Virtuelles Biogas – Aufbereitung und Netzeinbindung

In ersten Betriebstests des Vorprojektes wurde bereits einspeisefähiges Biomethan produziert und testweise einige 100m³ in das Brucker Gasnetz eingespeist. Dabei hat sich ein Abstimmungsbedarf der Regelkreise für die Qualitätssicherung der Aufbereitung bei stark veränderlichen Abnahmedrücken in der Einspeiseleitung und/oder raschen Veränderungen der Rohbiogaskonzentration ergeben. Ein Matlab/Simulink Modell der gesamten Anlage soll für die Entwicklung der geeigneten PID-Reglerparameter herangezogen werden. Parallel dazu wird die Inbetriebnahme und Durchführung eines 24-monatigen Dauerbetriebs (Einspeisebetrieb) erfolgen. Der Dauerbetrieb der Aufbereitungsanlage ist als erfolgreich definiert, wenn die Anlagenverfügbarkeit von 8000h pro Jahr Volllast (d.h. 100m³/h Biomethan nach ÖVGW G31/G33) oder 800.000 m³/a erreicht werden kann. Im ersten Projektjahr sollen dabei die bereits installierten Membranmodule eingesetzt werden, im zweiten Projektjahr soll derselbe Benchmark nach einem Umbau der Anlage und der Installation größerer Membranmodule eines weiteren Herstellers erzielt werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Optimierung der Sauerstoffdosierung für die biologische Entschwefelung. Dies soll dadurch erreicht werden, dass eine zusätzliche H2S-Messung des Rohbiogases installiert wird sowie ein neues prädiktives Regelungskonzept entwickelt wird, das alle Rohbiogaskonsumenten (BHKW 1, BHKW 2, Fackel, Biogasaufbereitung) berücksichtigt.

Die Entwicklung der Regelstrategie für die Aufbereitungsanlage umfasst die Abstimmung des Betriebs auf den Gasbedarf im Netz und die regelungstechnische Einbindung des Hochdruckkompressors für Netzebene 2 im kontinuierlichen Dauerbetrieb. Auf Basis eines dynamischen Monitorings des transienten Verhaltens der Aufbereitungsanlage im komplexen Zusammenspiel mit dem Brucker Gasnetz und dem Hochdruckkompressor und eines Matlab/Simulink Modells werden die Regelungsparameter entwickelt.

Der Dauerbetriebstest wird kontinuierlich einem Monitoring unterworfen. Wesentliche Prozessparameter werden dabei auch über Internet Projektpartnern und Interessierten zugänglich gemacht. Auf Basis dieser Ergebnisse werden belastbare Zahlen für Energieverbrauch, Anlageneffizienz und Betriebskosten abgeleitet. Dies soll zunächst nach den ersten 12 Betriebsmonaten erfolgen. Nach Umbau auf eine neue Membranmodulverschaltung wird die Ermittlung nach derselben Methode für die zweiten 12 Projektmonate wiederholt und gegenübergestellt. Somit ist auch bekannt, welche Verschaltung und Membranmodulbestückung für den Aufbereitungs- und Einspeisebetrieb nach dem vorliegenden Konzept geeigneter ist. Die Aufbereitungsanlage ist im Moment mit insgesamt 37 Membranmodulen in einer inversen 2-stufigen Verschaltungstopologie arrangiert. Während des geplanten Wartungsstillstandes (nach ca. 12 Monaten Dauerbetrieb) wird diese Bestückung auf größere Membranmodule (insgesamt 5 Stk. Erforderlich) umgebaut und neu verrohrt. Dabei wird ein geringerer Druckverlust (druckseitig) in der ersten Stufe erwartet, wodurch das Membranflächenarrangement entsprechend anzupassen ist.