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Verbundvorhaben „Monitoring des Biomethanaufbereitungsprozesses“ (MONA) abgeschlossen

23.09.2015

Mit verschiedenen Techniken kann in Biogasaufbereitungsanlagen Biogas in Erdgas umgewandelt werden. Doch wie gut laufen die Prozesse in diesen Anlagen ab? Um dies zu untersuchen, wurde in dem Verbundprojekt MONA eine mobile Messanlage entwickelt, die den Abgasstrom dieser Anlagen autonom messen kann. Mit den Messgeräten der Anlagen lassen sich vor Ort und aus der Ferne der Durchfluss und die Gaszusammensetzung im Abgasstrom der Biogasanlagen bestimmen. Im Visier der Messungen befindet sich insbesondere das klimarelevante Gas Methan.

Im Zuge der Energiewende gewinnen regenerative Energien wie Biogas zunehmend an Bedeutung. Dies trifft besonders auch auf den Bereich der Einspeisung des auf Erdgasniveau aufbereiteten Biogases zu. In diesem Themenfeld engagierten sich auch die Arbeitsgruppen 1.42 und 3.31 der PTB im Rahmen des aus sechs Partnern bestehenden Verbundvorhabens „Monitoring des Biomethanauf¬bereitungsprozesses“ (MONA). Die Aufgabe der PTB bestand in der qualitativen und quantitativen Detektion der Methanfracht im Abgasstrom ausgewählter Aufbereitungsanlagen. Zu diesem Zweck wurde eine mobile Messanlage auf Basis eines wetterfesten PKW-Anhängers in Zusammenarbeit mit der Firma RMG aus Butzbach konzipiert, gebaut und Ende 2012 in Dienst gestellt.

Da die Biogasaufbereitungsanlagen an den erforderlichen Messstellen i. d. R. keinen Einbau kommerziell verfügbarer Messgeräte zulassen, wurde in Zusammenarbeit mit Firma Sick aus Dresden eine spezielle Messmanschette entwickelt, mit der durch zwei in das Abgasrohr eingebrachte Bohrungen die Volumenstrommessung per Ultraschall durchgeführt werden konnte. Für die Methankonzentrationsbestimmung wurde ein auf dem Messanhänger befindliches Flammen¬ionisations¬messgerät eingesetzt. Sämtliche Messgeräte wurden jeweils vor ihrem Feldeinsatz in der PTB kalibriert.

Im Rahmen des Messprogramms wurden deutschlandweit acht Biogasaufbereitungsanlagen mit unterschiedlichen Technologien für die Reinigung und Methananreicherung des Biogases gemessen. Hiervon werden drei Anlagen mit Aminwäsche betrieben, zwei mit Druckwasserwäsche, wiederum zwei mit Druckwechseladsorption und eine Anlage mit Membranaufbereitung. Die Messperioden an den Anlagen betrugen jeweils zwei Wochen. Die Daten für den Durchfluss und die Methankonzentration wurden als Minutenmittelwerte erfasst. Lediglich für den Auf- und Abbau wurde Personal vor Ort benötigt, ansonsten verliefen die Messungen autonom und konnten aus der Ferne überwacht werden.

Bild 1: Messanhänger vor einer Biogasaufbereitungsanlage

Das Ziel einer Unsicherheit von U = 2 % für die Durchflussmessung an den Abgasrohren vor Ort konnte bei den Messkampagnen jeweils erreicht werden. Hierfür wurden zum einem im Vorfeld der Messreihen Korrekturfaktoren, die den Strömungseinfluss der vor Ort vorzufindenden Rohrführungen berücksichtigen, experimentell bestimmt und, falls in den Abgasleitungen keine hinreichende Einlauflänge gegeben war, Strömungsgleichrichter vor dem Zähler installiert.

Die Messkampagnen haben gezeigt, dass die ausgewählte Messtechnik den spezifischen Anforderungen vor Ort gewachsen ist. Es wurden Datensätze mit einer hohen zeitlichen Auflösung generiert und den Projektpartnern, die für die weitere Auswertung verantwortlich sind und insbesondere ein Modell für eine ganzheitliche Bilanzierung von Aufbereitungstechniken erarbeitet werden, zur Verfügung gestellt. Der Projektträger plant, die Ergebnisse des Verbundvorhabens in einem finalen Bericht Ende des Jahres zu veröffentlichen

Ansprechpartner:

Hans-Benjamin Böckler, FB 1. 4, AG 1. 42, E-Mail:Opens window for sending email Hans-benjamin.boeckler(at)ptb.de