Bestandsaufnahme der in den Biogasanlagen im Norden Schleswig-Holsteins verwendeten Technologie
©2011
Bachelorarbeit
66 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Energieziele der Bundesregierung bis 2020 definieren eine Beteiligung der erneuerbaren Energien am gesamten Bruttostromverbrauch von 30 % sowie den Anteil von 14 % an der bundesweiten Wärmeversorgung. Aktuell decken erneuerbare Energiequellen 10,3 % des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs und Bioenergie spielt dabei mit einem Anteil von mehr als 7 % eine große Rolle. Dies ist auf die vielseitige Nutzung der Biomasse zurückzuführen. Innerhalb der Bioenergienutzung wird 33 % des Stromes und 10 % der Wärme durch Biogas gewonnen. Damit ist Biogas ein wichtiges Standbein der Energieerzeugung aus Biomasse.
In Schleswig-Holstein haben erneuerbare Energien einen Anteil von 31 % an der Bereitstellung des genutzten Stroms. Nach Wind ist Biomasse die regenerative Quelle, die einen großen Teil mit über 16 % der erneuerbaren elektrischen Energie für das Land Schleswig-Holstein bereitstellt. Zwei der führenden untersuchten Landkreise des Landes sind Nordfriesland und Schleswig-Flensburg mit Anteilen am regenerativ erzeugten Strom von 170 % bzw. 62 %. In Nordfriesland werden 227.636 MWh/a Strom aus Biomasse erzeugt, die hauptsächlich auf Biogas zurückzuführen ist. Auch in Schleswig-Flensburg basiert der größte Teil der stromerzeugenden Biomasseinstallation auf Biogasanlagen. Hier werden 306.069 MWh/a aus der regenerativen Energie erzeugt. Das sind 11 % bzw. 33 % der Stromerzeugung für die Region aus der erneuerbaren Energiequelle Biogas. Diese Zahlen werden vom Stromversorger geliefert, da dieser die Stromproduktion dokumentiert, um so die Stromvergütung zu regeln. Die genaue Quelle, d.h. die Kapazität und Anlagentechnik der Biogasanlagen, ist dabei nicht bekannt. Aus diesem Grund wurde die vorliegende Studie durchgeführt. Diese hat zum Ziel die genehmigten Technologien der einzelnen Biogasanlagen, die nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz genehmigt wurden, in Schleswig-Flensburg und Nordfriesland zu erfassen.
Methodik und Abgrenzung:
Die Bestandsaufnahme der verwendeten Biogasanlagentechnologien im Norden Schleswig-Holsteins analysiert technische Daten der Biogasanlagen in den Landkreisen Schleswig-Flensburg und Nordfriesland. Bei den Daten handelt es sich um Informationen über die technischen Ausführungen der untersuchten Biogasanlagen. So werden Details der Einsatzsubstrate, Fermentationstechnik, Gärrest- und Gaslagerung aufgenommen und in der vorliegenden Studie analysiert. Die Aufnahme erfolgt aufgrund der […]
Die Energieziele der Bundesregierung bis 2020 definieren eine Beteiligung der erneuerbaren Energien am gesamten Bruttostromverbrauch von 30 % sowie den Anteil von 14 % an der bundesweiten Wärmeversorgung. Aktuell decken erneuerbare Energiequellen 10,3 % des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs und Bioenergie spielt dabei mit einem Anteil von mehr als 7 % eine große Rolle. Dies ist auf die vielseitige Nutzung der Biomasse zurückzuführen. Innerhalb der Bioenergienutzung wird 33 % des Stromes und 10 % der Wärme durch Biogas gewonnen. Damit ist Biogas ein wichtiges Standbein der Energieerzeugung aus Biomasse.
In Schleswig-Holstein haben erneuerbare Energien einen Anteil von 31 % an der Bereitstellung des genutzten Stroms. Nach Wind ist Biomasse die regenerative Quelle, die einen großen Teil mit über 16 % der erneuerbaren elektrischen Energie für das Land Schleswig-Holstein bereitstellt. Zwei der führenden untersuchten Landkreise des Landes sind Nordfriesland und Schleswig-Flensburg mit Anteilen am regenerativ erzeugten Strom von 170 % bzw. 62 %. In Nordfriesland werden 227.636 MWh/a Strom aus Biomasse erzeugt, die hauptsächlich auf Biogas zurückzuführen ist. Auch in Schleswig-Flensburg basiert der größte Teil der stromerzeugenden Biomasseinstallation auf Biogasanlagen. Hier werden 306.069 MWh/a aus der regenerativen Energie erzeugt. Das sind 11 % bzw. 33 % der Stromerzeugung für die Region aus der erneuerbaren Energiequelle Biogas. Diese Zahlen werden vom Stromversorger geliefert, da dieser die Stromproduktion dokumentiert, um so die Stromvergütung zu regeln. Die genaue Quelle, d.h. die Kapazität und Anlagentechnik der Biogasanlagen, ist dabei nicht bekannt. Aus diesem Grund wurde die vorliegende Studie durchgeführt. Diese hat zum Ziel die genehmigten Technologien der einzelnen Biogasanlagen, die nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz genehmigt wurden, in Schleswig-Flensburg und Nordfriesland zu erfassen.
Methodik und Abgrenzung:
Die Bestandsaufnahme der verwendeten Biogasanlagentechnologien im Norden Schleswig-Holsteins analysiert technische Daten der Biogasanlagen in den Landkreisen Schleswig-Flensburg und Nordfriesland. Bei den Daten handelt es sich um Informationen über die technischen Ausführungen der untersuchten Biogasanlagen. So werden Details der Einsatzsubstrate, Fermentationstechnik, Gärrest- und Gaslagerung aufgenommen und in der vorliegenden Studie analysiert. Die Aufnahme erfolgt aufgrund der […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Reenie Vietheer
Bestandsaufnahme der in den Biogasanlagen im Norden Schleswig-Holsteins
verwendeten Technologie
ISBN: 978-3-8428-1359-5
Herstellung: Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2011
Zugl. Fachhochschule Flensburg, Flensburg, Deutschland, Bachelorarbeit, 2011
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© Diplomica Verlag GmbH
http://www.diplomica.de, Hamburg 2011
I
Danksagung
Besonderer Dank gilt allen, die mich bei der Ausarbeitung dieser Bachelor-Thesis
unterstützt haben.
Herrn Prof. Dr. Jens Born möchte ich besonders für die Vergabe und Betreuung dieser
Bachelorarbeit danken. Trotz kurzfristiger Änderungen war Herr Born sehr umsichtig und
hat mir bei der Themenfindung geholfen und mich bei der Ausarbeitung unterstützt. Den
Mitarbeitern vom Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume möchte ich
für die Freundlichkeit und besonders Herrn Ralf Petersen für die Unterstützung danken.
So konnte ich mir u.a. vor Ort ein Bild der Biogasanlagen im Norden Schleswig-Holsteins
machen. Bei Herrn Martin Paproth möchte ich für die Beantwortung vieler Fragen
bedanken.
Auch möchte ich meiner Familie und meinem Freund danken, die mich immer unterstützt
und bei der Entscheidung diese Bachelor-Thesis zu schreiben, bekräftigt haben.
II
Inhaltsverzeichnis
Danksagung ... I
Abkürzungsverzeichnis ... IV
Abbildungsverzeichnis ... VI
Tabellenverzeichnis ... VII
1
Einleitung ... 1
1.1
Methodik und Abgrenzung ... 1
2
Anlagentechnik ... 5
2.1
Biogasanlage ... 5
2.1.1
Substratlagerung ... 5
2.1.2
Einbringverfahren ... 5
2.1.3
Vorbehandlung und Aufbereitung der Substrate ... 5
2.1.4
Vergärung ... 6
2.1.4.1
Nass- und Trockenfermentation ... 6
2.1.4.2
Durchmischungssysteme ... 7
2.1.4.3
Art der Beschickung... 8
2.1.4.4
Prozesstemperatur ... 8
2.1.4.5
Prozessstufen ... 8
2.1.4.6
Prozessauftrennung... 8
2.1.4.7
Entschwefelung und Entfeuchtung ... 9
2.1.5
Gärrestlager... 9
2.1.6
Gasspeicher ...10
2.1.7
Energieerzeugung ...10
2.1.7.1
Blockheizkraftwerk ... 11
2.2
Substrate ...13
2.3
Biogas ...14
3
Ergebnisse der Datenerhebung...17
3.1
Substrate ...17
3.1.1
Nachwachsende Rohstoffe ...18
3.1.2
Wirtschaftsdünger und organische Reststoffe ...19
III
3.2
Lagerungs- und Beschickungstechnik...22
3.3
Vergärung ...23
3.3.1
Gärbehälter ...23
3.3.2
Vergärungsverfahren ...27
3.3.3
Prozessstufen ...27
3.3.4
Rührwerke ...28
3.3.5
Entschwefelung ...29
3.4
Gärrestlager ...29
3.5
Gasspeicher ...31
3.6
Energieerzeugung ...34
3.6.1
Installierte Leistung ...34
3.6.2
Blockheizkraftwerk ...37
3.6.3
Strom und Wärme ...40
3.7
Entwicklung der BImSchG-Anlagen-Genehmigung ...42
3.7.1
Änderungsgenehmigung ...44
4
Projektplanung ...46
4.1
Planer und Hersteller ...46
5
Zusammenfassung...48
6
Fazit ...50
Literaturverzeichnis ... VIII
Anhang ... XI
A.
Überblick der Bestandsaufnahme... XI
B.
Verordnung über die Honorare für Architekten- und Ingenieurleistungen ... XII
IV
Abkürzungsverzeichnis
a
Jahr
ATM
Außenmotorrührwerk
BGA
Biogasanlage
BHKW
Blockheizkraftwerk
BImSchG-Anlagen
Biogasanlagen, die nach dem BImSchG genehmigt sind
BImSchG
Bundes-Immissionsschutzgesetz
CH
4
Methan
CO
2
Kohlendioxid
d
Tag
EEG
Erneuerbare-Energien-Gesetz
F
Fermenter
FM
Frischmasse
FNR
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
GPS
Ganzpflanzensilage
GRL
Gärrestlager
GS
Grassilage
h
Stunde
H
2
SO
4
Schwefelsäure
kW
Kilowatt
kW
el
Kilowatt elektrisch
kW
th
Kilowatt thermisch
LLUR
Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
Max.
Maximum
Min.
Minimum
Mittel
Mittelwert/Durchschnitt
MS
Maissilage
MW
Megawatt
MW
FWL
Megawatt Feuerungswärmeleistung
MWh/a
Megawattstunden pro Jahr
NawaRo
Nachwachsende Rohstoffe
NG
Nachgärer
NF
Nordfriesland
oTM
organische Trockenmasse
RG
Rindergülle
SG
Schweinegülle
V
SL-FL
Schleswig-Flensburg
t
Tonne
TNS-Verfahren
Trocken-Nass-Simultan-Verfahren
TF
Trockenfermenter
TM
Trockenmasse
TM-Gehalt
Trockenmassegehalt
TMR
Tauchmotorrührwerk
VDI-Richtline
Verein Deutscher Ingenieure Richtlinie
Vol-%
Volumenprozent
VI
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Genehmigungskriterien einer Biogasanlage ... 3
Abbildung 2: Verlauf der Vergärung ...15
Abbildung 3: Anteile der Nachwachsenden Rohstoffe ...18
Abbildung 4: Anteile der Wirtschaftsdünger, Substrate aus der Weiterverarbeitung und
organischen Reststoffe ...20
Abbildung 5: Anteile der Einsatzsubstrate in Schleswig-Flensburg...21
Abbildung 6: Anteile der Einsatzsubstrate in Nordfriesland ...21
Abbildung 7: Bruttovolumen der Fermenter in Schleswig-Flensburg ...24
Abbildung 8: Bruttovolumen der Fermenter in Nordfriesland ...24
Abbildung 9: Bruttovolumen der Nachgärer in Schleswig-Flensburg ...25
Abbildung 10: Bruttovolumen der Nachgärer in Nordfriesland ...25
Abbildung 11: Relative Häufigkeit der Fermentervolumen ...26
Abbildung 12: Relative Häufigkeit der Nachgärervolumen ...27
Abbildung 13: Rührwerke der Fermenter ...29
Abbildung 14: Abdeckung der Gärrestlager ...31
Abbildung 15: Gasspeicherung ...32
Abbildung 16: Gasspeichervolumen der Fermenter ...34
Abbildung 17: Feuerungswärmeleistung der Biogasanlagen in Schleswig-Flensburg ...36
Abbildung 18: Feuerungswärmeleistung der Biogasanlagen in Nordfriesland ...36
Abbildung 19: Installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in Schleswig-Flensburg
...37
Abbildung 20: Installierte elektrische Leistung der Biogasanlagen in Nordfriesland ...37
Abbildung 21: BHKW-Typen in Schleswig-Flensburg ...38
Abbildung 22: BHKW-Typen in Nordfriesland ...38
Abbildung 23: Elektrischer Wirkungsgrad...39
Abbildung 24: Strom- und Wärmeerzeugung der Biogasanlagen in Schleswig-Flensburg40
Abbildung 25: Strom- und Wärmeerzeugung der Biogasanlagen in Nordfriesland ...41
Abbildung 26: Entwicklung der Biogasanlagengenehmigung in Schleswig-Flensburg ...42
Abbildung 27: Entwicklung der Biogasanlagengenehmigung in Nordfriesland ...43
Abbildung 28: Änderungen in Schleswig-Flensburg ...44
Abbildung 29: Änderungen in Nordfriesland ...45
VII
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Einteilung der Vergärung ... 6
Tabelle 2: Vergleich von Gas-Otto-Motor und Zündstrahlmotor ...12
Tabelle 3: Richtwerte für die Gasausbeute ...14
Tabelle 4: Biogas mit 60 Vol-%CH4, 38 Vol-% CO2, 2 Vol-% Restgasen im Vergleich zu
anderen Gasen ...15
Tabelle 5: Menge der Einsatzsubstrate ...18
Tabelle 6: Substratmengen ...22
Tabelle 7: Kennwerte der Fermenter und Nachgärer ...23
Tabelle 8: Kriterien der Vergärung in Nordfriesland ...27
Tabelle 9: Prozessstufen der Biogasanlagen in Schleswig-Flensburg und Nordfriesland 28
Tabelle 10: Mittelwerte der Kennwerte der Gärrestlager ...30
Tabelle 11: Abdeckung der Gärrestlager ...30
Tabelle 12: Gasspeichervolumen der Fermenter ...33
Tabelle 13: Kennwerte der Energieerzeugung ...35
Tabelle 14: Anzahl der BHKW-Motoren ...39
Tabelle 15: Planer und Hersteller der Biogasanlagen in Schleswig-Flensburg und
Nordfriesland ...47
1
1 Einleitung
Die Energieziele der Bundesregierung bis 2020 definieren eine Beteiligung der
erneuerbaren Energien am gesamten Bruttostromverbrauch von 30 % sowie den Anteil
von 14 % an der bundesweiten Wärmeversorgung. Aktuell decken erneuerbare
Energiequellen 10,3 % des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs und Bioenergie
spielt dabei mit einem Anteil von mehr als 7 % eine große Rolle. Dies ist auf die vielseitige
Nutzung der Biomasse zurückzuführen. Innerhalb der Bioenergienutzung wird 33 % des
Stromes und 10 % der Wärme durch Biogas gewonnen. Damit ist Biogas ein wichtiges
Standbein der Energieerzeugung aus Biomasse. (Böhme, Dürrschmidt und van Mark
2010, 8 und 12-13)
In Schleswig-Holstein haben erneuerbare Energien einen Anteil von 31 % an der
Bereitstellung des genutzten Stroms. Nach Wind ist Biomasse die regenerative Quelle,
die einen großen Teil mit über 16 % der erneuerbaren elektrischen Energie für das Land
Schleswig-Holstein bereitstellt. Zwei der führenden untersuchten Landkreise des Landes
sind Nordfriesland und Schleswig-Flensburg mit Anteilen am regenerativ erzeugten Strom
von 170 % bzw. 62 %. (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. 2010) In
Nordfriesland werden 227.636 MWh/a Strom aus Biomasse erzeugt, die hauptsächlich auf
Biogas zurückzuführen ist (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. b) 2010). Auch
in Schleswig-Flensburg basiert der größte Teil der stromerzeugenden
Biomasseinstallation auf Biogasanlagen. Hier werden 306.069 MWh/a aus der
regenerativen Energie erzeugt (Deutsche Gesellschaft für Sonnenerergie e.V. a) 2010).
Das sind 11 % bzw. 33 % der Stromerzeugung für die Region aus der erneuerbaren
Energiequelle Biogas. Diese Zahlen werden vom Stromversorger geliefert, da dieser die
Stromproduktion dokumentiert, um so die Stromvergütung zu regeln. Die genaue Quelle,
d.h. die Kapazität und Anlagentechnik der Biogasanlagen, ist dabei nicht bekannt. Aus
diesem Grund wurde die vorliegende Studie durchgeführt. Diese hat zum Ziel die
genehmigten Technologien der einzelnen Biogasanlagen, die nach dem Bundes-
Immissionsschutzgesetz genehmigt wurden, in Schleswig-Flensburg und Nordfriesland zu
erfassen.
1.1 Methodik und Abgrenzung
Die Bestandsaufnahme der verwendeten Biogasanlagentechnologien im Norden
Schleswig-Holsteins analysiert technische Daten der Biogasanlagen in den Landkreisen
Schleswig-Flensburg und Nordfriesland. Bei den Daten handelt es sich um Informationen
über die technischen Ausführungen der untersuchten Biogasanlagen. So werden Details
der Einsatzsubstrate, Fermentationstechnik, Gärrest- und Gaslagerung aufgenommen
2
und in der vorliegenden Studie analysiert. Die Aufnahme erfolgt aufgrund der
Genehmigungsordner der Biogasanlagen der Landkreise Schleswig-Flensburg und
Nordfriesland, die im Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des
Landes Schleswig-Holstein vorliegen. In jedem Ordner werden die oben genannten
relevanten technischen Daten nachgeschlagen und in einer Excel-Tabelle dokumentiert.
Nach der Aufnahme der Informationen, werden diese in der vorliegenden Studie analysiert
und bewertet. Da die aufgenommenen Daten aus Genehmigungsordnern stammen, sind
sie von theoretischem Hintergrund und werden nicht zwingend in der Praxis verwendet.
Die Bestandsaufnahme der technischen Komponenten einer Biogasanlage begrenzt sich
auf die Landkreise Schleswig-Flensburg und Nordfriesland sowie auf die Biogasanlagen,
welche nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG-Anlagen) genehmigt
wurden. Diese Eingrenzung wurde aus zeitlichen und organisatorischen Gründen gewählt.
Die Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) ist einer der
zwei Wege, die gewählt werden müssen, um eine Biogasanlage zu genehmigen. Um
diese komplizierten Genehmigungswege zu verdeutlich, wurde die Abbildung 1 erstellt.
Sie zeigt den Verlauf bzw. die Abgrenzung der Genehmigungswege. So entscheiden vier
Kriterien über die Art der Genehmigung einer Biogasanlage. Eine Anlage muss erstens
nach dem BImSchG genehmigt werden, wenn sie im Zusammenhang mit einer
genehmigungsbedürftigen Anlage, z.B. einer Tierhaltungsanlage, errichtet wird. Zweitens
ist eine Genehmigung nach dem BImSchG notwendig, wenn die Feuerungsleistung des
BHKW 1 Megawatt (MW) überschreitet, drittens, wenn brennbares Gas in Behältern mit
einem Fassungsvermögen von über 3 Tonnen (t) gelagert wird und viertens, wenn die
Güllelagerkapazität mehr als 6.500 m³ beträgt.
3
Abbildung 1: Genehmigungskriterien einer Biogasanlage (Eigene Darstellung nach Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und
Tourismus 2010)
Die beiden folgenden Kriterien wurden nicht in der Abbildung 1 dargestellt, da sie nur für
wenige landwirtschaftliche Biogasanlagen zutreffen. So muss eine Biogasanlage nach
dem BImSchG genehmigt werden, wenn die Mengengrenze der biologischen Behandlung
von gefährlichen und nicht gefährlichen Abfällen überschritten wird. Folglich muss bei der
Mengenüberschreitung von täglich 10 t nicht gefährlicher Abfälle die Anlage nach dem
BImSchG genehmigt werden. Bei gefährlichen Abfällen liegt der Grenzwert bei einer
Tonne pro Tag (t/d). Auch die Lagerung von gefährlichen und nicht gefährlichen Abfällen
ist ab 1 bzw. 100 Tonnen genehmigungspflichtig nach dem BImSchG.
In den folgenden Kapiteln werden die Ergebnisse der Bestandsaufnahme vorgestellt.
Anfänglich werden im zweiten Kapitel die Grundlagen der Biogasanlagentechnik gelegt.
Es wird auf die einzelnen Komponenten einer Biogasanlage eingegangen,
Einsatzsubstrate definiert und das Produkt Biogas vorgestellt. Aufgrund der zeitlichen
Begrenzung werden nur relevante Techniken, die auch bei der Bestandsaufnahme
dokumentiert wurden, detailliert erläutert. Im dritten Kapitel folgen die Ergebnisse der
Bestandsaufnahme. Diese Ergebnisse werden in Form von Tabellen und Abbildungen
dargestellt. Da diese vom Verfasser erstellt wurden, jedoch auf den Daten des LLUR
4
beruhen, werden sie mit ,,Darstellung nach LLUR" ausgewiesen. Bei den Ergebnissen der
Datenerhebung handelt es sich um die detaillierte Erläuterung und den Vergleich der
Bestandteile der Biogasanlagentechnik aus den beiden Landkreisen. So werden die
Gärbehälter Fermenter und Nachgärer analysiert. Dabei wird tiefer auf die Volumina,
Vergärungsverfahren, Prozessstufen, Rührwerke und Entschwefelung eingegangen. Auch
das Gärrestlager, der Gasspeicher und die Energieerzeugung werden beschrieben. Hier
werden die installierte Leistung und das Blockheizkraftwerk genannt und analysiert. Am
Ende des dritten Kapitels wird die Entwicklung der Genehmigungen der BImSchG-
Anlagen in Schleswig-Flensburg und Nordfriesland erläutert. Außerdem wird auf die
Änderungsgenehmigungen der Biogasanlagen, die zu einem späteren Zeitpunkt beim
LLUR beantragt wurden, eingegangen. Das vierte Kapitel beschäftigt sich mit der
Projektplanung und listet die Planer und Hersteller der Biogasanlagen der beiden
Landkreise auf. Eine Zusammenfassung der Studie wird im fünften Kapitel gegeben, um
diese Arbeit schließlich mit einem Fazit zu beenden.
5
2 Anlagentechnik
2.1 Biogasanlage
Die Funktionsweise einer Biogasanlage ist ein wiederkehrender Kreislauf, der mit der
Anlieferung von landwirtschaftlichen Substraten beginnt. Diese werden dann gelagert,
aufbereitet und evtl. vorbehandelt. Durch Einbringverfahren werden sie der
Fermentationsphase zugeführt und hier verwertet. Dabei wird das Biogas im Gasspeicher
aufgefangen und aufbereitet, um dann zur Energieerzeugung verwendet zu werden. Die
ausgegorenen Substrate werden gelagert und anschließend auf die landwirtschaftlichen
Flächen ausgebracht. Dieses Kapitel stellt im Folgenden die verfahrenstechnische
Grundlagen einer Biogasanlage vor.
2.1.1 Substratlagerung
Die Lieferung und Lagerung der flüssigen, hofeigenen oder fremden Einsatzsubstrate
erfolgt in Gülle- oder Vorgruben.
Die Lieferung der nachwachsenden Rohstoffe (NawaRo) erfolgt an das Fahrsilo bzw. die
Silageplatte. Hier werden die angelieferten stichfesten Substrate gelagert, bis sie in das
Fermentationsverfahren eingebracht werden. Wichtig bei der Silagelagerung ist, dass das
Substrat gut verdichtet und luftdicht abgedeckt ist, um Sickersaftbildung und
Fehlgärungen zu verhindern (Kriz und Thaysen 2007). Das Fahrsilo ist ein
Silagelagerungsystem, dass auf einer Betonplatte basiert, die mit gerade oder schräg
aufgestellten Seitenwänden abgegrenzt ist. Die Silageplatte besteht aus einer
Betonplatte.
2.1.2 Einbringverfahren
Die festen Einsatzsubstrate werden mit einem Radlader zum Feststoffeintrag transportiert.
Hier werden die Feststoffe über den Feststoffeintrag mithilfe eines Schneckensystems in
die Fermentationsbehälter überführt. Die flüssigen Substrate werden durch Leitungen in
die Vergärungsbehälter gepumpt. (VDI 3475 2010, 20)
2.1.3 Vorbehandlung und Aufbereitung der Substrate
Die Vergärbarkeit der Einsatzsubstrate kann durch Vorbehandlung und Aufbereitung
verbessert werden. Diese Vorgehen müssen jedoch in der Praxis auf Praktikabilität
geprüft werden, da solche nur in bestimmten Fällen notwendig, sinnvoll oder durchführbar
sind. Die Vorbehandlung und Aufbereitung ist abhängig vom Substrat und der
wirtschaftlichen Machbarkeit. Verfahren wie Zerkleinerung grober Einsatzsubstrate,
6
Abscheidung von Fetten, Vermischung der Substrate im Mischbehälter, Anmaischen der
schüttfähigen Einsatzsubstrate, Hemmstoffreduktion, Hygienisierung oder Versetzung mit
Enzymen werden eingesetzt. (Kaltschmitt, Hartmann und Hofbauer 2009, 875) (VDI 3475
2010, 20-21)
2.1.4 Vergärung
Der
Fermenter
ist das Kernstück der Biogaserzeugung. Hier wird unter
Sauerstoffabschluss in mehreren Stufen (vgl. Abbildung 2) Biogas gewonnen. Um diese
regenerative Energiequelle zu erzeugen, gibt es verschiedene Techniken, die in Tabelle 1
vorgestellt und im Folgenden detailliert erläutert werden.
Tabelle 1: Einteilung der Vergärung (Eigene Darstellung nach Döhler, et al. 2009, 14)
Kriterium
Verfahren
Trockenmassegehalt
i. Nassvergärung
ii. Trockenvergärung
Durchmischungssysteme
i. Pfropfenstromverfahren
ii.
Verfahren mit Volldurchmischung
iii. Sonderverfahren,
z.B. Perkolationsverfahren
Art der Beschickung
i. kontinuierlich
ii. diskontinuierlich
Prozesstemperatur
i. psychrophil
(<
25
°C)
ii.
mesophil (32-42 °C)
iii. thermophil
(50-57
°C)
Prozessstufen
i. einstufig
ii. mehrstufig
Prozessauftrennung
i. einphasig
ii. mehrphasig
2.1.4.1 Nass- und Trockenfermentation
Nass- und Trockenfermentation (NF und TF) unterscheiden sich in dem
Trockenmassenanteil der eingesetzten Substrate. Die Nassvergärung findet mit einem
Substratgemisch statt, das einen maximalen Trockenmassegehalt (TM-Gehalt) von 40 %
besitzt (Kaltschmitt, Hartmann und Hofbauer 2009, 887). Die Trockenvergärung nutzt
stapelbare Substrate, die einen Trockenmassenanteil von mehr als 30 % aufweisen
(Döhler, et al. 2009, 14). Durch den TM-Gehalt der Substrate kann nur bedingt auf Nass-
bzw. Trockenfermentation rückgeschlossen werden. Flüssige Einsatzsubstrate werden
jedoch meist nur in der Nassfermentation eingesetzt. (Kaltschmitt, Hartmann und
Hofbauer 2009, 881)
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2011
- ISBN (eBook)
- 9783842813595
- DOI
- 10.3239/9783842813595
- Dateigröße
- 982 KB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Fachhochschule Flensburg – Energie- und Umweltmanagement
- Erscheinungsdatum
- 2011 (April)
- Note
- 2,0
- Schlagworte
- biogasanlage biogas schleswig-holstein einsatzsubstrate gärbehälter
