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Neuentwickelte mobile Messanlage für Methanschlupf an Biogasaufbereitungsanlagen erfolgreich in Dienst gestellt

19.09.2013

Für die Quantifizierung des Methanaustrages über den Abgasstrom einer Biogasaufbereitungsanlage wurde eine mobile Messanlage für die Durchführung von Messkampagnen erfolgreich in Dienst gestellt. Die vor Ort erfassten Messwerte der Gasanalyse- und Gasdurchflussmessung im CO2-Gasabscheiderstrom werden per Datenfernübertragung in die PTB gesendet. Mit diesen Daten und den Daten des Produktgasstromes der Biogasanlage, die mittels geeichter Messtechnik erfasst werden, kann eine Bilanzierung des  Methanschlupfes erfolgen.

Für die Quantifizierung des Methanaustrages über den Abgasstrom einer Biogasaufbereitungsanlage wurde eine mobile Messanlage für die Durchführung von Messkampagnen erfolgreich in Dienst gestellt. Die vor Ort erfassten Messwerte der Gasanalyse- und Gasdurchflussmessung im CO2-Gasabscheiderstrom werden per Datenfernübertragung in die PTB gesendet. Mit diesen Daten und den Daten des Produktgasstromes der Biogasanlage, die mittels geeichter Messtechnik erfasst werden, kann eine Bilanzierung des  Methanschlupfes erfolgen.

Im Zuge der Energiewende gewinnen regenerative Energien wie Biogas zunehmend an Bedeutung. Dies trifft besonders auf den Bereich der Einspeisung des auf Erdgasniveau aufbereiteten Biogases zu. So hat sich die Anzahl der Aufbereitungsanlagen in Deutschland von 2006 mit 3 Anlagen auf 120 Anlagen in 2012 erhöht. In diesem Themenfeld engagiert sich die PTB im Rahmen des aus 6 Partnern bestehenden Verbundvorhabens „Monitoring des Biomethanaufbereitungsprozesses“ (MONA).

Im Rahmen des Verbundvorhabens liegt die Aufgabe der PTB auf der qualitativen und quantitativen Detektion der Methanfracht im Abgasstrom ausgewählter Aufbereitungsanlagen. Zu diesem Zweck wurde eine mobile Messanlage in Zusammenarbeit mit RMG Butzbach entwickelt und gebaut und Ende 2012 in Dienst gestellt (Bild 1). Bei der Messanlage handelt es sich um eine Spezialausführung eines wetterfesten PKW-Anhängers. Er verfügt über zwei räumlich getrennte Kammern: Dem eigentlichen Messbereich mit Messtechnik, Auswerteelektronik, einem Arbeitsplatz und Lagermöglichkeiten für die Messperipherie sowie einem Bereich für die Lagerung von Gasflaschen, die für Gasanalyse erforderlich sind.

Bild 1: Außen- und Innenansicht der mobilen Messanlage. Linkes Teilbild: Seitenansicht der Messanlage mit: Versorgungsleitungen, beheizter Messgasleitung und weiterem Zubehör. Rechtes Teilbild: Innenansicht von hinten in den Anhänger mit: Zuleitung der Gasprobe, Schaltschrank mit der Messtechnik und Arbeitsplatz im Hintergrund.

Da die Anlagen an den erforderlichen Messstellen keinen Einbau kommerziell verfügbarer Messgeräte zulassen, wurde in Zusammenarbeit mit Sick Dresden eine spezielle Messmanschette entwickelt, die nur durch zwei in die Leitung eingebrachte Bohrungen die Messung ermöglicht. In Verbindung mit einem Ultraschallmessverfahren ist dieses Messprinzip erstmals zum Einsatz gekommen. Für die Methankonzentrationsbestimmung wird auf dem Messanhänger ein Flammenionisationsmessgerät eingesetzt. Die Messgeräte wurden vor dem Feldeinsatz in der PTB kalibriert.

Die mobile Messanlage wird jeweils über einen Zeitraum von zwei Wochen an den Anlagen betrieben, wobei sie vor jeder Inbetriebnahme einer erneuten Funktionsprüfung unterzogen wird. Ergänzend werden Gasproben aus dem Abgasstrom für die Laboruntersuchung entnommen und in der PTB gaschromatographisch analysiert. Das Datenfernübertragungssystem ermöglicht neben der reinen Datenübertragung auch ein Funktionsüberwachung im laufenden Betrieb.

Die ermittelten Daten werden mit dem jeweiligen Anlagenzustand (Regelbetrieb, Druck, Temperatur; in Abhängigkeit des Verfahrens: Beladung des Adsorbers, Umschaltvorgänge, etc.) korreliert, statistisch ausgewertet und der über den Messzeitraum gemittelte Methanverlust für den jeweiligen Anlagentyp bestimmt.

Bisher wurden mit der mobilen Messanlage Messkampagnen an zwei Biogasaufbereitungsanlagen störungsfrei durchgeführt. Weitere acht Kampagnen befinden sich in der Planungsphase.

Ansprechpartner:

Hans-Benjamin Böckler, FB 1.4, AG 1.42, E-Mail: hans-benjamin.boeckler@ptb.de