Entwicklungen

Sichere und ausreichende Versorgung mit Energie ist eine wesentliche Säule des westlichen Wohlstands. Diese Säule ist durch das nahezu einseitige Stützen auf fossile Energieträger aus politisch unsicheren Regionen und auch durch den Treibhauseffekt brüchig geworden. Eine mögliche Alternative ist Biogas – es kommt aus der Region und ist klimaneutral. Die Technik ist ausgereift und die Versorgungssicherheit mit Rohsubstrat wird gewährleistet. Im Vergleich mit anderen biogenen Energieträgern schneidet Biogas in der Effizienz wesentlich besser ab, es wird daher seine Bedeutung als umweltfreundliche Energiequelle weiter ausbauen.

 

Derzeit ist Biogas hauptsächlich noch Treibstoff für Stromaggregate, die daraus Ökostrom und Wärme erzeugen. Die in Biogasanlagen istallierten Blockheizkraftwerke (BHKW) erfuhren in den letzten Jahren wesentliche Weiterentwicklungen. Der elektrische Wirkungsgrad liegt je nach Anlagengröße zwischen 35 und 42%. Im Vergleich dazu erzielen modernste kalorische Kraftwerke elektrische Wirkungsgrade von 40% (Kohlekraft) – 55% (Gas und Dampfturbine). Trotz sehr junger Technik kann demnach bereits heute und sicher auch in Zukunft von einem hohen Standard hinsichtlich Verstromungswirkungsgrad gesprochen werden.

 

Biogas ist neben der Speicherwasserkraft der einzige speicherbare erneuerbare Energieträger und kann in Zukunft  vorallem Stromdienstleistungen wie z.B. saisonale und tägliche Lastanpassungen, Regelleistung, Momentanreserve und Blindleistung liefern (siehe http://www.kombikraftwerk.de).

 

Aufbereitetes Biogas hat die gleiche chemische Zusammensetzung wie Erdgas. Deshalb sind die angestrebten Ziele für die Zukunft das Einspeisen von aufbereitetem Biogas ins Erdgasnetz sowie der Verkauf von Biogas an der Tankstelle. Aufgrund der stetigen Verbreitung erdgasbetriebener Fahrzeuge und Erdgastankstellen wird somit die Verwertung von Biogas als Kraftstoff möglich.

 

Nur durch ein Miteinander aller Akteure können die notwendigen Voraussetzungen im rechtlichen und infrastrukturellen Bereich für eine rasche Verbreitung dieser innovativen und umweltschonenden Technologie in Österreich geschaffen werden.

 

 

Grüne Bioraffinerie

Als Grüne Bioraffinerie werden komplexe Systeme nachhaltiger, umwelt- und ressourcenschonender Technologien zur umfassenden stofflichen und energetischen Nutzung bzw. Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen bezeichnet. Die Grundidee dabei ist, dass in Analogie zu einer Erdölraffinerie der Rohstoff “Grünlandbiomasse” (z.B. Gras, Klee, Luzerne etc.) in einer einzigen Verarbeitungsanlage möglichst vollständig und abfallfrei in eine Vielzahl verkaufbarer Produkte umgewandelt wird, z.B. chemische Grundstoffe, Kraft-/Brennstoffe, Faserprodukte, Werkstoffe.

 

Ein wesentlicher Verfahrensschritt in einer Grünen Bioraffinerie Anlage ist jener der mechanischen Fraktionierung der primären Rohstoffe (Grünlandbiomasse) in eine flüssige Fraktion (Presssaft) und in eine feste Fraktion (Presskuchen). Der Presssaft enthält wasserlösliche Wertstoffe (z.B. Milchsäure, Aminosäuren, Proteine), der Presskuchen besteht zum überwiegenden Teil aus Fasermaterial. Milchsäure ist ein wichtiger Rohstoff für die industrielle Produktion. So werden aus Milchsäure z.B. kompostierbare Materialien und Lösungsmittel hergestellt. Die feste Fraktion kann dann in einer Biogasanlage energetisch genutzt oder zu anderen Produkten, wie z.B. Dämmstoffe weiterverarbeitet werden. Für Biogasanlagen, welche dieses Konzept umsetzen können bietet sich damit die Chance, neben Strom, Wärme/Kälte und/oder Kraftstoff auch Produkte für den industriellen Bedarf bereitzustellen. Die ermöglicht eine breitere Aufstellung auf dem Markt und fördert dadurch eine bessere Absicherung in Krisenzeiten.

 

Bioraffinerie Pilotanlage in Utzenaich (Oö) 
Um die viel versprechenden bisherigen Forschungsergebnisse (Steirisches Vulkanland Regionalentwicklung GmbH) zu bestätigen, werden nun in Utzenaich in Oberösterreich (Bezirk Ried) rund 5 Mio. Euro in eine Demonstrationsraffinerie investiert. Die Bioraffinerie in Utzenaich bietet die Chance, ein Zentrum für die Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen aus dem Grünland zu werden. Mit ihrer Errichtung ist es künftig möglich, aus dem Grünschnitt der Wiesen Milchsäure und Aminosäure als wertvolle Ausgangsstoffe für die Naturstoffchemie zu gewinnen. 15.000 Hektar Wiesen sind langfristig das Rohstoffpotenzial für 10 regionale Bioraffinerien. Über deren Umsetzung wird nach einer dreijährigen Erprobungsphase der Bioraffinerie Utzenaich entschieden.

 

 

 

Abb.: Der Ablauf im Überblick [Energieinstitut Linz, 2007]

Der Ablauf im Überblick [Energieinstitut Linz, 2007]

Mehr Infos über Bioraffinerie finden Sie unter www.fabrikderzukunft.at www.nachhaltigkeit.at , www.bioraffinerie.de 

 

Membranaufbereitung/Gasaufbereitung

Biogasaufbereitung mittels Membrantechnik basierend auf dem in Österreich entwickelten Verfahrenskonzept. Bei der so genannten Gaspermeation nützt man die unterschiedlichen Durchlässigkeiten (Permeabilitäten) von polymeren Membranwerkstoffen für die Abtrennung der unerwünschten Gaskomponenten aus Biogas aus. Einige dazu einsetzbare Polymere (Celluloseacetat, aromatische Polyimide) weisen eine sehr hohe Permeabilität für CO2, H2O, NH3 und H2S im Vergleich zu CHauf, was bei diesem Trennverfahren ausgenützt wird. Es kann somit das Produktgas gleichzeitig getrocknet und von unerwünschten CO2 befreit werden, eine bei anderen Verfahren notwendige nachgeschaltete Trocknung entfällt. Die gesamte Aufbereitungsanlage ist als Containerkonzept ausgelegt, in dem die einzelnen Teilprozesse eingebaut sind.

 

 

 

Abb.: Trennfähigkeit einer Gaspermeationsmembran und Membranmodule [Harasek 2007]

Trennfähigkeit einer Gaspermeationsmembran und Membranmodule [Harasek 2007]

 

membranmodule-links

Membranmodule

Container mit Membrantechnik und Gasbetankung

 

Mehr Information zum Downloaden technische Beschreibung

 

Virtuelles Kombikraftwerk

Eine sichere Energieversorgung durch Erneuerbare Energien immer und überall – das Kombikraftwerk macht es möglich. Es verknüpft und steuert  Wind-, Solar-, Biomasse- und Wasserkraftanlagen. Es ist ebenso zuverlässig und leistungsstark wie ein herkömmliches Großkraftwerk. Das Kombikraftwerk zeigt, wie durch die gemeinsame Regelung kleiner und dezentraler Anlagen bedarfsgerecht und zuverlässig Strom bereitgestellt werden kann. “Kombikraftwerk” bedeutet, die Vorteile der verschiedenen Erneuerbaren Energien optimal zu kombinieren. Windenergieanlagen und Solarmodule leisten je nach Verfügbarkeit von Wind und Sonne ihren Beitrag zur Stromerzeugung. Ausgleichend werden Biogas und Wasserkraft eingesetzt: Je nach Bedarf werden sie in Strom umgewandelt, um kurzfristige Schwankungen auszugleichen oder vorübergehend gespeichert. Einer Teilversorgung mit Erneuerbaren Energien steht technisch nichts im Wege.

Den grundsätzlichen Aufbau eines möglichen virtuellen Kraftwerkes sehen Sie in Abb.1.  Wasser – und Biogaskraftwerke stellen Speicher dar und können je nach Anforderungen des Netzes bzw. des Strombedarfes zu- bzw. abgeschaltet werden. Im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken müssen bei den beiden erneuerbaren Erzeugern Wind und Solar Einspeiseprognosen basierend auf Wetterprognosen erstellt werden. Unter Verwendung dieser Prognosen können unter Berücksichtigung der Speicherstände der regelbaren Komponenten Biogas-BHKW und Wasser- und Pumpspeicherkraftwerk Fahrpläne erstellt werden, die die Grundlage des Betriebs des Kraftwerks bilden. Sämtliche Erzeuger melden die aktuelle Einspeisung an die zentrale Steuerstelle. Die tatsächliche Einspeisung wird mit der im Vorhinein bestimmten verglichen und die durch Prognosefehler verursachten Unter- oder Überdeckungen ausgeglichen.

 

Abb 1: schematischer Aufbau eines Kombikraftwerkes [Argentur für Erneurbare Energien Berlin, 2007]

schematischer Aufbau eines Kombikraftwerkes [Argentur für Erneurbare Energien Berlin, 2007]

Sollte sich herausstellen, dass z.B. mehr Leistung als prognostiziert ins Netz eingespeist wird, so besteht auch die Möglichkeit diese überschüssige Enerigie in Pumpspeicherkraftwerken und z.B. in Form von Wasserstoff zu speichern. Die Versorgung Deutschlands mit erneuerbarer Energie ist zu 100% möglich. Das ist das Ergebnis einer Studie [RKKW 2008]. Es bestehen aber noch eine Reihe von Fragen, welche für eine übergreifende Steuerung der einzelnen Energieerzeugungssysteme zu klären sind.

  • Bereitstellung benötigter Speichersysteme (Elektromobilität)
  • Anpassung der vorhandenen Netze
  • Anpassung des Verbrauchs (dezentrale Regelsysteme, z.B. Waschmaschinen)

Das virtuelle Kraftwerk im netzgekoppelten Inselbetrieb wird in Zukunft eine interessante Option der Stromversorgung darstellen.

Mehr Info über Kombikraftwerk in Deutschland finden Sie unter www.kombikraftwerke.de oder www.unendlich-viel-energie.de