Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

2 Einleitung
hoher Nachfrage nach erneuerbaren Brenn- bzw. Treibstoffen und die zentrale,
großtechnische Nutzung dezentral anfallender Biomasse.
Erdgassubstitute können neben der Aufbereitung von – durch bio-chemische Vergärung
erzeugtem – Biogas auch durch die synthetische Umsetzung und Aufbereitung von – durch
die thermo-chemische Vergasung biogener Festbrennstoffe erzeugtem – Rohgas hergestellt
werden. Beide Konversionsketten sind durch hohe energetische Wirkungsgrade
gekennzeichnet und stehen aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Biomassen nicht
in Konkurrenz zueinander. Da der thermo-chemische Konversionspfad im Vergleich zum
bio-chemischen Konversionspfad durch einen hohen technischen Aufwand und damit
verbunden durch hohe Investitionen gekennzeichnet ist [Müller-Langer 2009], wird der
Risikominimierung des Produktionsbetriebes eine besondere Bedeutung beigemessen. In
diesem Zusammenhang stellt die Integration von Stromerzeugungsaggregaten eine Option
dar, um der Gefährdung der Anlagenwirtschaftlichkeit durch steigende Strompreise zu
begegnen. Bei der Integration der Aggregate stellt sich jedoch die Herausforderung, die
Wettbewerbsfähigkeit der SNG-Produktion im Auslegungsbetrieb, d. h. ohne
Stromproduktion, nicht einzugrenzen sowie Wärmequellen und -senken der Anlage
optimal einzubinden. Aufgrund komplexer Stoff- und Energieströme derzeit im
Mittelpunkt der Diskussion stehender Konzeptphilosophien (d. h. Konzepte mit
allothermer Wirbelschichtvergasung und nasser Gasreinigung und Konzepte mit
autothermer Wirbelschichtvergasung und Heißgasreinigung [Duret 2005], [Zwart 2006],
[Graf 2008], [SGC 2008], [Majer 2009], [van der Meijden 2010]) erweist sich die
Bewertung des Potenzials der Integration möglicher Stromerzeugungsaggregate gegenüber
Anlagen ohne Stromerzeugung allerdings als schwierig. Weiterhin stehen im betrachteten
Leistungsbereich diverse Strombereitstellungsaggregate wie Gasmotoren, Gasturbinen,
Dampfkraftprozesse und Organic-Rankine-Module (ORC-Module) zur Verfügung. Ein
Königsweg ist daher ohne detaillierte Konzeptanalysen nicht offensichtlich.
Erdgasverbrauch in Mrd. m³/a
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Zeit in Jahren
Afrika Zentral- und Südamerika Mittlerer Osten
Asien pazifisch Nordamerika Europa und Eurasien
Abb. 1.2 Entwicklung des weltweiten Erdgasverbrauchs in den Jahren 1999 bis
2009 [BP 2010]