der Synthesegasproduktion aus Biomasse

Präsentation zum Thema: "der Synthesegasproduktion aus Biomasse"—  Präsentation transkript:

1 der Synthesegasproduktion aus Biomasse
Stand der Entwicklung der Synthesegasproduktion aus Biomasse Synthetische Biokraftstoffe Techniken, Potentiale, Perspektiven - 3. und 4. November 2004 in der Autovision in Wolfsburg Prof. Dr.-Ing. B. Meyer, Dr.-Ing. St. Krzack, Dr. rer. nat. W. Radig TU Bergakademie Freiberg

2 Zielrichtungen der Biomassevergasung
Erzeugung eines Brenngases zur energetischen Nutzung in Heizkesseln Erzeugung eines Brenngases für die Kraft-Wärme-Kopplung in motorischen BHKW oder Gasturbinen Erzeugung eines Synthesegases für die chemische Weiterverarbeitung zu Chemierohstoffen und Flüssigkraftstoffen Erzeugung eines wasserstoffreichen Synthesegases zur Wasser-stoffgewinnung für chemische Synthesen oder Brennstoffzellen Synthesegas = brennbares Gas mit den Hauptbestandteilen CO und H2 zum Einsatz in Synthesen

3 Prozesskette zur Synthesegaserzeugung aus Biomasse
Biomasse in ausreichender Menge & Qualität Synthesegas in ausreichender Biomasseaufbereitung/ Konditionierung Vergasung Gasreinigung CO-Konvertierung CO2-Abtrennung Nebenprodukt- behandlung Medien- bereitstellung

4 Besonderheiten der Synthesegaserzeugung aus Biomasse
dezentraler Biomasseanfall zentrale Biomassekonversion Vielstufigkeit Zentralisierungsprinzip Minimierung von Verlusten Optimierung der Zeitverfügbarkeit Entkopplung von Prozessstufen

5 Kommerzielle Festbettvergasungsverfahren (Beispiele)
Lurgi BGL Quelle: SVZ

6 Kommerzielle Wirbelschichtvergasungsverfahren (Beispiele)
HTW KRW Quelle: Rheinbraun, KRW

7 Kommerzielle Flugstromvergasungsverfahren (Beispiele)
SCGP GSP Rohgas Vergasermantel mit Kühlrohren Brennstoff Vergasungsmittel Wasserquench Quelle: Shell, SVZ

8 Vergleich der Vergasungsprinzipien

9 Ausgewählte Projekte mit Biomasse-Festbettvergasung zur energetischen Nutzung

10 Nachteile der Festbettvergasung
Erzeugung eines teerhaltigen Rohgases träges Regelverhalten bei Lastwechseln Nachteile bei der Anlagenautomatisierung fehlende Scale-up-Fähigkeit in Leistungsbereiche von mehreren Hundert MW (th) Erfolg versprechend ist der Einsatz in KWK-Anlagen bis 5 MW (th)

11 Ausgewählte Projekte mit Biomasse-Wirbelschichtvergasung zur energetischen Nutzung

12 Ausgewählte Projekte mit Biomasse-Flugstromvergasung zur energetischen Nutzung

13 Anpassungsanforderungen an Biomasse und Vergasung
Biomassevorkonditionierung hinsichtlich Stückigkeit/Körnung, Konsistenz und Wassergehalt wärmetechnische Integration der Biomassevorkonditionierung biomassegerechte Eintragstechnologien hohe Alkaligehalte, insbesondere bei halmgutartigen Brennstoffen mit erniedrigten Ascheschmelzpunkten und höherem Aschegehalt brennstoffinhärenter Wasserstoffmangel (Wasserdampfzugabe bei Vergasung und/oder Konvertierung oder allothermer Betrieb) ggf. zusätzlicher Gasreinigungsaufwand zur Entfernung von Teer, Partikeln, organischen und anorganischen Hetero- und Halogenverbindungen.

14 Hauptentwicklungslinien für die Synthesegaserzeugung aus Biomasse
mehrstufige Verfahren mit thermochemischer Konditionierung der Biomasse - Carbo-V®-Verfahren / CHOREN - Schnellpyrolyse mit Flugstromvergasung / FZK - Gestufte Reformierung / Dr. Mühlen einstufige Verfahren ohne thermochemische Konditionierung der Biomasse - ZDWS-Vergasung / ENC - ZAWS-Vergasung / CUTEC - AER-Verfahren - HTW (PHTW) - Vergasung / IEC Flugstrom- vergasung Wirbelschicht- vergasung

15 Anforderungen an die Synthesegasqualität
mehrstufige Gasreinigung erforderlich

16 Gasreinigungssysteme
Staub und Asche: Keramikfilter, Gewebefilter, elektrostatische Abscheider, Zyklone Stand der Technik Halogen-, S- und N-Verbindungen: physikalische Wäschen mit Wasser, Laugen oder organ. Lösungsmitteln Adsorber mit Aktivkohle oder ZnO Stand der (Groß)Technik in der Entwicklung Kohlenwasserstoffe/Teer: Abscheider, Wäscher, Teercracker, katalytisch aktive Bettmaterialien Stand der (Groß)Technik in der Entwicklung „saubere“ Vergasungstechnik erforderlich zur Minimierung des Gasreinigungsaufwandes - nur großtechnisch wirtschaftlich betreibbar

17 Bewertung des Entwicklungsstandes der Synthesegaserzeugung aus Biomasse
Biomassevergasung zur energetischen Nutzung - entwickelt bis kommerzieller Maßstab mehrstufige Verfahren zur Synthesegaserzeugung mit thermochemischer Konditionierung der Biomasse - entwickelt teilweise bis Pilotmaßstab von 1 MW (th) - am weitesten: Carbo-V® -Verfahren einstufige Verfahren zur Synthesegaserzeugung ohne thermochemische Konditionierung der Biomasse - entwickelt teilw. bis Demomaßstab (HTW: 150 MWth Torf Oulu/Finnland, 50 % Biom. / 50 % Kohle Berrenrath) daher - schlüssiges Konzept unter Verwendung großtechnisch erprobter Vergasungstechnik (140 bzw. 200 MW th): BTL-Konzept des IEC

18 Kriterien für die weitere Vorgehensweise
zukunftsfähiges und schlüssiges BTL- Gesamtkonzept Schlüssigkeit (first of its kind – Anlagen) für gegebene Randbedingungen: Rohstoffbereitstellung Logistik Technik Produkte Zukunftsfähigkeit (next generation – Anlagen) für sich ändernde Randbedingungen: Non regret - Technologien Scale up - Fähigkeit Synergiefähigkeit (Entwicklungspartnerschaften) Zukunftsfähigkeit steht vor Schlüssigkeit

19 Nachhaltigkeits - Kriterien für die Synthesegaserzeugung aus Biomasse
verlustarme Biomasse-Vorkonditionierung Vergasung unter erhöhtem Druck (Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute, Einsparung der Zwischenkompression, gute Abtrennbarkeit von CO2) Autotherme Vergasung (Prozessvereinfachung, höhere energetische Wirkungsgrade) Dampf/Sauerstoff-Vergasung (Minimierung der Rohgasverdünnung, hoher C-Umsatz und niedrige Teergehalte durch hohe Temperaturen 100 % C-Umsatz (BtL-Kraftstoffausbeute) hohe Brennstoffvariabilität (Synergie mit alt. Entw.route COORETEC) scale-up-Fähigkeit (≥ 100 MWth) hohe Anlagenverfügbarkeit Wirbelschichtvergasung (insbesondere die hochexpandierte, druckaufgeladene stationäre Wirbelschicht bzw. deren Derivate)

20 Nächster Schritt Planung und Realisierung einer für den industriellen Maßstab relevanten BtL-Pilotanlage zur Erzeugung von BTL-Kraftstoff in Deutschland unter Beteiligung der führenden Industriepartner