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Systems analysis of biogenic gases (SNG)

Systems analysis of biogenic gases (SNG)
Project team:

Leible, Ludwig (Project leader); Beate Fürniß; Stefan Kälber; Gunnar Kappler; Oliver Hurtig

Funding:

Ministry of Nutrition and Rural Affairs (MLR), Stuttgart

Start date:

2008

End date:

2013

Project partners:

University of Stuttgart (IER and IVD), University of Karlsruhe (DVGW), University of Hohenheim (IAT) and ZSW Stuttgart

Research group:

Sustainability and environment; Energy - resources, technologies, systems

Project description

Due to its outstanding raw materials potentials, the multifaceted possibilities of usage and the importance for energy industry and climate protection which comes along with this, bioenergy plays an important role in the development of a sustainable energy supply. Among the different possibilities of conversion and use, research and development currently concentrates on gaseous biogenic fuels. These fuels feature better handling characteristics, various options for conversion or further processing and offer a high potential for an efficient use of biomass. An efficient distribution and energetic use should be achieved by feeding the processed biogas or thermochemically produced gas in natural gas quality into the existing natural gas grid.

The aim of the project was to examine and evaluate the potential and perspectives of the production and the energetic use of biogenic gases as substitute for natural gas (SNG, Substitute Natural Gas) within the framework conditions in Baden-Württemberg using systems analyses. In this context, the focus was put on the analysis of the production and use of biogas and thermochemically produced gases from biomass. These technologies were compared with those for a direct energetic use of biomass for power and heat production. Furthermore, the importance and role of the use of biogenic gases regarding the situation in the energy sector in Baden-Württemberg was analysed.

To this end, the essential process steps in the production and use of biogenic gases were analysed regarding their technical, economic and environmentally relevant parameters. This was complemented by a comparison of the different technologies and their classification according to the situation in the energy sector in Baden-Württemberg. In addition, this also provided scientific support for the Bioenergie-Forschungsplattform Baden-Württemberg (bioenergy research platform Baden-Württemberg) and co-determined the work done there.

The systems analyses of ITAS on this project concentrated on the following fields:

  • Conversion technologies: Analysis of the technologies for the production of biogenic gases (biogas and thermochemical path)
  • Processing und feed into the natural gas grid: Analysis of the technologies for the processing and feed-in of biogenic gases as SNG
  • Power, heat and fuel supply from SNG: Comparison of the use of SNG with the direct energetic use of biogenic gases

 

Titelbild

Endbericht zum Projekt:
Systemanalyse zur "Erzeugung und Nutzung biogener Gase in Baden-Württemberg"
- Schlussbericht -
Teil I: Kurzfassung und Empfehlungen
Teil II: Langfassung/Materialband
Volltext/pdf

Publications


2014
Presentations
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.
Verwendung von Biomethan und Erdgas als Kraftstoff im Güter- und Personentransport. Eine kritische Einordnung.
2014. ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2014, Aachen, 30. Septemer - 2. Oktober 2014 Chemie Ingenieur Technik, 86(2014) (Abstract) 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.
Systemanalysen zu innovativen Energiekonzepten - Ausgewählte Beispiele.
2014. Sommersymposium ’Energie für Europa - Dezentrale Konzepte zum Erfolg’, Sulzbach-Rosenberg, 3. Juli 2014 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.
Biomethan als Kraftstoff: Eine Einordnung.
2014. Tagung ’Biogene Gase für die Energiewende in Baden-Württemberg’, Geislingen, 20. Februar 2014 
Leible, L.; Kappler, G.; Kälber, S.
Bereitstellung von Biomethan über Biogas und Biomassevergasung. Eine techno-ökonomische und umweltrelevante Bewertung.
2014. ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2014, Aachen, 30. Septemer - 2. Oktober 2014 Chemie Ingenieur Technik, 86(2014) (Abstract) 
Posters
Kälber, S.; Leible, L.; Kappler, G.
Erzeugung und Einspeisung von SNG - Eine systemanalytische Betrachtung der Bereitstellung über Biogas und Vergasung.
2014. Workshop ’SNG als Schlüssel für künftige Energiesysteme Power-to-Gas und Biomass-to-Gas’, Garching, 9. Mai 2014 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.
Verwendung von Biomethan und Erdgas als Kraftstoff im Güter und Personentransport. Eine kritische Einordnung.
2014. ProcessNet-Jahrestagung und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2014, Aachen, 30. Septemer - 2. Oktober 2014 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.
Nutzung von SNG aus Biomasse im Wärme-, Strom- und Kraftstoffsektor - Eine techno-ökonomische Einordnung.
2014. Workshop ’SNG als Schlüssel für künftige Energiesysteme Power-to-Gas und Biomass-to-Gas’, Garching, 9. Mai 2014 
2013
PhD Theses
Hurtig, O.
Techno-ökonomischer Vergleich des Einsatzes von Strom, SNG und FT-Diesel aus Waldrestholz im Pkw-Bereich. PhD dissertation.
2013. Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie 2013 
Conference Papers
Hurtig, O.; Leible, L.; Spicher, U.
Perspektiven der Biomasse im Mobilitätssektor. Ein techno-ökonomischer Vergleich der Verwendung von Strom, SNG und FT-Diesel für den Pkw-Antrieb.
2013. Chancen der Energiewende : wissenschaftliche Beiträge des KIT zur 1. Jahrestagung des KIT-Zentrums Energie, 19.06.2012. Hrsg.: W. Breh, 89–94, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe 
Reports/Preprints
Eltrop, L.; Stenull, M.; Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Lansche, J.; Müller, J.; Poboss, N.; Zieba, M.; Stürmer, B.; Kelm, T.; Köppel, W.
Systemanalyse zur “Erzeugung und Nutzung biogener Gase in Baden- Württemberg”. Schlussbericht - Teil I: Kurzfassung und Empfehlungen Teil II: Langfassung/Materialband.
2013. Univ. Hohenheim, Stuttgart 
Presentations
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.; Hurtig, O.
Erzeugung und Nutzung von SNG aus Biomasse - Mit Ausblick auf den Transport- und Mobilitätssektor.
2013. 6. Ruhr Symposium zur Zukunft der Mobilität, Recklinghausen, 9. Juli 2013 
2012
Journal Articles
Kappler, G.; Hurtig, O.; Kälber, S.
Perspektiven für Bio-Erdgas. Teil II: Bereitstellung von Wärme, Strom und Kraftstoff.
2012. BWK - Das Energie-Fachmagazin / Sonderdruck aus BWK 5+6/2012, 64 (6), 9–16 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.
Perspektiven für Bio-Erdgas. Teil I: Bereitstellung aus nasser und trockener Biomasse.
2012. BWK - Das Energie-Fachmagazin, 64 (5), 21–27 
Presentations
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.
Energie aus Biomasse. Ein Einblick in systemanalytische Untersuchungen: Biomasseaufkommen und -bereitstellung.
2012. Blockvorlesung ’Stoffliche und energetische Nutzung vo Biomasse’, Karlsruhe, 14.Februar 2012 
Leible, L.; Kappler, G.; Kälber, S.
Energie aus Biomasse. Ein Einblick in systemanalytische Untersuchungen: Wärme, Strom und Kraftstoffe.
2012. Blockvorlesung ’Stoffliche und energetische Nutzung vo Biomasse’, Karlsruhe, 14.Februar 2012 
Posters
Hurtig, O.; Leible, L.; Spicher, U.
Perspektiven der Biomasse im Mobilitätssektor. Ein techno-ökonomischer Vergleich von Strom, SNG und FT-Diesel für Pkw.
2012. Chancen der Energiewende : 1.Jahrestagung des KIT-Zentrums Energie, Karlsruhe, 19.Juni 2012, 1. Jahrestagung des KIT-Zentrums Energie (2012), Karlsruhe, Germany, June 19, 2012 
Kaelber, S.; Leible, L.; Kappler, G.
Perspectives of biogenic gases as substitute for natural gas (SNG).
2012. 5th International Freiberg Conference on IGCC & XtL Technologies (IFC 2012), Leipzig, May 21-24, 2012 
2011
Journal Articles
Conference Papers
Hurtig, O.; Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.
Biomass based fuels for passenger cars a (cost-)efficient solution for GHG reduction?.
2011. Faulstich, M. [Hrsg.] 19th European Biomass Conf. : From Research to Industry and Markets ; Proc.of the Internat.Conf.held in Berlin, June 6-10, 2011 DVD S. ?? - ?? Firenze : ETA-Florence Renewable Energies, 2011 
Presentations
Hurtig, O.; Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.
Biomass based fuels for passenger cars a (cost-)efficient solution for GHG reduction?.
2011. 19th European Biomass Conf.and Exhibition, Berlin, June 6-10, 2011 
Kälber, S.; Kappler, G.; Leible, L.
Thermochemische Erzeugung biogener Gase und Vergleich mit Biogas. Techno-ökonomische Analyse.
2011. Status-Seminar der Bioenergieforschungsplattform Baden-Württemberg, Eningen, 11.November 2011 
Kappler, G.; Leible, L.; Kälber, S.; Hurtig, O.
Prozessketten der Bereitstellung und Nutzung von SNG.
2011. Statusseminar der Bioenergieforschungsplattform Baden-Württemberg, Stuttgart, 18.März 2011 
Kuhn, D.; Isele, J.; Leible, L.
Energieeinsparung und CO₂-Minderung durch Stoffstrom- und Ressourcenanalyse in der Stadt Detmold.
2011. Vortr.: Stadtverwaltung/Stadtwerke Detmold, 28.Juli 2011, Vortrag, Stadtverwaltung Detmold (2011), Detmold, Germany, July 28, 2011 
Leible, L.
Bioenergie - Einordnung und Perspektiven.
2011. Vortr.: Rotary Club Sinsheim, 26.September 2011 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Hurtig, O.
Bereitstellung und Nutzung von SNG.
2011. 5.Kolloquium Sustainable BioEconomy, KIT, Karlsruhe, 1.-2.Dezember 2011 Full text Full text of the publication as PDF document
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Hurtig, O.
Energy from biogenic residues on a national and regional scale.
2011. Start-Up of IRENA Deutschland, Presentation of the Systems Analysis Institutions in the HGF, Berlin, May 4, 2011 
Leible, L.; Kappler, G.; Kälber, S.; Hurtig, O.
Vergleich biogener Gase in der Nutzung.
2011. Perspektiven biogener Gase in Baden-Württemberg : Tagung, Stuttgart, 4.Juli 2011 
Posters
Kappler, G.; Kälber, S.; Leible, L.
Biomassevergasung zur Bereitstellung von Fischer-Tropsch-Kraftstoff in Baden-Württemberg.
2011. Perspektiven biogener Gase in Baden-Württemberg : Tagung, Stuttgart, 4.Juli 2011 
2010
Journal Articles
Hurtig, O.; Leible, L.; Kappler, G.; Kälber, S.
Innovative Kraftstoff- und Antriebskonzepte der Automobilindustrie seit der ersten Ölkrise 1973.
2010. Chemie - Ingenieur - Technik, 28.DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen und ProcessNet-Jahrestagung 2010, Aachen, September 21-23, 2010, (Abstract), 82 (9), 1594–1595 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Hurtig, O.; Fürniß, B.
Bereitstellung von Biogas und thermochemisch erzeugtem Rohgas zur Produktion von Erdgas-Substitut (SNG).
2010. Chemie - Ingenieur - Technik, 28.DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen und ProcessNet-Jahrestagung 2010, Aachen, September 21-23, 2010, (Abstract), 82, 1596 
Thrän, D.; Leible, L.; Simon, S.; Pütz, S.; Kälber, S.; Geiss, C.; Schillings, C.
Bioenergie und nachhaltige Landnutzung.
2010. Technikfolgenabschätzung - Theorie und Praxis, 19 (3), 65–74 
Presentations
Hurtig, O.
Nachhaltige Mobilität? Strom, Substitut Natural Gas und Fischer-Tropsch-Kraftstoff aus Biomasse im Vergleich.
2010. 6. Ökobilanz-Werkstatt (2010), Darmstadt, Germany, September 29–October 1, 2010 
Hurtig, O.; Leible, L.; Kappler, G.; Kälber, S.
Innovative Kraftstoff- und Antriebskonzepte der Automobilindustrie seit der ersten Ölkrise 1973.
2010. 28.DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen und ProcessNet-Jahrestagung 2010, Aachen, September 21-23, 2010 Chemie Ingenieur Technik, 82(2010) (Abstract) 
Kappler, G.; Kälber, S.; Leible, L.
Thermochemische Erzeugung biogener Gase und Vergleich mit Biogas.
2010. Status-Seminar Bioenergieforschungsplattform Baden-Württemberg (2010), Stuttgart, Germany, October 6, 2010 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.
Energie aus Biomasse - ein Einblick in systemanalytische Untersuchungen.
2010. Blockvorlesung ’Stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse’ im Rahmen des Studienmodells 18 ’Regenerative Energien’, KIT, Karlsruhe, 27.Mai 2010 
Leible, L.; Kälber, S.; Kappler, G.; Hurtig, O.; Fürniß, B.
Bereitstellung von Biogas und thermochemisch erzeugtem Rohgas zur Produktion von Erdgas-Substitut (SNG).
2010. 28.DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen und ProcessNet-Jahrestagung 2010, Aachen, September 21-23, 2010 Chemie Ingenieur Technik, 82(2010) (Abstract) 
Leible, L.; Kappler, G.
Rolle und Bedeutung der Bioenergie innerhalb der Erneuerbaren.
2010. Jahrestagung der Forstverwaltung Baden-Württemberg, Rust, 24.November 2010 

Contact

Dr. Ludwig Leible
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)
Institute for Technology Assessment and Systems Analysis (ITAS)
P.O. Box 3640
76021 Karlsruhe
Germany

Tel.: +49 721 608-24869
E-Mail