BioCat Projektet
El-til-Gas via Biologisk Katalysator
5 Okt. 2015
Hans Knudsen, leder af Drift og Vedligehold, Electrochaea.dk ApS
Electrochaea
Historie
2010: grundlagt som et af Universitetet af Chicago spinoffs
2012: grundlæggelse af Electrochaea.dk
2014: flytningen til München (Tyskland)
Mission
At udvikle biologisk metaniserings proces fra El-til-gas
energi lagring og biogas opgradering
Partnere
Universiteter, net operatører, forsyningsværker, gas distributører,
technologi udviklere, energi handlere og ingeniør firmaer
transportbranchen m.m.
2
Problem: forsyning/behov ubalance
Elektricitet behov (Rød) og forsyning (Grøn)
i det fremtidige Danske Energi System
Elektricitet behov
(aktuel mønster)
Betydning #1
Perioder med lav
eller negative
el priser
Betydning #2
Reduceret vind
elektricitet
Betydning #3
Net balancering
udfordringer
Fremtidig elektricitet forsyning
(vind-solar-biomasse)
Kilder: Energinet.dk, Energi 2050 – Vindsporet, Januar 2011
3
Løsning: Elektricitet-til-Gas Energi opbevaring
Elektricitet nettet
Gas nettet
Anvendelse:
 Industri
 Varme
 Transport
 Elektricitet
vind Elektricitet
Gas
kræftværker
Solar Elektricitet
Andre
Gas opbevaring
Hydrogen
Metan (CH4)
Elektrolyse
Methanation
CO2 forsyning
kuldioxid
Elektricitet-til-Gas System
4
Technologi: System Design
System Design
Elektricitet
vand
Electrolyse
(Lager vare)
Proces
Varme
Oxygen
Hydrogen
CO2/Biogas
Bioreaktor
(ejerskab)
CH4
Varme
Kemisk Reaktion
1) Elektrolyse
4H2O  4H2 + 2O2 + Varme
2) Methanation CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O + Varme
Net Reaktion
CO2 + 2H2O  CH4 + 2O2 + Varme
Inputs
 vand
 Elektricitet
 CO2 fra biogas, fermentation, eller andre kilder
 Biologisk katalysator
Outputs
 Metan
 Oxygen
 Varme
5
Electrochaea’s Biocatalysator (1)
 Metanogenic archaea
– Encellet mikroorganisme (prokaryote)
– Anerob (wildtype)
– Indsat som en ren avl
 Selektivt udviklet, ikke genetisk modificeret
– Overlevelse af de bedste under selektive pres
– Oxygen tolerance, svovl behov
6
Electrochaeas Biocatalyst
Effektivitet
Productive
Responsive
Selektiv
Robust
Simple
98.6% af kulstof bliver til gas
VVD* of 850, H2 mass-transfer limited
Hurtigt retur til aktivitet efter dvale
100% metan, ingen mellemstoffer
Tolerant over for oxygen, H2S, partikel
Moderate temperature (60-65°C)
*VVD = volumes of gas per volume of reactor per day (24-hr)
7
Foulum Project: Culture lagring
8
Foulum Project: Reactor
9
Foulum Project: Reactor opblanding
10
BioCat I overskrifter







Op til1,5 MW elektrisk input
Alkaline elektrolyse
Biologisk methanation i ny reaktor design
CO2 fra biogas
Injection i 4 bar ledningsnet
Varme genbruges I bygninger
Oxygen genbruges til spildevandsrensning
 Location: Avedøre, København
 Timeline: Feb 2014 – Q3 2016
11
Aerial View of Avedøre WWTP (1)
Avedøre WWTP
12
Aerial View of SVC Avedøre (2)
gas motor
 BioCat
sedimentation tank
flare
opbevarings
tank
flood plain
biogas føde ledning
Anaerobic
digesters
13
Project Integration
Biogas Production
Gasnet Injection
Biogas Upgradering
Biogas
Bio methan
65% CH4/35% CO2
>98% CH4
Blande tank
Modtage
station
Ny
gasledning
M/R Station
Anaerobic
Digesters
CO2
Varme
H2
Biomethane
Biomethane
>90% CH4
<98% CH4
Methanation
System
Gas tørrer
Fakkel
Electrolyzer
Oxygen
To aeration tanks
Strøm
Power-to-Gas
14
Plant Layout
Electrolyzer
Kontrol
Proces udstyr
Reaktor
Flare
Modtage station
15
3D Model
16
17
Test reaktor Munchen

200
100
180
90
160
80
140
70
120
60
100
50
80
40
60
30
40
20
20
10
0
Gas conversion rate [%]
Gas flow [L/day]
Conversion of CO2 and H2 to CH4_laboratory-scale reactor
Methane production
CO2 consumption
H2 consumption
Conversion rate
0
0
2
4
6
8
10
12
Run time [day]
18
Contact
Electrochaea GmbH
Semmelweisstrasse 3
82152 Planegg
Germany
[email protected]
http://www.electrochaea.com
Mich Hein, PhD, CEO/President
[email protected]
Dominic Hofstetter, VP of Business Development
[email protected]
Jeff Fornero, PhD, VP of Engineering
[email protected]
Laurens Mets, PhD, Principal Investigator
[email protected]
19
For Mere Information: www.BioCat-Project.com
20