Methangas mit einer Konzentration von 99 Volumen-%

Um das für das nachgeschaltete Spaltungsverfahren notwendige Bio-Methan bereitzustellen, wird ein Teil des Biogases im ersten Modul der Anlage aufgearbeitet. Dort erfolgt die Trennung von Methan und CO2. Die klassischen Trennungsmethoden, die in der Gewinnung von Bio-Methan für die Einspeisung in das öffentliche Erdgasnetz Anwendung finden, wie physikalische Adsorption, chemische Absorption mit organischen Lösungsmitteln, Membran- und Kryogen-Verfahren sind investitions- und energieintensiv. Das verbleibende Restgas, das noch Spuren von Methan enthält, muss noch aufwändig und kostenintensiv nachbehandelt werden (Nachverbrennung). Das von FLDT eingesetzte Verfahren ist drucklos – das heißt, es ist keine Verdichtung des Gases für die Trennung erforderlich. Es liefert Methangas mit einer Konzentration von über 99 Vol.-%.

Klimaneutrales Restgas, keine Nachbehandlung / -verbrennung nötig

Das neben Biomethan anfallende Restgas ist klimaneutral („grünes CO2“) und kann ohne weitere Behandlung in die Atmosphäre abgegeben werden. Gegebenenfalls kann es zusammen mit der im Prozess vorhandenen Restwärme für die Intensivierung der Produktion in Gewächshäusern genutzt werden. Eine Nachbehandlung, wie z.B. Nachverbrennung, um das klimaschädliche Methan aus dem Restgas zu entfernen, ist nicht erforderlich.

Sehr energieeffiziente Plasma-Pyrolyse mit grünem Strom und ohne Treibhausegas-Emissionen

Das gewonnene Biomethangas wird in dieser Stufe in festes Bio-Carbon und Wasserstoff aufgespalten. Die Plasma-Pyrolyse kommt hier zur Anwendung. In einem innovativen Reaktor wird Biomethan den Mikrowellen ausgesetzt und bildet Gasplasma. Bei der Abwesenheit des Sauerstoffs wird Biomethan erhitzt und zerfällt in seine Bestandteile, Kohlenstoff und Wasserstoff. Für die Erzeugung der Mikrowellen wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen, vordergründig aus Biogas verwendet. Das weiterentwickelte Design des Reaktors ermöglicht durch angepasste Fluiddynamik die optimalen Reaktionsbedingungen. Das Plasma-Verfahren benötigt nur ein Viertel der elektrischen Energie, die für die Erzeugung der gleichen Menge von H2 in der Elektrolyse erforderlich wäre. Entionisiertes Wasser – eine Grundbedingung in der Elektrolyse – ist ebenfalls nicht erforderlich. Das Verfahren verläuft ohne Treibhausgas-Emissionen.

CO2 als festes Bio-Carbon zurückführen

Im Unterschied zu konventionellen CCS-Verfahren (Carbon (Dioxide) Capture and Storage) lagern wir mit unserer mGHGm® (Minimizing Green House Gases Measurably)-Methode festes Bio-Carbon geologisch und dauerhaft im Erdreich ein. Es wird kein Gas unter Druck in Hohlräume gepresst. Indem wir Kohlenstoff der Erde nutzbringend wieder zurückgeben, erreichen wir einen negativen CO2-Fussabdruck.

Kein Verpressen von Kohlendioxid durch Druck in das Erdreich

Im klassischen CCS-Verfahren werden Abgase aus der Verbrennung von Kohle oder Erdgas aufgefangen und unter Druck unter die Erde verpresst. CO2 soll sich mit Gestein verbinden und dauerhaft immobilisiert werden. Dieses Verfahren gilt als unsicher, da eine dauerhafte Bindung von CO2 an Mineralien in der Wissenschaft umstritten ist und mit erneuten Freisetzungen in die Atmosphäre zu rechnen ist. Weiterhin könnte das Verpressen von CO2 unter hohem Druck zu Erdbeben führen. Die Vermischung und Lösung von Kohlendioxid mit Grundwasser könnten auch sogenannte „Kalt-Geysire“ hervorrufen, die ebenfalls erneute Emission verursachen würden.

Ein anderer Aspekt der erschwerten Nutzung von CCS-Technologie liegt in einer fehlenden Infrastruktur, die für den Transport von CO2 erforderlich wäre. Dies liegt darin begründet, dass die Emissionsquellen wie Kraftwerke oder Zementwerke weit entfernt von geeigneten CO2-Lagerorten liegen. Dieses würde den Bau von geeigneten Pipelines erforderlich machen.

Dagegen stellt die Herstellung von Biogas ein natürliches Verfahren zum Einfangen von anthropogenem CO2 aus der Atmosphäre dar. mGHGm®-Verfahren führt diesen Prozess konsequent zu Ende. Wir pyrolisieren Biogas, fangen festen Kohlenstoff ein und immobilisieren ihn dauerhaft. Dabei entspricht eine Tonne festen Kohlenstoffs der Einlagerung von ca. 3,6 t CO2.

Chemische Energie in Strom und Wärme umwandeln

Das BHKW ist ein fester Bestandsteil jeder Biogas-Anlage. Im Rahmen der Förderung von erneuerbaren Energien dient es zur Umsetzung von chemischer Energie des Biogases in Strom und Wärme.  Es werden Methan-Freisetzungen vermieden, die 23-mal schädlicher als CO2-Emissionen sind. HyRegio®-Hub verleiht BHKW eine neue Rolle: ein wirtschaftliches und emissionsreduziertes Betreiben von Biogasanlagen.

Reinigung der Atmosphäre von schädlichem CO2

Die Erweiterung der Bioanlage um die Biomethan-Spaltung ermöglicht eine Transformation der alleinigen Stromherstellung in die zusätzliche Nutzung der Anlage zur Wasserstoffproduktion. Ein weiterer Nutzen ist die Reinigung der Atmosphäre von schädlichem CO2. Abhängig vom aktuellen Strompreis kann das HyRegio®-Hub auf die Lieferung von Stroms an das öffentliche Netz bzw. Wasserstofferzeugung umgeschaltet werden.

Diese Verfahrensweise unterscheidet sich signifikant von dem sogenannten Flexibetrieb einer Biogasanlage.

Im Flexibetrieb darf eine Biogasanlage strompreisgesteuert nur wenige Stunden am Tag Strom in das Netz einspeisen. Verglichen mit der ersten Förderphase ist neben Umsatzeinbußen mit hohen Betriebskosten bedingt u.a. durch Verschleiß der Gas-Motoren und erhöhten Wartungsbedarf zu rechnen.

HyRegio-Hub® ist dagegen in der Lage, neben Strom auch andere Produkte wie z.B. Wasserstoff herzustellen und für den kontinuierlichen Betrieb der BHKW zu sorgen. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Erweiterung der Produktpalette (Wasserstoff, CO2-Vermeidung (GoO), „Grün-CO2“, Bio-Carbon).

Wasserstoff-Distributionssystem

Das Konzept von HyRegio® sieht die Versorgung von Gemeinden mit Strom, Wärme/Kälte und Wasserstoff vor. Um diese Anforderung zu erfüllen wird die H2-Produktion um ein lokales Distributionssystem erweitert.

Wirtschaftlichkeit erhöhen

Der Bedarf an Wasserstoff wird kontinuierlich erfasst, indem die Kunden elektronisch die Bestellungen in einer cloudbasierten Plattform aufgeben können. Hierauf aufbauend wird die Produktion sowie Distribution des Wasserstoffs im Einklang mit der Strom-Produktion geplant. Dabei wird das Verhältnis Strom/Wasserstoff wertbringend ausbalanciert. Anschließend wird der Wasserstoff mit den speziell dazu entwickelten Anhängern im Umkreis verteilt.

Um die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, wird die Cloud-Plattform von mehreren Hubs benutzt. Dies ermöglich die Optimierung des Gesamtverbundes.

Dezentrale und vernetzte HyRegio®-Hubs

Die dezentralen und vernetzten HyRegio®-Hubs von FLD Technologies gewinnen Daten über Verbräuche, Bedarfe, Peakzeiten, Verbrauchsgewohnheiten in den jeweiligen Standorten. Diese werden in einer Cloud zur Algorithmen-basierten Auswertung und zum Austausch zwischen den Hubs gespeichert.

Optimierung von Prozessen, Produkten, Dienstleistungen

Die bisher noch nicht erfassten Informationen bieten Energieproduzenten, Versorgern, Verbänden, Kommunen etc. eine fundierte datenbasierte Grundlage. Sie dient dem Netzausbau, der prädiktiven Wartung sowie die Optimierung ihrer Prozesse, Produkte und Dienstleistungen.

Ferner ermöglichen verlässliche Bedarfs- und Produktionsdaten den Einsatz moderner KI-gestützter Planungsmethoden für Lieferprozesse.

Die Auswertung (Data Mining) der in der Cloud gesammelten Daten kann sowohl für die Regionalentwicklung als auch für kommerzielle Zwecke genutzt werden.

Grüner Wasserstoff

Wasserstoff stellt zukünftig den Hauptenergieträger neben Strom dar. Er kommt in reiner Form in der Natur nicht vor und muss technisch hergestellt werden. Es handelt sich um ein ungiftiges, farb- und geruchsloses Gas.

Wasserstoff verbrennt CO2-frei. Er wird u.a. zur Stromerzeugung in Brennstoffzellen eingesetzt, die die Anwendung in PKW-, LKW-Antrieben finden. H2 kann ebenfalls für die Heizung oder Kühlung eingesetzt werden. Mobilität ist aber die Hauptanwendung des Gases.

Die Auswertung (Data Mining) der in der Cloud gesammelten Daten kann sowohl für die Regionalentwicklung als auch für kommerzielle Zwecke genutzt werden.

Wärme/Kälte

Im HyRegio®-Verfahren kann man zwischen zwei Betriebsweisen unterscheiden, die alternativ eingesetzt werden: der Strom- und der Wasserstoff-Produktion. Beide Verfahrensweisen haben gemeinsam, dass dabei die Wärme als Zusatzprodukt entsteht. Die im Spaltungsverfahren erzeugte thermische Energie ist besonders wertvoll. Sie kann aufgrund hoher Temperatur neben Heizung auch einer höherwertigen Verwertung zugeführt werden. Auch die Kühlung mittels Absorptionskältemaschinen ist bei diesem Temperaturniveau wirtschaftlich und gewerblich sinnvoll.

Grüner Strom

Die Stromerzeugung stellt die „klassische“ Anwendung von Biogas dar. Bei aktuellen, gesetzlichen Rahmenbedingungen erfordert der Verbleib bei der alleinigen Anwendung Strom erhebliche Investitionen in die Anlagenflexibilisierung. Trotz Subventionierung ist die Wirtschaftlichkeit der auf ein Produkt fokussierten Investition von Markteffekten abhängig.

Bei der Anwendung des HyRegio®-Konzepts ist Strom nur eines der möglichen Produkte. Er kann weiterhin angeboten werden. Die Entscheidung über die Betriebsweise der Anlage – Strom oder Wasserstoff – liegt beim Produzenten und nicht ausschließlich beim Netzbetreiber. Damit entsteht die Möglichkeit, die Anlage als Ganzes wirtschaftlich zu optimieren.

Bio-CO2

Das in der Biogasaufbereitung gewonnene CO2 kann aufgrund der biogenen Herkunft als „grünes CO2“ bzw. Bio-CO2 bezeichnet werden. Es kann als Produkt für z.B. in Gewächshäusern oder als Rohstoff in der chemischen Industrie eingesetzt werden.

Certificate of Origin

Die Spaltung von Biogas in Wasserstoff und reinen Kohlenstoff mit dessen Immobilisierung kann als „materialisiertes“ Auffangen und Speichern von Kohlenstoffdioxid bezeichnet werden. Dies bewirkt einen reinigen Effekt, d.h. Minimalisierung von Treibhausgasen in der Atmosphäre (mGHGm®). In Abhängigkeit von Rohstoffen, die für die Biogas-Produktion eingesetzt werden, kann ein unterschiedlich hoher, negativer CO2-Vermeidungseffekt erzielt werden. Der Nachweis hierfür wird in Form von Herkunftszertifikaten (Guarantee of Origin – GoO) erbracht. Die dort dokumentierte CO2-Vermeidung stellt ein wertschöpfendes Produkt dar.

Bislang nicht erfasste Daten

HyRegio® bietet eine Distributionsplattform für regionale Produktionshubs. Dort können Distributionskanäle für alle Produkte (H2, Bio-CO2, Bio-C, GoO, Strom, Wärme/Kälte) zentral verwaltet und vermarktet werden. Auch ein B2B-Verhältnis zwischen den Hubs (z.B. Coproducer Agreement) kann dort abgebildet und realisiert werden. Die Auswertung der gesammelten Daten (Data Mining) bietet eine breite Basis für regionale oder kommerzielle Anwendungsmöglichkeiten.

Grüner Wasserstoff aus Biogas

Per Definition ist Wasserstoff dann grün, wenn es bei dessen Herstellung Einsatzstoffe und Energie aus erneuerbaren Quellen eingesetzt werden. Der HyRegio®-H2 wird ausschließlich aus biogenem Methan produziert. Sowohl Rohstoff (Methan) als auch elektrischer Strom sind auf erneuerbaren Einsatzstoff – Biogas – zurückzuführen.

Reinigungseffekt der Atmosphäre

Negativer CO2 Footprint möglich

Autarkie Bio-H2, Strom & Wärme

Hohe Effizienz und Rentabilität