Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Direkteinsatz von Rohbiogas in der Metallurgie zur Senkung der CO2-Emissionen – Auswirkungen von variablen Rohbiogasmengen und schwankenden Methangehalten auf die Produktqualität und Prozessstabilität

Die Bereitstellung von Prozesswärme in industriellen Thermoprozessanlagen (IThE) erfolgt in der Regel durch die Verbrennung von Erdgas. Die teilweise oder vollständige Substitution von konventionellen Brennstoffen durch biogene Brennstoffe ist bislang eine Ausnahme. Eine Teilsubstitution von Erdgas mit Rohbiogas in IThE kann jedoch wesentlich dazu beitragen klimaschädliche CO2-Emissionen zu senken und die klimapolitischen Ziele der Bundesregierung zu erreichen. Der direkte Einsatz von Rohbiogas in IThE kann zudem als Speichertechnologie im Falle einer Stromüberproduktion dienen. Dadurch können intelligente Sektorkopplungen mit bestehender Erdgas- und Stromversorgung einerseits und regenerativen Ressourcen andererseits geschaffen werden, welche zu einem bedarfsgerechten und ökonomisch effizienten Energieeinsatz führen.

Im Rahmen von MetaCOO sollen sowohl grundlegende Fragen zu Bedarf und Versorgung mit Rohbiogas in Deutschland, als auch zur konkreten technischen Umsetzung an Prozessen der Stahl- und NE-Metall-Industrie beantwortet werden. Des Weiteren sollen die Auswirkungen auf die Prozess- und Produktqualität untersucht und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden. KMU der Stahl- und NE-Metall-Industrie sind kaum in der Lage den Aufwand und die Kosten für grundlegende Untersuchungen sowie die Risiken der erstmaligen Umsetzung einer Rohbiogaszufeuerung zu bewältigen. Den Betreibern von Biogasanlagen, häufig KMU, wird durch die neuen Erkenntnisse eine deutlich effizientere und weniger kostenintensive Alternative zur bisherigen Nutzung von Biogas vorgestellt. Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem Vorhaben MetaCOO werden einen wertvollen Beitrag leisten die Energiekosten industrieller Thermoprozessanlagen zu senken sowie den CO2-Ausstoß zu verringern und somit die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen KMU, gerade in Bezug auf die anderweitige Nutzung von erneuerbaren Energien, zu erhalten bzw. auszubauen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Projektes wurde eine umfangreiche Datenbank der metallurgischen Thermoprozess- und Biogasanlagen in einem Geoinformationssystem (GIS) erstellt. Es wurden Algorithmen für die Ermittlung von Nutzungspotentialen entwickelt, detaillierte Analysen von Einsatzszenarien durchgeführt und Standortverknüpfungen hergestellt sowie die deutschlandweiten CO2-Einsparpotentiale bestimmt. Die für die Umsetzung notwendigen Rohbiogasaufbereitungsschritte und sowie die Auswirkungen der Zumischung auf Hoch- und Niedertemperaturfeuerungen wurden detailliert messtechnisch untersucht. Darüber hinaus wurden die Auswirkungen auf einen realen industriellen Prozess (Schmelzen von Aluminium) und die Material- und Produktqualität metallischer Erzeugnisse untersucht. Als Ergebnis wurden Handlungsempfehlungen für die industrielle Umsetzung abgeleitet.

Die Nutzung der FuE-Ergebnisse kann branchenübergreifend erfolgen und mehreren Nutzergruppen technische und wirtschaftliche Vorteile bringen. Die Betreiber von Thermoprozessanlagen (IThE) können durch die direkte Nutzung von Rohbiogas bzw. teilaufbereitetem Biogas zur Befeuerung bzw. Zufeuerung ihre Technologie flexibler gestalten und den CO2-Ausstoß reduzieren. Betreiber von Biogasanlagen können für ihr Produkt Biogas neue Absatzwege erschließen und möglicherweise Gewinne erzielen, die z.B. die Verluste aus dem Stromgeschäft (Einspeisevergütung, EEG-Novellierung) kompensieren und somit zur Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen. Falls erforderlich, kann der Biogaserzeuger auch das neue Produkt „anwenderspezifisch aufbereitetes Biogas“ in seine Wertschöpfungskette eingliedern. Da IThE ganzjährig und möglichst kontinuierlich betrieben werden, entsteht dem Biogasanbieter zudem eine nicht fluktuierende Absatzmöglichkeit, im Gegensatz z.B. zum Stromabsatz. Die Projektergebnisse können von industriellen Anwendern unmittelbar für die technische Umsetzung genutzt werden.