Ziele

• Entwicklung und Bau einer stabilen und kostengünstigen Biogasreformierung
• Bau eines hoch entwickelten und langlebigen Katalysators für die Biogasreformierung Entwicklung und Bau einer Biogasreinigungsanlage zur Entfernung von Siloxanen
• Bau eines Prototyps einer Biogasreformierung mit 6 kW Wasserstoffkapazität
• Montage und Dauertest des Prototyps bei einem Endkunden in Spanien
• Ausarbeitung einer Nutzungsstrategie für die optimale Verwendung der

Projektergebnisse/Hintergründe

Das Ziel von BIO-HYDROGEN ist die Entwicklung einer kostengünstigen und effizienten Biogasreformierungsanlage (6 kW Wasserstoff) zur dezentralen Nutzung von Biogas aus landwirtschaftlichen Biogasanlagen, kommunalen Abwasseraufbereitungsanlagen und Mülldeponien. Das wichtigste Ziel dabei ist die Entwicklung eines Reformierungssystems mit einer besseren Verträglichkeit für Biogas und damit einem höheren Wirkungsgrad. Mit Hilfe von Simulation und Modellen wird eine Verbesserung von Wärme- und Dampfmanagement für CO2-hältige Gase angestrebt. Im Rahmen einer Untersuchung der aktuell für die Reformierung verwendeten Katalysatoren werden Stabilität, Leistung und Standzeit in Kombination mit Biogasreformierung beurteilt und verglichen.
Das zweite Ziel ist die Einführung einer kostengünstigen effizienten Biogasreinigungsanlage. Man geht davon aus, dass mit Biofiltration äußerst Kosten sparende Ergebnisse erzielt werden können Biofilter wurden für die verschiedenen Anwendungen untersucht, jedoch bislang noch nicht für die Entfernung von Siloxanen verwendet. Ein Laborprototyp ist die Basis für die Entwicklung eines Biotrickling-Filtersystems mit einer Biogas-Reinigungskapazität von 1-2 m3/h. Dieses System wird in den bereits entwickelten Biotrickling-Filter für H2S Reinigung integriert.

Projektstruktur/technischer Ansatz

Zu Beginn müssen die Anforderungen an eine erfolgreiche Umsetzung eines solchen Systems erfasst werden. Dazu gehören die Qualität des reformierten Gases, die angestrebten Kosten und die Schnittstellen des Prototypen zur Umsetzung am Testort. Zur Entwicklung der beiden Prototypen führen die RTD-Partner Versuche im Labor durch, bei denen die Bedingungen  beim Einsatz von Biogas simuliert werden. Im Fall des Reformers werden alle in Frage kommenden Katalysatoren untersucht und dann eine Auswahl der geeignetsten getroffen. Ein Laborfilter wird zur Entfernung von Siloxanen die wichtigen Upscaling-Faktoren liefern. Die Optimierung des Systems wird mit einer Simulation komplettiert.

Projektstruktur

Mit Hilfe der KMU-Partner wird beim Bau und Testen der Prototypen die nötige Zuverlässigkeit erreicht. Alle zuständigen Partner werden die Testergebnisse beurteilen und die Leistung, zukünftige Anwendbarkeit und den Nutzen bewerten. 

Erwartete Leistungen / Auswirkungen

• Ein für die dezentrale Erzeugung von Wasserstoff aus Biogas geeigneter Reformer
• Verbesserter Wirkungsgrad
• Reduzierung der Investitionskosten und der laufenden Kosten
• Nachhaltige Wasserstofferzeugung
• Verbreitung der Information über Wandlung erneuerbarer Energie
• Biogasreinigungssystem:
  Biotechnische H2S-Reinigung für High-Tech-Anwendungen
  Biotechnische Siloxan-Entfernung für High-Tech-Anwendungen

Während der ersten  12 Monate wurden handelsübliche Vorreformer, Reformer  und Shift-Katalysatoren im Labor auf die Verwendung von schwefelfreiem und schwefelhaltigem Biogas für den Dampfreformerprozess getestet. Die Versuche zeigten, dass diese Katalysatoren prinzipiell für die Verwendung von gereinigtem Biogas geeignet sind. Auf Grundlage der Testdaten wurde der vielversprechendste Katalysator für die Verwendung in einem Erdgasdampfreformer auf dem neuesten Stand der Technik ausgewählt. Der Reformer, der aus einem Vorreformer, einem Reformer, einem Shift-Reaktor und einem integriertem Heizsystem besteht, wurde mit dem ausgewählten Katalysator bestückt und mit Methan und verschiedenen gereinigten Biogasen, die nur Methan und Kohlendioxid in verschiedenen Konzentrationen enthalten, gespeist. Zur Beurteilung des Testbetriebs des Reformers mit Biogas wurde ein Simulationsprogramm für den Reformer entwickelt und danach die Testdaten mit den errechneten Daten verglichen.

Der Laborbetrieb zeigte, dass der verwendete Erdgasdampfreformer auf dem neuesten Stand der Technik auch für das Reformieren von gereinigten Biogasen geeignet ist. Nach Entwicklung eines Laborfilters für Siloxane wurde dieser vier Monate lang unter drei verschiedenen Bedingungen getestet. Die entscheidenden Bakterien wurden erfolgreich erkannt und die Abbaurate der verschiedenen Siloxantypen auf Basis einer Fülle von Analysen errechnet. Somit ist der Beweis einer quantitativen Biodegradation erbracht und über sinnvolles Upscaling gelangt man so zu einem System mit einem Biogasdurchsatz von bis zu  1,5 m³/h.