Messung von Qualität und Menge des Biomethans bei der Einspeisung: Gaschromatograph, Gaszähler, Propan

Biomethan, das in das Netz eingespeist wird, wird in Energieeinheiten abgerechnet, daher werden an der Station zwei Größen gemessen: das Gasvolumen (Gaszähler mit Mengenumwerter) sowie sein Heizwert oder Brennwert (Gaschromatograph). Das Produkt beider ergibt die Energiemenge, für die der Erzeuger bezahlt wird oder die für Zwecke des Herkunftsnachweissystems erfasst wird. Hinzu kommen Messungen von Parametern, die das Netz schützen: Wasser- und Kohlenwasserstofftaupunkt, Sauerstoff, H₂S und andere Bestandteile, abhängig von den Anforderungen des Netzbetreibers.

Volumenmessung

Am häufigsten werden folgende Gaszähler verwendet:

Das gemessene Betriebsvolumen wird vom Mengenumwerter auf Normbedingungen umgerechnet (im Vertrag oder in den Vorschriften festgelegte Referenztemperatur und Referenzdruck). Messgeräte unterliegen der messtechnischen Kontrolle in dem gesetzlich geforderten Umfang, und ihre Kalibrierung erfolgt periodisch.

Qualitätsmessung: Gaschromatograph

Der Gaschromatograph trennt die Gasbestandteile (CH₄, CO₂, N₂, O₂, höhere Kohlenwasserstoffe, bei Bedarf H₂) und berechnet daraus den Brennwert (GCV), den Heizwert, den Wobbe-Index und die relative Dichte. Er arbeitet zyklisch (Zyklus in der Größenordnung weniger Minuten), daher werden die Ergebnisse periodisch gemittelt. Für die Abrechnung wird meist der Brennwert verwendet, in Polen – nach den von den Netzbetreibern festgelegten Regeln.

Der Chromatograph benötigt Prüfgas, regelmäßige Kalibrierungen, Schutz vor Verunreinigung sowie Redundanz oder ein Ersatzverfahren für den Fall eines Ausfalls.

Physikalische Parameter

• Wassertaupunkt – Kondensat im Netz ist gefährlich, daher kontrolliert der Taupunktanalysator, dass nicht zu viel Wasser vorhanden ist.
• Kohlenwasserstofftaupunkt – wichtig bei der Anreicherung mit Propan.
• Sauerstoff – Sauerstoffanalysator, denn Sauerstoff im Netz kann Korrosion und Gefährdungen in Gasspeichern verursachen.
• H₂S und Schwefel – kontinuierliche Messung von H₂S oder periodische Untersuchungen auf Gesamtschwefel.

Zugabe von Propan (LPG)

Biomethan mit einem niedrigeren Brennwert als vom Netzbetreiber gefordert (z. B. wegen verbleibenden CO₂ oder N₂) kann mit Propan angereichert werden, sodass sein Wobbe-Index und Brennwert in die Bandbreite des Netzes fallen. Die Lösung ist in einigen Ländern Standard, erhöht aber die Kosten (Kauf von LPG) und führt eine fossile Komponente in das Biomethan ein, was die Abrechnung des Status als grünes Gas beeinflussen kann: Die Energie aus dem zugesetzten Propan ist keine erneuerbare Energie, es sei denn, das Propan ist ebenfalls erneuerbar. Daher wird ausschließlich die Energie des Biomethans abgerechnet und das Propan in der Bilanz gesondert ausgewiesen. Das Projekt ist mit dem Netzbetreiber und der Zertifizierungsstelle abzustimmen.

Beispiel: Korrektur des Brennwerts

Annahmen: Biomethan mit einem Brennwert von 10,9 kWh/m³ (etwas unter dem geforderten Wert von 11,0 kWh/m³), Durchfluss 400 m³/h. Die Zugabe von Propan mit einem Brennwert von ca. 28 kWh/m³ in der Menge x m³/h erhöht den Brennwert des Gemischs: (400 × 10,9 + x × 28)/(400 + x) = 11,0. Lösung: 4360 + 28x = 4400 + 11x → 17x = 40 → x ≈ 2,4 m³/h Propan, also ca. 0,6% des Volumens. Die Menge ist gering, aber kostspielig und erfordert eine gesonderte Messung; Propan macht ca. 0,6% des Volumens aus, an der Energie – ca. 1,5% (2,4 × 28 = 67 kWh von 4427 kWh).

Sicherung der Datenqualität

1. Kalibrierungen und Überprüfungen des Chromatographen gemäß Plan.
2. Redundanz der Schlüsselmessungen (z. B. zwei Sauerstoffanalysatoren).
3. Datenaufzeichnung und unveränderliche Messprotokolle.
4. Verfahren bei Messausfall (Unterbrechung der Einspeisung oder Ersatzabrechnung).
5. Audit des Systems durch den Netzbetreiber und, falls das Zertifizierungssystem dies verlangt, durch die Zertifizierungsstelle.

Was mit den Herkunftsnachweisen ist

Die Daten von Gaszähler und Chromatograph sind die Grundlage für die Ausstellung von Herkunftsnachweisen (Energiemenge aus Biomethan). Daher hat ihre Verlässlichkeit nicht nur für die Abrechnung Bedeutung, sondern auch für den Handelswert des Gases als grünes Produkt.

Messunsicherheit und Erlös

Ein Fehler bei der Messung von Volumen oder Brennwert schlägt sich unmittelbar im Erlös nieder. Bei einer Produktion von 4 Mio. m³ Biomethan pro Jahr bedeutet eine Unterschätzung des Brennwerts um 0,5% den Verlust von ca. 20.000 m³ Energieäquivalent, also etwa 220 MWh. Deshalb lohnt es sich bei der Bewertung von Angeboten, die Genauigkeitsklassen der Geräte und die Kosten ihrer Kalibrierung zu vergleichen. Gute Praxis ist auch der periodische Vergleich der Anzeigen mit einer unabhängigen Laboruntersuchung.

Zusammenfassung

Ein gutes Messsystem ist kein Zubehör, sondern das Fundament von Abrechnung und Netzsicherheit. Planen Sie bei der Auslegung der Station die messtechnischen Anforderungen, die Redundanz der Schlüsselanalysatoren und die Notfallverfahren bereits in der Phase der Abstimmung mit dem Netzbetreiber ein.