Biogastrocknung: Kondensation, Kühlung und Adsorption vor dem Motor

Biogas, das den Fermenter verlässt, ist mit Wasserdampf gesättigt, und bei mesophiler Temperatur erreicht dessen Anteil einige Prozent des Volumens; nach dem Abkühlen kondensiert das Wasser und nimmt gelöstes H₂S, CO₂, NH₃ und Säuren mit. Die Trocknung schützt Rohrleitungen, Gebläse, Entschwefelungsanlage und Motor vor Korrosion und Überflutung. Die einfachste Methode ist eine Rohrleitung mit Gefälle und Kondensatschächten; eine genauere Kontrolle bietet ein Kühlaggregat (bis ca. 3–5 °C) mit erneuter Erwärmung des Gases, und die anspruchsvollsten Anwendungen (Aufbereitung) nutzen die Adsorptionstrocknung.

Wie viel Wasser das Biogas mitführt

Der Wasserdampfgehalt in gesättigtem Gas hängt von der Temperatur ab. Orientierend (atmosphärischer Druck):

Beispiel zur Kondensatmenge

Annahmen: 1.200 m³/h Biogas, bei 38 °C gesättigt, Abkühlung auf 5 °C. Die Differenz des Wassergehalts beträgt etwa 45 − 7 ≈ 38 g/m³ (angenommene Näherungswerte). Kondensatmenge: 1.200 × 0,038 ≈ 46 kg/h, also ca. 1,1 m³ pro Tag. Eine solche Menge erfordert eine geeignete Ableitung (das Kondensat enthält Verunreinigungen); sie darf im Ablauf nicht einfrieren und den Siphon nicht blockieren.

Trocknungsmethoden

Warum nach dem Abkühlen erwärmen

Das Gas ist nach dem Abkühlen bei niedriger Temperatur gesättigt. Gelangt es in eine warme Umgebung, sinkt die relative Feuchte; eine Erwärmung um einige bis über zehn Grad senkt die relative Feuchte unter die von den Herstellern von Sorbentien und Motoren empfohlene Schwelle. Das verringert das Risiko der Kondensation in den Rohrleitungen bei sinkender Umgebungstemperatur, solange die Temperatur von Gas und Rohrleitung über dem Taupunkt bleibt (die Erwärmung ändert den Taupunkt selbst nicht).

Grundsätze für den Bau der Anlage

1. Gefälle der Rohrleitung in Richtung der Kondensatschächte (allgemein empfohlen werden mindestens einige bis über zehn Promille) und keine Wassersäcke.
2. Schächte mit Siphons mit einer Höhe, die gegen Über- und Unterdruck sichert, beheizt oder unterhalb der Frosttiefe verlegt.
3. Korrosionsbeständige Materialien (PE, Edelstahl, PVC für Kondensat).
4. Dämmung oberirdischer Rohrleitungen, um Kondensation an zufälligen Stellen zu begrenzen.
5. Sensoren für den Wasserstand in den Schächten und Alarm.
6. Servicezugang und Verfahren zum sicheren Entleeren (das Kondensat enthält H₂S).

Typische Probleme

Kondensat — was damit zu tun ist

Das Kondensat wird meist in den Fermenter oder in den Gärrestbehälter zurückgeleitet, sofern die Anlage eine solche Lösung hat, weil es Nährstoffe enthält und nur ein geringes Volumen hat. Die Lösung muss dem Projekt (Absicherung gegen Gasaustritt) und den örtlichen Vorschriften entsprechen.

Kontrolle und Anforderungen

Für den Motor sind die Herstelleranforderungen an relative Feuchte, Temperatur und Gehalt an Verunreinigungen des Gases entscheidend; halten Sie sie fest und vergleichen Sie sie mit den Messungen. Der erforderliche Taupunkt bei der Aufbereitung von Biomethan ist deutlich niedriger, was die Art des Trocknungssystems bestimmt.

Einfluss auf Motor und Aufbereitung

Gasmotoren sind empfindlich gegenüber Wassertropfen und gegenüber feuchtem Gas mit sauren Verbindungen: Es entstehen Ablagerungen im Ansaugsystem, Korrosion und Ölverbrauch nehmen zu. Die Hersteller geben die maximale relative Feuchte und die Gastemperatur vor dem Motor an. In Aufbereitungsanlagen (Membranen, PSA, Wäscher) sind die Anforderungen an den Taupunkt strenger und erfordern in der Regel eine mehrstufige Trocknung.

Betriebshinweise

1. Prüfen Sie einmal pro Woche die Kondensatabläufe und den Zustand der Siphons.
2. Kontrollieren Sie nach dem Winter die Rohrleitungen auf Durchbiegungen, in denen sich Wassersäcke gebildet haben könnten.
3. Messen Sie Temperatur und Feuchte des Gases vor dem Motor; halten Sie den Trend fest.
4. Prüfen Sie bei größeren Wetterumschwüngen, ob Kühlaggregat und Erwärmer die Sollwerte halten.
5. Erwägen Sie Taupunktmessgeräte an kritischen Stellen.