Einspeisestation für Biomethan ins Gasnetz: Komponenten, Schema und Aufgaben

Die Einspeisestation für Biomethan ist ein Gerätesatz zwischen der Aufbereitungsanlage und der Gasleitung des Netzbetreibers. Ihre Aufgaben sind vier: Qualität und Menge des Gases zu messen, seinen Druck auf den im Netz herrschenden Wert zu bringen, ihm einen Geruch zu verleihen (zu odorieren) und sicherzustellen, dass Gas, das die Anforderungen nicht erfüllt, nicht ins Netz gelangt. Auch wenn es sich physisch oft um einen Container oder ein Gebäude einer Gasstation handelt, ist sie funktional ein Element in der Verantwortung sowohl des Erzeugers als auch des Netzbetreibers.

Typischer Aufbau

1. Gasübernahme aus der Aufbereitungsanlage – Eintritt mit Absperrventil und Filtern.
2. Qualitätsmessung – Gaschromatograph, Messung des Wassertaupunkts, bei Bedarf Analysatoren für Sauerstoff, H₂S oder Wasserstoff. Die Daten dienen der Abrechnung (Heizwert) und der Steuerung des Absperrventils.
3. Konditionierung – gegebenenfalls Anreicherung mit Propan (LPG), um den erforderlichen Heizwert oder Wobbe-Index zu erreichen, sowie Dosierung eines Odoriermittels.
4. Verdichtung – ist der Ausgangsdruck der Aufbereitung niedriger als im Netz, wird ein Verdichter benötigt (in der Regel Kolben- oder Schraubenverdichter). Der Druckbereich hängt vom lokalen Netz ab, z. B. mittlerer oder erhöhter mittlerer Druck.
5. Regelung und Sicherheitseinrichtungen – Druckregler, Sicherheitsventile, Schnellschlussventile, Einrichtungen zum Schutz vor Überdruck.
6. Abrechnungsmessung – Gaszähler (z. B. Ultraschall-, Turbinen-, Drehkolbenzähler) mit Mengenumwerter, der das Volumen auf Normbedingungen und mit dem Heizwert auf Energie umrechnet.
7. Abtrennung und Rückführung des Gases – ein Dreiwegeventil leitet Gas, das die Anforderungen nicht erfüllt, zurück zur Aufbereitung oder zur Fackel.
8. Telemetrie und Steuerung – Datenübertragung an den Netzbetreiber und die Leitwarte.

Aufteilung der Verantwortung

Im typischen Konzept ist der Biomethanerzeuger bis zum Anschlusspunkt Eigentümer der Anlage und der Netzbetreiber ab dem Anschlusspunkt (Rohrleitung, Anschluss, oft eigene Messsysteme und Messstation). Die genaue Aufteilung hängt von den Anschlussbedingungen und vom Vertrag ab; in Polen ist der Erzeuger für die Qualität des eingespeisten Gases verantwortlich, und der Netzbetreiber hat das Recht, die Annahme von Gas zu verweigern, das die Parameter nicht erfüllt. Die Einzelheiten sind mit dem zuständigen Netzbetreiber abzustimmen, z. B. mit Polska Spółka Gazownictwa oder dem Fernleitungsnetzbetreiber GAZ-SYSTEM bei Hochdrucknetzen.

Druck und Aufnahmekapazität des Netzes

Das Verteilnetz hat eine begrenzte Aufnahmekapazität: Sinkt die Gasabnahme in einem Abschnitt (z. B. im Sommer), kann das Biomethan möglicherweise nirgendwohin fließen. Eine Lösung ist mitunter die Verbindung mit einem Netz höheren Drucks, die Rückverdichtung oder die Speicherung eines Puffers (z. B. Netzausbau). Die Analyse der Durchflüsse in der Sommersaison ist eines der Schlüsselelemente der Anschlussanalyse. Der Druck am Einspeisepunkt selbst muss höher sein als im Netz, daher hängt die Planung des Verdichtungssystems vom höchstmöglichen Druck im Netz ab.

Beispiel: Dimensionierung des Verdichters

Annahmen: Biomethan 400 m³/h (Normbedingungen), Ausgangsdruck der Aufbereitung 1,2 bar(a), Netzdruck 8 bar(a). Das Verdichtungsverhältnis beträgt ≈ 6,7, es wird also ein mehrstufiger Verdichter benötigt. Theoretische Leistung der isothermen Verdichtung für ideales Gas: W = p₁V₁·ln(p₂/p₁); für einen Durchfluss von 400 m³/h (p₁V₁ = p₀V₀ bei p₀ ≈ 1,013 bar) und ln(8/1,2) ≈ 1,90 ergibt das ca. 21 kW; unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads und der unvollkommenen Kühlung ist die reale Leistung in der Regel 1,5–2 Mal größer, also einige Dutzend kW. Die genauen Berechnungen führt der Planer durch; wichtig ist, dass die Verdichtung von ca. 1,2 bar(a) auf 8 bar(a) ein eigener bedeutender Energieverbraucher ist.

Sicherheitseinrichtungen

• Automatisches Schließen des Ventils bei Überschreitung der Qualitätsgrenzwerte (O₂, H₂S, Taupunkt).
• Schutz gegen das Zurückströmen von Gas aus dem Netz in die Anlage (Rückschlagventil).
• Gasdetektion in der Umhausung und Lüftung; Explosionsschutzzonen gemäß ATEX-Richtlinie.
• Notabschaltung (ESD) und Signalisierung in der Leitwarte.

Typische Probleme

• Nicht abgestimmte Drücke – Inbetriebnahme ohne Abstimmung mit dem Netzbetreiber.
• Zu seltene Kalibrierungen des Gaschromatographen.
• Fehlende Notfackel, sodass Gas, das die Anforderungen nicht erfüllt, in die Atmosphäre abgeleitet wird.
• Unterschätzte Aufnahmekapazität des Netzes im Sommer.

Reihenfolge der Vorbereitungsarbeiten

Die Planung der Station sollte parallel zur Planung der Aufbereitungsanlage erfolgen, da Ausgangsdruck, Durchfluss und Gaszusammensetzung die Auswahl von Verdichter, Gaszähler und Ventilen bestimmen. Es wird empfohlen, vorab vom Betreiber Daten zu Betriebs- und Maximaldruck am Anschlusspunkt, zur minimalen Sommerabnahme von Gas im Abschnitt sowie zu den Anforderungen an Kommunikation und Telemetrieprotokolle einzuholen. Das Fehlen dieser Daten zu Beginn führt zu Planänderungen während der Realisierung, was eine der häufigeren Ursachen für Verzögerungen bei der Inbetriebnahme von Biomethananlagen ist.

Zusammenfassung

Die Einspeisestation ist eine Verbindung aus Mess-, Regel- und Sicherheitstechnik. Gut geplant, minimiert sie das Risiko einer Unterbrechung der Einspeisung und von Streitigkeiten über die Abrechnung, und bereits in der Phase der Anschlussbedingungen mit dem Betreiber abgestimmt, erspart sie kostspielige Korrekturen.