Biomethanisierung im Rieselbettverfahren und Abwärmenutzung durch eine Hochtemperaturwärmepumpe am Standort Klettwitz/Lausitz

Abstract

Im Projekt RB-HTWP wurde das GICON®-Rieselbettverfahren zur biologischen Methanisierung weitergehend optimiert und unter Aufwertung der abzuführenden Prozesswärme mittels (Hochtemperatur-)Wärmepumpe zur Maßstabsübertragung in die Praxis weiterentwickelt. Dabei wurden Kennwerte und weitreichende Erkenntnisse der Betriebsführung und des Anlagenbaus unter Maßstabsvergrößerung gewonnen. Die technische Umsetzung mittels integrierter Wärmeübertrager wurde nach der Anmeldung erfolgreich national und international patentiert (Patentnummern DE10 2023 112 234.7 und PCT/EP2024/062768). Weitere betriebsrelevante Prozessparameter, wie die Dosierung und Zusammensetzung essenzieller Nähr- und Spurenelemente, das Berieselungsregime, die Reaktorhöhe und Leistungsgrenzen wurden definiert sowie der stabile und flexible Betrieb nachgewiesen. Für die Auslegung und Dimensionierung von Rieselbettreaktoren und der Ableitung wesentlicher Betriebsgrößen wurde unter Berücksichtigung verschiedener Kennwerte und grundlegenden theoretischen Zusammenhängen der Stoff- und Wärmeübertragung ein dreidimensionales Schichtmodell aufgestellt. Es ist herauszustellen, dass die gewonnen Erkenntnisse und Kennwerte des Projektes RB-HTWP unmittelbare Anwendung im basic engineering von Rieselbettreaktoren bzw. der Prozessgestaltung findet. IM ersten Schritt erfolgt die Errichtung einer Demonstrationsanlage in Nordhackstedt/Schleswig-Holstein im Projekt WeMetBio2. Für die wirtschaftliche und ökologische Betrachtung erfolgte die Aufstellung eines Gesamtkonzeptes für den Standort Klettwitz/Lausitzring. Die Ermittlung der Gasgestehungskosten und Untersuchung der Wirtschaftlichkeit erfolgte im Rahmen eine Sensitivitätsbetrachtung zur Ermittlung des ROI. Im Ergebnis liegt mit der biologischen Methanisierung in Kombination mit einer Wärmepumpe eine technologische Lösung vor, die einen sinnvollen Beitrag zur Versorgungssicherheit mit dezentraler regenerativer Energie leistet und für die eine mittelfristige Wirtschaftlichkeit darstellbar ist.