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Details zur Publikation

Referenztyp Qualifizierungsarbeiten
DOI / URL Link
Titel (primär) Bewertung technischer und wirtschaftlicher Entwicklungspotenziale künftiger und bestehender Biomasse-zu-Methan-Konversionsprozesse
Autor Billig, E.;
Journal / Serie DBFZ Report
Erscheinungsjahr 2016
Department BIOENERGIE;
Band/Volume 26
Sprache deutsch;
POF III (gesamt) T16; Y11;
UFZ Bestand Leipzig, Bibliothek, Zeitschriftenlesesaal, 00518758, 16-0744
Abstract Regeneratives Methan aus Biomasse (Biomethan und Bio-SNG) kann in den Sektoren Energie und Verkehr aber auch Chemie zum Einsatz kommen. Aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften kann es fossiles Methan (Erdgas) ersetzen oder diesem unbegrenzt beigemischt werden. Darüber hinaus sind Biomethan und Bio-SNG sehr gut dafür geeignet, Fluktuationen im Stromnetz zu auszugleichen.
Während Biomethan auf dem Wege der biochemischen Konversion, vorwiegend aus ligninarmen
Biomassen, gewonnen wird, wird Bio-SNG mittels der thermochemischen Konversion aus
vorwiegend ligninreichen Biomassen gewonnen.
Im Wesentlichen sollen im Rahmen dieser Arbeit die folgenden beiden Kernfragen beantwortet werden.
1. Wie sind die Technologien zur Bereitstellung von regenerativen Methan aus Biomasse, bis zur Einspeisung ins Erdgasnetz respektive zum Kraftstoff, aus technisch-ökonomischer Sicht zu bewerten?
2. Wie werden sich die Kosten für diese Technologien bis zum Jahr 2030 voraussichtlich entwickeln?
Zur Beantwortung der 1. Kernfrage wurde eine Methodik entwickelt, die beide Konversionspfade miteinander vergleichbar macht. Hierzu wird zum eine Bewertung anhand eines Parameters (Gestehungskosten) sowie mehrerer Parameter gleichzeitig (multikriterielle Bewertung) vorgenommen. Die multikriterielle Bewertung für Alternativen der biochemischen und thermochemischen Konversion wurde dazu eigens in dieser Arbeit entwickelt. Sie erlaubt nicht nur ein Vergleich verschiedener Alternativen zwischen den beiden Konversionspfaden, sondern auch innerhalb dieser.
Bei der Beantwortung der 2. Kernfrage wurde der Entwicklungsstand der verschiedenen Technologien, die Lernrate mit dem dazugehörigen potenziellen Anlagenzubau sowie das Potenzial an zur Verfügung stehender Biomasse berücksichtigt. Als Betrachtungsregion wurde Europa bis zum Jahr 2030 evaluiert.

Climate change mitigation is a global problem. One solution are renewable energies. Within these
technologies renewable methane made from biomass is a well suited option. This methane is often
referred as biomethane respective bio-SNG. Thereby the option biomethane is mostly used for the
methane which is produced via the biochemical conversion of biomass including upgrading of
biogas. While the option bio-SNG describes the methane, which is produced via the thermochemical
conversion by gasification and methanation of biomass.
On the one side the renewable methane from biomass is well suited for replacing fossil fuels
because of its sustainability character. On the other side it can make use of the already well applied
and implemented infrastructure and applications of natural gas because of its chemical equality to
natural gas. Also, it can be blended up to 100 % with natural gas, which is another advantage of
renewable biomethane in contrast to other energy carriers. It can be used in a wide range for energy
production (heat, electricity), transport and as a chemical base product for further processing.
The technology concepts for producing biomethane and bio-SNG are very diverse and hard to
compare. Therefore a novel methodology was developed and applied in this thesis. It allows the
comparison of highly different technologies by using a multi-criteria approach.
Into this multi-criteria analysis a Delphi-Survey is included. This allows the prioritisation of the
chosen criteria by a group of experts. Thereby the Delphi-Survey is based on a multi round survey
where the anonymity of the experts is ensured. The multi round survey allows an objectively
prioritisation of all criteria by referring to the mean value of the former survey rounds. In the result of
the Delphi-Survey as well as the whole multi-criteria analysis a ranking of all evaluated technology
alternatives is given.
For each technology concept three substrate types were applied. As a result in total 66 biomethane
and 33 bio-SNG alternatives are evaluated. For the biochemical alternatives energy crops and
organic household waste and for the thermochemical alternatives residual wood and short coppice
rotation wood were applied. Additionally, straw was chosen for both conversion pathways as a third
substrate. It was chosen provide a basis to enable a comprehensive evaluation of the two different
technology pathways, because straw is one of the few substrates which can be converted within
both pathways.
Further, an outlook for the cost development of the technology concepts within Europe till 2030 is
given. Therefore learning curves, biomass potential and plant expansion during the years were
examined. As a result the cost development for the different technology pathways, within the set
framework, is given.
It can be summarized, that at the beginning of the evaluation the cost for bio-SNG are higher than
for the biomethane. With increasing number of installed bio-SNG plants and regard to the high
learning potential of this new technology, the cost for bio-SNG are in the end (2030) similar to the
biomethane cost.
In conclusion, the thesis contributes to the research and science in form of a novel methodology for
technology comparison, new and extensive technology data as well as an outlook for the cost
development for renewable methane from biomass. Additionally the applied methods, e.g. Delphi-
Survey, are being more visible for researchers and stakeholders to conduct to their awareness and
implementation.
ID 17698
dauerhafte UFZ-Verlinkung https://www.ufz.de/index.php?en=20939&ufzPublicationIdentifier=17698
Billig, E. (2016):
Bewertung technischer und wirtschaftlicher Entwicklungspotenziale künftiger und bestehender Biomasse-zu-Methan-Konversionsprozesse
Dissertation, Universität Leipzig
DBFZ Report 26
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH, Leipzig, XII, 210 S.