Zentrum für
BrennstoffzellenTechnik
ZBT GmbH

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Dr.-Ing. Christian Spitta

stellv. Abteilungsleiter
Abteilung Gasprozesstechnik

Tel.: +49-203-7598-4277
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Dezentrale Wasserstofferzeugung aus Biogas

Im Zuge der nachhaltigen Energieversorgung kommt der energetischen Nutzung von Biogas zur dezentralen Strom- und Wärmeproduktion (KWK) zukünftig eine steigende Bedeutung zu.

Ohne die apparatetechnisch aufwendige CO2-Abtrennung und nachfolgende Einspeisung ins Erdgasnetz wird Biogas derzeit in motorischen BHWK verstromt. Diese weisen im Leistungsbereich unter 20 kWel jedoch geringe elektrische Wirkungsgrade von < 25 % auf. Hier bieten Reformer/Brennstoffzellen-Systeme ein deutlich höheres Wirkungsgradpotential mit entsprechender CO2-Einsparung.

Auf Basis der patentierten ZBT-Technologie eines Erdgas-Dampfreformersystems für stationäre Anwendungen wurde daher ein Reformersystem entwickelt, welches hocheffizient ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch aus Biogas unterschiedlicher Qualitäten produziert. Die Gesamtanlage aus Reformer und Reinigungsstufen mit Automatisierung wurde im Rahmen eines IGF-Projektes an einer Biogasanlage qualifiziert.

Durch die Systemintegration mit einer HT-PEM-Brennstoffzelle kann Strom mit einem elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 40 % sowie nutzbare Wärme produziert werden. Anderweitige Nutzung des dezentral produzierten Wasserstoffs ist grundsätzlich auch möglich.

Eckdaten zum Reformersystem & zur Gesamtanlage

  • Reformierungsart: Dampfreformierung
  • CO-Reinigung: NT-Shiftstufe
  • Brenner: Integrierter multigastauglicher Flammbrenner 
    (Brennstoff, AAG, Reformat)
  • Hoher Wärmeintegrationsgrad mit geringen Wärmeverlusten
  • Gutmütiges Betriebsverhalten
  • Kostengünstige Fertigung
  • Automatisierter Betrieb
  • TÜV-Bericht zur Anlagensicherheit 

Technische Daten

Brennstoff Biogas, Erdgas
Nennleistung m<sup>3</sup><sub>H2</sub>/h 2,0
Wirkungsgrad % 75-85 %
Lastspreizung % 50-150 %
Produktgaszusammensetzung % 60 H<sub>2</sub>, 14 CO<sub>2</sub>, 1,0 CH<sub>4</sub>, 0,5 CO, 25 H<sub>2</sub>O
CO-Anteil im Produktgas % < 0,7 ohne CO-Feinreinigung
CO-Anteil im Produktgas ppm < 30 mit CO-Feinreinigung
Produktgastemperatur °C 30 bzw. 150 abh. von Wärmeverschaltung
Max. Systemdruck mbarü 150
Startzeit Min 45-60
Abmaße Reformersystem mm Ø = 370, H = 640
Volumen Reformersystem l 73 ohne Anschlüsse
Abmaße Gesamtanlage mm 1960x1150x1100 (HxBxT)

Anwendungsoptionen

  • Strom- und Wärmeproduktion durch Kopplung mit einer NT- oder HT-PEM-Brennstoffzelle
  • Anderweitige energetische Nutzung des wasserstoffhaltigen Gasgemische
Abildung: Produktgaszusammensetzung bei verschiedenen Biogasqualitäten
Abildung: Produktgaszusammensetzung bei verschiedenen Biogasqualitäten

Teile dieser Arbeiten wurden im Forschungsvorhaben 266 "Entwicklung eines stationären Brennstoffzellensystems auf Basis Hochtemperatur-PEM zur Verstromung von Biogas" (Laufzeit: 01.12.2007 - 31.10.2010) der Forschungsvereinigung Umwelttechnik über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Letzte Änderung:  07.07.2016