Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

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Zusammenfassung 109 spezifischen Treibhausgasemissionen der Stromverbrauch der Bio-SNG-Anlage einen maßgeblichen Anteil an den gesamten Emissionen hat (Kapitel 5). � Die Optimierung der Konzeptvarianten zur Erzeugung von SNG und Wärme führte zu einer Verbesserung der energetischen, ökonomischen und ökologischen Kennwerte durch die Nutzung von hochwertiger Prozessabwärme zur Dampfbereitstellung. Dabei können auf Basis der zu Grunde liegenden Prozesskonfigurationen Sattdampfdrücke von über 80 bar erreicht werden. Beim Einsatz von Heißgasreinigungssystemen, wie bei den langfristigen Konzeptvarianten, ist das Optimierungspotenzial der Abwärmenutzung gegenüber nassen Gasreinigungen eingeengt. Zudem zeigte die Optimierung, dass die Kompression des Vergasungsrohgases vor der Methanisierung unter Berücksichtigung des Strombedarfs der Kompression und der exergetischen Verluste der Methanisierungsreaktion nachteilig ist (Kapitel 6). � Die Optimierung der Konzeptvarianten zur Erzeugung von SNG, Strom und Wärme führte ebenfalls zu einer Verbesserung der betrachteten Kennwerte. Bei der Optimierung wird die Last der Stromerzeugungsaggregate minimiert, die einen Gasteilstrom zur Strombereitstellung nutzen (Gasmotoren, Gasturbinen). Die Last derjenigen Stromerzeugungsaggregate, die Prozessabwärme in elektrische Energie wandeln (Dampfkraftprozesse, ORC-Module), wird hingegen maximiert. Bei der Betrachtung der Optimierungsparameter wurde deutlich, dass diese bei der exergetischen, ökonomischen und ökologischen Optimierung ähnliche Werte annehmen. Die ökonomische und auch ökologische Wettbewerbsfähigkeit einer Konzeptvariante geht demnach mit der energetischen Effizienz einher. Insbesondere ökologische Fehlentwicklungen können daher bei energetischen Optimierungen nahezu ausgeschlossen werden (Kapitel 7). � Der Vergleich der Optimierungsergebnisse der untersuchten Konzeptvarianten zeigte, dass die Ausnutzung der hochwertigen Prozessabwärme von Bio-SNG- Produktionsanlagen Potenzial für exergetische, ökonomische und ökologische Prozessverbesserungen bietet. Dabei erscheinen sowohl die Erzeugung von Hochdruckdampf als auch die Nutzung der Wärme in Dampfkraftprozessen zur Stromproduktion als Alternativen. Der Einsatz von ORC-Modulen ist aufgrund des hohen Temperaturniveaus der Prozessabwärme nicht empfehlenswert (Kapitel 8). � Die Integration von Dampfkraftprozessen, die Prozessabwärme zur Stromerzeugung nutzen, erweist sich demnach als geeignete Option, das wirtschaftliche Risiko bei steigenden Strompreisen zu minimieren. KWK- Aggregate, die einen Gasteilstrom zur Bereitstellung elektrischer Energie nutzen, sind dazu ungeeignet, da sie die Wettbewerbsfähigkeit der Bio-SNG-Produktion im Auslegungszustand, d. h. im Vergleich ohne Stromproduktion, einschränken. � Unabhängig von der Minimierung des wirtschaftlichen Risikos bei steigenden Strompreisen sind Standortbedingungen und ökonomische Rahmenannahmen (z. B. der Dampfverkaufspreis, Stromverkaufspreis) einer Anlage entscheidend für deren Konzeptionierung. Besteht an einem Anlagenstandort kein Bedarf an Prozessdampf, so sollte die Integration eines Dampfkraftprozesses zur Stromproduktion geplant werden (Kapitel 8). � Der Einsatz von Gasmotoren mit dem Ziel, den auf diese Weise produzierten Strom zu Spitzenlastzeiten mit hohen Stromhandelspreisen zu verkaufen, stellt sich aufgrund der zusätzlichen Investitionsaufwendungen für die Gasmotoren als risikoreiche Option dar. Unter Berücksichtigung der betrachteten Rahmenannahmen verspricht der Verkauf von Spitzenlaststrom lediglich einen geringen ökonomischen Vorteil. Voraussetzung für einen ökonomischen Vorteil
110 Zusammenfassung sind der ganzjährige Verkauf von Prozessabwärme und hohe Strompreisstundensätze. Bei steigenden Erdgashandelspreisen oder geringeren Wärmeabnahmestunden entstehen durch den Verkauf des durch Gasmotoren erzeugten Spitzenlaststroms ökonomische Nachteile gegenüber Konzepten, die auf die Stromerzeugung aus einem Gasteilstrom verzichten (Kapitel 8). Mit Blick auf den vorliegenden Untersuchungsrahmen erweist sich die thermo-chemische Bereitstellung von Erdgassubstituten als vielversprechend, einen Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung leisten zu können. Effiziente Wärmenutzungskonzepte zur Dampf- und Stromproduktion erscheinen hierbei als geeignet, Standortgegebenheiten und Rahmenbedingungen optimal auszunutzen.
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