RA

PP

OR

T

Dansk Gasteknisk Center a/s • Dr. Neergaards Vej 5B • 2970 Hørsholm • Tlf. 2016 9600 • Fax 4516 1199 • www.dgc.dk • dgc@dgc.dk

Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet

ProjektrapportSeptember 2009

Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet

Torben K. Jensen

Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 2009

Titel : Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet

Rapport kategori : Projektrapport

Forfatter : Torben K. Jensen

Dato for udgivelse : 10.09.2009

Copyright : Dansk Gasteknisk Center a/s

Sagsnummer : 733-96; Dokument 3

Sagsnavn : Nedgrading til biogaskvalitet

ISBN : 978-87-7795-331-6

DGC-rapport 4/22

733-96 h:\733\96 nedgradering til biogaskvalitet\rapportering\seneste\00_nedgradering 9.doc 29-06-2009

I

INDLEDNING ..................................................................................... 5

BAGGRUND .......................................... ............................................ 5

REGLER OG KRAV .................................... ...................................... 6 Gasreglementet ................................................................................................................. 6 Bygningsreglementet ........................................................................................................ 7

FORBRÆNDINGSFORHOLD ............................... ............................ 7

NEDGRADERING I PRAKSIS ............................ ............................. 10 Bygas2 i København ....................................................................................................... 10 Ålborg ............................................................................................................................. 11 Göteborg ......................................................................................................................... 11 Revninge biogasnet ......................................................................................................... 12

CASE – JEBJERG DISTRIBUTIONSNETTET. ............... ................ 13 Netkapacitet .................................................................................................................... 13 Nedgraderingsanlæg ....................................................................................................... 15

Installationer ...................................................................................................................... 16 Konsekvens for målerinstallationer ................................................................................ 17 Rørinstallationer .............................................................................................................. 18

Konvertering og udskiftning af villakedler ..................................................................... 19

REFERENCER ................................................................................ 22

Bilag 1: Användning av biogas i Göteborg

Bilag 2: Biogas i Jebjerg-nettet. Anlæg for nedgradering af naturgas til biogaskvalitet

Bilag 3: Biogas i Jebjerg-nettet. Konsekvens for målerinstallationer

Bilag 4: Biogas i Jebjerg-nettet. Konsekvens for rørinstallationer hos forbrugere

DGC-rapport 5/22

Indledning

Nærværende undersøgelse: Nedgradering af gaskvaliteten i naturgasnettet

indgår i aktiviteten Øget produktion og anvendelse af biogas i Danmark,

som en række interessenter har bidraget til i 2009.

Kombinationen af biogas og naturgas – herunder distribution af biogas i

naturgasnettet – er et af elementerne i drøftelserne af de tekniske og økono-

miske rammebetingelser der er for biogas.

Notatet er baggrund for drøftelser om en nærmere undersøgelse af mulighe-

derne for at omlægge og drive hele eller dele af naturgasnettet med ud-

gangspunkt i biogaskvalitet.

Notatet er udarbejdet af Naturgas Midt-Nord og DGC.

Baggrund

Ved afsætning af biogas via naturgasnettet er sammensætningen af gas-

forbrugende apparater på det pågældende lokale gasnet afgørende for, hvor-

vidt man skal opgradere, nedgradere eller bare injicere biogassen uden juste-

ring af gaskvaliteten. Kapaciteten i de pågældende net skal også vurderes

ved nedgradering af gaskvaliteten, da der skal transporteres større mængder

gas for at opnå samme energiflow.

Opgradering er den ”teknisk nemme”, løsning, som med det samme giver

biogas adgang til hele naturgasnettet – fordi biogassen bliver til naturgas.

Ved opgradering behandler man produktet, og der er ingen eller få kompli-

kationer for gasforbrugeren. Nedgradering er en langsigtet løsning, som i

starten kan indføres i afgrænsede net. Ved nedgradering ”behandler” man

slutbrugeren, og det er en mere langstrakt proces, da alle kun-

der/installationer skal besøges eller som minimum individuelt vurderes.

Konsekvensen af nedgradering kan være udskiftninger i installationen. Sel-

ve gasbehandlingen er af mindre omfang.

DGC-rapport 6/22

Regler og krav

Gasreglementet

Energigasser er delt op i forskellige katagorier, kaldet gasfamilier, på basis

af gassernes wobbeindeks1. Disse er beskrevet det danske Gasreglement

afsnit A, Bilag 1A (herefter kaldet Gasreglementet) og den harmoniserede

standard DS/EN437.

Gasfamilie 1 er bygaskvaliteter med højt brintindhold og erstatningsgasser.

Bygas som produceres ved blanding af luft og naturgas skal, ifølge det dan-

ske Gasreglement, have et wobbeindeks på 23,6 MJ/m3(n). Naturgas er ka-

rakteriseret som Gasfamilie 2. I henhold til det danske Gasreglement skal

wobbeindeks for naturgas ligge i intervallet 51,9-55,8 MJ/m3(n). Dette in-

terval er dog blevet udvidet til 50,8-55,8 MJ/m3(n) i en teknisk meddelelse

fra Sikkerhedsstyrelsen.

Gasfamilie 3 er F-gas, hvilket vil sige propan og butan. Wobbekravet til F-

gas er 76,9-92,1 MJ/m3(n) i henhold til Gasreglementet.

Gasapparater er normalt godkendt til anvendelse af gas tilhørende én be-

stemt gasfamilie. Det betyder, at der ikke er garanti for, at gasapparatet fun-

gerer tilfredsstillende på gasser, der ikke er inkluderet i pågældende gasfa-

milie.

Der findes også apparater med såkaldte algasbrændere, der fungerer på gas

fra alle tre gasfamilier.

Mens gastrykket til bygas er maksimalt 8 mbar, så er gastrykket til kedler på

naturgas 20 mbar.

Wobbeindekset for en biogas bestående af 65 % CH4 og 35 % CO2 er 27,4

MJ/m3(n). Det betyder, at biogas ikke tilhører nogle af de tre definerede

gasfamilier. Det er muligt at nedgradere biogassen, sådan at den får et wob-

1 Wobbeindeks bruges til at sammenligne den energi, der frigives ved forbrænding af for-skellige brændsler i f.eks. kedler og komfurer. Hvis to brændsler har samme wobbeindeks vil varmefrigørelsen ved forbrænding være den samme ved sammen tryk og ventilindstil-ling. Andre forbrændingskarakteristika som f.eks. flammehastighed kan variere ved samme wobbeindeks.

DGC-rapport 7/22

betal svarende til bygas. Det er dog ikke nok til at kvalificere den til at tilhø-

re gasfamilie 1. Det skyldes, at biogassens indhold af CO2 bevirker, at gas-

sen vil have andre forbrændingskarakteristika, som f.eks. lavere flammeha-

stighed, end bygas.

Hvis en eksisterende naturgasfyret kedel skifter drift på naturgas med et

wobbeindeks på 55 MJ/m3(n) til en kvalitet svarende til bygas vil alene æn-

dring af wobbeindeks reducere brænderydelsen med 57 %. Hvis man i ste-

det skifter til biogas, vil brænderydelsen reduceres med 50 %.

Hvis gastrykket reduceres fra de 20 mbar til 8 mbar, som angivet for bygas i

Gasreglementet, vil det betyde en yderlig reduktion af brænderens ydelse på

37 %.

Bygningsreglementet

I Bygningsreglementet, BR08-2. udgave, stiller der krav til centralvarme-

kedler. Heraf fremgår det at kedler til fyring med gas skal have en nytte-

virkning på mindst 96 % ved fuldlast og 104 % ved 30 % last (baseret på

nedre brændværdi).

Det kan, pr. definition, kun opnås med kondenserende kedler.

Forbrændingsforhold

Ved overgang fra drift på naturgas til drift på biogas eller en naturgas-

luftblanding ændre forbrændingsforholdene sig markant. Der er forskel på,

hvor gode brændere er til at køre på forskellige gasser og ved forskellige

luftoverskud. På Figur 1 er det illustreret, at der er et stabilitetsområde for

brændere, hvor de kører stabilt. Ved ændring af gaskvaliteten fra f.eks. na-

turgas til biogas på en eksisterende kedel, der skal levere samme varmeydel-

se vil det betyde, at der skal ca. 70 % mere gas igennem kedlen ved biogas-

drift end ved naturgasdrift. Det betyder en højere gashastighed i brænderen.

Det medfører en risiko for frablæsning, hvilket vil sige, at flammen blæses

væk fra brænderen og flammen går ud. Det skyldes, at gassens flammeha-

stighed bliver for lav i forhold gashastigheden i brænderen. I den modsatte

situation, hvor flammehastigheden bliver for høj i forhold gashastigheden,

vil flammen stå for tæt på selve brænderen. Det medfører en for høj termisk

belastning af selve brænderen.

DGC-rapport 8/22

Samme fænomener gør sig gældende, hvis der skiftes mellem to gasser med

samme wobbetal men med forskellige flammehastigheder.

Figur 1. Stabilitetsområder for en brænder. Fra [1]

For at vurdere forskellene i forbrændingsforholdene ved anvendelse af hhv.

biogas og en naturgasluftblanding med samme wobbetal, er det antaget, at

den indfyrede effekt er den samme i de to tilfælde (jf. definitionen på wob-

beindeks), og at mængden af forbrændingsluften er den samme.

Hvis det antages, at kedlen er indreguleret sådan, at iltindholdet i tør røggas

er på 3,5 % med biogas som brændsel, vil røggassen med en naturgas/luft-

blanding med samme wobbetal have en iltprocent på 4,8 %. Det svarer til et

luftoverskudstal på hhv. 1,19 og 1,29.

Tabel 1. Forskellige forbrændingsdata for hhv. biogas og en naturgas-luftblanding.

Biogas

65% CH4, 35% CO2 Naturgas/luft

44 % luft

Wobbeindeks MJ/m3(n) 27,4 27,4 Nedre brændværdi MJ/m3(n) 22,3 23,3 Brændstof m3/m3 biogas 1,00 1,06 Luft m3/m3 biogas 7,48 7,48

O2 % tør 3,5 4,8

Flammetemperatur K 1690 1712 Flammehastighed cm/s 16 ~ 20

Den laminare flammehastighed for forskellige blandinger af CH4 og CO2 er

angivet i Figur 2 som funktion af luftoverskudstallet. Heraf fremgår det, at

DGC-rapport 9/22

flammehastigheden er 16 cm/s for biogas (65 % CH4 og 35 % CO2) ved et

luftoverskud på 1,19, og 20 cm/s for metan ved et luftoverskud på 1,29.

Flammehastigheden er en anelse højere for naturgas end for metan.

Figur 2. Den laminare flammehastighed for forskellige CH4-O2 blandinger. Efter [3].

Brænderen på gaskedler indreguleres til en bestemt ilt- eller CO2-procent i

røggassen. Herved sikres at kedlen har en høj virkningsgrad og lav CO dan-

nelse.

Hvis gaskvaliteten efterfølgende ændrer sig, vil iltindholdet i røggassen æn-

dre sig det kan resultere i øgede CO emissioner (illustreret i Figur 3) og po-

tentielt lavere kedelvirkningsgrad.

Figur 3. Eksempel på hvordan CO indholdet i røggassen fra en kedel kan variere ved forskellig iltprocent i røggassen.

Svingninger i gaskvalitet vil forekomme, hvis forholdet mellem biogas og

naturgasluftblanding varierer. Dette kan kun undgås, hvis både biogas og

naturgas nedgraderes til samme kvalitet inden gasblandingen sendes ud i

distributionsnettet. Dette vil kræve, at der installeres måler og blande- og

reguleringsudstyr for hvert injektionspunkt.

Ilt %

CO

ppm

Acceptniveau CO

λ

DGC-rapport 10/22

Nedgradering i praksis

Der findes forskellige steder, hvor man har erfaring med at skifte til en an-

den gas i et eksisterende naturgasnet, og steder hvor man har tilsat ikke op-

graderet biogas til naturgas.

Bygas2 i København

Københavns Energi (KE) har i 2007 konverteret fra den hidtidige bygas, der

var produceret på et spaltgasanlæg, til Bygas2, der er en blanding af luft og

naturgas. Blandingsforholdet mellem luft og naturgas er valgt sådan, at man

har opnået præcis samme wobbeindeks som i spaltgassen.

Produktionen af Bygas2 sker vha. ejektorer, der udnytter den strømmende

naturgas til at trække luften ind i naturgassen.

Naturgassens tilgangstryk er 15 bar(g) og naturgasluftblandingens afgangs-

tryk er 270 mbar(g).

Figur 4. Ejektor til blanding af luft og naturgas. Fra [2].

Bygasværket er forsynet med fire parallelle linjer for at kunne levere varie-

rende gasmængder. Linjerne kan levere hhv. 5300, 2600, 1400 og 700

m3(n)/h. Af hensyn til sikkerhed og service består anlægget af to parallelle

system.

På trods af at de to gasser har samme wobbeindeks, har KE af sikkerheds-

mæssige grunde besøgt samtlige 175.000 kunder og registreret deres gas-

installationer. Dette indebar, at KE har ringet på hos kunder i alt 535.970

gange, og at man 1.100 steder måtte låse sig ind med dommerkendelse og

låsesmed. I alt er 22.000 apparater blevet udskiftet. Kunder, der har måttet

skifte gasinstallationer har fået en kompensation. Denne var 2.000 pr. kom-

DGC-rapport 11/22

fur og op til 15.000 kr. pr. gaskedel. En lignende kompensationsordning må

påregnes ved nedgradering af naturgas.

Ved nedgradering af naturgas til biogaskvalitet vil samtlige berørte gas-

forbrugere forventes helt eller delvist at skulle udskifte deres eksisterende

gasforbrugende apparater.

Omlægningen til Bygas2 har i omkostninger til alt andet end støtte til appa-

ratudskiftet være på omkring 500 kr. pr. gaskunde. Det beløb vil naturligvis

være betydelig større, hvis der kun er tale om et mindre delnet, der omlæg-

ges. Det skyldes dels, at omkostninger til luftnaturgasblandeanlæg og logi-

stikken omkring kundebesøg og kontrol er relativt større, når det drejer sig

om færre kunder.

Ålborg

Ålborg forsyning producerer og leverer bygas bestående af en luft-

naturgasblanding til deres kunder. Gasluftblandingen sker, ligesom i Kø-

benhavn vha. ejektorer.

Den nedgraderede gas består af ca. 50 % luft og ca. 50 % naturgas. I 2006

produceredes 2,4 millioner m3 bygas i Ålborg. Produktionsomkostningerne

inklusive afskrivninger var 0,24 kr./m3 bygas. Afskrivning af produktions-

anlæg udgjorde 0,10 kr./m3. En omkostning på 0,24 kr./m3 bygas svarer til

0,013 kr./MJ. Til sammenligning svarer en opgraderingspris på 1,0 kr./m3

metan til 0,029 kr/MJ.

Göteborg

I Göteborg har man distribueret biogas via bygasnettet i perioden 1999 til

2007. Biogassen blev distribueret sammen med naturgasblandingen, med

maksimalt 30 % biogas i den distribuerede gas. Grunden til at der var en

øvre grænse på de 30 % biogas, var der pga. biogassens indhold af CO2 for-

ventes, at kunne medføre ustabil forbrænding i for af flammeløft [5].

I slutningen af 1990’erne leveredes bygas til omkring 15.000 komfurer, 300

restauranter og ca. 50 mindre virksomheder. Det samlede årlige bygasfor-

brug var ca. 100 GWh. Dette er nu faldet til ca. 50 GWh.

DGC-rapport 12/22

I 2005 blev det besluttet at nedlægge bygasproduktionen, og den sidste by-

gas bliver leveret ultimo 2010. Da beslutningen blev taget, var der godt

16.000 kunder i et net, der oprindelig var dimensioneret til 100.000 forbru-

gere. Når bygasleverancen stoppes, vil 6000 kunder blive tilbudt naturgas.

Biogassen opgraderes i stedet og anvendes til transportformål.

For yderlig information henvises til Bilag 1.

Revninge biogasnet

Fra 1992 til 2005 var et gasnet til distribution af renset, ikke opgraderet bio-

gas i Revninge på Fyn. Anlægget distribuerede gas til 64 ejendomme.

Biogassen blev produceret på kvæggården Pilegaarden. Biomassen var

kvæggylle og organisk affald fra Rynkeby. Til anlægget var knyttet 6 To-

tem-motorer til produktion af kraftvarme. Varmen blev anvendt på gården,

der var godkendt som gasleverandør efter C10 i Gasreglementet.

Biogassen blev komprimeret op til 2,5 bar på biogasanlægget. Heraf blev

gassen - via en 55 m3 lagertank - ført i et PE-rør til Revninge by. Som back-

up var der ved byen installeret et luftnaturgasblandeanlæg, der kunne levere

den del af gasforbruget, der ikke kunne dækkes af biogassen. Systemet var

bygget op sådan, at hvis trykket i biogassen faldt til under to bar, ville en

regulator åbne for tilførsel af naturgasluftblandingen.

Kvaliteten af biogassen blev ikke justeret, inden den blev sendt ud i nettet.

Dvs. biogaskvaliteten svingede med driften af biogasanlægget. Gaskvalite-

ten blev målt ved periodiske stikprøver.

Der var ikke gaskomfurer på Revninge-nettet, da det ikke var muligt at finde

komfurer på markedet, der var i stand til at køre på ren biogas. Der var 2

installationer med atmosfæriske kedler 1 Junkers ZWR 24 og 1 Tasso

3U, som var nye og kørte på F-gas, da der var udsigt til biogas.

Resten var gasblæsebrændere hovedsagelig Weishaupt WGg1 og enkelte

andre fabrikater, da de fleste kedler blev konverteret fra oliefyr.

Det var ikke muligt at finde effektive kondenserende kedler, der kunne fun-

gere på biogas.

DGC-rapport 13/22

Kilder: [7] og [8].

Fælles for bygasnettene er, at der er tale om lavtryksnet. Hvis et distributi-

onsnet skal omlægges fra naturgas til biogas vil det ikke være muligt at re-

ducere trykket i nettet betragteligt og samtidig forsyne nettet.

Det betyder, at man vil være nødt til at komprimere biogassen til omkring 4

bar inden biogassen ledes ind på naturgasnettet. Effektmæssigt vil det koste

omkring 0,1 kWh/m3. Det svarer til godt 40 % af effektforbruget til opgra-

dering ved anvendelse af PSA- eller vandskrubberanlæg [9].

Case – Jebjerg distributionsnettet

Naturgas Midt-Nord har i 2009 fået udarbejdet en rapport over sammen-

hængen mellem biogasproduktion og varmegrundlaget i Salling. Af rappor-

ten fremgår det bl.a. at kun ca. 50 % af biogaspotentialet kan afsættes til

kraftvarmeproduktion [4]. Den anden halvdel kan afsættes via naturgasnet-

tet.

I det følgende tages der udgangspunkt i dette område i forbindelse med vur-

dering af muligheden for nedgradering af et distributionsnet fra naturgas-

kvalitet til en gaskvalitet svarende til biogas eller bygas.

Netkapacitet

Dansk naturgas har en nedre brændværdi på omkring 39,5 MJ/m3(n), mens

biogas til sammenligning har en brændværdi på 23,4 MJ/m3(n). Det betyder,

at der skal distribueres 70 % (vol.) mere gas for at dække det samme energi-

behov, som hvis der anvendes en gas biogaskvalitet frem for naturgas.

Det kan betyde, at der opstår problemer med at levere den ønskede energi-

mængde, hvis gaskvaliteten nedgraderes.

Derfor har Naturgas Midt-Nord udført netberegninger for at undersøge,

hvorvidt nedgradering af gaskvaliteten vil medføre kapacitetsproblemer i det

distributionsnet, der i dag forsynes med naturgas fra MR-stationen i Jebjerg.

Se Figur 5.

Beregningerne viser, at det ikke umiddelbart er muligt at opretholde trykket

hos alle forbrugere, hvis gaskvaliteten reduceres til biogaskvalitet. Bereg-

DGC-rapport 14/22

ningerne er udført under forudsætning af, at biogassen har samme strøm-

ningsegenskaber (kinematisk viskositet og densitet) som naturgas, da det er

grundlaget i Naturgas Midt-Nords netberegningsprogram (WinFlow). Den-

siteten for biogas er godt 40 % højere for biogas end for naturgas. Det skyl-

des det høje indhold af CO2 i biogas. Dermed vil trykfaldet blive større end

beregnet med det nuværende WinFlow, da tryktabet ved friktion er direkte

proportional med ændringer i densiteten.

Figur 5. Distributionsnettet forsynet fra MR-stationen i Jebjerg.

Energiforsyningen kan kun opretholdes med biogas som brændsel hvis en-

ten

1. afgangstrykket fra M/R-stationen hæves med mindst 1,5 bar til 5,3

bar(g), hvilket er mere end nettets designtryk (4 bar). Det er dermed

ikke en reel mulighed.

2. den krævede effekt hos enkelte store forbrugere reduceres. F.eks.

kan trykket opretholdes hos øvrige forbrugere, hvis Ramsing-Lem-

Lihme Kraftvarmeværk afbrydes. Det vil kræve, at der aftales en

kompensationsordning i forhold til kraftvarmeværket.

3. der installeres to kompressoranlæg i distributionsnettet, der skal

kompenserer for det øgede tryktab, som opstår som følge af, at det er

en større gasmængder, der skal distribueres.

DGC-rapport 15/22

På baggrund af bl.a. indhentet tilbud har Naturgas Midt-Nord vurderet, at

kompressoranlæggene kan installeres for 3.5 mio. kr. Det skal bemærkes, at

der ikke er tale om redundante anlæg. Det betyder, at hvis en kompressor

havarerer, er der ikke installeret backup kapacitet. Det er som tidligere

nævnt, teknisk muligt, at oprethold den ønskede forsyning, hvis kraftvarme-

værker i tilfælde af havari producerer den nødvendige varme på kedler i

stedet for på gasmotorer.

Driftsomkostningerne er ikke prissat, idet de vurderes at være beskedne pga.

et begrænset antal driftstimer.

Nedgraderingsanlæg

Naturgas Midt-Nord har vurderet, hvordan nedgraderingen kan ske i praksis

og omkostninger til etablering af blandesystem til komprimering.

Der skal være en forsyningssikkerhed fra nedgraderingsanlægget, som sva-

rer til den høje forsyningssikkerhed, der i dag er på M/R-stationerne og af

sikkerhedsmæssige årsager må stop i nedgraderingsanlægget ikke medføre,

at der lukkes naturgas med højt wobbeindex ind på distributionsnettet. Ved

dimensionering af nedgraderingsanlægget er den maksimale timeværdi af-

gørende. M/R-station Jebjerg har en designkapacitet på 5.000 Nm³/h, men

har i nyere tid ikke været over ca. 2.800 Nm³/h. I en ekstrem kold situation

vil de nuværende forbrugere kræve ca. 3.500 Nm³/h. I det efterfølgende ta-

ges udgangspunkt i dette tal.

Naturgasluftblandingen produceres enten ved hjælp af kompressorer eller

ved hjælp af ejektorer, hvis naturgastrykket er tilstrækkeligt højt. Ejektor-

teknologien har en række fordele frem for et kompressoranlæg. F.eks. er

drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne lave og forsyningssikkerheden

høj.

DGC-rapport 16/22

Figur 6. Opbygning af ejektor anlæg, der kan anvendes til produktion af nedgraderet naturgas.

Prisen for nedgraderingsanlægget er usikker, men Naturgas Midt-Nord vur-

derer omkring 4 mio. kr.

For yderlig information henvises til Bilag 2.

Installationer

I forbindelse med distributionsnettet, der forsynes fra MR-station Jebjerg er

der i alt registreret 4295 installationer. Af disse er omkring 1945 trykregula-

torer.

Der er registreret 2279 gasforbrugende apparater med en samlet installeret

effekt på 163 MW. Antal og installeret effekt af gasforbrugende apparater,

der forsynes via MR-stationen i Jebjerg fremgår af Tabel 2. Det fremgår at

den antalsmæssigt dominerende type af gasforbrugende apparater er gasked-

ler, typisk villakedler. De 2056 enheder udgør 27 % af den samlede installe-

rede effekt. De 11 gasmotorer udgør 42 % af den samlede installerede ef-

fekt.

DGC-rapport 17/22

Tabel 2. Registreret antal og installeret effekt af forskellige typer af gas-forbrugende apparater, der forsynes via MR-stationen i Jebjerg.

Antal Installeret

effekt - kW Diverse håndværktøj og svejseudstyr 13 74 Komfurer, husholdning 73 905 Komfurer, storkøkken 10 205

Kedler 2056 43.352 Gasblæsebrændere 97 53.424 Tørretumblere 5 17 Kaloriferer eller strålepaneler 14 626 Gasmotorer 11 64.860

Konsekvens for målerinstallationer

For almindelige villakunder vil regulator og måler kunne klare denne for-

øgelse af mængden uden problemer. Det skyldes, at den mindste måler og

regulator, der anvendes, har en kapacitet på 5 Nm³/h, og almindelige

gaskedler har typisk et forbrug på max 2 Nm³/h.

For øvrige kunder dimensioneres måler og regulatorsystemerne individuelt.

Det vil derfor, under normale forhold, altid blive nødvendigt at udskifte hele

målersystemet.

Som eksempler har Naturgas Midt-Nord tilfældigt valgt at se mere detaljeret

på tre konkrete kunder på Jebjerg-nettet med hver flere installationer:

Gartner Laust Eriksen har tre gasinstallationer med separate målerstrenge.

For den ene installation er der en leveringsaftale, der svarer til halvdelen af

fuld last. Så længe man holder sig indenfor rammerne af denne leveringsaf-

tale, er måler og regulatorer tilstrækkelige til at kunne håndtere biogas. Det

er ikke tilfældet ved fuldlast. I de to øvrige tilfælde er det nødvendigt at ud-

skifte måler og regulator ved konvertering til biogas.

På Ramsing-Lem-Lihme kraftvarmeværk er der to installationer med hver

sin måler- og regulaterstreng. I begge tilfældet skal måler og regulatorer

udskiftes ved konvertering af gaskvalitet.

DGC-rapport 18/22

Hos Skamol i Spøtrup er der ligeledes to installationer med hver sin måler-

og regulaterstreng. I begge tilfældet skal måler og regulatorer udskiftes ved

konvertering af gaskvalitet.

Naturgas Midt-Nord forventer at udskiftning af de seks installationer belø-

ber sig til omkring 400.000 kr.

For yderlig information henvises til Bilag 3.

Rørinstallationer

For at gasinstallationerne skal fungere tilfredsstillende og uden støjgener er

der i Gasreglementet defineret maksimalt tilladte strømningshastigheder og

trykfald i gasrørene.

For at vurdere hvorvidt disse kan forventes overholdt ved overgang fra na-

turgas til biogaskvalitet har Naturgas Midt-Nord vurderet forholdene hos

fire forskellige typer kunder.

Villakunder, trykniveau 20 mbar:

Der anvendes normalt så store rørdiminsioner hos villakunder, at det forven-

tes, at hverken strømningshastigheden eller trykfaldet i rør vil overstige det

tilladte. Hvis det skulle være tilfældet i enkelte tilfælde, kan udskiftningen

ske for 1000-2000 kr. pr. villaforbruger.

Forbruger med kedel i fyrrum, trykniveau 100 mbar:

Gasskabet forventes placeret udenfor fyrrummet, og der skønnes at være 10

meter rør og en effekt på 1000 kW. I dette tilfældet der muligt at konvertere

til biogas uden at overskride kravene til trykfald eller strømningshastighed.

Hvis der havde været 8 meter rør i stedet for 10, ville en rørdimension min-

dre have været tilstrækkeligt for en naturgasinstallation, og så var tryktabet

blevet for stort ved biogas. En udskiftning ville have beløbet sig til ca. 500

kr. pr. m. I dette eksempel vil udgiften blive ca. 5.000 kr.

Varmluftsovne/strålevarmepaneler, trykniveau 100 mbar:

Der vil i dette tilfælde være tale om mange meter rør. I dette eksempel an-

vendes et tal på 100 meter. Der vil være tale om flere rørdimensioner, som

DGC-rapport 19/22

alle er dimensioneret til grænsen, som er max. 5 mbar fra gasskab til fjerne-

ste apparat. Alle rør vil uden tvivl skulle skiftes, og i dette eksempel vil om-

kostningerne beløbe sig til 30.000 – 50.000 kr.

Forbrugere med gasmotor eller proces, trykniveau 4 bar:

Gashastigheden vil oftest være dimensionsgivende, og der vil som regel

være valgt en max. gashastighed på 15 m/s. Hvis vi fastlægger rørlængden

til 20 meter, effekten til 6.600 kW, indgangstryk til 2 bar(g) og rørdimen-

sionen til DN tryktabet er der ikke noget problem, men gashastigheden ved

biogas overstiger de anbefalede 15 m/s. Den aktuelle placering må derfor

afgøre, om støjgenerne kan accepteres, men i de fleste tilfælde vil det være

uacceptabelt. I dette eksempel vil en udskiftning beløbe sig til 10.000 –

15.000 kr.

For yderlig information henvises til Bilag x.

Konvertering og udskiftning af villakedler

De seks største kedelbrænderleverandører i området er forespurgt om deres

vurdering af mulighederne for at deres anlæg kan tilpasses naturgas nedgra-

deret til bygaskvalitet mht. wobbetal. I forhold til bygaskvaliteter, der jo

omfatter gasser med højt brintindhold eller naturgas/luftblanding med tilsva-

rende forbrændingsegenskaber, indeholder biogassen et højt indhold af CO2,

der af DGC vurderes, at kunne påvirke forbrændingsegenskaberne i betyde-

lig grad. Tilpasningen tænkes at ske ved justering eller ombygning.

De forespurgte leverandører er

• Gastech v. Mikael Westergaard. Forhandler Bentone og Geminox

• Bosch v. Erik Clement. Forhandler Bosch og Junckers

• Milton v. Dennis Mangaard. Forhandler Nefit og Riello.

• Vaillant. Martin Pedersen. Forhandler Vaillant.

• Weishaupt v. Carsten Cederquist. Forhandler Weishaupt kedler og

brændere

• Viesmann v. Carl-Henning Simonsen. Forhandler Viesmann.

Indledningsvis skal nævnes, at ingen kedler er godkendt til biogas, da den

falder udenfor de tre gasfamilier (EN437 og Gasreglementet). Det betyder

DGC-rapport 20/22

også at man ikke kan købe nye kedler, der er godkendt hertil. Det vurderes,

at kedelleverandørerne ved vurderingen af mulighederne for drift på biogas-

sen alene har vurderet ud fra at wobbetallet svarer til bygas. Leverandørerne

har ikke taget hensyn til konsekvenserne af et CO2 indhold. At man regner

gassen som bygas bestyrkes af, at flere leverandører nævner at visse (typisk

atmosfæriske) kedler, der er godkendt til gassen.

Gastech

Mikael Westergaard svarer, at fem ud af ni typer af Bentone kan bruges. Det

svarer til 15 ud af 25 installationer. Kræver en indregulering til ca. 2000 dkr.

For Geminox svares, at to typer måske kan bruges, - afhængig af brænderen.

Det svarer til 6 ud af 191 installationer i området.

Bosch

Erik Clement svarer indledende, at ændring af gaskvaliteten vil medføre

store driftsproblemer. Mere konkret anføres, at ingen kondenserende kedler

vil kunne omstilles. Øvrige kedler med atmosfærisk brænder vil i de fleste

tilfælde kunne omstilles hertil og er i de fleste tilfælde godkendt til formålet

(DGC: læs bygas), Men tilføjer, at da disse typer er på vej til at blive udfa-

set, er det svært at se ideen.

Milton

Dennis Mangaard svarer, at ingen af kedlerne og de fleste af brænderne ikke

er godkendt til bygas. De fleste kan heller ikke konverteres til bygas.

Vaillant

Martin Petersen har viderebragt forespørgslen til moderselskabet i Tyskland.

Pga. ferie er der endnu ikke modtaget svar. Det antages dog, at muligheder-

ne nogenlunde svarer til hvad fx gælder Bosch/Junckers, dvs. at kondense-

rende kedler ikke kan omstilles.

Weishaupt

Carsten Cederquist meddeler, at tilgangstryk under 10 mbar er problematisk.

Man foretrækker 20 mbar. En ud af tre typer af kondenserende kedler kan,

såfremt trykket er over 10 mbar, formentlig fungere efter ombygning for ca.

8000 dkr. Gamle typer af gasblæseluftbrændere WG 1-3 skal udskiftes. Ny-

DGC-rapport 21/22

ere typer WG 20 – 40 kan måske ombygges, men maksimumydelsen vil

falde.

Viessmann

Carl-Henning Simonsen meddeler, at kun en af deres installationer, en ældre

Paromat-Dublex brænder kan anvendes. Forudsat returtemperaturen er

mindst 65 grader C.

Sammenfatning af svarene fra kedelleverandører:

Størstedelen af installationerne vurderes ud fra en ren teknisk betragtning at

være uegnet til anvendelse med biogas. Ingen af installationerne er godkendt

til biogassen, da den pga. CO2 indholdet forbrændingsmæssigt ikke svarer

til bygasfamilien (gruppe 1). Endvidere vil det ikke være muligt at udskifte

gamle kedler med nye. Bygningsreglementet kræves ved nyinstallation kon-

denserende kedler, som ikke findes på markedet til biogas.

Konvertering af gasmotorer

Som tidligere nævnt, er der på nettet installeret 11 naturgasfyrede motorer

til kraftvarmeproduktion, og disse udgør 42 % af den installerede effekt. For

at disse kan bringes til at kunne køre på en gaskvalitet svarende til biogas

skal der foretages vurderinger og ombygninger. Der må forventes, at hele

gasrampen inkl. Måler, regulatorer og ventiler skal ombygges. Især mange

af de større motorer stiller høje krav til gastrykket. Det skal vurderes for

hver enkel motor hvorvidt det kan opnås, eller om der skal installeres kom-

pressoranlæg. Der kan også være tale om turboladerne skal modificeres.

Hvilke modificeringen der er påkrævet på de enkelte motorer er ikke afkla-

ret, og derfor er omkostninger til konvertering af gasmotorerne heller ikke

vurderet.

DGC-rapport 22/22

Referencer

[1] Barnard &Bradley, Flame and Combustion. 1985.

[2] Bygas2. v/ Gert Hebeltoft, Københavns Energi . Præsentation fra 1.

– 2. november 2007, Byggecentrum Kursuscenter

[3] http://vkm-thd.tugraz.at/lehre/herdin08/Vorlesung-Teil_1.pdf

[4] Optimal udnyttelse af biogasressourcen ved hjælp

af opgradering til naturgaskvalitet

http://www.naturgas.dk/midtnordis/~/media/839B615309BE4DA9B

701636AE1B8BC0E.ashx

[5] Telefoninterview af Ulf Petersson, Göborg Energi.

[6] Stadsgas upphör, 1 / 2009. Informationsblad fra Göteborg Energi.

[7] Interview af Kent Eriksen, Sikkerhedsstyrelsen.

[8] Mailkorrespondance med Niels K. Mortensen, Naturgas Fyn.

[9] Biogas til nettet.