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Wasserstoffzugabe im Fermenter
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Wasserstoffzugabe im Fermenter
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BeitragVerfasst am: 24.01.2020, 09:21    Titel: Antworten mit Zitat

josy hat Folgendes geschrieben:
@bio-gas
gibt es nach 12 Monaten jetzt schon neue Erkenntnisse mit der H2 Einbringung in den Fermenter?

Wer möchte kann sich in Garching bei München eine "Biologische Methanisierung" anschauen.
Mit diesem "Reaktor" kann man den Methangehalt von ganz normalem Rohgas auf bis zu 96 % CH4 hochtreiben. Und das ohne speziellen Hochdruckbehälter oder gesonderter CO2 Abscheidung. Funktioniert mit etwa 5 mbar Überdruck und Wasserstoffeinbringung im Gegenstromverfahren.
Betrieben, Überwacht und Ausgewertet wird das Ganze von der TUM und Weihenstephan.

Theoretisch könnte man das Gas fast ohne zusätzliche Aufbereitung ins Gasnetz einspeisen oder als Kraftstoff verwenden. Entschwefeln, entfeuchten fertig.

Das Ganze ist so simpel aufgebaut, dass es ein jeder handwerklich begabter Biogasler selber nachbauen kann.

Was man allerdings braucht sind spezielle Mikronährstoffe und Zusätze für die Bakterien. Momentan forscht man noch an der besten Nährstoffmischung.
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josy



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BeitragVerfasst am: 24.01.2020, 09:40    Titel: Antworten mit Zitat

wenn man das Gas aber weiterhin vorort verstromt, welche Vorteile bringt dieser erhöhter Ch4 anteil:

Bessere Wirkungsgrad?
ist allgemein der CH4 ertrag in der Anlage höher (somit geringes Input Material?)
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BeitragVerfasst am: 24.01.2020, 10:03    Titel: Antworten mit Zitat

Wirkungsgrad wäre sicherlich besser, aber um das Gas vor Ort gleich wieder zu verstromen; dazu ist die Ganze Sache dann doch zu unrentabel.
Würde sich nur rentieren, wenn man Überschußstrom als Wasserstoff zwischenspeichert und es dafür schon einen Markt gäbe. So etwas wie Bonus für Netzstabilisierung bei einem Überangebot von Strom.
Aber momentan sind dazu noch nicht einmal die rechtlichen Voraussetztungen geklärt.
Stromsteuer, NaWaRo, EEG-Umlage?

Bei der Vermarktung von Gas ist zumindest schon mal die Belastung durch Steuern/Zoll geregelt. 15€ pro MW/h. Wieso das ausgerechnet der Zoll macht, ist mir aber ein Rätzel
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Beiträge: 623
Wohnort: Bayern

BeitragVerfasst am: 24.01.2020, 10:40    Titel: Antworten mit Zitat

josy hat Folgendes geschrieben:
wenn man das Gas aber weiterhin vorort verstromt, welche Vorteile bringt dieser erhöhter Ch4 anteil:

Bessere Wirkungsgrad?
ist allgemein der CH4 ertrag in der Anlage höher (somit geringes Input Material?)


Eigentlich gibt es zwei grund verschiedene Systeme bei der "Biologischen Methanisierung":
1. die direkte Einpressung in den Fermenter, was zu einem höheren Gasertrag führt und auch den Methangehalt steigert. Bei uns war aber bei max. 75% schluß.

2. Festbeetreaktor oder auch Biofilm; Ein Behälter wird mit Füllkörpern, die möglichst viel Oberfläche zum Besiedeln der Bakterien bieten, befüllt und dann kommt von oben das Rohgas und von unten der Wasserstoff. Gesteuert wird über den CO2 Gehalt des abgeführten Gases.

Potential von 200 m³ / h Biogas 50 % Methan und 50 % Kohlendioxid ( = 400 kW/h el. )

200 m³ Biogas = 100 m³ CH4 ( 72 kg ) + 100 m³ CO2 ( 198 kg )
CO2 vorhanden / CO2 Verbrauch pro 2 kg H2 = n
198 kg CO2 / 11 kg ( +2 kg H2 ) = 18
4 kg CH4 x 18 = 72 kg = 100 m³
9 kg H2O x 18 = 162 kg = 162 l Wasser
Summe: 234 kg
Gegenrechnung:
100 m³ CO2 = 198 kg
18 x 2 kg H2 = 36 kg
Summe: 234 kg
Fazit: Mit dem freien und zur Verfügung stehendem Kohlendioxid einer „normalen“ Biogasanlage kann mit Hilfe der externen Wasserstoffzugabe die Methanproduktion verdoppelt werden. Der limitierende Faktor ist nicht der Wasserstoff, sondern das zur Verfügung stehende Kohlendioxid.

1 kg H2 = 33,33kW/h
36 kg H2 = 1200 kW/h
Elektrolyseur Wirkungsgrad 50 % macht schon 2400 kW/h

Mit einer 400 kW/h BGA könnte man das Netz theoretisch mit bis zu 2,4MW entlasten.
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Krips



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BeitragVerfasst am: 01.02.2020, 17:15    Titel: Antworten mit Zitat

Mir ist nicht klar, warum man hochwertigen Wasserstoff in das viel geringerwertige Methan umwandeln sollte.
Gehen tut das schon, obwohl viel Wasserstoff einen Fermenter genau so umkippen lassen kann, wie zuviel Substrat., das im Grund nichts anderes ist, als chemisch gebundener Wassertstoff, mit denen die entsprechenden Bakterien das CO2 zu Methan reduzieren.
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Jens
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BeitragVerfasst am: 01.02.2020, 21:06    Titel: Antworten mit Zitat

In welcher Hinsicht ist der Wasserstoff hochwertig ? Wasserstoff hat mehrere Probleme: Er ist flüchtig durch alle möglichen Materialien, so dass er in reiner Form gasförmig nicht händelbar ist. Hinzu kommt, dass es eigentlich zu jeder Zeit hochexplosiv ist, im Gegensatz zum Methan.
Bei der Idee, Wasserstoff in den Fermenter zu geben geht es darum, vor Ort mit normaler Technik in normalen Betrieben wie Biogasanlagen es sind, überschüssigen Strom aus dem Stromnetz zu entnehmen und damit Wasserstoff herzustellen. Damit habe ich den Strom in grundsätzlich speicherbares Gas umgewandelt. Um das Gas jetzt aber zu einem Nutzer zu bringen oder wirklich längerfristig speichern zu können, kann man es mit CO2 zu Methan verbinden. Damit hat man eine stabile Energieform, die man überall nutzen kann. Das Problem an dieser Idee ist, dass es technisch sehr teuer und aufwendig ist (Audi in Werlte), die biologische Methanisierung ist jedoch hochinteressant, weil es fast "nebenbei" läuft.
Ich möchte mal prophezeien, dass Biogas langfristig überwiegend für das Gasnetz produziert wird und gleichzeitig als Energiewandler vom Strom zum Methan dient und damit im erheblichen Umfang für die Schwerlastmobilität CNG bereitstellt. Denn das funktioniert und ist schon jetzt realistisch bezahlbar.
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Küspert



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BeitragVerfasst am: 02.02.2020, 10:22    Titel: Antworten mit Zitat

Jens hat Folgendes geschrieben:
In welcher Hinsicht ist der Wasserstoff hochwertig ? Wasserstoff hat mehrere Probleme: Er ist flüchtig durch alle möglichen Materialien, so dass er in reiner Form gasförmig nicht händelbar ist. Hinzu kommt, dass es eigentlich zu jeder Zeit hochexplosiv ist, im Gegensatz zum Methan.
Bei der Idee, Wasserstoff in den Fermenter zu geben geht es darum, vor Ort mit normaler Technik in normalen Betrieben wie Biogasanlagen es sind, überschüssigen Strom aus dem Stromnetz zu entnehmen und damit Wasserstoff herzustellen. Damit habe ich den Strom in grundsätzlich speicherbares Gas umgewandelt. Um das Gas jetzt aber zu einem Nutzer zu bringen oder wirklich längerfristig speichern zu können, kann man es mit CO2 zu Methan verbinden. Damit hat man eine stabile Energieform, die man überall nutzen kann. Das Problem an dieser Idee ist, dass es technisch sehr teuer und aufwendig ist (Audi in Werlte), die biologische Methanisierung ist jedoch hochinteressant, weil es fast "nebenbei" läuft.
Ich möchte mal prophezeien, dass Biogas langfristig überwiegend für das Gasnetz produziert wird und gleichzeitig als Energiewandler vom Strom zum Methan dient und damit im erheblichen Umfang für die Schwerlastmobilität CNG bereitstellt. Denn das funktioniert und ist schon jetzt realistisch bezahlbar.


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Krips



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BeitragVerfasst am: 02.02.2020, 19:05    Titel: Antworten mit Zitat

@Jens
Wasserstoff erzielt deutlich höhere Preise als Methan und ist auch in Chemie und Technik verwendbar. Daher kam ich drauf.
Grundsätzlich ist es eine gute Idee, überschüssigen Strom als Biogas zu speichern. Das geht momentan tatsächlich nur durch Wasserstoff aus Elektrolyse. Allerdings kann man einen Fermenter auch direkt mit Strom füttern, d.h. die Elektrolyse direkt im Reaktor machen. Man muss den Sauerstoff nur außerhalb freisetzen und ihn vom Fermenter fernhalten.
Das ist technisch leider noch nie gemacht worden, aber ich habe es vor vielen Jahren mal im Institut in Hannover gezeigt. Leider hat es damals noch keinen interesisert.
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BeitragVerfasst am: 02.02.2020, 20:44    Titel: Antworten mit Zitat

Die Elektrolyse direkt in den Fermenter zu verlegen ist schon mehrfach versucht worden. Aber, ich musste bei meinen Versuchen einen Sauerstoffsensor in den Gasraum einbauen, der bei einer positiven Messung von Sauerstoff sofort sämtliche Stromverbraucher stromlos schaltet.
Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff ist das gleiche wie Nitro und Glycerin.
Eine weitere Schwierigkeit mit der integrierten Elektrolyse, durch den Stromfluss zwischen den beiden Polen steigen sämtliche Sensoren aus.
Zudem ist Wasserstoff nicht gleich Wasserstoff. Neben dem Reinheitsgrad kommt es auch noch darauf an ob es sich um regenerativen oder fossilen Wasserstoff (aus Reformern) handelt.
Für Brennstoffzellen und bei der synthetischen Methanisierung muss der Wassersstoff vollkommen rein (O2 oder H2S unter 0,1ppm, bei der synthetischen Methanisierung gilt das gleiche auch für das CO2) sein, deshalb ist es auch so teuer.
Bei der biologischen Methanisierung ist der Reinheitsgrad sowohl vom Wasserstoff als auch vom Kohlendioxid vollkommen egal.
Für den Preis und die Kosten der CO2-Reinigung bei der synthetischen Methanisierung, gibt es die komplette Biologische Methanisierung.
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Krips



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BeitragVerfasst am: 03.02.2020, 12:05    Titel: Antworten mit Zitat

@Gadget
Ihr habt BEIDE Elektroden im Fermenter betrieben??? Überrascht
Auf diese Idee wäre ich nicht bekommen, da an der Anode natürlich Sauerstoff entsteht, der im Fermenter fehl am Platze ist. Darum schrieb ich ja, dass das vermeiden werden muss, also z.B. mit einem Diaphragma oder einer Salzbrücke, die ein Kompart6iment abtrennt, in dem der Sauerstoff außerhalb des Fermenters entsteht.
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