residues with crushed wood (sawdust, shredded wood chips) prior to feeding into the pellet press, so that mixed pellets are produced, the quality of which lies between those of wood pellets and those of digestate pellets. Mixing wood and digestate for fuel production is particularly advantageous if only in this way is it possible to comply with the statutory emission limits (see claim 166).
Es ist für jede Ausführungsvariante mit Gärrestnutzung schon in energetischer Hinsicht vorteilhaft, die Brennstoffherstellung in das Verfahren zu integrieren – was durchaus möglich ist und geschützt werden soll.It is advantageous for each variant with digestate use already in energy terms to integrate the fuel production in the process - which is quite possible and should be protected.
Die Ausführungsvariante der
Es ist für jede Ausführungsvariante mit Gärrestnutzung vorteilhaft, die Anlagen zur Herstellung von Gärrestpellets und zur Rekuperation der Gärrestasche und deren Verwertung in die jeweilige Anlagenvariante zu integrieren – z. B. in die Anlagenkonfiguration der
Vorzugsweise wird auch in Anlagenmodulen, in denen Wärme benötigt wird, mit treibhausgasfreier Wärme, vorzugsweise mit selbst erzeugter Wärme gearbeitet, so dass auch diese Anlagenmodule die THG-Bilanz des Produkts BioMethan nicht oder kaum mit Treibhausgasen belasten (vgl. Anspruch 127).Preferably, in plant modules where heat is needed, with greenhouse-gas-free heat, preferably working with self-generated heat, so that these system modules do not or hardly burden the greenhouse gas balance of the product BioMethan with greenhouse gases (see claim 127).
Aus allen Konversionsanlagen, die für die Konversion von Biomasse zu allgemein einsetzbaren Energieträgern verfügbar sind, wurden erfindungsgemäß die Anlagen ausgesucht, die die höchsten Konversionsraten und den geringsten Kapitalaufwand aufweisen, also die beste Kombination aus Substrateffizienz und Anlageneffizienz und damit die beste Gesamteffizienz. Das sind die Anlagen zur anaeroben bakteriellen Vergärung (vgl. Anspruch 85). Um die anfänglich hohe Treibhausgasbelastung von Anbaubiomasse zu vermeiden, werden bereits bei der Substrat-Auswahl Gärsubstrate ausgewählt, die diese Treibhausgasbelastung nicht bzw. nur in geringem Maße aufweisen: treibhausgasfreie Reststoffe, darunter Festmist (vgl. Ansprüche 113, 118 und 119), treibhausgasarmer Biomüll (vgl. Ansprüche 128 und 129) und Nachwachsende Rohstoffe, die beim Anbau vorzugsweise treibhausgasarm sind (vgl. Ansprüche 111 und 112).From all the conversion plants that are available for the conversion of biomass to generally usable energy sources, the plants were selected according to the invention, which have the highest conversion rates and the lowest capital expenditure, ie the best combination of substrate efficiency and system efficiency and thus the best overall efficiency. These are the plants for anaerobic bacterial fermentation (see claim 85). In order to avoid the initially high greenhouse gas pollution of cultivated biomass, substrate substrates are already selected in the substrate selection, which do not or only to a small extent have greenhouse gas pollution: greenhouse gases-free residues, including solid manure (see claims 113, 118 and 119), greenhouse gas-poor organic waste (cf claims 128 and 129) and renewable raw materials which are preferably low in greenhouse gases during cultivation (see claims 111 and 112).
Es ist vorteilhaft, für die anaerobe bakterielle Vergärung der Reststoffe Stroh, strohhaltiger Festmist und Biomüll Feststoffvergärungsanlagen zu nutzen, vorzugsweise perkolierte Garagenfermenter (vgl. Anspruch 169). Diese Anlagen sind gleichwohl nicht zwingend erforderlich, diverse Nassanlagen können ebenfalls eingesetzt werden.It is advantageous to use for the anaerobic bacterial fermentation of the residues straw, straw-containing solid manure and organic waste solid fermentation plants, preferably percolated Garagenfermenter (see claim 169). However, these systems are not absolutely necessary, various wet systems can also be used.
Wenn die Gesamtanlage mit all ihren Anlagenmodulen schließlich so gestaltet ist, dass das BioMethan am Ende treibhausgasnegativ wird (z. B. durch Nutzung der optionalen Anlagenmodule „Nährstoffextrahierung” und/oder „Brennstoffherstellung” oder durch eine entsprechende Auswahl der in den diversen Anlagenmodulen einzusetzenden Energien und Energieträger oder durch eine entsprechende Aufteilung des Biogases auf die 3 Verwertungsstränge oder durch die Nutzung des Anlagenmoduls „CO2-Sequestierung”) und das Ziel „Treibhaus gasfreies CBM” lautet, dann kann auch der Anteil treibhausgasintensiver NawaRo an der Frischmasse erhöht werden, und zwar so weit, bis die Treibhausgasbelastung des Produkts „BioMethan” gerade eben noch nicht vom Negativen ins Positive kippt, d. h., dann kommen auch Mais und Grünroggen als Gärsubstrat in Frage, denn Mais und Grünroggen haben die Vorteile hoher Hektarerträge und großer Verfügbarkeit (vgl. Ansprüche 111 und 112). Finally, if the entire plant with all its plant modules is designed so that the BioMethan ultimately becomes greenhouse gas negative (eg by using the optional plant modules "nutrient extraction" and / or "fuel production" or by an appropriate selection of the energies to be used in the various plant modules and energy carriers or by a corresponding division of the biogas to the 3 utilization strands or by the use of the system module "CO 2 sequestration") and the goal is "greenhouse gas-free CBM", then the proportion of greenhouse gas-intensive NawaRo can be increased in the fresh mass, and Although so far, until the greenhouse gas pollution of the product "BioMethan" just does not tilt from negative to positive, ie, then corn and green rye as fermentation substrate in question, because corn and green rye have the benefits of high yields per hectare and high availability (cf. Claims 111 and 112).
Insbesondere wenn für die Konversion der Biomasse in Biogas perkolierte Garagenfermenter eingesetzt werden, kann der innerbetriebliche Transport eine bedeutende Quelle für Treibhausgasbelastungen sein. Erfindungsgemäß werden nach diesem Verfahren erzeugtes THG-negatives BioMethan oder ein entsprechendes Erdgasäquivalent als Kraftstoff für den bzw. die dann zum Einsatz kommenden Rad- bzw. Teleskoplader eingesetzt, so dass die Treibhausgasbelastungen der ebenfalls eingesetzten Kraftstoffe Erdgas und Diesel kompensiert werden (vgl. Anspruch 170). Stationäre Fördermittel werden elektrisch betrieben. Hierfür kommt THG-reduzierter, vorzugsweise THG-freier Strom zum Einsatz (vgl. Ansprüche 122, 123 und 124).In particular, if percolated garage fermenters are used to convert the biomass into biogas, in-house transport can be a significant source of greenhouse gas emissions. According to the invention, GHG-negative bio-methane or a corresponding natural gas equivalent produced by this method is used as fuel for the wheeled or telescopic loader used, so that the greenhouse gas emissions of the likewise used fuels natural gas and diesel are compensated for (see claim 170) ). Stationary conveyors are electrically operated. THG-reduced, preferably THG-free, current is used for this purpose (compare claims 122, 123 and 124).
An der Steuer- und Regelstelle „Biogasaufteilung” erfolgt wie oben bereits dargestellt eine Aufteilung des in der Biogasanlage erzeugten und ggf aus externen Quellen zugeführten Biogases auf die 3 Verwertungsstränge „Verstromung”, „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” und „CO2-Reformierung” (vgl. Anspruch 85). Mit der Aufteilung wird u. a. entschieden, welcher apparativer Aufwand und welcher weitere Energieeinsatz bei welchen Rahmenbedingungen getätigt werden soll. Mit sich ändernden Marktpreisen für genutzte Energie und erzeugte Energieträger kann es einmal technisch und/oder ökonomisch mehr Sinn machen, das treibhausgasreduzierte Biogas in den Verwertungsstrang „Biogaswäsche/CO2-Abscheidung/CO2-Rekuperation” zu geben (vgl. Anspruch 100), ein anderes Mal ist es sinnvoller, es zu einem möglichst großen Anteil in den Verwertungsstrang „CO2-Reformierung” zu führen (vgl. Anspruch 153) und in einem dritten Fall werden die technischen Parameter und/oder der Deckungsbeitrag am höchsten, wenn ein möglichst großer Anteil am Biogas verstromt wird (vgl. Anspruch 142). Durchaus möglich ist auch der Fall, dass eine ganz bestimmte prozentuale Aufteilung des Biogases auf die drei Verwertungsstränge im technischen und/oder ökonomischen Sinne optimal ist. Durch das Einziehen der Weiche „Biogasaufteilung” in die Gesamtanlage ist eine flexible Steuerung bzw. Regelung der jeweiligen Biogasanteile möglich, so dass die Erzeugung der diversen Energieträger an die sich ändernden Rahmenbedingungen angepasst werden kann. Technisch erfolgt die Steuerung des Biogasstroms durch einfache Ventile in den entsprechenden Gasleitungen.At the control and regulating station "Biogasaufteilung" as already shown above, a division of the biogas produced in the biogas plant and possibly supplied from external sources biogas on the 3 utilization strands "power generation", "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 -Rekuperation" and "CO 2 reforming" (see claim 85). Among other things, it is decided with the distribution, which equipment expenditure and which further energy use is to be carried out under which framework conditions. With changing market prices for used energy and generated energy sources, it may make more sense technically and / or economically to pass the greenhouse gas-reduced biogas into the utilization train "biogas scrubbing / CO 2 capture / CO 2 -reconcentration" (see claim 100), On the other hand, it makes more sense to make the largest possible contribution to the recovery cycle "CO 2 reforming" (see claim 153), and in a third case the technical parameters and / or the contribution margin are the highest, if possible large proportion of biogas is converted into electricity (see claim 142). Quite possible is also the case that a very specific percentage distribution of biogas on the three utilization strands in the technical and / or economic sense is optimal. By drawing in the diverter "Biogasaufteilung" in the overall system, a flexible control or regulation of the respective biogas shares is possible, so that the generation of various energy sources can be adapted to the changing conditions. Technically, the biogas flow is controlled by simple valves in the corresponding gas lines.
Sollten die Anlagen zur Erzeugung von Biogas und zur Abscheidung des CO2 aus dem Biogas weiter voneinander entfernt sein wie das z. B. bei Biogasparks der Fall ist oder wenn mehrere kleinere Biogasanlagen eine größere Abscheidungseinheit mit Biogas beliefern, dann ist ein Transport des Biogases erforderlich. Von Vorteil weil technisch und ökonomisch weniger aufwändig ist es, wenn dieser Transport aber eine Biogasleitung erfolgt (vgl. Anspruch 102). Möglich ist auch ein Transport mittels Tanks (vgl. Anspruch 103).Should the plants for the production of biogas and for the separation of CO 2 from the biogas be further apart than the z. B. in biogas parks is the case or if several smaller biogas plants supply a larger separation unit with biogas, then a transport of biogas is required. Of advantage because technically and economically less expensive, it is when this transport but a biogas line takes place (see claim 102). Transport by means of tanks is also possible (see claim 103).
Ggf. werden die Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” in gasförmigem Zustand benötigt. Bei BioMethan ist dies z. B. dann der Fall, wenn kein Erdgasnetz vorhanden ist. Da es (noch) kein öffentliches CO2-Netz gibt, ist es erforderlich, diese beiden Gase dann in Drucktanks abzufüllen und auszuliefern (vgl. Ansprüche 97, 106, 107 und 171). Dies geschieht mit stromintensiven Kompressoren. Auch hier wird treibhausgasreduzierter Strom eingesetzt, vorzugsweise treibhausgasarmer Strom, besonders vorzugsweise treibhausgasfreier Strom und insbesondere treibhausgasnegativer Strom (vgl. Ansprüche 122 bis 127).Possibly. the gasses "BioMethan" and "Regeneratives CO 2 " in gaseous state are needed. For BioMethan this is z. B. then the case when no natural gas network is available. Since there is (still) no public CO 2 network, it is necessary to then fill and deliver these two gases in pressure tanks (see claims 97, 106, 107 and 171). This happens with power-intensive compressors. Here, too, greenhouse gas-reduced electricity is used, preferably low-greenhouse gas electricity, particularly preferably greenhouse-gas-free electricity and in particular greenhouse-gas-negative electricity (cf claims 122 to 127).
Die Verteilung bzw. Distribution der Gase „BioMethan” und „Regeneratives CO2” erfolgt entweder über Gasleitungen oder wie beim BioMethanol mit mobilen Tanks (vgl. Anspruch 97). Wenn bei der Distribution der Gase Lkw eingesetzt werden, sollen diese mit treibhausgasfreiem oder treibhausgasnegativem BioMethan oder mit einer Mischung aus fossilem Diesel, treibhausgasfreiem bzw. treibhausgasnegativem BioMethan und fossilem Erdgas oder mit einem entsprechenden Erdgasäquivalent angetrieben werden (vgl. Anspruch 107). Die aus der „Distribution” resultierende Treibhausgasbelastung fällt dann auch bei einer Vermischung des BioMethans und des Erdgases mit fossilem Diesel zu einem Mischkraftstoff sehr gering aus, ggf. geht die THG-Belastung aufgrund einer Treibhausgasneutralität der Kraftstoffmischung sogar auf null zurück (vgl. Ansprüche 108 bis 110).The distribution or distribution of the gases "BioMethan" and "Regeneratives CO 2 " takes place either via gas lines or, as with BioMethanol, with mobile tanks (see claim 97). If trucks are to be used for the distribution of the gases, they are to be powered by greenhouse-gas-free or greenhouse-gas-negative bio-methane or a mixture of fossil diesel, greenhouse-gas-free or greenhouse-gas-negative bio-methane and fossil natural gas or a corresponding natural gas equivalent (see claim 107). The resulting from the "distribution" greenhouse gas pollution then falls even with a mixture of bio methane and natural gas with fossil diesel to a mixed fuel very low, possibly the GHG load due to a greenhouse gas neutrality of the fuel mixture even back to zero (see to 110).
Wie bereits dargestellt treten bei mehren Anlagenmodulen Volumeneffekte (scale effects bzw. economies of scale) auf. Es ist deshalb in jeder Ausführungsvariante von Vorteil, möglichst große Biogasanlagen zu errichten und zu betreiben (vgl. Anspruch 172).As already mentioned, volume effects (scale effects or economies of scale) occur in the case of several plant modules. It is therefore in everyone Embodiment of advantage to build the largest possible biogas plants and operate (see claim 172).
Wenn sie mit allen Schritten realisiert ist, dann können mit den hier offengelegten Anlagenkonfigurationen THG-reduziertes, vorzugsweise THG-armes, besonders vorzugsweise THG-freies und insbesondere THG-negatives BioMethan erzeugt werden, dessen THG-Minderungseffekt ggü. Erdgas (CNG) mindestens 100 bzw. 180 bzw. 236 bzw. 336 g CO2-Äquivalente/kWhBioMethan beträgt (vgl. Anspruch 90). Das THG-negative BioMethan kann anschließend so mit fossilem und damit treibhausgasbelastetem Erdgas (Compressed Natural Gas = CNG; THG-Belastung well-to-wheel bei 236 g CO2-Äquivalenten/kWhCNG) vermischt werden, dass das resultierende Mischgas jede beliebige THG-Belastung zwischen –567 g CO2-Äquivalenten/kWhMischgas und +236 g CO2-Äquivalente/kWhMischgas aufweist (vgl. Anspruch 138). Damit können mit den neuen Anlagen sowohl eine ganze Reihe von Mischgasen mit unterschiedlicher THG-Reduktion erzeugt werden als auch ein absolut THG-freies Mischgas und sogar diverse THG-negative (!) Mischgase. Diese Mischgase können als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt werden.If it is implemented with all the steps, then with the system configurations disclosed here, it is possible to produce GHG-reduced, preferably GHG-free, particularly preferably GHG-free, and in particular GHG-negative, bio-methane whose GHG reduction effect is opposite. Natural gas (CNG) is at least 100 or 180 or 236 or 336 g CO 2 equivalents / kWh of bio methane (see claim 90). The GHG-negative bio methane can then be mixed with fossil and thus greenhouse gas loaded natural gas (CNG, THG load well-to-wheel at 236 g CO 2 equivalents / kWh CNG ) so that the resulting mixed gas any GHG -Belastung between -567 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas and +236 g CO 2 equivalents / kWh mixed gas has (see claim 138). Thus, with the new plants, a whole range of mixed gases with different GHG reduction can be generated, as well as an absolutely GHG-free mixed gas and even various GHG-negative (!) Mixed gases. These mixed gases can be used as fuel in traffic.
Bei der Vermarktung des aus den erfindungsgemäßen Anlagen stammenden Kraftstoffs ist es erforderlich und wichtig, eingängige und gut handhabbare THG-Effekte darstellen zu können. Eine THG-Minderung um z. B. 85% ist für Endverbraucher eingängiger und klarer als eine THG-Minderung um 82%. THG-Minderungseffekte werden deshalb z. B. auch in der Gesetzgebung auf 5%-Punkte auf- oder abgerundet. Dementsprechend ist es von besonderem ökonomischem Vorteil, Mischgase anbieten zu können, deren THG-Minderungseffekt in die 5%-Stufung fallt (vgl. Anspruch 173).When marketing the fuel derived from the systems according to the invention, it is necessary and important to be able to present catchy and easily manageable GHG effects. A GHG reduction by z. B. 85% is more catchy and clear to end users than 82% GHG reduction. GHG reduction effects are therefore, for. This is also rounded up or down to 5 percentage points in the legislation. Accordingly, it is of particular economic advantage to be able to offer mixed gases whose GHG reduction effect falls within the 5% classification (see claim 173).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4409487 [0018] DE 4409487 [0018]
- DE 19532359 [0018] DE 19532359 [0018]
- DE 19633928 [0018] DE 19633928 [0018]
- DE 19805045 [0018] DE 19805045 [0018]
- DE 10621337 [0018] DE 10621337 [0018]
- DE 10026771 [0018] DE 10026771 [0018]
- DE 10034279 [0018] DE 10034279 [0018]
- DE 10050623 [0018] DE 10050623 [0018]
- DE 102004054468 [0018] DE 102004054468 [0018]
- DE 102005029306 [0018] DE 102005029306 [0018]
- DE 202006003293 [0018] DE 202006003293 [0018]
- EP 1926810 [0018] EP 1926810 [0018]
- DE 102007024911 [0018] DE 102007024911 [0018]
- DE 202007010912 [0018] DE 202007010912 [0018]
- DE 102007029700 A1 [0018] DE 102007029700 A1 [0018]
- WO 002009000305 A1 [0018] WO 002009000305 A1 [0018]
- WO 002009000307 A1 [0018] WO 002009000307 A1 [0018]
- WO 002009000309 A1 [0018] WO 002009000309 A1 [0018]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- EU-Richtlinie RED 2009/28/EG vom 23. April 2009 [0005] EU Directive RED 2009/28 / EC of 23 April 2009 [0005]
- EU-Richtline „Renewable Energy Directive 2009/28/EG” vom 23. April 2009 ab 2018 [0016] EU Directive "Renewable Energy Directive 2009/28 / EC" of 23 April 2009 from 2018 [0016]
- EU-Direktive „Renewable Energy Direktive (RED) 2009/28/EG” vom 23. April 2009 [0193] EU directive "Renewable Energy Directive (RED) 2009/28 / EC" of 23 April 2009 [0193]
Claims (173)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010017818A DE102010017818A1 (en) | 2010-02-17 | 2010-07-08 | Process and plant for the production of CBM (Compressed BioMethane) as greenhouse gas-free fuel |
EP11704934A EP2536839A1 (en) | 2010-02-17 | 2011-02-16 | Method and system for the production of cbm (compressed biomethane) as a greenhouse gas-reduced fuel |
PCT/EP2011/000748 WO2011101137A1 (en) | 2010-02-17 | 2011-02-16 | Method and system for the production of cbm (compressed biomethane) as a greenhouse gas-reduced fuel |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010008287 | 2010-02-17 | ||
DE102010008287.2 | 2010-02-17 | ||
DE102010017818A DE102010017818A1 (en) | 2010-02-17 | 2010-07-08 | Process and plant for the production of CBM (Compressed BioMethane) as greenhouse gas-free fuel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010017818A1 true DE102010017818A1 (en) | 2011-08-18 |
Family
ID=44317362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010017818A Withdrawn DE102010017818A1 (en) | 2010-02-17 | 2010-07-08 | Process and plant for the production of CBM (Compressed BioMethane) as greenhouse gas-free fuel |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2536839A1 (en) |
DE (1) | DE102010017818A1 (en) |
WO (1) | WO2011101137A1 (en) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011051250A1 (en) | 2011-06-22 | 2013-04-04 | Jan A. Meissner | Processes and plants for greenhouse gas reduction of power and heating fuels |
US20130199481A1 (en) * | 2011-09-11 | 2013-08-08 | Neste Oil Oyj | Gasoline compositions and method of producing the same |
DE102012013257A1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Etogas Gmbh | Method of operating plant producing chemical energy carrier and thermal energy for producing chemical energy carrier, comprises converting electrical energy for temporarily producing a portion of required thermal energy |
DE102014000639A1 (en) | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Michael Feldmann | Method for operating gas station dispensing gaseous fuel, particularly natural gas or natural gas-substitute, involves measuring prevailing pressure on each pressure stage of installed gas storage system by suitable pressure sensors |
DE102013004996A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | Etogas Gmbh | Arrangement for supplying a gas and system having such an arrangement for carrying out a primary process, and method of supplying a gas |
EP2899449A2 (en) | 2014-01-20 | 2015-07-29 | Michael Feldmann | Method and system configuration for dynamised construction of a petrol station infrastructure |
EP2908044A2 (en) | 2014-01-17 | 2015-08-19 | Michael Feldmann | Methods and systems for a petrol station for size-optimised dispensing of gaseous gas fuels to mobile consumers |
DE102014005207A1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-15 | Michael Niederbacher | Process and installation for the purification of contaminated environmental fallout, in particular for reducing the radiation load of radioactively contaminated environmental fallow |
WO2015173503A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for injecting biomethane into a natural gas network |
DE102013001689B4 (en) * | 2013-01-31 | 2017-01-05 | Waldemar E. Reule | Process and biogas plant for the production of biomethane |
CN106497620A (en) * | 2016-09-09 | 2017-03-15 | 华中农业大学 | With biogas slurry as CO2The methane purification of absorbent and biogas slurry treatment System and method for |
DE102017005627A1 (en) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | Lennart Feldmann | Method and system for improving the greenhouse gas emission reduction performance of biogenic fuels, heating fuels and / or for enrichment of agricultural land with Humus-C |
US20190049111A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Martin Gmbh Fuer Umwelt- Und Energietechnik | Power-generation system having a combined heat and power plant and method for power generation |
PL424040A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-01 | Instytut Agrofizyki Im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk | Eco-friendly system for production of biomethane |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012218955A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-05-15 | Rohöl-Aufsuchungs Aktiengesellschaft | Apparatus for natural gas compression and methane production process |
DE102013018179A1 (en) | 2013-11-29 | 2015-06-03 | Michael Feldmann | Process and equipment for the production of absolutely greenhouse gas-free fuels |
CN105132467A (en) * | 2014-06-09 | 2015-12-09 | 宋安东 | Steam-exploded wet-stored corn straw two-phase anaerobic fermentation method |
CN104962332B (en) * | 2015-06-23 | 2017-09-12 | 江苏河海新能源股份有限公司 | A kind of utilization plant biomass prepares the system and method for natural gas |
CN107022575A (en) * | 2017-05-11 | 2017-08-08 | 广西壮族自治区林业科学研究院 | The preparation method of formula pig manure stalk marsh gas mixture fermentation raw material can be store |
CN107760725A (en) * | 2017-12-08 | 2018-03-06 | 黑龙江省能源环境研究院 | A kind of yellow storage stalk anaerobic fermentation method |
CA3139240A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | Galileo Technologies Corporation | Zero emission fuel |
CA3214940A1 (en) | 2021-04-15 | 2022-10-20 | Iogen Corporation | Process and system for producing low carbon intensity renewable hydrogen |
WO2022221954A1 (en) | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Iogen Corporation | Process and system for producing fuel |
US11807530B2 (en) | 2022-04-11 | 2023-11-07 | Iogen Corporation | Method for making low carbon intensity hydrogen |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4409487A1 (en) | 1993-10-09 | 1995-04-13 | Steffen Ingenieurgesellschaft | Process and system for the fermentation of biogenic/organic crude waste |
DE19532359A1 (en) | 1995-09-01 | 1997-03-06 | Winkler Hans Peter | Biogas prodn. from high solids biomass |
DE19633928A1 (en) | 1996-08-22 | 1998-02-26 | Winkler Hans Peter | Hemp fibre production process |
DE19805045A1 (en) | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Manfred Prof Dr Hoffmann | Method and device for methanizing biomass |
DE10026771A1 (en) | 2000-06-01 | 2001-12-06 | Manfred Hoffmann | Biomass methane silo sub-divided into quarters by top-inserted open-bottomed cylinders for inoculation and fermentation in separate batches |
DE10034279A1 (en) | 2000-07-14 | 2002-02-21 | Bekon Umweltschutz & Energiete | Reactor for biomass methanization comprises a sealable and heatable container which is provided with means for biogas withdrawal and liquid drainage |
DE10050623A1 (en) | 2000-10-12 | 2002-04-18 | Ludwig Schiedermeier | Garage-like fermenter, useful for methanation of biomass, comprises base with slope in direction of rear wall |
DE202006003293U1 (en) | 2006-02-27 | 2006-05-18 | Müller, Wilfried, Dr. | Biogas production unit with a dry fermenter and a percolate processor comprising a chamber for heating up percolate from the dry fermenter and a chamber for methanising organic acids in the percolate |
DE102004054468A1 (en) | 2004-11-11 | 2006-05-24 | Rösing, Gerhard, Dr. | Anaerobic fermentation of vegetable substrates for production of bio gas, comprises extruding substrates to form high-grade homogenized biomass by double escargots extrude, and growing nutrient for mead producer by biogenous material |
DE102005029306A1 (en) | 2005-06-22 | 2007-03-15 | Joachim Kausch | Method for operating a Feststofffermenteranlage and device for this purpose |
DE202007010912U1 (en) | 2007-08-06 | 2007-10-25 | Biosonic Bioenergie Gmbh & Co. Kg | comminution device |
EP1926810A1 (en) | 2005-09-08 | 2008-06-04 | Bekon Energy Technologies GmbH & Co.Kg | Bioreactor comprising a retaining system |
WO2009000307A1 (en) | 2007-06-27 | 2008-12-31 | MEISSNER, Jan, A. | Biogas plant and process for the production of biogas from straw with fermentation residue pelleting |
DE102007024911A1 (en) | 2007-05-29 | 2009-01-02 | Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg | Biogas plant for the production of biogas from biomass and method for operating the biogas plant |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0942067B1 (en) * | 1998-03-13 | 2005-06-08 | Research Institute of Innovative Technology for the Earth | Carbon producing apparatus utilizing biomass |
DE19947340A1 (en) * | 1999-10-01 | 2001-05-03 | Wolfgang Tentscher | Transport of carbon dioxide |
DE10261337B4 (en) | 2002-12-28 | 2020-01-23 | Volkswagen Ag | Process for carrying out assembly processes or machining processes in different subareas of a body in an assembly line |
US8110384B2 (en) * | 2006-12-26 | 2012-02-07 | Kb Energy, Llc | Process for conversion of dairy cow waste to biofuel products |
US7607303B2 (en) * | 2006-12-27 | 2009-10-27 | Schlumberger Technology Corporation | Zero emission natural gas power and liquefaction plant |
DE102007038870A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Joachim Kausch | Operating a solid fermentation plant with a discontinuously operable solid fermenter for the fermentation of organic solids to produce biogas e.g. methane, comprises flowing-through the solid fermenter from top to bottom with a percolate |
AU2009266313A1 (en) * | 2008-07-01 | 2010-01-07 | Juranitch, James Chales | Recycling and reburning carbon dioxide in an energy efficient way |
-
2010
- 2010-07-08 DE DE102010017818A patent/DE102010017818A1/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-02-16 EP EP11704934A patent/EP2536839A1/en not_active Withdrawn
- 2011-02-16 WO PCT/EP2011/000748 patent/WO2011101137A1/en active Application Filing
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4409487A1 (en) | 1993-10-09 | 1995-04-13 | Steffen Ingenieurgesellschaft | Process and system for the fermentation of biogenic/organic crude waste |
DE19532359A1 (en) | 1995-09-01 | 1997-03-06 | Winkler Hans Peter | Biogas prodn. from high solids biomass |
DE19633928A1 (en) | 1996-08-22 | 1998-02-26 | Winkler Hans Peter | Hemp fibre production process |
DE19805045A1 (en) | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Manfred Prof Dr Hoffmann | Method and device for methanizing biomass |
DE10026771A1 (en) | 2000-06-01 | 2001-12-06 | Manfred Hoffmann | Biomass methane silo sub-divided into quarters by top-inserted open-bottomed cylinders for inoculation and fermentation in separate batches |
DE10034279A1 (en) | 2000-07-14 | 2002-02-21 | Bekon Umweltschutz & Energiete | Reactor for biomass methanization comprises a sealable and heatable container which is provided with means for biogas withdrawal and liquid drainage |
DE10050623A1 (en) | 2000-10-12 | 2002-04-18 | Ludwig Schiedermeier | Garage-like fermenter, useful for methanation of biomass, comprises base with slope in direction of rear wall |
DE102004054468A1 (en) | 2004-11-11 | 2006-05-24 | Rösing, Gerhard, Dr. | Anaerobic fermentation of vegetable substrates for production of bio gas, comprises extruding substrates to form high-grade homogenized biomass by double escargots extrude, and growing nutrient for mead producer by biogenous material |
DE102005029306A1 (en) | 2005-06-22 | 2007-03-15 | Joachim Kausch | Method for operating a Feststofffermenteranlage and device for this purpose |
EP1926810A1 (en) | 2005-09-08 | 2008-06-04 | Bekon Energy Technologies GmbH & Co.Kg | Bioreactor comprising a retaining system |
DE202006003293U1 (en) | 2006-02-27 | 2006-05-18 | Müller, Wilfried, Dr. | Biogas production unit with a dry fermenter and a percolate processor comprising a chamber for heating up percolate from the dry fermenter and a chamber for methanising organic acids in the percolate |
DE102007024911A1 (en) | 2007-05-29 | 2009-01-02 | Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg | Biogas plant for the production of biogas from biomass and method for operating the biogas plant |
WO2009000307A1 (en) | 2007-06-27 | 2008-12-31 | MEISSNER, Jan, A. | Biogas plant and process for the production of biogas from straw with fermentation residue pelleting |
WO2009000309A1 (en) | 2007-06-27 | 2008-12-31 | MEISSNER, Jan, A. | Biogas plant with solids fermentation and methane production in the recirculating percolate tank |
WO2009000305A1 (en) | 2007-06-27 | 2008-12-31 | MEISSNER, Jan, A. | Biogas plant and process for the production of biogas from ligneous renewable resources |
DE102007029700A1 (en) | 2007-06-27 | 2009-01-08 | Michael Feldmann | Biomass power plant |
DE202007010912U1 (en) | 2007-08-06 | 2007-10-25 | Biosonic Bioenergie Gmbh & Co. Kg | comminution device |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
EU-Richtline "Renewable Energy Directive 2009/28/EG" vom 23. April 2009 ab 2018 |
EU-Richtlinie RED 2009/28/EG vom 23. April 2009 |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011051250A1 (en) | 2011-06-22 | 2013-04-04 | Jan A. Meissner | Processes and plants for greenhouse gas reduction of power and heating fuels |
US20130199481A1 (en) * | 2011-09-11 | 2013-08-08 | Neste Oil Oyj | Gasoline compositions and method of producing the same |
US8935994B2 (en) * | 2011-09-11 | 2015-01-20 | Neste Oil Oyj | Gasoline compositions and method of producing the same |
US9822321B2 (en) | 2011-09-11 | 2017-11-21 | Neste Oyj | Gasoline compositions and method of producing the same |
DE102012013257A1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-09 | Etogas Gmbh | Method of operating plant producing chemical energy carrier and thermal energy for producing chemical energy carrier, comprises converting electrical energy for temporarily producing a portion of required thermal energy |
DE102014000639A1 (en) | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Michael Feldmann | Method for operating gas station dispensing gaseous fuel, particularly natural gas or natural gas-substitute, involves measuring prevailing pressure on each pressure stage of installed gas storage system by suitable pressure sensors |
DE102014000706A1 (en) | 2013-01-18 | 2014-08-21 | Michael Feldmann | Method and system configuration for the dynamic construction of a gas station infrastructure |
DE102013001689B4 (en) * | 2013-01-31 | 2017-01-05 | Waldemar E. Reule | Process and biogas plant for the production of biomethane |
DE102013004996A1 (en) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | Etogas Gmbh | Arrangement for supplying a gas and system having such an arrangement for carrying out a primary process, and method of supplying a gas |
EP2908044A2 (en) | 2014-01-17 | 2015-08-19 | Michael Feldmann | Methods and systems for a petrol station for size-optimised dispensing of gaseous gas fuels to mobile consumers |
EP2899449A2 (en) | 2014-01-20 | 2015-07-29 | Michael Feldmann | Method and system configuration for dynamised construction of a petrol station infrastructure |
DE102014005207A1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-15 | Michael Niederbacher | Process and installation for the purification of contaminated environmental fallout, in particular for reducing the radiation load of radioactively contaminated environmental fallow |
WO2015173503A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-19 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for injecting biomethane into a natural gas network |
FR3020966A1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-20 | Air Liquide | METHOD FOR INJECTING BIOMETHANE INTO A NATURAL GAS NETWORK |
CN106497620A (en) * | 2016-09-09 | 2017-03-15 | 华中农业大学 | With biogas slurry as CO2The methane purification of absorbent and biogas slurry treatment System and method for |
DE102017005627A1 (en) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | Lennart Feldmann | Method and system for improving the greenhouse gas emission reduction performance of biogenic fuels, heating fuels and / or for enrichment of agricultural land with Humus-C |
WO2018065591A1 (en) | 2016-10-07 | 2018-04-12 | Marc Feldmann | Method and system for improving the greenhouse gas emission reduction performance of biogenic fuels, heating mediums and combustion materials and/or for enriching agricultural areas with carbon-containing humus |
US20190049111A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Martin Gmbh Fuer Umwelt- Und Energietechnik | Power-generation system having a combined heat and power plant and method for power generation |
US10883715B2 (en) * | 2017-08-10 | 2021-01-05 | Martin Gmbh Fuer Umwelt- Und Energietechnik | Power-generation system having a combined heat and power plant and method for power generation |
PL424040A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-01 | Instytut Agrofizyki Im. Bohdana Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk | Eco-friendly system for production of biomethane |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011101137A8 (en) | 2011-10-13 |
EP2536839A1 (en) | 2012-12-26 |
WO2011101137A1 (en) | 2011-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010017818A1 (en) | Process and plant for the production of CBM (Compressed BioMethane) as greenhouse gas-free fuel | |
EP3523403A1 (en) | Method and system for improving the greenhouse gas emission reduction performance of biogenic fuels, heating mediums and combustion materials and/or for enriching agricultural areas with carbon-containing humus | |
Ahlgren et al. | Ammonium nitrate fertiliser production based on biomass–environmental effects from a life cycle perspective | |
EP2464614B1 (en) | Method and system for the manufacture of coal particles enriched with minerals | |
DE102013018179A1 (en) | Process and equipment for the production of absolutely greenhouse gas-free fuels | |
DE102007004892A1 (en) | Process and device for the treatment of organic residues from biogas plants | |
Raud et al. | The utilisation potential of urban greening waste: Tartu case study | |
DE102005019445A1 (en) | Process and plant for the production of biogas from biomass | |
EP2724081A2 (en) | Method and installation for reducing greenhouse gases of fuels and combustibles | |
DE102017000576A1 (en) | Biological process and plant for the production of methane | |
DE102012109821A1 (en) | Producing biogas, by providing a solid fermenter for fermenting organic solids and a liquid fermenter, adding percolate to percolation of organic solids in solid and liquid fermenters, applying percolate on organic solids in solid fermeter | |
EP3356299B1 (en) | System for treating organic waste material with hydrothermal carbonation | |
DE102015015776A1 (en) | Method and device for utilization of moist and dry material | |
Sinha et al. | Agricultural waste management policies and programme for environment and nutritional security | |
DE102019115711A1 (en) | Process and system for processing sewage sludge, fermentation residues and / or liquid manure with the production of hydrogen | |
WO2015079047A1 (en) | Energy harvesting system for harvesting renewable energy, biomass collecting system, and components of said systems | |
DE202011004421U1 (en) | Energy supply unit based on biogas for the energy supply of several consumers | |
DE102010001072A1 (en) | Cultivating biomass in biomass cultivation plant, useful e.g. to produce bactericides, comprises disposing cultivation plant in spatial proximity of e.g. residual biomass, and carbon dioxide-emitting device, and supplying carbon dioxide | |
WO2022179764A1 (en) | Plant and process for reduction of the carbon dioxide content of atmospheric air | |
Demissie et al. | Life cycle assessment of ethanol production from molasses in Ethiopia | |
WO1997034851A1 (en) | Method and facility for the processing of organic waste, and biogas plant for use in such a facility | |
DE102014005270A1 (en) | Method for enabling methane fermentation plants for the material and energetic utilization of lignocellulose-containing biogenic starting materials and arrangement for carrying out the method | |
WO2001018151A1 (en) | Method of accumulating solar energy | |
WO2010100224A1 (en) | Method and device for sustainably producing energy and at least one base material | |
DE102016013620A1 (en) | Process for the material and energetic utilization of residues of sugarcane processing and arrangement for carrying out the process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HUBER & SCHUESSLER, DE |
|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |