Vollständige Nutzung des Deponiegaspotenzials durch Reformierung mit Biogas
Die Entsorgungsgesellschaft Steinfurt mbH betreibt am Standort Altenberge eine Zentraldeponie für Siedlungsabfälle. Die Deponie teilt sich in die zwei Teildeponien Zentraldeponie-Altenberge I (ZDA I) und Zentraldeponie-Altenberge II (ZDA II) auf. Die ZDA I wurde 1996 außer Betrieb genommen und teilversiegelt. In diesem Zusammenhang wurden insgesamt 58 Gasbrunnen in einem Abstand von ca. 60 m auf dem Deponiekörper angelegt. Seit der Inbetriebnahme dieser Vertikalbrunnen wird die ZDA I aktiv entgast und das erfasste Deponiegas in einer weiteren Veredelungsstufe mit Hilfe eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) (800 kWel) energetisch verwertet.
Die energetische Verwertung von Deponiegas mit einem Gasmotor ist nur bis zu einem Methangehalt von ca. 40% möglich. Unterhalb dieses Methangehaltes, muss das Schwachgas nach dem Stand der Technik über eine Hochtemperaturfackel ohne Verwertungsnutzen entsorgt werden. Die wirtschaftliche energetische Nutzung von Deponieschwachgasen ist zurzeit nicht mit den herkömmlichen Verfahren möglich. Der Methangehalt des Deponiegases der ZDA I nähert sich dieser kritischen Grenze. Es wurde daher überlegt, wie die weitere Nutzung des Schwachgases erfolgen kann.
Da Deponiegas sich aus den Hauptbestandteilen Kohlenstoffdioxid und Methan zusammensetzt und in Spuren halogenierte Kohlenwasserstoffe enthalten kann, werden Deponiegasemissionen zu den klimarelevanten Emissionen gezählt.
Die Emission von Methan, dessen mittlere Verweilzeit in der Atmosphäre bei ca. 12 Jahre liegt, trägt
- über einen Zeitraum von 20 Jahren betrachtet etwa 56fach
- über einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet etwa 21fach
soviel zum Treibhauseffekt bei, wie die Emission der gleichen Masse an Kohlenstoffdioxid. Die wichtigste Abbaureaktion von Methan und anderen organischen Stoffen in der Atmosphäre ist die Umsetzung mit photolytisch gebildeten OH-Radikalen. Hierbei werden die Treibhausgase Kohlenstoffdioxid, Ozon und Wasserdampf gebildet. Die Emissionen aus der Deponiegasfassung und Verbrennung mit Energienutzung, z. B. Deponiegasverstromung mittels eines Gasmotors, sind als klimaneutral einzustufen, da wie bei der Verbrennung ohne Energienutzung Kohlenstoffdioxid aus biogen-organischen Quellen freigesetzt wird. Da bei der vollständigen energetischen Nutzung des Deponiegases und -schwachgases fossile Energieträger substituiert werden, wird ein Beitrag zur Minderung der Treibhausgasemissionen geleistet.
Um dies möglich zu machen, wurde im Rahmen des vorliegend beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsprojektes (F&E-Projektes) eine Biogasanlage in der Nähe der Gasverwertungsstation gebaut und das anfallende Biogas mit einem mittleren CH
4-Gehalt von 55% mit dem anfallenden Deponieschwachgas vermischt, so dass das erzeugte Mischgas einen CH
4-Gehalt von mindestens 40% hat und somit problemlos im zur Verfügung stehenden Gasmotor verwertet werden kann. Das Gesamtkonzept ist schematisch in der Abb. 1 dargestellt. Dabei werden zunächst das entstehende Deponiegas und das produzierte Biogas auf Ihre Zusammensetzung (CH
4-Gehalt; CO
2-Gehalt und O
2-Gehalt) analysiert sowie der Volumenstrom erfasst. Anschließend werden die beiden Gasströme miteinander vermischt. Diese Gasmischstation wird gesteuert durch die Onlinemessungen des Mischgases (insbesondere des Methangehaltes s. Abb. 2) und steuert mit Hilfe eines Regelventils die Gasströme, so dass ein Mindestmethangehalt von 40 %, der für die Verwertung in einem BHKW erforderlich ist, eingehalten wird. Der erforderliche Unterdruck (bis 50mbar) wird durch einen dem BHKW vorgeschalteten Verdichter eingestellt. Anschließend wird das Mischgas dem BHKW mit einer elektrisch installierten Leistung von 800 kW
el zugeführt. Die erzeugte elektrische Energie wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist und nach den Vergütungssätzen des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes vergütet. Die produzierte thermische Energie wird zum Teil für den Betrieb der Biogasanlage benötigt und darüber hinaus zur Beheizung von Arbeits- und Wohnräumen genutzt.
