Das Pro­jekt behan­delt die Ent­wick­lung eines inno­va­ti­ven Ver­fah­rens zur Her­stel­lung von Was­ser­stoff aus erneu­er­ba­ren Ener­gien. Es geht vor allem dar­um, aus bio­lo­gi­schen Rest­stof­fen nach­hal­tig Ener­gie zu gewin­nen. Aktu­ell macht die dezen­tra­le Strom- und Wär­me­pro­duk­ti­on in Block­heiz­kraft­wer­ken (BHKW) 90% des deut­schen Mark­tes für Bio­gas­an­la­gen aus. Der Wir­kungs­grad liegt dort jedoch nur bei 40%. Für die Was­ser­stoff­an­la­ge, wel­che das Prin­zip der Dampf­re­for­mie­rung ver­wen­det, wur­de im Ver­gleich ein Wir­kungs­grad von über 60% ermit­telt. Die Pilot­an­la­ge hat dabei bereits gezeigt, dass die­ser durch ver­schie­de­ne Maß­nah­men sogar noch wei­ter gestei­gert wer­den kann. Das Pro­jekt läuft plan­mä­ßig über drei Jah­re und wird vom BMWK geför­dert. An dem Vor­ha­ben sind fol­gen­de Pro­jekt­part­ner beteiligt:

Die Stan­dard­wer­te für die Min­de­rung von Treib­haus­gas­emis­sio­nen rei­chen dabei von 202% für rei­ne Gül­le­an­la­gen bis zu 25% für Anla­gen mit 40% Mais­ein­satz und offe­nen Gär­rück­stands­la­ger ohne Abgas­ver­bren­nung. Die­se hohen Treib­haus­gas­min­de­rungs­po­ten­tia­le begrün­den sich dadurch, dass die mit der Tier­hal­tung ver­bun­de­nen Methan­aus­stö­ße redu­ziert wer­den. Auf die­se Wei­se wer­den bereits mit dem aktu­el­len Bio­gas­an­la­gen­be­stand in Deutsch­land bereits 20 Mio. Ton­nen THG-Emis­sio­nen gespart. Eine För­de­rung dezen­tra­ler Was­ser­stoff­auf­be­rei­tungs­an­la­gen aus Bio­gas hät­te also zukünf­tig einen gro­ßen Ein­fluss auf die THG-Min­de­rung im Energiesektor.

In die­sem Vor­ha­ben wur­de eine Con­tai­ner­ein­heit zur Was­ser­stoff­auf­be­rei­tung beim Pro­jekt­part­ner auf dem Land­wirt­schafts­be­trieb auf­ge­baut und anschlie­ßend in Pilot­bau­wei­se betrie­ben wer­den. Die Con­tai­ner­ein­heit besteht aus einem Dampf­re­for­mer (50 Nm³H₂/h) inklu­si­ve eines Bren­ners zur Bereit­stel­lung der Pro­zess­wär­me, eines Was­ser­gas-Shift-Reak­tor, einer Was­ser­auf­be­rei­tung, Kühl­ein­hei­ten und der Druck­wech­sel-Adsorp­ti­on-Reak­to­ren zur fina­len Abtren­nung des Was­ser­stoffs. Das Pro­zess­fluss­dia­gramm der Was­ser­stoff­auf­be­rei­tung ist Abbil­dung 1 dargestellt:

Pro­zess­fluss­dia­gramm der Wasserstoffaufbereitung

Ein Teil des Bio­ga­ses wird in einem hoch­ef­fi­zi­en­ten Bren­ner zur Bereit­stel­lung der Pro­zess­wär­me ver­brannt. Ein Bio­gas­vo­lu­men­strom von ca. 30 Nm³/h wird gemein­sam mit auf­ge­rei­nig­tem Was­ser im Refor­mer mit der ange­schlos­se­nen Was­ser­gas-Shift-Reak­ti­on zu einem was­ser­stoff­hal­ti­gen Gas­ge­misch umge­wan­delt. Der Was­ser­stoff wird schließ­lich durch eine Druck­wech­sel-Adsorp­ti­on (PSA) abge­schie­den. Das Tail-Gas besitzt einen Rest­brenn­wert und wird, um die Ener­gie­bi­lanz zu opti­mie­ren, wie­der dem Ver­bren­nungs­pro­zess zuge­führt. Die ent­ste­hen­de Abwär­me wird im Bio­gas­pro­zess zum Erwär­men des Sub­stra­tes auf die Fer­men­ta­ti­ons­tem­pe­ra­tur ein­ge­kop­pelt, um den Gesamt­an­la­gen­wir­kungs­grad zu optimieren.