Die Technologie von Nordsol erklärt: Bedienbarkeit und Zuverlässigkeit

Dez. 20 2024

Einleitung

In einer Reihe technischer Artikel stellen wir Ihnen die Nordsol-Technologie zur Verflüssigung von Biogas zu Bio-LNG vor. Dieser dritte Artikel behandelt die Bedienbarkeit und Zuverlässigkeit der Anlage.

Zusammenfassungsvideo

Bio‑LNG‑Produktionsprozess

Bio-LNG wird durch die Verflüssigung von aus Biogas gewonnenem Biomethan hergestellt. Die Herstellung von verflüssigungsfähigem Biomethan und die eigentliche Verflüssigung sind jedoch sehr unterschiedliche Prozesse. Aus diesem Grund konzentrieren sich Unternehmen, die Verfahrenstechnik-Anlagen herstellen, entweder auf die Gasaufbereitung oder auf die Verflüssigung.

Integrated bio-LNG production process

Warum ist das wichtig? Um eine Bio-LNG-Anlage zu realisieren, müssen EPC-Unternehmen und Systemintegratoren alle Komponenten für die Gasaufbereitung und die Verflüssigung zusammenführen. Damit eine vollständige Anlage entsteht, müssen die Schnittstellen dieser Komponenten aufeinander abgestimmt werden. Damit die Anlage für den Bediener als ein einziges System erscheint, ist außerdem ein zuverlässiges SPS-Steuerungs- und Sicherheitssystem erforderlich. Dieses System kommuniziert mit allen Sensoren und Ventilantrieben, Positionsrückmeldern, Frequenzumrichtern usw. und erfüllt zugleich die geltenden Sicherheitsstandards.

Klingt das einfach? Ist es nicht. Energieeffiziente und äußerst zuverlässige Biomethanverflüssigung ist komplex. Bei atmosphärischem Druck wird Biomethan erst bei -162 °C flüssig. Das Abkühlen des Gases erfordert ein Verfahren mit unterschiedlichen Drücken, variierenden Gasströmen und natürlich sehr tiefen Temperaturen. Außerdem ist hochreines Biomethan notwendig, da andere Bestandteile des Gases wie CO₂, schwerere Kohlenwasserstoffe (VOC) und Wasser leicht gefrieren und dadurch Verstopfungen sowie mögliche Schäden an den Anlagen verursachen können. Daher ist die Wahl der Verfahrenstechnologie und der Ausrüstung entscheidend für die Bedienbarkeit und den Energieverbrauch einer Bio-LNG-Anlage.

7 Gründe für die Vor‑Ort‑Produktion von Bio‑LNG

Erfahren Sie, wie Biogasproduzenten durch die Produktion von Bio-LNG sowohl den ökologischen als auch den wirtschaftlichen Wert ihres Biogases erheblich steigern, indem sie Nordsols innovative Biogas-Verflüssigungstechnologie nutzen.

Holen Sie sich unser Whitepaper Kontakt

Einzigartiger Designansatz

Die Produktion von LNG ist nicht neu. Seit mehr als 30 Jahren wird Erdgas in großen Industrieanlagen zu LNG verflüssigt, die bis zu 15 Millionen Tonnen LNG pro Jahr herstellen können. Die Produktion von Bio-LNG aus Biogas erfolgt hingegen in wesentlich kleinerem Maßstab, typischerweise zwischen 1,5 und 15 Kilotonnen pro Jahr. Einige Anbieter von Bio-LNG-Technologien haben sich daher dafür entschieden, bestehende LNG-Technologien einfach herunterzuskalieren. Nordsol hat jedoch einen völlig anderen Ansatz gewählt: Wir haben einen Produktionsprozess entwickelt, der speziell für Biogas optimiert ist. Dafür gab es mehrere Gründe:

Steigerung der Energieeffizienz. An Standorten, an denen fossiles Erdgas zu LNG verflüssigt wird, steht ein Überschuss an günstiger Energie für Gasaufbereitung und Verflüssigung zur Verfügung. Daher hat die Energieeffizienz an diesen Orten keine höchste Priorität. In Regionen hingegen, in denen Biogas erzeugt wird, ist Energie ein wertvolles Gut. Deshalb ist die Optimierung des Bio-LNG-Produktionsprozesses im Hinblick auf Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung.
Bedienbarkeit. Große LNG-Anlagen beschäftigen eine Vielzahl spezialisierter Verfahrensingenieure und Operatoren, die den Verflüssigungsprozess rund um die Uhr überwachen und steuern. Damit die kleinskalige Bio-LNG-Produktion wirtschaftlich tragfähig ist, ist es von entscheidender Bedeutung, dass eine Anlage weitgehend unbeaufsichtigt, mit voller Kapazität und ohne Prozessunterbrechungen betrieben werden kann.
Zuverlässigkeit. Komplexe Großanlagen verfügen über redundante Ausrüstungen, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Für kleine Anlagen würde Redundanz die Kosten jedoch unverhältnismäßig steigern. Eine gute Alternative besteht darin, die Anzahl kritischer Komponenten auf das absolute Minimum zu reduzieren und standardisierte, in großer Stückzahl produzierte Industriekomponenten einzusetzen. Die Zuverlässigkeit der Anlage ist entscheidend für eine tragfähige Wirtschaftlichkeitsrechnung.
Unterschiede zwischen Biogas und Erdgas. Biogas ist wesentlich sauberer als Erdgas. Dadurch gestaltet sich die Gasaufbereitung zur Herstellung von verflüssigungsfähigem Gas einfacher und effizienter. Zudem muss eine Bio-LNG-Anlage an Schwankungen im Biogasstrom und in der Zusammensetzung anpassbar sein. Die Erdgasversorgung in einer großtechnischen LNG-Anlage hingegen ist hinsichtlich Durchfluss und Zusammensetzung konstant.

Mit diesem Biogas-Verflüssigungsprozess haben wir die Interessen des Anlagenbetreibers und -eigentümers in den Vordergrund gestellt.

Bedienbarkeit

Die vollständige Integration bietet neben der Energieeffizienz erhebliche betriebliche und wirtschaftliche Vorteile. Ein stabiler und kontinuierlicher Anlagenbetrieb bedeutet ein höheres Bio-LNG-Produktionsvolumen und geringere Betriebskosten wie wir derzeit täglich in unseren Bio-LNG-Anlagen in Amsterdam und Wilp erleben.

Das Nordsol-Design ermöglicht ein sicheres und einfaches Bio-LNG-Lkw-Beladen auch durch unerfahrene Fahrer. Dies ist ein einzigartiges Merkmal. Das halbautomatische System führt den Fahrer Schritt für Schritt durch den gesamten Ablauf beginnend mit dem Anschließen des Erdungskabels und dem Inertisieren der Verladeschläuche. Alle Handlungen werden dabei vom Steuerungssystem überwacht und durch Verriegelungen abgesichert. In den letzten drei Jahren und bei Hunderten von Lkw-Beladungen ist es Nordsol gelungen, den Beladevorgang zu einer sicheren, standardisierten und gut kontrollierten Operation zu machen. Rückmeldungen zahlreicher Fahrer bestätigen die besonders benutzerfreundliche Handhabung.

Erste Anlage im kommerziellen Maßstab

Der Produktionsprozess wurde erstmals im kommerziellen Maßstab in Nordsols eigener Anlage in Amsterdam angewendet. Die Realisierung dieser Anlage, die 2021 eröffnet wurde, war nicht nur wichtig, um die Funktionsfähigkeit des einzigartigen Prozesses zu beweisen. Sie war auch entscheidend, um zu verstehen, worauf es beim Entwerfen, Betreiben, Besitzen und Instandhalten einer Bio-LNG-Anlage ankommt. Heute wissen wir genau, was erforderlich ist, um Bio-LNG effizient, zuverlässig und sicher zu produzieren.

In den ersten sechs Monaten nach der Inbetriebnahme wurden mehrere anspruchsvolle, aber übliche technische Probleme gelöst, die beim Einsatz einer neuen Technologie auftreten. Die meisten Herausforderungen standen im Zusammenhang mit instabilen Strömungsdynamiken, Transienten bei Abschaltungen, Vibrationen und mechanischen Problemen. Dies führte zu einigen Anpassungen in der Steuerung und an der Hardware. Nach diesen sechs Monaten arbeitete die Anlage effizient und zuverlässig rund um die Uhr und außerhalb der Bürozeiten unbeaufsichtigt.

Das Design von Nordsols innovativer Prozessabfolge sowie die Auswahl der Ausrüstung spielten eine entscheidende Rolle bei der Realisierung eines sicheren, zuverlässigen und sehr benutzerfreundlichen Produktionsprozesses.

Simulation und Optimierung

Das detaillierte Prozesssimulationsmodell in Unisim bildete die Grundlage für die gesamte Anlagenauslegung und zeigt eine sehr enge Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Anlagenbetrieb. Zudem war es hilfreich bei der Optimierung der Anlage im zweiten und dritten Jahr, wodurch eine höhere Energieeffizienz und längere Betriebszeiten erreicht wurden.

Heute kann die Anlage in Amsterdam mehrere Monate ohne Unterbrechung, unbeaufsichtigt und mit 110 % der Auslegungskapazität betrieben werden. Der Prozess ist äußerst stabil, was sich unter anderem daran zeigt, dass die Abweichung zwischen dem Sollwert und der Messung des Gasstroms maximal 1 % beträgt. Außerdem können Kaltstarts in nur 1,5 Stunden durchgeführt werden, was die Betriebszeit und den Ertrag der Anlage weiter erhöht.

Reibungslose Inbetriebnahme der zweiten und dritten Anlage

Die in der Amsterdamer Anlage vorgenommenen Verbesserungen am Prozess und an der Ausrüstung wurden auch in die Auslegung neuer Anlagen für unsere Kunden übernommen. Die Inbetriebnahme der zweiten und dritten Anlage (bei Attero in den Niederlanden und bei RenEco im Vereinigten Königreich) verlief sehr erfolgreich. Innerhalb einer Woche war der Biomethan-Verflüssigungsprozess stabil.

Michiel van Aken Technical Director & Partner

Alle unsere Erklärungsartikel

Eine grüne und großartige
Geschäftsmöglichkeit.

Möchten Sie wissen, ob die Produktion von Bio-LNG aus Ihrem Biogas rentabel ist? Lassen Sie es uns gemeinsam herausfinden.
Kontaktieren Sie jetzt Niels.

Quick scan (Englisch) Kontakt