Für die zukünftige Energieversorgung mit Erneuerbaren Energien sind Biogasanlagen aufgrund ihrer flexiblen und steuerbaren Einsatzmöglichkeiten unverzichtbar. Durch das Zusammenspiel von Biogas und Wasserstoff kann diese Flexibilisierung signifikant gesteigert werden. Deshalb wird im Rahmen des Forschungsprojektes „FlexBiomethane“ die Methananreicherung durch eine direkte katalytische Methanisierung des Biogases mit Wasserstoff untersucht. Das Institut für neue Energie-Systeme (InES) der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) arbeitet hierzu eng mit dem Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen (FAU) und der Firma Regineering GmbH zusammen.
Das von der Biogasanlage produzierte Biogas besteht im Regelfall zu 50 % aus Methan und zu 45 % aus Kohlenstoffdioxid. Neben diesen Hauptkomponenten sind im Biogas noch weitere Bestandteile wie Stickstoff, Schwefelwasserstoff oder Wasserstoff enthalten. Jedoch kann lediglich das brennbare Methan zur Energieerzeugung in einem BHKW genutzt werden. Die anderen Bestandteile des Biogases werden zur Energieerzeugung nicht benötigt, verbrauchen jedoch den „Platz“ im Gasspeicher der Biogasanlage.
Das Ziel des Projektes ist es daher, den Platz des Kohlenstoffdioxids im vorhandenen Gasspeicher durch Methan zu ersetzen und somit den Gasspeicher effizienter zu nutzen. Dafür wird der Kohlenstoffdioxid-Anteil im Biogas durch eine katalytische Direktmethanisierung mit dem eigens entwickelten und im 3D-Druckverfahren gefertigten Reaktor der FAU und der Zugabe von Wasserstoff, zu synthetischem Methan umgewandelt. Untersucht wird die mögliche Methananreicherung im Gasspeicher an Anhand einer experimentellen Versuchsreihe im Biogaslabor der THI.
Anfang Juni konnte erstmals der Methanisierungsreaktor der FAU mit der Laborbiogasanlage der THI gekoppelt und als Gesamtprozess betrieben werden. Projektleitender Professor Markus Goldbrunner: „Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Durch den Reaktor konnte eine Methananreicherung des realen Biogases bis zu 90 % erzielt werden.“ Auch im Gasspeicher der Biogasanlage konnte eine Methananreicherung bis über 80 % nachgewiesen werden. Der große Vorteil dieses beschriebenen Speicherkonzeptes gegenüber herkömmlichen Anlagen besteht darin, dass für die Methanisierung keine aufwendige Biogasaufbereitung mit CO2-Abspaltung notwendig ist. Das Speichersystem ist somit als Nachrüstoption für bestehende Biogasanlagen konzipiert.
Das Projekt FlexBiomethane ist ein Forschungsprojekt, welches von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. und Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft gefördert und von den drei genannten Projektpartnern getragen wird. Das Projekt wurde zu Beginn des Jahres 2020 gestartet und ist auf eine Laufzeit von drei Jahren ausgelegt.
