Feuchtemessung in Biomethan

Gasqualität, Zuverlässigkeit des Systems und Einhaltung der Tarife

Die weltweite Nachfrage nach Biogas und Biomethan wird in den kommenden Jahren deutlich steigen und bis 2040 zwischen 12 % und 20 % des gesamten Energiemarktes ausmachen, so eine aktuelle Analyse der Internationalen Energieagentur (IEA). Im World Energy Outlook der IEA heißt es, dass diese Gase dazu beitragen können, "Teile des Energiesystems zu dekarbonisieren", "die traditionelle Nutzung von Biomasse zu verdrängen", "den Aufstieg von Wind- und Solarenergie zu erleichtern" und den Gemeinden zu helfen, "ihre Verpflichtungen in Bezug auf saubere Energie zu erfüllen".

Obwohl derzeit ein erheblicher Unterschied in den Produktionskosten zwischen Biomethan und Erdgas und auch zwischen Biomethan und Wind- und Solarenergie besteht, wird sich diese Situation in naher Zukunft wahrscheinlich ändern. In den letzten Jahren ist die Zahl der Biomethanproduktionsanlagen erheblich gestiegen, und sowohl die Kapital- als auch die Betriebskosten für Biomethananlagen sind wettbewerbsfähiger geworden. Vielleicht ebenso wichtig ist, dass nationale politische Entscheidungen und internationale Klimaverpflichtungen einen günstigeren Hintergrund schaffen, vor dem kommerzielle Entscheidungen für die Entwicklung neuer Anlagen getroffen werden können.

Überwachung des Feuchtigkeitsgehalts bei der Biomethanproduktion

Biogas wird aus organischem Material durch anaerobe Vergärung gewonnen. Biogas wird im Allgemeinen in Biogasanlagen oder auf Mülldeponien und in Kläranlagen mit Gasrückgewinnungssystemen erzeugt. Zu den Ausgangsstoffen gehören tierische und pflanzliche Abfälle, Siedlungsabfälle und Klärschlamm. In jedem Fall enthält Biogas eine hohe Konzentration an Wasserdampf (ca. 2 %) sowie ein Gemisch aus Methan, Kohlendioxid und Spuren anderer Gase; die Methankonzentration schwankt je nach Ausgangsmaterial und Vergärungsmethode zwischen 45% und 75%. Die Erzeugung von Biomethan erfolgt in Biogasanlagen.

Um Biomethan zu erzeugen, muss das Biogas aufbereitet werden, indem es unter Druck durch eine Reihe von hocheffizienten, semipermeablen Polymermembranen geleitet wird. Diese trennen das Methan als Retentat, das die Membranporen nicht passieren kann, vom Kohlendioxid als Permeat, das die Poren zusammen mit anderen Spurengasen passiert. Biomethan muss eine Methankonzentration von mehr als 96 % aufweisen, um für die Einspeisung in nationale Gasverteilungsnetze geeignet zu sein. Andere, jedoch weniger verbreitete Trennverfahren verwenden selektive Lösungsmittel mit speziellen Zusätzen, Wasserwäsche oder Druckwechseladsorption.

Obwohl jedes Trennverfahren anders ist, müssen alle einen möglichst niedrigen Feuchtigkeitsgehalt des Biogases und des Endprodukts Biomethan aufweisen. Beim Membranverfahren beispielsweise wird das Biogas nacheinander durch einen Trockner geleitet - normalerweise entweder ein Kühl- oder ein Trockenmittelsystem - gefolgt von einem Wäscher, einem Aktivkohlefilter und einem Kompressor, bevor es in den Membranseparator gelangt. Eine sorgfältige Überwachung und Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts ermöglicht es, den Energieverbrauch von Trocknern und Entfeuchtern zu minimieren, die Wartungskosten zu senken und möglicherweise die Lebensdauer von Trockenmitteln zu verlängern.

In ähnlicher Weise ist die Kontrolle des Spurenfeuchtegehalts von Biomethan von entscheidender Bedeutung, bevor es in nachgelagerte Gasverteilungsnetze eingespeist wird, um die Gefahr von Korrosion oder Eisbildung unter hohem Gastransportdruck zu vermeiden. Beschleunigte Korrosion kann ein besonderes Problem sein, wenn sich das Kondensat mit anderen Verunreinigungen wie Kohlendioxid oder Schwefelwasserstoff verbindet; dies kann zur Bildung von sauren Verbindungen führen, die die Auswirkungen der Korrosion in den nachgeschalteten Anlagen verstärken.

Zum Schutz der Verteilungsnetze gibt es daher kommerziell verbindliche Spezifikationen, die den zulässigen Gehalt an Spurenfeuchte regeln, oft mit Strafklauseln bei Überschreitung dieser Grenzwerte. Obwohl es derzeit keine gemeinsame europaweite Norm für die Einspeisung von Biomethan in die nationalen Netze gibt, verlangen die meisten Länder eine Überwachung des Feuchtigkeitstaupunkts durch Online-Analysatoren. Darüber hinaus legen die einzelnen Länder unterschiedliche Kriterien an. In Frankreich und Italien beispielsweise muss der Taupunkt bei Prozessdruck unter -5 °C liegen, während er im Vereinigten Königreich weniger als -10 °C betragen muss.

Technologien zur Messung der Spurenfeuchte

Der fortschrittliche Quarzkristall-Mikrowaagenanalysator QMA601 von Michell Instruments wurde für die zuverlässige, schnelle und genaue Messung des Spurenfeuchtegehalts in Biomethan und Erdgas entwickelt. Der Analysator verwendet eine neue Generation von Präzisions-Kristalloszillatoren, die eine hochpräzise Messung garantieren, die völlig unempfindlich gegenüber Veränderungen der Hintergrundgaszusammensetzung ist. Der QMA601 bietet Zuverlässigkeit, Einfachheit und stark reduzierte Betriebskosten durch die bewährte Quarzkristalltechnologie.

Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung der keramischen Metalloxid-Taupunktsensoren Easidew von Michell Instruments. Eine große Anzahl dieser einfachen und kostengünstigen Instrumente ist bereits in Biomethananlagen auf der ganzen Welt installiert. Jeder Easidew-Sensor nutzt die Wasserdampfmessung als Grundlage für die Berechnung der genauen Taupunkttemperatur und bietet ein hohes Maß an Genauigkeit und Wiederholbarkeit in einer kompakten Einheit, die einfach zu installieren und zu warten ist.

Alle Taupunktsensoren von Michell Instruments werden von einem hervorragenden technischen Support unterstützt und können im Rahmen eines Sensoraustausch- und Kalibrierungsdienstes geliefert werden, um sicherzustellen, dass Ihr Biomethan-Produktionsprozess ohne Unterbrechung läuft.

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Quelle:

IEA Biogas report