BioProcessHeat

Die FAU ist in fast allen Arbeitspaketen stark eingebunden und übernimmt vor allem wissenschaftliche und experimentelle Arbeiten in den Bereichen Prozessanalyse, Vergasung, Gaskonditionierung, Brennerentwicklung sowie Dissemination. Arbeitspaket 1: Identifizierung von Prozessen und Leistungsbereichen in der Industrie Die FAU führt eine Identifikation relevanter Industrieprozesse mit Hochtemperaturwärmebedarf durch, bewertet deren technische Anforderungen und analysiert die Eignung von Synthesegasen. Zusätzlich untersucht sie den möglichen Einsatz von Elektrolyseur-Sauerstoff und bewertet Flexibilitätsoptionen sowie Online-Gasanalyseverfahren für eine adaptive Prozessführung. Arbeitspaket 2: Biomasse-Vergasung mit Sauerstoff-Dampf-Gemischen Die FAU begleitet die Versuchskampagne an der ReGaWatt-Pilotanlage zur Sauerstoff-Dampf-Vergasung im Festbett, um den Einfluss verschiedener Betriebsparameter auf die Gaszusammensetzung und Verbrennungseigenschaften zu analysieren. Parallel dazu führt sie eigene Versuche zur atmosphärischen Oxyfuel- und Luft-Dampf-Vergasung im Laborwirbelschichtvergaser durch, insbesondere zur Untersuchung der Vergasungseigenschaften biogener Reststoffe. Ziel ist es, die Prozessbedingungen für eine stabile und anwendungsgerechte Synthesegaserzeugung zu definieren. Die gewonnenen Daten bilden die Grundlage für die nachfolgende Gaskonditionierung und Brennertests. Arbeitspaket 3: Konditionierung der Synthesegase mittels Methanisierung In diesem Arbeitspaket führt die FAU zunächst Methanisierungsversuche mit synthetischen Gasgemischen durch, deren Zusammensetzung zuvor in AP2 ermittelt wurde. Anschließend wird reales Synthesegas aus dem Laborwirbelschichtvergaser im konventionellen Festbettreaktor methanisiert, um die Produktgasqualität zu analysieren. Der zweite Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Erprobung einer Teerminderungseinheit: Ein Prototyp wird aufgebaut, in Betrieb genommen und sowohl mit synthetischem als auch mit realem Gas getestet. Ziel ist es, die Effizienz der Teerminderung zu bewerten und die Reduktionsraten für verschiedene Teerspezies experimentell zu bestimmen. Arbeitspaket 4: Adaption der Gasbrenner an die Eigenschaften des Synthesegases Die FAU unterstützt die Anpassung von Flammen- und FLOX-Brennern an die spezifischen Eigenschaften der erzeugten Synthesegase, insbesondere in Bezug auf Zusammensetzung, Heizwert und Teergehalt. Dazu gehört die Mitwirkung an der Auslegung der Brennergeometrie sowie der Brennkammer inklusive Gaszuführung und Temperaturmanagement. Im Technikum wird die Brennkammer in die bestehende Versuchsinfrastruktur integriert, die Steuerung abgestimmt und ein sicheres Gesamtsystem aufgebaut. Abschließend erfolgen Tests mit synthetischen und realen Gasen, einschließlich der Untersuchung der Teerverträglichkeit. Arbeitspaket 5: Aufbau und Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage Die FAU stellt eine Methanisierungsanlage für die Pilotanlage zur Verfügung und integriert sie vor Ort in die Prozesskette der Demonstrationsanlage. Zudem wirkt sie an der Anpassung der Anlagensteuerung, der Abstimmung der Betriebsdrücke und der Inbetriebnahme der Gesamtanlage mit. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei der sicheren Kommunikation zwischen Vergaser, Gaskonditionierung und Brennersystem. Arbeitspaket 6: Versuchskampagnen im Feldtest Die FAU führt gemeinsam mit ReGaWatt mehrtägige Versuchskampagnen mit verschiedenen Synthesegasqualitäten durch – darunter Rohgas, konditioniertes Gas und H₂-angereichertes Synthesegas. Dabei übernimmt sie die umfassende Gas- und Abgasanalyse zur Bewertung der Brennereignung, Emissionseigenschaften und Einhaltung von Umweltgrenzwerten. Die Ergebnisse dienen der Validierung der im Projekt entwickelten Prozesskette unter realen Betriebsbedingungen. Arbeitspaket 7: Wirtschaftlichkeit und Dissemination der Ergebnisse Die FAU bewertet die Wirtschaftlichkeit der entwickelten Prozessketten und erstellt eine praxisorientierte Handreichung zur Substitution von Erdgas in der industriellen Prozesswärmeerzeugung. Zudem ist sie federführend für die wissenschaftliche Verwertung der Projektergebnisse verantwortlich, einschließlich Veröffentlichungen, Konferenzbeiträgen und der Organisation eines Abschlussworkshops zur Ergebnispräsentation.

Die ReGaWatt GmbH ist als erfahrener Anlagenhersteller und -betreiber zentral in die technische Umsetzung, den Umbau und den Betrieb der Demonstrationsanlage eingebunden. Der Schwerpunkt liegt auf der praktischen Erprobung und Validierung der Prozesskette zur CO₂-neutralen Prozesswärmeerzeugung unter realen Bedingungen. Arbeitspaket 2: Biomasse-Vergasung mit Sauerstoff-Dampf-Gemischen ReGaWatt passt einen bestehenden 100 kW-Festbettvergaser am Standort Senden auf den Betrieb mit Sauerstoff-Dampf-Gemischen an. In einer umfangreichen Versuchskampagne werden verschiedene Betriebsparameter systematisch variiert, um deren Einfluss auf die Zusammensetzung des Synthesegases sowie auf Wobbe-Index und Verbrennungstemperatur zu untersuchen. Die Ergebnisse fließen direkt in die Auslegung der nachgeschalteten Prozessstufen ein. Arbeitspaket 5: Aufbau und Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage ReGaWatt beteiligt sich an der Koordination und Durchführung des technischen Aufbaus der Gesamtanlage in Senden. Dazu gehören der Umbau des Vergasers zum Oxyfuel-Betrieb, die Integration der Methanisierungs- und Gaskonditionierungseinheiten sowie die Anpassung von Druckniveaus und Peripheriekomponenten. ReGaWatt ist außerdem für die Erweiterung der Steuerungssysteme und die technische Inbetriebnahme der Prozesskette mitverantwortlich. Arbeitspaket 6: Versuchskampagnen im Feldtest Am Standort Senden führt ReGaWatt gemeinsam mit den Projektpartnern umfangreiche Feldversuche mit unterschiedlichen Synthesegasqualitäten durch – darunter Holzgas (Luftvergasung), Oxyfuel-Synthesegas, konditionierte Varianten und mit Wasserstoff angereichertes Gas. Der Fokus liegt auf der stabilen Anlagenführung, dem sicheren Betrieb der Prozesskette und der Datenerfassung im Dauerbetrieb. Die Versuchsergebnisse dienen als Grundlage für die Bewertung der Praxistauglichkeit und Skalierbarkeit des entwickelten Konzepts.

Die e-flox GmbH bringt ihre langjährige Expertise in der Entwicklung emissionsarmer industrieller Brennersysteme ein – insbesondere im Bereich der FLOX-Technologie. Im Projekt liegt der Schwerpunkt von e-flox auf der Anpassung, Auslegung und Demonstration geeigneter Brennerlösungen für die Verwertung unterschiedlicher Synthesegasqualitäten. Arbeitspaket 1: Identifizierung von Prozessen und Leistungsbereichen in der Industrie e-flox unterstützt die FAU bei der Analyse geeigneter industrieller Anwendungsfelder und Prozessbedingungen für die Nutzung von Flammen- und FLOX-Brennersystemen. Dabei werden Anforderungen an Gasqualität, Temperaturbereiche und Brennertypen erfasst und hinsichtlich technischer Umsetzbarkeit bewertet. Arbeitspaket 4: Adaption der Gasbrenner an die Eigenschaften des Synthesegases e-flox ist verantwortlich für die Entwicklung und konstruktive Anpassung eines industriellen Brennersystems an die im Projekt erzeugten Synthesegasvarianten. Dabei werden sowohl Flammenbrenner als auch FLOX-Technologien berücksichtigt. Neben der Brennergeometrie werden auch Brennkammer, Gaszuführung und Regelungstechnik optimiert, um einen zuverlässigen Betrieb mit teerhaltigen und heiß zugeführten Gasen zu ermöglichen. Gemeinsam mit der FAU erfolgt die Integration der überarbeiteten Brennertechnik in die Versuchsinfrastruktur sowie die Planung der Tests mit realem und synthetischem Gas. Arbeitspaket 5: Aufbau und Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage e-flox stellt den angepassten Brenner für den Demonstrationsbetrieb am Standort Senden zur Verfügung und unterstützt die mechanische Integration sowie die sicherheitstechnische Auslegung der Brennkammer. Zusätzlich bringt das Unternehmen seine Erfahrungen in der Systemauslegung und Steuerung zur Abstimmung zwischen Brenner, Vergaser und Konditionierungseinheit ein. Arbeitspaket 7: Wirtschaftlichkeit und Dissemination der Ergebnisse e-flox beteiligt sich an der Erstellung einer praxisorientierten Handreichung für industrielle Anwender. Dabei fließen insbesondere die Erkenntnisse zur Brenneranpassung, zum Umgang mit verschiedenen Gasqualitäten und zum Retrofit-Potenzial in bestehende Anlagen ein.