![\"\"](\"http:\/\/relox.de\/wp-content\/uploads\/2015\/03\/25-RTO-Anlagen-Bild-1.jpg\")
<\/p>\nWas waren das f\u00fcr Zeiten, als die Bundesregierung im Jahre 2008 ihr Biomethanprogramm auflegte, in dem bis zum Jahre 2020 mit 6 Mrd. m\u00b3 Biomethan per anno 6 % des deutschen Erdgasverbrauchs substituiert werden sollte. Flugs wurden die Taschenrechner in Betrieb gesetzt und ein Bedarf von 1.200 bis 1.800 Aufbereitungsanlage ermittelt, mithin mehr als 100 Anlagen pro Jahr.<\/p>\n
Auch bei den RTO-Anlagenbauer, die sich in das Neuland Biogas vorwagen wollten, brach Goldgr\u00e4berstimmung aus, war doch durch die deutschen Emissionsschutzvorschriften ein Bedarf von 1.000 RTO-Anlagen ins Blickfeld geraten.<\/p>\n
Da eine solche Fertigungskapazit\u00e4t im Lande gar nicht vorhanden war, wurden Business-Pl\u00e4ne aufgestellt, Investitionsprojekte formuliert, Wachstumskurven skizziert und Kreditantr\u00e4ge gestellt. Heute, nach der Novellierung des EE-Gesetzes 2014, ist der Markt f\u00fcr RTO-Anlagen praktisch Richtung Null geschrumpft, weil hierzulande die Investitionen nun unattraktiv geworden sind und im europ\u00e4ischen Ausland RTO-Anlagen vorl\u00e4ufig noch nicht vorgeschrieben sind.<\/p>\n
Wohl dem, der sich gegen\u00fcber politischen Programmen eine ausreichende Skepsis bewahrt hat.<\/p>\n
RELOX hat bis dato 25 RTO-Anlagen in den Biomethanmarkt vor allem f\u00fcr Druckwasserwaschanlagen geliefert und z\u00e4hlt daher zu den Lieferanten mit der gr\u00f6\u00dften praktischen Erfahrung. In den nachfolgenden Kapiteln werden die wesentlichen Punkte dieser Erfahrung zusammengefasst.<\/p>\n
Bis zum Ende des Jahres 2012 sind ca. 120 Aufbereitungsanlagen installiert worden, die sich auf die verschiedenen Verfahren wie folgt verteilen:<\/p>\n
<\/p>\n
Bild 1: Anlagenentwicklung in Deutschland (Preformated)<\/em> Aus der Sicht eines RTO-Anlagenbauers ist die Art der Aufbereitung entscheidend f\u00fcr die Sicherheits- und Anlagentechnik. Allen Aufbereitungsverfahren gemeinsam ist jedoch die kritische Schnittstelle zur RTO, die in jedem Fall vor einer Installation sorgf\u00e4ltig analysiert werden muss.<\/p>\n Auch k\u00f6nnen RTO-Anlagen ablufttechnisch nicht direkt angeschlossen werden, da zwischen der Abluftabgabe und der Einstr\u00f6mung in die RTO eine ausreichende Sicherheitszeit eingeplant werden muss, in der das Abgas untersucht wird (UEG-Kontrolle) und gegebenenfalls Ma\u00dfnahmen zum Schutze der RTO ergriffen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n Auch ist eine ausreichende Kommunikation zwischen beiden Anlagenteilen sicher zu stellen, damit die Aufbereitungsanlage so gefahren wird, dass kein Sicherheitsrisiko entsteht und zudem der Energieverbrauch bzw. der Methanschlupf optimierbar ist.<\/p>\n Die Qualit\u00e4t des Abgases h\u00e4ngt ganz entscheidend vom Aufbereitungsverfahren ab.<\/p>\n Es hat sich jedoch allgemein herausgestellt, dass ohne eine weitgehende Entschwefelung (Feinentschwefelung) des Biorohgases auf Werte < 3 ppm Schwefelwasserstoff nachfolgend mehr Probleme auftreten, die dann den Mehraufwand f\u00fcr eine Entschwefelung schnell \u00fcbertreffen. Besonders bei Druckwasserw\u00e4schen sind aus Kostengr\u00fcnden viele Anlagen ohne Feinentschwefelung aufgebaut worden mit dem Ergebnis, dass besonders innerhalb der RTO-Anlagen Korrosion nicht vermeidbar war. \u00dcberdies wird nat\u00fcrlich ein stechend riechendes Abgas mit Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid abgegeben, das im nahen Umfeld unangenehm wahrgenommen wird und dort weitere Sch\u00e4den verursacht.<\/p>\n Schwankungsbreiten der Gaszusammensetzung von Biogas aus Nawaro- und Biogenen Reststoffanlagen:<\/p>\n Bild 2: Beispiele von Biogaszusammensetzungen\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/em> Wie in Bild 2 zu sehen ist, k\u00f6nnen siliziumorganische Verbindungen aus dem Biogas bis in die RTO gelangen. Auch wurden dem Waschwasser von Druckwasserwaschanlagen Antischaummittel zugesetzt, die ebenfalls Silizium enthalten. Siliziumverbindungen werden in der Brennkammer der RTO-Anlagen zu wei\u00dfem Staub oxidiert, der sich in der Isolierung und den oberen Lagen der keramischen Wabenk\u00f6rper absetzt, die Funktion des W\u00e4rmetauschers beeintr\u00e4chtigt und zu h\u00f6herem Wartungsaufwand f\u00fchrt.<\/p>\n F\u00fcr die Betreiber derartiger Anlagen oder Endkunden kommt es also entscheidend darauf an, im Vorfeld zu pr\u00fcfen, ob wirklich ein vollst\u00e4ndiges technisches Konzept, d.h. einschlie\u00dflich Trocknung und Feinentschwefelung angeboten wird, so dass die RTO-Anlage ihre Aufgaben auch erf\u00fcllen kann, n\u00e4mlich die Grenzwerte nach TA-Luft einzuhalten und das bei einem Methanschlupf < 0,2 % bezogen auf den Methangehalt im Biorohgas.<\/p>\n Um das UEG-Problem zu l\u00f6sen, braucht man zun\u00e4chst ein schnelles und sicheres Mess-verfahren.<\/p>\n In der Regel muss das Messgas aus der Rohrleitung herausgepumpt und aufbereitet werden, bevor es zum eigentlichen Sensor zugef\u00fchrt werden kann. In der Praxis haben sich schnelle IR-Sensoren in indirekten Messsystemen bew\u00e4hrt. Die Analysetechnik muss redundant oder eigensicher ausgef\u00fchrt werden. Je nach Schlauchl\u00e4nge zwischen Rohrleitung und Analysator werden hierf\u00fcr ca. 3 Sekunden ben\u00f6tigt. Da bei zu hohen Methangehalten auch noch Klappen geschaltet werden m\u00fcssen, wird eine Sicherheitszeit von mindestens 4 Sekunden ben\u00f6tigt, um auf schnelle Konzentrations\u00e4nderungen ad\u00e4quat reagieren zu k\u00f6nnen.<\/p>\n Bei einem Abluftvolumen von 3.000 m\u00b3\/h und einem Rohrleitungsdurchmesser von 250 mm (v = 16,7 m\/s) ist eine Rohrl\u00e4nge von 67 m zwischen Aufbereitung und RTO und ein Bypass erforderlich, um das Einstr\u00f6men hoher Methankonzentrationen in die RTO sicher zu verhindern. Da ein solcher Leitungsabstand bei einer kompakten Aufstellungsvariante meist nicht m\u00f6glich ist, kann die Einstr\u00f6mungsverz\u00f6gerung auch durch ein Beh\u00e4ltersystem, einen sogenannten M\u00e4andertank, erreicht werden. Je nach Aufbereitungsverfahren k\u00f6nnen prozessbedingt (PSA), beim Anfahren oder bei St\u00f6rungen hohe Methanpeaks auftreten. Es ist Sache der jeweiligen Hersteller hier f\u00fcr eine Vergleichm\u00e4\u00dfigung der Methanemission zu sorgen, um kritische Zust\u00e4nde und hohe Belastungen der RTO-Anlagen zu vermeiden. Die Bereitschaft hierzu war bei einigen Anlagenbauern in der Vergangenheit nicht ausreichend ausgepr\u00e4gt. Ein ausreichendes Sicherheitskonzept sieht eine Druckentlastungsklappe > 100 mbar vor, die sich automatisch \u00f6ffnet, wenn der Druck in der Abgasleitung den kritischen Grenzwert \u00fcbersteigt.<\/p>\n Weitere Problemfelder ergeben sich durch m\u00f6gliche CO2-Leckagen innerhalb geschlossener R\u00e4ume (Analysegaspumpen!) und die Brennstoffzufuhr zum Brenner der RTO-Anlage, die entsprechend von \u201eworst-case\u201c Szenarien untersucht und sicher gestaltet werden m\u00fcssen.<\/p>\n Bild 3: 2-Kammer RTO-Anlage an einer Druckwechseladsorption (PSA)<\/em> Biogasanlagen sollen m\u00f6glichst rund um die Uhr produzieren und dies das ganze Jahr hindurch. Entsprechend hoch sind demnach die Erwartungen der Betreiber an die Verf\u00fcgbarkeit der verschiedenen Anlagen.<\/p>\n Bei den RTO-Anlagen, die ihren hohen thermischen Wirkungsgrad durch ein W\u00e4rmespeicherverfahren erreichen, kommt es noch mehr darauf, dass diese Anlagen nie ausfallen, da sie aufgrund des Verfahrens deutlich langsamer den Zustand der Betriebsbereitschaft wieder erreichen, als die Aufbereitungsanlagen. Diesem Umstand haben die verschiedenen technischen Konzepte in der Vergangenheit nicht ausreichend Rechnung getragen.<\/p>\n Dies beginnt bereits bei der Auswahl der Heizquelle f\u00fcr die RTO-Anlage.<\/p>\n Wie es dazu kommen konnte, das in einem Konzept der regenerativen Energiegewinnung Stromheizungen ausgew\u00e4hlt und installiert worden sind, ist wirklich schwer nachvollziehbar, wenn man davon ausgeht, dass nicht Gro\u00dfkonzerne mit veralteten Produktionsverfahren federf\u00fchrend t\u00e4tig waren. Solange es regenerativen Strom nicht dauerhalt im \u00dcberschuss gibt, kann man elektrischen Strom nicht zu Heizzwecken verwenden.<\/p>\n Biorohgas als Heizquelle ist prinzipiell technisch m\u00f6glich, aber mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. Zun\u00e4chst m\u00fcsste das Gas weitgehend getrocknet werden, um St\u00f6rungen in der Brennstoffversorgungen zu vermeiden. Die Leitungen m\u00fcssen isoliert und mit Begleitheizungen versehen werden.<\/p>\n Zweitens ist es erforderlich, die Rohgasverdichter mit frequenzgesteuerten Antrieben auszustatten, damit die RTO-Anlage nicht immer ausf\u00e4llt, wenn die Aufbereitungsanlage steht.<\/p>\n Drittens treten beim Wiederanfahren oder bei St\u00f6rungen der Aufbereitungsanlage dann gro\u00dfe Druckschwankungen auf, wenn die Biorohgasleitung zur RTO direkt von der Biorohgasleitung zur Aufbereitungsanlage abgezweigt wird. Die Erfahrungen, die jetzt nach mehreren Jahren mit vielen Anlagen vorliegen, best\u00e4tigen die Aussagen im vollen Umfang.<\/p>\n Auf Seiten der RTO sind neben Brennerst\u00f6rungen vor allem die Schaltkontakte von Klappen oder Ventilen die Ursache f\u00fcr St\u00f6rungen. Industrietaugliche Kontakte, die auch bei Schalth\u00e4ufigkeiten alle 100 Sekunden zuverl\u00e4ssig dauerhaft funktionieren, werden hier ben\u00f6tigt. Daf\u00fcr kommen nur erstklassige Qualit\u00e4ten in Frage. Gleiches gilt f\u00fcr Dichtungsmaterialien, besonders bei Anlagen ohne Feinentschwefelung.<\/p>\n Durch die S\u00e4urebildung, die Temperaturbelastung und die Schalth\u00e4ufigkeit k\u00f6nnen nur wenige Materialien f\u00fcr einen langfristigen Einsatz verwendet werden.<\/p>\n Auf das Problem der Verstopfung von Wabenk\u00f6rpern der oberen Lage durch Siliziumverbindungen wurde bereits hingewiesen. Noch signifikanter sind Verstopfungen im unteren Bereich des Wabenk\u00f6rperbettes durch Salzbildung bei fehlender Feinentschwefelung (Sulfate Bisulfite), die zwar wasserl\u00f6slich sind, aber nur begrenzt von unten gereinigt werden k\u00f6nnen. H\u00e4ufig muss dann das ganze Bett ausgetauscht werden mit den entsprechenden Kosten und Stillstandzeiten.<\/p>\n RELOX hat daher ein geteiltes Wabenbett entwickelt (patentiert) das den Austausch und die Reinigung z.B. der zwei unteren Lagen separat erm\u00f6glicht. In der fortgeschrittenen Variante kann dieses Bett in einer Rahmenkonstruktion durch einen Gabelstapler herausgenommen und ausgetauscht werden.<\/p>\n Bild 4: Austausch des unteren Wabenk\u00f6rperbettes<\/em> Der Anschluss einer RTO-Anlage an eine Biogasaufbereitungsanlage f\u00fchrt in ein Dilemma. Einerseits m\u00f6chte man den Methanschlupf und d.h. den Energieverbrauch der RTO so gering wie m\u00f6glich halten. Daf\u00fcr muss das Reingas soweit wie m\u00f6glich abgek\u00fchlt werden.<\/p>\n Nehmen wir als Beispiel eine Anlagengr\u00f6\u00dfe mit 500 m\u00b3 Methan pro Stunde. Ein Methanschlumpf von 0,2 Vol.% reduziert den Verbrauch der RTO auf max. 1 m\u00b3 Methan pro Stunde. Bei einem Abluftvolumen von 3.000 Nm\u00b3\/h entspricht dies einer Temperaturerh\u00f6hung von durchschnittlich 10 \u00b0C oder einer Temperatur\u00fcbertragung von knapp 99 %.<\/p>\n Technisch m\u00f6glich sind dagegen Temperatur\u00fcbertragungsgrade von 95 % oder einer mittleren Emissionstemperatur von 60 \u2013 65 \u00b0C, d.h. einem Verbrauch von 4,5 \u2013 5 m\u00b3 Methan\/h oder einem Methanschlupf < 1 %. Dabei ist es unerheblich, ob sich diese Methanvolumen im Abgas befindet (sogn. autothermer Betrieb) oder ob es der RTO ganz oder teilweise durch den Brenner zugef\u00fchrt wird.<\/p>\n Bei einer solch niedrigen Kamintemperatur wird der S\u00e4uretaupunkt weit unterschritten, so dass auch bei einer sehr geringen S\u00e4urekonzentration eine Kondensation mit all ihren Folgeerscheinungen nicht vermieden werden kann. Wollte man das Abgas oberhalb des S\u00e4uretaupunktes emittieren, w\u00e4ren Temperaturen dauerhaft > 140 \u00b0C erforderlich. Dies entspricht einem Mehrverbrauch von 10 m\u00b3 Methan\/h oder einem Methanschlupf von 3 %.<\/p>\n RELOX hat RTO-Anlagen aus Normalstahl und Edelstahl (1.4571) gebaut und dabei feststellen m\u00fcssen, dass die Korrosion bei Normalstahlanlagen praktisch mit der Inbetriebnahme sichtbar wird, w\u00e4hrend bei den Edelstahlanlagen eine gewisse Verz\u00f6gerung eintritt. Schaut man sich das Umfeld einer RTO nach einigen Jahren an, sind zwischen beiden Anlagentypen kaum Unterschiede festzustellen. Erfahrungen mit dem Einsatz von Kunststoffen im unteren Anlagenbereich liegen leider nicht vor, sind aber eine M\u00f6glichkeit, das Problem zumindest teilweise zu entsch\u00e4rfen.<\/p>\n Bild 5: 3-KammerRTO nach einer Druckwasserw\u00e4sche<\/em> Geht man von einem Methanschlupf von ca. 1 % aus, so entspricht dies bei der hier dargestellten Musteranlage mit 500 m\u00b3 Biomethan\/h und einem Abluftvolumen von 3.000 Nm\u00b3\/h (Druckwasserw\u00e4sche) einer Temperaturerh\u00f6hung im Reingas von ca. 50 \u00b0C. W\u00e4hrend einer RTO Zykluszeit stehen deshalb Kamintemperaturen von 40 \u2013 100 \u00b0C zur Verf\u00fcgung (50 \u2013 60 kW).<\/p>\n Es w\u00fcrde sich ja um einen \u00f6kologischen Schildb\u00fcrgerstreich handeln, lie\u00dfe man dieses Potential ungenutzt, w\u00e4hrend gleichzeitig eine separate Brenneranlage, betrieben mit Biomethan, die G\u00e4rbeh\u00e4lter mit W\u00e4rme versorgt.<\/p>\n Voraussetzung f\u00fcr einen nachgeschalteten W\u00e4rmetauscher ist wieder einmal die Feinentschwefelung von der RTO, weil keiner der \u00fcblichen W\u00e4rmetauschkonstruktionen bei S\u00e4urekondensation eine l\u00e4ngere Lebensdauer beschieden sein w\u00fcrde. Bild 6: 3-Kammer-RTO nach chemischer W\u00e4sche <\/em> RTO-Anlagen sind die richtige L\u00f6sung zur Reinigung von Abgasen einer Biogasaufbereitungsanlage.<\/p>\n Es m\u00fcssen jedoch in der Branche einige nun vorliegende Erkenntnisse in verbesserte L\u00f6sungen umgesetzt werden. Bislang mussten wir z. T. ein Ma\u00df an Orientierungslosigkeit, gef\u00e4hrliche Gleichg\u00fcltigkeit bis hin zu tats\u00e4chlich installierten Sicherheitsrisiken feststellen, die aus der Sicht der Endkunden nicht hinnehmbar sind.<\/p>\n Notwendig ist vielmehr einerseits eine faire Kooperationen zwischen den einzelnen Anlagenlieferanten, andererseits aber ein verst\u00e4rkter technischer Einkauf bei den Betreibern oder K\u00e4ufern , die in der Lage sein m\u00fcssen, das Gesamtsystem und die wechselseitigen Abh\u00e4ngigkeiten zu verstehen und zu steuern.<\/p>\n Bis zur n\u00e4chsten \u00dcberarbeitung des EE-Gesetzes sollte die Zeit genutzt werden.<\/p>\n Bremen, den 23.02.2015<\/strong> Abluftreinigung bei der Biomethanaufbereitung 1. Einleitung Was waren das f\u00fcr Zeiten, als die Bundesregierung im Jahre 2008 ihr Biomethanprogramm auflegte, in dem bis zum Jahre 2020 mit 6 Mrd. m\u00b3 Biomethan per anno 6 % des deutschen Erdgasverbrauchs substituiert werden sollte. Flugs wurden die Taschenrechner in Betrieb gesetzt und ein Bedarf von 1.200 bis 1.800 […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":19,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[5],"tags":[],"yoast_head":"\n
Quelle: DBFZ Datenbank Biogasaufbereitungsanlagen (2012)<\/em><\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/relox.de\/wp-content\/uploads\/2015\/03\/25-RTO-Anlagen-Bild-2.jpg\")
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Quelle: [2-8] Krassowski, J.; Lohmann, H.; Gomez, S.; Liebetrau, J.; Fischer, El.; Strach, K.: Bioabfallverg\u00e4rung<\/em><\/p>\n3. Das Sicherheitsproblem<\/h3>\n
Da die meisten Aufbereitungsverfahren die Abtrennung von Kohlendioxid unter Druck vornehmen, muss ausgeschlossen werden, dass hohe Dr\u00fccke \u00fcber das Abgasrohr in die RTO gelangen, die lediglich f\u00fcr leichte \u00dcberdr\u00fccke bis 50 mbar ausgelegt ist.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/relox.de\/wp-content\/uploads\/2015\/03\/25-RTO-Anlagen-Bild-3.jpg\")
<\/p>\n
Quelle: RELOX Archiv<\/em><\/p>\n4. Verf\u00fcgbarkeit<\/h3>\n
Besser ist es, die RTO-Anlage mit Biomethan, Erdgas oder LPG zu heizen, da hier von der Aufbereitungsanlage unabh\u00e4ngige Speicher zu Verf\u00fcgung stehen.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/relox.de\/wp-content\/uploads\/2015\/03\/25-RTO-Anlagen-Bild-4.jpg\")
<\/p>\n
Quelle: RELOX Archiv<\/em><\/p>\n5. Effizienz und Korrosion<\/h3>\n
![\"\"](\"http:\/\/relox.de\/wp-content\/uploads\/2015\/03\/25-RTO-Anlagen-Bild-5.jpg\")
<\/p>\n
Quelle: RELOX Archiv<\/em><\/p>\n6. W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung<\/h3>\n
Dennoch k\u00f6nnte durch die W\u00e4rmer\u00fcckf\u00fchrung des Methanverlustes der Schlupf auf Werte < 0,5 % begrenzt werden.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/relox.de\/wp-content\/uploads\/2015\/03\/25-RTO-Anlagen-Bild-6.jpg\")
<\/p>\n
Quelle: RELOX Archiv<\/em><\/p>\n7. Schlussbetrachtungen<\/h3>\n
Siegfried Woitkowitz<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"