Ziel der Entwicklung
Im Erdgasnetz existieren diverse, für den sicheren Betrieb notwendige Messstellen, unter anderem für Gaszusammensetzung und Taupunkt. Für diese Messungen wird ein kleiner Teilstrom entnommen und nach der Analyse an die Atmosphäre abgegeben, woraus besonders klimawirksame Methanemissionen (GWP100 = 28) resultieren. Zur Minderung dieser Emissionen war das Ziel des Forschungsvorhabens, ein Brennersystem zu entwickeln, welches das Methan vor der Abgabe an die Atmosphäre katalytisch zu CO2 verbrennt und somit die Treibhausgasemissionen um 90 Prozent reduziert. Durch die katalytische Verbrennung bei vergleichsweise niedriger Temperatur (maximal 800 Grad Celsius) und geringeren Schadstoffemissionen von Kohlenstoffdioxid oder Stickstoffoxid sollte ein Methanumsatz von über 99 Prozent erreicht werden.
Vorteile und Lösungen
In einem ersten Schritt wurde eine Recherche von derzeit betriebenen Messstellen im Erdgasnetz, welche Schnittstellen definiert, sowie ein umfangreiches Katalysatorscreening mit Langzeittest durchgeführt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde ein Brenner modelliert und ein Konzept mit anschließender Auslegung der peripheren Komponenten des Versuchsmusters erarbeitet. Anschließend erfolgte die Beschaffung, der Aufbau und die Funktionsprobe des katalytischen Brenners an einem Brennerteststand sowie die Überarbeitung der Konstruktion, des Dauerbetriebs und die Prüfung des Systems mitsamt der Zulassung und Zertifizierung. Abschließend fanden Tests mittels umfangreicher Gasanalytik statt, eine Potentialanalyse für andere Anwendungsbereiche sowie die wissenschaftlich-technische Auswertung des Versuchsbetriebs mit ökonomischer Bewertung. Somit konnte das zentrale Ziel des Projektes erfüllt und ein Prototyp zur katalytischen Nachverbrennung entwickelt werden. Dieser kann die Treibhausgasemission an den Gasmessgeräten durch katalytische Verbrennung von Erdgas bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen um 90 Prozent zuverlässig reduzieren. Das Brennersystem ist für bestehende und neue Messgeräte anwendbar. Unter der Maßgabe einer CO2-Abgabe, welche den Äquivalenzfaktor von 28 berücksichtigt, könnte dies mit einer Amortisationszeit von zwei bis vier Jahren wirtschaftlich betrieben werden. Entscheidend sind die politischen Rahmenbedingungen bei der Etablierung des Brennersystems. Neue Anwendungen in der chemischen Industrie, Biogasanlagen, sowie die Off-Gasnachverbrennung bieten auch international großes Potential zur Vermarktung.
Zielgruppe und Zielmarkt
Neben der Gasmesstechnik im Erdgasnetz konnten im Projekt eine Vielzahl von potentiellen Einsatzgebieten eruiert werden. Beispielsweise die Messtechnik in der chemischen Industrie, in Laboren oder an Biogasanlagen. Allerdings fehlen in Deutschland aktuell noch die politischen Rahmenbedingungen, um das System zu etablieren. Neben einer gesetzlichen Pflicht zur Installation eines Nachbehandlungssystems für Gasmessgeräte konnte im Projekt auch eine Wirtschaftlichkeit bei entsprechender CO2 Bepreisung gezeigt werden. Unter Berücksichtigung der gesamten Gasmessgeräte im Erdgasnetz Deutschlands und für die katalytische Nachverbrennung geeigneten Messgeräte könnten circa 500 Anlagen mit dem katalytischen Brenner alleine in Deutschland ausgestattet werden. Potenziell könnten noch weitere Systeme für Biogasanlagen platziert werden. Unter Anbetracht einer Kapazitätserweiterung oder in Kooperation mit einem Fertiger könnten deutlich höhere Stückzahlen ab 2024 produziert werden. Entscheidend für diesen weiteren Schritt sind die politischen Rahmenbedingungen.
