BHKW, Brennstoffzelle oder Bio-LNG – welche Gasqualität benötigt der jeweilige Abnehmer?

Die wichtigste Frage bei der Planung der Gasreinigung lautet nicht „Welchen Filter kaufen wir?“, sondern „Welches Gerät soll mit dem Gas betrieben werden?“. BHKW-Motor, Brennstoffzelle, Erdgasnetz und Bio-LNG-Anlage haben unterschiedliche Grenzwerte für Feuchtigkeit, Schwefel, CO₂ und Spurenstoffe. Deshalb muss die Gasbehandlung vom Endprodukt zurück zum Fermenter geplant werden.

BHKW – robust, aber nicht unempfindlich

Für einen Gasmotor sind in der Regel die zuverlässige Kondensatabscheidung, ein ausreichend niedriger H₂S-Gehalt und bei Gas aus kommunalen Abfällen die Kontrolle von Siloxanen entscheidend. Die konkreten Grenzwerte legen der Motorhersteller und die Garantiebedingungen fest. Enthält das Gas viel Schwefel, ist eine Kombination aus Vorentschwefelung und nachgeschaltetem Aktivkohlefilter häufig wirtschaftlicher als ein großer Aktivkohlefilter ohne Vorbehandlung.

Brennstoffzellen – besonders gründliche Feinreinigung

Brennstoffzellen können besonders empfindlich auf Schwefelverbindungen und Katalysatorgifte reagieren. FuelCell Energy beschreibt für seine Systeme eine eigene Gasbehandlung, die Siloxane und Schwefelverbindungen aus Faulgas entfernt. Bemerkenswert ist, dass die Karbonat-Brennstoffzelle des Herstellers Biogas auch ohne zwingende vollständige CO₂-Abtrennung nutzen kann, weil CO₂ am elektrochemischen Prozess beteiligt ist. Daran wird deutlich, wie stark der Brennstoffzellentyp die Anforderungen an die Gasbehandlung beeinflusst.

Biomethan für Gasnetz oder CNG

Für das Netz oder CNG muss der Großteil des CO₂ entfernt und die lokale Spezifikation für Brennwert, Feuchtigkeit, H₂S, Sauerstoff und weitere Bestandteile erreicht werden. Die Biogasaufbereitung wird deshalb mit kontinuierlichen Analysatoren, einer Rückführung oder Ableitung von Gas außerhalb der Spezifikation zur Fackel und einer Mess- und Regelstation kombiniert.

Bio-LNG – noch ein weiterer Reinigungsschritt

Vor der Verflüssigung müssen Stoffe besonders weitgehend entfernt werden, die bei kryogenen Temperaturen gefrieren oder andere Probleme verursachen würden. Bright Renewables gibt an, nach der üblichen Biomethanaufbereitung eine zusätzliche TPSA-Feinreinigung einzusetzen, die den CO₂-Gehalt vor der Verflüssigung auf unter 50 ppm senkt. Neben CO₂ werden in der Praxis Wasser und weitere Spurenstoffe nach der Spezifikation der Verflüssigungsanlage kontrolliert.

Ein Beispiel für vier unterschiedliche Verfahrensketten

• BHKW: Kühlung und Wasserabscheidung → H₂S-Kontrolle → bei Bedarf Entfernung von Siloxanen und VOC.
• Brennstoffzelle: Trocknung → sehr gründliche Entschwefelung → Entfernung von Siloxanen und Katalysatorgiften.
• Netzfähiges Biomethan: Vorbehandlung → CO₂-Abtrennung und Biomethanaufbereitung → Analyse und Feinreinigung gemäß Netzspezifikation.
• Bio-LNG: Vorbehandlung → Biomethanaufbereitung → weitgehende Feinreinigung von CO₂ und H₂O → Verflüssigung.

Hersteller und Beispiele

FuelCell Energy ist ein gutes Beispiel für integrierte Gasreinigung für Brennstoffzellen. Bright Renewables deckt Gasbehandlung, Membranen und Feinreinigung für Bio-LNG ab. Air Liquide kombiniert die Biomethanaufbereitung mit Membranen mit Lösungen für Biomethan und Verflüssigung, während Hersteller von Adsorbentien wie DESOTEC, Jacobi und CarboTech für Vorbehandlung und Feinreinigung eingesetzt werden.