Verbesserter Wirkungsgrad mit mobiler Lösung
CHANCEN FÜR DIE ZUKUNFT
Fast 60 Verdichter von NEUMAN & ESSER (NEA) laufen in deutschen Biogasanlagen unterschiedlicher Größe und speisen das gereinigte Biomethan in das vorhandene Erdgasnetz ein. 24 Biogasverdichter stehen allein bei der Ontras Gastransport GmbH. Je nach Netz müssen die NEA Kompressoren den Gasdruck zwischen 0 und 9 bar(g) auf bis zu 84 bar(g) erhöhen.
Die kontinuierlichen Veränderungen des Marktes verlangen eine möglichst effiziente Produktion. Interimsprozesse rücken in den Fokus. Diese bislang ungenutzten Zeiträume haben das Potenzial, den Gesamtwirkungsgrad entscheidend zu verbessern. Ontras suchte daher nach einer mobilen Biomethan-Verdichterlösung, um das Gas frühzeitig in das Gasnetz einzuspeisen, noch bevor die stationäre Verdichteranlage in Betrieb genommen wird.
MoBIO 800 innerhalb eines Tages einsatzbereit
Im Januar 2014 startete die Planung bei NEA in Wurzen. Ein Jahr später steht die Lösung schlüsselfertig auf dem Wurzener Betriebsgelände. Ontras‘ Projektleiter Jens Geier war beeindruckt: „Da haben wir nicht schlecht gestaunt, als wir nach nur zwölf Monaten MoBIO 800 auf der NEA Wiese bestaunen durften. Fix und fertig und einsatzbereit, samt TÜV und allen Anschlüssen.“
Das mobile System besteht aus zwei Trailern. Diese Aufteilung begründet sich in der Anforderung, eine Anlage für alle Einsatzfälle innerhalb des Ontras-Gasnetzes zu entwickeln und das Konzept so umzusetzen, dass Montage-, Wartungs-, Kabel-, Flucht- und Rettungswege eingehalten werden.
Im ersten Trailer befinden sich zwei trockenlaufende, gasdichte NEA Kolbenverdichter, die von einem 315 kW Mittelmotor angetrieben werden. Im zweiten Trailer sind die Wasserkühlung und Containerklimatisierung, Steuerung, Regelung sowie Steuerlufterzeugung untergebracht. Daneben wird dort umfangreiches Zubehör während des Transports verstaut. Flexible Anschlüsse zwischen den Trailern ermöglichen die Inbetriebnahme innerhalb eines Tages.
Die mobile Verdichteranlage erreicht bei allen unterschiedlichen und spezifizierten Druckverhältnissen eine Gasfördermenge von mindestens 800 Nm³/h. Die Saugdrücke schwanken je nach Biogaserzeugung und Aufbereitung wie Aminwäsche oder PSA zwischen 1 bis 10 bar (abs). Die Enddrücke liegen im Bereich von 16 bis 85 bar (abs) – entsprechend dem Einsatzort und –fall sowie anliegendem Gasnetz.
Kräfte gebündelt für Hochleistungsanwendung
Was so einfach klingt, war in der Realität ein ungeheurer Kraftakt. Axel Korschewski, Leiter Anlagentechnik bei NEA Deutschland in Wurzen, erklärt: „Bei MoBIO haben wir unsere Erfahrungen und Ressourcen gebündelt. Es wäre sonst nicht zu stemmen gewesen. Wir haben aber auch gesehen, wozu wir in der Lage sind. Es sind eine Menge Ideen eingeflossen, die es so noch nicht gegeben hat. Wir mussten völlig neue Wege gehen und haben festgestellt, dass sich bei der Lösung eines Problems viele neue Fragen aufgetan haben. So war ein komplexes, in viele Bereiche eingreifendes Denken erforderlich, um keine Irrwege zu beschreiten.“
Wie Projektmanager Philipp Leipner berichtet, lag die größte Herausforderung darin, die notwendige Steifigkeit der Trailer unter Berücksichtigung des maximal zulässigen Trailer-Gesamtgewichtes zu erzielen: „Die Kupplungen haben eine maximale Toleranz von nur 0,2 mm, um das System mit der gewohnten NEA Präzision und Leistungseffizienz betreiben zu können. Daher darf sich auch der Grundrahmen kaum bewegen – höchstens 1 mm über die gesamte Länge von 9 m. Torsionsbewegungen von 5 cm und mehr sind bei gewöhnlichen Trailern üblich.“ Die Steifigkeit des Fahrgestells musste also um mehr als den Faktor 50 erhöht werden, ohne dabei das Gewicht aus dem Auge zu verlieren.
Im Lastenheft war vereinbart worden, dass die mobile Verdichteranlage ohne Sondergenehmigung für den Straßenverkehr geeignet sein muss, d. h. für einen Standard-LKW, damit das System schnell am Einsatzort ist. Abmaße, Gewicht, etc. müssen der regulären Straßenverkehrsordnung (StVZO) entsprechen. Die Verdichterlösung musste also leicht und gleichzeitig steif genug sein.
Für ein optimales Ergebnis vorher schon an nachher denken
Das in Deutschland zulässige Gesamtgewicht von Zugmaschine und Anhänger beträgt höchstens 40 t. „Uns war ganz schnell klar, dass wir den mobilen Verdichter von Grund auf neu überdenken mussten, von Grund auf neu konstruieren“, beschreibt Axel Korschewski den Start des Projekts.
„Als Erstes war der Platzbedarf exakt zu ermitteln“, erklärt Philipp Leipner. „Die Fragen waren: Wo müssen später die Servicetechniker für Wartungsarbeiten hin, wie viel Platz benötigen sie für die Kontrolle, wie viel für den Service von Leitungen und Anschlüssen? Dann mussten wir den Austausch von Ventilen und ggf. für einen Zylinder berücksichtigen. Wir mussten sozusagen puzzeln und immer wieder die Festigkeiten und Torsionskräfte durchrechnen und überprüfen.“ Die Ingenieure hatten zusätzlich die Umweltschutzrichtlinien sowie Arbeitsschutz, Brandschutz, Fluchtwege und die Spezifikationen des Betreibers Ontras zu bedenken.
Alle Beteiligten haben bei diesem Projekt viel gelernt und sind über sich selbst hinausgewachsen. Philipp Leipner resümiert: „Die Grenzen liegen bei dem Gewicht und dem Bauraum. Der kurzen Entwicklungszeit geschuldet, haben wir hier noch nicht alle Mittel ausgeschöpft. Vom Kick-Off-Meeting bis zur Auslieferung sind gerade einmal elf Monate vergangen. Wir haben aber bereits an der einen oder anderen Stelle Optimierungsideen und Potenziale erkannt, um Gewicht zu reduzieren.“
Der Leiter der Anlagentechnik sieht ebenfalls Potenziale: „Wir wissen jetzt wie es geht. Das ist eine vollwertige Anlage, die auch permanent betrieben werden kann und nicht teurer ist als eine stationäre Anlage. Besonders interessant ist der Carry-over-Effekt. Prinzipiell sind wir in der Lage, jeden beliebigen Verdichtungsprozess auf den Trailer zu bringen und haben damit ein unbegrenztes Anwendungsportfolio. Das könnte beispielsweise eine komplette Funktionseinheit für einen chemischen Prozess sein. Fällt in einem Chemiewerk ein Verdichter aus, können wir auch diese Verdichtertechnik mobil gestalten.“
Es sind viele weitere Einsatzmöglichkeiten denkbar, etwa für das chemisch identische Erdgas als Backup-System oder zur Einspeisung in das Gasnetz, um auch diese Prozesse zu flexibilisieren. Die mobilen Anlagen können auch Umpumpen oder Abpressen. Zwar ist das System im jetzigen Zustand dafür „überqualifiziert“, aber es gehört zu den weiteren Einsatzmöglichkeiten dieses Konzepts.