22 Allgäuer Bauernblatt 42/2015

Agrarmanagement

Rührwerke für Gärbehälterund GärrestlagerDie in landwirtschaftlichen Biogasanlagen eingesetzte Rühr-technik stammt ursprünglich aus der Gülle- und Abwasser-technik. Mit dem Einsatz nachwachsender Rohstoffe, die zumTeil auch gänzlich ohne zusätzliche Zugabe von Flüssigkeitenin Biogasanlagen vergoren werden, stiegen die Trockensub-stanz- und Fasergehalte der Gärgemische stark an. Damit ver-änderten sich auch die Anforderungen an die Rührtechnik.

Während in der Gülletechnik einemöglichst hohe Rührflügel-

drehzahl mit großer Schubkraft für einrasches Aufrühren von Schwimm-schichten in Güllelagern gefragt ist, fo-kussiert sich der Anspruch an die Rühr-technik in Gärbehältern eher auf eineschonende und konstante Homogeni-sierung der Suspension. Um diesemAnspruch gerecht zu werden, wurdengroßdimensionierte, eher langsam lau-fende Rührwerke entwickelt. Stationä-re Güllerührtechnik findet heutzutagein erster Linie in Gärrestlagern Ver-wendung.In den Gärbehältern und Gärrestlagerneiner Biogasanlage (BGA) erfolgt dasRühren vor allem zu den folgendenZwecken:� Ausgleich von Temperatur- und

Konzentrationsunterschieden imGärgemisch

� Vermischung von Feststoffen undFlüssigkeiten

� Vermeidung der Bildung vonSchwimm- und Sinkschichten

� Verbesserung des Wärmeaustau-sches an den Heizflächen

� Erleichterung des Gasaustritts ausdem Gärgemisch.

Da Gärgemische typischerweise einesogenannte Pseudoplastizität aufwei-sen, kann kein eindeutiger Wert für dieViskosität angegeben werden, was dieAuslegung der Rührwerke erschwert.Des Weiteren hängen die Viskositätund andere rührtechnisch relevante Ei-genschaften eines Gärgemisches maß-geblich von den Einsatzstoffen ab. Beider Auswahl der Rührwerke für Gärbe-hälter sollte daher immer die jeweiligeEinsatzstoffkonstellation das zentraleEntscheidungskriterium sein.In der Summe hängen Erfolg und Effi-

zienz eines Rührvorganges von einerInteraktion folgender Faktoren ab:� installierte Leistung der Rührwerke� Konstellation der Rührwerke

(Schnellläufer ↔ Langsamläufer,ziehend ↔ schiebend, vertikal ↔horizontal)

� Behältergeometrie� Beschaffenheit des Mediums Tro-

ckensubstanz (TS) - Gehalt, Struk-tur, Viskosität).

Auslegung und EignungRührwerke in Gärbehältern von Bio-gasanlagen verbrauchen einen Groß-teil der für den Anlagenbetrieb not-wendigen elektrischen Energie. Unter-suchungen an bayerischen Biogas-Pi-lotanlagen haben ergeben, dass derStromverbrauch zur Durchmischungder Gärsuspension in der ersten Vergä-rungsstufe im Mittel etwa 25 % desGesamtverbrauchs ausmacht. Derbreite Schwankungsbereich des Strom-verbrauchsanteils von 6 % bis maximal58 % zeigt, dass es beim Energieauf-wand für das Rühren erhebliche Ein-sparpotentiale gibt.Eine zentrale Rolle im Hinblick auf denStromverbrauch der Rührwerke spieltdie Interaktion zwischen eingesetzterRührtechnik und den Eigenschaftendes Mediums. Dünnflüssige Gärgemi-sche (z.B. bei hohem Schweinegüllean-teil), denen faserreiches Material (z.B.Ladewagengras) beigemengt wird, nei-gen stark zur Entmischung. Schneller

Gegenüberstellung von neuem und verschlissenem Propeller eines Schnellläufers.

Die verschiedenen Rührwerkstypen in derÜbersicht.

Allgäuer Bauernblatt 42/2015 23

Agrarmanagement

laufende Rührwerke sind hier bessergeeignet als langsam laufende Rühr-werke, um die aufschwimmenden Fa-sern in kurzer Zeit wieder effektiv ein-zumischen. Grund dafür ist die hoheSchubleistung der schnell drehendenkleineren Propeller, die Schwimm-schichten schneller auflösen könnenals langsam laufende Rührwerke. Cha-rakteristisches Rührbild ist in diesemFall ein Drehen des ganzen Gärbehäl-terinhalts. Wie Messungen belegen,gilt für schnell- und mittelschnelllau-fende Rührwerke: Je dünnflüssiger einzu durchmischendes Medium ist, umsomehr Masse muss von dem Rührwerkin kurzer Zeit in Bewegung gebrachtwerden. Um diese enorme Kraft aufzu-bringen, ist die Stromaufnahme desRührwerks während des Rührvorgan-ges sehr hoch. Im Gegenzug könnenaber die Rührzeiten relativ kurz gehal-ten werden. Trockensubstanz- und faserreiche Sus-pensionen entmischen sich deutlichlangsamer als dünnflüssige. Ziel einesRührvorgangs ist hier ein intensivesDurchmischen des Gärgemischs sowiedie Erleichterung des Gasaustritts ausdem Medium. Langsamer laufendeRührwerke mit großen Flügeldurch-messern wurden speziell für diesen

Zweck entwickelt. Schnellläufer mitkleineren Rührflügeln erreichen die ge-wünschte Wirkung schlechter. Dick-flüssige Gärgemische sind zu träge, ummit dem punktuellen Schub einesSchnellläufers eine intensive Durchmi-schung wie bei großdimensioniertenLangsamläufern erzielen zu können.Beobachtungen in der Praxis belegenzudem, dass hohe Propellerdrehzahlenin dickflüssigen Gärgemischen zu ei-nem erhöhten Verschleiß der Rührflü-gel führen. Auch das Gärbehältervolumen spieltim Hinblick auf den Rühraufwand einewichtige Rolle: Je kleiner der Gärraum,desto kleiner auch der notwendigeAufwand für das Durchmischen desBehälters. Gegebenenfalls kann essinnvoll sein, anstelle eines großen Fer-menters zwei kleinere zu errichten. Grundsätzlich sollten die Rührwerke injedem Fall so ausgelegt werden, dasseine ausreichende Leistungsreservevorhanden ist, um Änderungen in derSubstratzusammensetzung oder Pro-zessstörungen effektiv begegnen zukönnen. Zur flexiblen Anpassung derRührleistung an unterschiedliche Sub-stratzusammensetzungen kann es invielen Fällen sinnvoll sein, die Rühr-werke mit Frequenzumrichtern zu be-

treiben und so trotz der Leistungsre-serve den Stromverbrauch niedrig zuhalten.Vor der Investition in neue Rührtech-nik ist mit dem Hersteller abzuklären,ob bzw. für welche unterschiedlich ex-plosionsgefährdeten Bereiche dasRührwerk eine entsprechende ATEX-Zulassung hat und entsprechend ge-kennzeichnet ist.Ein weiterer wichtiger Aspekt, auf denbei der Anschaffung und Installationneuer Rührtechnik geachtet werdensollte, ist der Lärmschutz. Rührwerks-motoren verursachen mehr oder weni-ger laute Geräusche. Ob die Geräusche

� Güllegruben� Biogasbehälter� Stahlbetonsilos� Fahrsilos� Stallunterbauten

Ein Partnerauf den

Verlass ist.

OSTERRIEDER BAU GmbHSilo- und Betonbau

87772 PfaffenhausenTel. 08265/1051, Fax 7798info@osterrieder-bau.dewww.osterrieder-bau.de

Über

50 Jahre

Erfahrung

Schnelllaufendes Tauchmotor-Propeller-rührwerk mit Kabelführung am Tragseil.

24 Allgäuer Bauernblatt 42/2015

Agrarmanagement

beim Betrieb von Rührwerken zu einerLärmbelastung für Anwohner werden,hängt von mehreren Faktoren ab. Dazuzählen der räumliche Abstand der Bio-gasanlage zur Siedlung, der Geräusch-pegel des Rührwerksmotors sowie eineausreichende Wartung der Rührwerke.Häufig treten insbesondere bei einempermanenten Betrieb von Rührwerkenmit Frequenzumrichtern lautere Surr-geräusche auf, die auch über weitereDistanzen vernehmbar sind. Besondersin Siedlungsnähe sind daher entspre-chende Lärmschutzvorkehrungen zutreffen.

Betriebsstörungen und WartungEin Totalausfall der Rührtechnik in ei-nem Gärbehälter unterbricht den Re-gelbetrieb der Biogasanlage und kanndamit erhebliche Kosten nach sich zie-hen. Um diesem vorzubeugen, solltefür den Fall eines Stromausfalls eineNotstromversorgung vorhanden sein.Des Weiteren ist dafür zu sorgen, dassin Gärbehältern je Meter Füllhöhemindestens 10 cm Freibord unterhalbder Wandkrone vorgesehen sind. Diesverschafft im Störungsfall zeitlichenSpielraum, um eine Havarie durch auf-quellendes Gärgemisch vermeiden zukönnen. Ein aufquellender Fermenter-inhalt kann eine Betondecke anheben,sodass die Dichtigkeit des Gärbehäl-ters nicht mehr gewährleistet werdenkann.Um einen weitgehend störungsfreienBetrieb der Rührwerke sicherstellen zukönnen, sollten diese entsprechendden Herstellerangaben regelmäßig ge-wartet werden. Zudem sind die Rühr-flügel im Gärgemisch Verschleiß ausge-

setzt, was die Intensität und Effizienzdes Rührvorgangs im Laufe der Zeitdeutlich reduziert. Der Verschleiß der Rührflügel hängtvon folgenden Faktoren ab:� Material des Rührflügels (Stahl ver-

zinkt / Stahl gehärtet / VA)� Tägliche Laufzeit� Drehzahl des Propellers� Konsistenz des Mediums (TS-Ge-

halt, Struktur, Viskosität)Bei hohen Drehzahlen und hoher Vis-kosität des Gärgemisches könnenRührflügel bereits nach ein bis zweiJahren so verschlissen sein, dass einTausch notwendig wird. Praxiserfah-rungen belegen, dass die Entwicklungder Stromaufnahme eines Rührwerksals Indikator für den Rührflügelver-schleiß herangezogen werden kann.Die Stromaufnahme eines Rührwerksin einem relativ gleichbleibend be-schaffenen Gärmedium reduziert sichin dem Maße, wie sich der Rührflügel-durchmesser durch Abrieb verringert. Zur Vermeidung längerer Betriebsaus-fälle der Biogasanlage und damit ver-bundener Kosten sollte bereits beimBau des Gärbehälters oder Gärrestla-

gers darauf geachtet werden, dass dieRührtechnik so installiert wird, dass siemöglichst während des regulären Anla-genbetriebs gewartet werden kann,ohne den Gärbehälter vollständig ent-leeren zu müssen.

Die wichtigsten RührwerkstypenTauchmotor-Propellerrührwerke: Die-ser Rührwerkstyp ist in der Biogaspro-duktion schon seit sehr langer Zeit imEinsatz und wird noch immer häufigverwendet. Tauchmotor-Propeller-rührwerke (TMPR) finden sowohl involldurchmischten Gärbehältern alsauch Gärrestlagern mit wechselndenFüllständen Anwendung. In Gärbehäl-tern werden TMPR meist in Kombina-tion mit anderen Rührwerkstypen be-trieben. Der Rührflügel (Propeller) bildet mitdem Elektromotor eine Einheit, diekomplett in das zu durchmischendeMedium eintaucht. Daher muss das ge-samte Rührwerksgehäuse druckwas-serdicht und korrosionsfest ausgeführtwerden. Das Rühraggregat ist an einervertikal angeordneten Führungsstangebefestigt und kann an dieser mit Hilfeeiner Seilwinde in der Höhe verstelltwerden. Optional kann die Führungs-stange mithilfe einer Kurbel nachrechts oder links geschwenkt und da-mit die Wirkrichtung des Rührwerksverändert werden. Manche Herstellerbieten auch die Möglichkeit an, dasRührwerk mithilfe eines Steckbolzensum 30 Grad nach oben und unten zuschwenken.Tauchmotorrührwerke waren bishermit kleinen Rührflügeln (Ø 400 bis 600mm) ausgestattet und wurden mit ho-

Wand-Stabmixer mit hydraulischer Vor-richtung zur Verstellung der Wellennei-gung. Fotos: LfL

Wir sind Ihr kompetenter Partner für den Bau von Stahlbeton-Rundbehältern (Fermenter, Nachgärbehälter,

Endlager, Gärrestlager, Vorlagebehälter, Anmischbehälter, uvm.)

B I O G A S B E H Ä L T E R

Wolf System GmbH Am Stadtwald 20

94486 Osterhofen, Tel. 09932/37-0, Fax 2893

mai l@wol fsys tem.de , www.wo l fsys tem.de

Allgäuer Bauernblatt 42/2015 25

Agrarmanagement

hen Propellerdrehzahlen (bis zu 600U/Min.) betrieben. Sie zählen dahereigentlich zur Familie der Schnellläufer.Mit ihrer hohen Drehzahl erzeugendiese Rührwerke eine große, gerichte-te Schubleistung, die gut für das Auf-rühren von Gärrest oder das Durchmi-schen dünnflüssiger Gärgemische ge-eignet ist. In dickflüssigen Medien wur-de der gewünschte Mischeffekt kaumoder nur bei sehr langen Rührzeiten er-reicht, zudem führten die hohen Dreh-zahlen in Medien mit hoher Viskositätzu einem erhöhtem Verschleiß derRührflügel. Um diesen Rührwerkstyp auch in dick-flüssigen Gärgemischen einsetzen zukönnen, wurden die Geräte in den letz-

ten Jahren durch eine Vergrößerungund veränderte Gestaltung der Rühr-flügel (Ø > 1 000 mm) sowie eine Ver-ringerung der Propellerdrehzahlenentsprechend modifiziert. Mit kleinen Rührflügeldurchmessern(< 700 mm) und hohen Propellerdreh-zahlen bis zu 600 U/Min. zählten Stab-mixer lange Zeit ausschließlich zur Fa-milie der Schnellläufer. Im Zuge dergüllelosen Vergärung von NawaRosund dem damit verbundenen Anstiegder TS-Gehalte und Viskositäten derGärgemische kamen dann langsamlaufende Stabmixer (< 100 U/Min.)mit großdimensionierten Rührflügeln(Ø > 1 200 mm) auf den Markt. DieRührwellen sind je nach Behälter undEinsatzzweck in Längen von 1 bis 7 merhältlich. Durch eine geeignete Form und eineÄnderung der Drehrichtung des Rühr-flügels lässt sich die Wirkungsweise desRührwerks von schiebend auf ziehendverändern. In jedem Fall sollte daraufgeachtet werden, dass die Form desRührflügels, die Ausrichtung des Rühr-werks im Behälter und die Drehrich-tung aufeinander abgestimmt sind.Andernfalls reduzieren sich die Rühr-leistung und die Effizienz des Rührvor-ganges. In der Regel werden die Rührwerke imoberen Bereich durch die Gärbehälter-wand oder bei Behältern mit Beton-decke durch die Gärbehälterdecke ge-führt. Je nach Hersteller darf aber beieinigen Stabmixern, die an der Gärbe-hälterwand installiert sind, zur Ge-

währleistung der Dichtigkeit der Wel-lendurchführung ein Flüssigkeitsni-veau von 1 m über der Dichtung nichtüberschritten werden. Die Rührwerkesind meist hydraulisch schwenkbarausgeführt und können in der Neigungverstellt werden, um der Bildung vonSchwimmschichten entgegenzuwir-ken.Langachsrührwerke: Dieser Rührwerks-typ stammt nicht aus der Gülletechnik,sondern wurde speziell für den Einsatzin Biogasanlagen entwickelt. Lang-achsrührwerke finden ausschließlich involldurchmischten Gärbehältern mitweitgehend konstanten FüllständenAnwendung und werden gerne inKombination mit anderen Rührwerks-typen betrieben.Langachsrührwerke zeichnen sichdurch ihre besonders großen Flügel-durchmesser (> 1,5 m) aus, die bei ge-ringen Rührwellendrehzahlen (< 40U/Min.) eine effektive Durchmi-schung des Mediums erzielen. Die An-

Paddelrührwerk mit horizontaler Welle.Foto: LfL / agriKomp

Langachsrührwerk mit Decken- und Wand-durchführung der Rührwelle.

Foto: LfL / Dyckhoff)

SPEICHER

BIOGAS

DACH - REPOWERING

HOCHSILO

Wir sind führend in der Herstellung von Membran-Technologien für Ihre Bio-gasanlage - Setzen Sie auf unsere Erfahrung und Kompetenz!

- wirtschaftliche Gasspeichererweiterung mit Doppelmembran-Gasspeicher- kostengünstige Folienerdbecken für Gülle, Rübenmus und Gärrestlager- erweiterung (auch gasdicht)- effektiver Emissionsschutz für Güllelager mit Stützendächer oder schwimmende Abdeckungen- einfache und wirkungsvolle Behältersanierung mit Innenauskleidung (Inlett)

BECKENERD

SICHERHEIT, QUALITÄT UND SERVICE

Sattlerstrasse 1, A-7571 RudersdorfT: +43 3382 733 0 | F: +43 3382 733 360 3199

Sattler Ceno Biogas GmbH

Am Eggenkamp 14, D-48268 GrevenT: +49 2571 969 0 | F: +49 2571 969 1199

biogas@sattler-global.comwww.sattler-ceno-biogas.com

26 Allgäuer Bauernblatt 42/2015

Agrarmanagement

zahl und Anordnung der Rührflügelauf der Rührwelle variiert von Herstel-ler zu Hersteller. Im Gegensatz zu Stab-mixern sind Langachsrührwerke nichtschwenkbar, weil sie sowohl am Behäl-terboden, als auch an der Behälter-

wand/-decke gelagert sind. An Gärbe-hältern mit Betondecke werden dieRührwellen bevorzugt durch die Deckegeführt, während sie an Gärbehälternmit Gasspeicherhaube nur durch dieWand geführt werden können. Der Antriebsmotor des Rührwerkssitzt außerhalb des Gärbehälters undist damit im Falle von Störungen gutzugänglich. Meist werden Langachs-rührwerke mit Frequenzumrichternbetrieben, um die Drehzahl der Rühr-welle den jeweiligen Anforderungenanpassen und den Stromverbrauchwährend des Rührvorgangs niedrighalten zu können..Paddelrührwerke: Ähnlich den Lang-achsrührwerken stammt auch dieserRührwerkstyp nicht aus der Gülletech-nik sondern wurde im Zuge der gülle-losen Vergärung von nachwachsendenRohstoffen speziell für den Einsatz inBiogasanlagen entwickelt. Paddelrühr-werke finden überwiegend in voll-durchmischten Gärbehältern mit weit-gehend konstanten Füllständen An-wendung und werden gerne in Kombi-nation mit anderen Rührwerkstypenbetrieben. Paddelrührwerke sind inden Ausführungsvarianten vertikal

(stehend) oder horizontal (liegend) er-hältlich. Die beiden Varianten werdenin den nachfolgenden Abschnitten ge-nauer spezifiziert. Horizontale Paddelrührwerke: Bei eini-gen Anbietern schlüsselfertiger Biogas-anlagen gehört dieser mit 1 bis 20U/min äußerst langsam laufende Rühr-werkstyp zum Standardsortiment. Diemit großdimensionierten Paddeln be-stückte Rührwelle horizontaler Paddel-rührwerke wird durch die Behälter-wand geführt und ist auf einem Eisen-gestänge in der Mitte des Behälters so-wie auch in der Behälterwand gelagert.Anzahl und Anordnung der Rührflügelauf der Rührwelle können von Herstel-ler zu Hersteller variieren.Der Antriebsmotor des Rührwerks istaußerhalb des Behälters an die Rühr-welle angeflanscht und mit einemDrehmomentanschlag versehen. Dieelektrische Antriebseinheit ist damitim Fall von Störungen gut zugänglich.Horizontale Paddelrührwerke werdenin der Regel mit Frequenzumrichternbetrieben, um die Drehzahl der Rühr-welle den jeweiligen Anforderungenanpassen und den Stromverbrauchwährend des Rührvorgangs niedrig

Bei der Biogasproduktion in Deutsch-land sehen die Wissenschaftler nochzahlreiche Entwicklungs- und Verbes-serungsmöglichkeiten. Das wurdebeim gemeinsamen Biogaskongressdes Kuratoriums für Technik und Bau-wesen in der Landwirtschaft (KTBL)und der Fachagentur NachwachsendeRohstoffe (FNR) vergangene Wochein Potsdam deutlich. FNR-Geschäftsführer Dr. AndreasSchütte und die stellvertretendeHauptgeschäftsführerin des KTBL, Dr.Ulrike Klöble, hoben die anhaltendeBedeutung der Biogaserzeugung fürdie deutsche Landwirtschaft sowiefür die Energiebereitstellung inDeutschland hervor. Die Stärken vonBiogas, wie dessen bedarfsgerechteEnergieerzeugung oder vielfältigenNutzungsmöglichkeiten, müsse manoffensiver ausspielen, und ein größe-

Entwicklungsmöglichkeiten bei der Biogasproduktionres Augenmerk auf eine effizientere undnachhaltigere Biogasproduktion bei Be-standsanlagen und Neubauten richten.Veronika Dollhofer von der BayerischenLandesanstalt für Landwirtschaft (LfL)stellte ein Forschungsprojekt zu anaer-oben Pansenpilzen in Biogasanlagenvor. Durch deren Einsatz soll pflanzli-ches Gärsubstrat besser aufgeschlossenund verwertet werden. Die Entwicklungeiner biologischen Vorbehandlungs-stufe für einen Einsatz anaerober Pilzewäre ein weiterer Schritt weg von Ener-giepflanzen, wieder hin zu Biogasanla-gen als Reststoffverwerter. Prof. LudwigTheuvsen von der Universität Göttin-gen hofft mit seinem Projekt zum re-gionalen Nährstoffausgleich die Ren-tabilität von Biogasanlagen in Acker-bauregionen durch den Einsatz vonWirtschaftsdüngern nachhaltig zu stei-gern. Dies gelte zumindest dann, wenn

feste Wirtschaftsdünger wie dekan-tierte Schweinegülle oder Geflügel-mist eingesetzt würden, dieLandwirte in Veredelungsregionenhäufig kostenlos abgäben. Ohne eineSeparierung sei die Nutzung vonSchweinegülle dagegen wegen derhöheren Transportkosten finanziellunattraktiv. Prof. Frank Scholwin vom Institut fürBiogas, Kreislaufwirtschaft und Ener-gie analysierte die Perspektiven vonBiogas im Erdgasnetz. Die Potentialesind seiner Meinung nach bei Weitemnicht ausgeschöpft, was vor allem anden geänderten Förderbedingungenim Erneuerbare-Energien-Gesetz(EEG) 2014 liege. Die Rahmenbedin-gungen müssten nun so ausgestaltetwerden, dass die spezifischen Vorteilevon Biomethan noch besser zum Tra-gen kämen. AgE

Paddelrührwerk mit vertikaler Welle in ex-zentrischer Anordnung.

Allgäuer Bauernblatt 42/2015 27

halten zu können. Für Wartungsarbeiten an den Paddelnmuss der Behälter großflächig geöffnet und der Füllstand soweit abgesenkt werden, dass die Paddel zugänglich sind. Umdies zu ermöglichen, sollten Gärbehälter mit Betondecke un-bedingt mit Revisionsöffnungen oberhalb des Paddelrühr-werks versehen werden. Bei Gasspeicherhauben empfiehltsich die Verwendung eines Seegerverschlusses, um das Dachmöglichst einfach öffnen und wieder verschließen zu kön-nen. Vertikale Paddelrührwerke: Vertikale Paddelrührwerke wer-den auch als Axialrührwerke bezeichnet und können zen-trisch (bei kleineren Gärbehältern mit Betondecke ohne Mit-telpilz) oder exzentrisch angeordnet sein. Ähnlich den hori-zontalen Paddelrührwerken kamen auch diese Rührwerkeauf den Markt, als die güllelose Vergärung nachwachsenderRohstoffe speziell vergütet und eine schlagkräftige Technikzur Behandlung von hochviskosen (dickflüssigen) Materia-lien notwendig wurde. Der Einsatz stehender Paddelrührwerke ist technisch be-dingt nur in Behältern mit Betondecke sinnvoll, da die Rühr-welle durch die Behälterdecke geführt wird und am Bodendes Behälters so wie in der Behälterdecke gelagert ist. Bei Be-hältern mit Gashaube ist eine Deckenlagerung technischschlecht möglich. Anzahl und Anordnung der Rührflügel aufder Rührwelle können von Hersteller zu Hersteller variieren.In der Regel sind die Paddel auf der Rührwelle starr ange-bracht und können sowohl paarweise, als auch einzeln ange-ordnet sein.Haspelrührwerke: Diese Rührwerke besitzen eine lange hori-zontale Rührwelle, an der in regelmäßigen Abständen großeRührarme angebracht sind. Im Gegensatz zu Paddelrührwer-ken erstreckt sich die Rührwelle durch den gesamten Gärbe-hälter. Die flüssigkeitsundurchlässigen Wellendurchführun-gen an den Behälterwänden dienen gleichzeitig als Wellenla-ger und befinden sich an den beiden Stirnseiten des Gärbe-hälters. Insbesondere in längeren Fermentern (> 12 m) ist ei-ne Zwischenlagerung erforderlich, um ein Durchhängen derRührwelle, welches zu Schäden vor allem an den Dichtungenführen würde, zu vermeiden.Die Antriebsaggregate von Haspelrührwerken befinden sichaußerhalb des Gärraumes und sind damit im Fall von Störun-gen gut zugänglich. Mit Drehzahlen von gerade einmal 1 bis 5U/min laufen Haspelrührwerke sehr langsam. In der Regelwerden die Aggregate gänzlich ohne Rührpausen betrieben.Ursprünglich wurden Haspelrührwerke speziell für den Ein-satz in liegenden Fermentern entwickelt, die mit äuß-erst hohen Trockensubstanzgehalten (>14 %) im Gärgemischbetrieben werden. Strategie des Rührvorgangs ist dabei nichteine vollständige Durchmischung des Fermenterinhalts, son-dern eine Unterbindung der Durchmischung in horizontaler(axialer) Richtung. So kann eine räumliche Differenzierung derAbbauphasen erreicht werden. Der Substrattransport im lie-genden Gärbehälter in horizontale Richtung erfolgt damitnicht mithilfe des Rührwerks, sondern durch den Materialvor-schub im Behälter, verursacht durch den Substrateintrag(=Propfenstromprinzip). Vorteile dieses Systems liegen darin,dass der Gärraum höher belastet und Kurzschlussströme ver- 10

0.1

Qualität setzt sich durch!Biogas: Wir kennen uns aus!

Tauchmotorrührwerke in gasdichter Ausführung mit/ohne Ex-Schutz

Vertikalpumpen

Tauchmotorpumpen

Rotationspumpen

Über-/ Unterdrucksicherung

Franz Eisele u. Söhne GmbH u. Co. KGHauptstraße 2–4 D-72488 Sigmaringen-LaizTel. +49 (0) 75 71/109-0info@eisele.dewww.eisele.de

Klaus GmbH & Co. KG | Siemensstraße 17 | 88353 KissleggTel. 0 75 63-91 55 61 | E-Mail: m.klaus@klaus-kisslegg.de

4 Erprobte und fachgerechte Reinigung4 Auspumpen - ausräumen - zurückpumpen4 Zuverlässiges Equipment4 Geschultes Personal4 Alles aus einer Hand

Professionelle Fermenterreinigung

Fachbetrieb nach WHG

Maier Energie & Umwelt GmbHTelefon: +49 (0) 82 61 / 738 945www.maier-energie-umwelt.de

Effizienzsteigerung durch Repowering von RührwerkenEinsparpotenzial bis 75% durch Hocheffizienz-Rührwerke

Einbau ohne Behälterentleerung

Wir stellen aus: Agritechnica Halle 23, Stand A35.

Servicetechniker für den Raum Süddeutschland gesucht.Bewerbungen bitte an Herrn Heidersberger senden.

28 Allgäuer Bauernblatt 42/2015

Agrarmanagement

Aktivkohlefilter gegen SchwefelwasserstoffBiogas enthält giftigen Schwefelwasserstoff, der Gasmotoren (BHKW)schädigt. Durch das Hindurchleiten des Biogases über eine spezielle Ak-tivkohle kann man den Schwefelwasserstoff entfernen und dadurch denGasmotor schützen und so die Lebensdauer des Motors verlängern.

Der Schwefelwasserstoff wirdvon der Aktivkohle vollständig

zurückgehalten (0 ppm H2S), derRest des Biogases, vorwiegend Me-than und Kohlendioxid, geht durchdie Aktivkohle hindurch. Die Aktiv-kohle entfernt selbst die aggressivenkurzzeitigen starken Spitzen in derH2S-Konzentration, die meist nur dieBetreiber bemerken, die sehr häu-fig eine automatische Gasanalysedurchführen. Nach einer gewissen Zeit ist die Ak-tivkohle erschöpft und muss ausge-tauscht werden. Die Standzeit derAktivkohle hängt im Wesentlichenvom Gehalt an Schwefelwasserstoffim Biogas und dem Biogas-Volumen-strom ab. Die erschöpfte Aktivkohleist reich an elementarem Schwefel.

HintergrundDer gasförmige Schwefelwasserstoff(H2S) entsteht bei der Fermentationder Biomasse aus schwefelhaltigenEiweißstoffen. Kommt der Schwefel-wasserstoff in Kontakt mit Luft undWasser, enstehen Schwefeldioxid(SO2), Schwefel (S) und schwefligeSäure (H2SO3). Kommt Schwefelwas-serstoff bei Feuchtigkeit und Wärmemit Metallen in Kontakt, bilden sichMetallsulfide und -sulfate (Korrosi-on!). Frisches Motoröl kann die sauerwirkenden Schwefelverbindungenanfangs neutralisieren. Wenn späteraber nicht rechtzeitig das Öl gewech-

selt wird, kommt es zur Versauerungdes Motoröls und anschließend zu ra-schen Motorschäden. Entfernt man je-doch den Schwefelwasserstoff aus demBiogas, verlängern sich die Ölwechsel-Intervalle erheblich. Durch die Verbren-nung von Schwefelwasserstoff im Mo-tor entsteht im Abgas Schwefelsäure.Diese kann Abgas-Wärmetauscher ausEdelstahl korrodieren. Im Wärmetau-scher kommt es dadurch zur Ablage-rung von Eisen-Chrom-Nickel-Sulfat,das die Wärmetauscher verstopft. Die Konzentration von H2S wird meistin ppm (= parts per million = Teile aufeine Million Teile = ml/m³) angegeben.Zur Umrechnung in mg/m³ verwendetman überschlägig den Faktor 1,4; z.B. 1000 ppm H2S = 1.400 mg/m³ H2S.Die Entfernung von Schwefelwasser-stoff aus Biogas wird zukünftig einenoch größerer Rolle spielen. Die Ein-speisung von Biomethan in das Erd-gasnetz und die Abgasreinigung mit Katalysatoren erfordern sehr niedrigeSchwefelgehalte.

Für Neubauten und Umrüstung Wie sich nun vielfach gezeigt hat, kön-nen andere Technologien zur Schwefel-wasserstoff-Entfernung nach einigenMonaten Betriebsdauer versagen. DieH2S-Gehalte im Biogas steigen an undgefährden die Gasmotoren durch Kor-rosion. Die Betreiber von Biogasanla-gen müssen dann um ihre teuren Gas-

motoren fürchten, wenn der H2S-Grenzwert des Motorenherstellersnicht mehr eingehalten werden kann.Aktivkohlefilter garantieren dauer-haft geringste H2S-Gehalte, wenn dieAktivkohle rechtzeitig ausgetauschtwird. Die Erschöpfung der Aktivkoh-le stellt man durch langsam anstei-gende H2S-Gehalte im gereinigtenBiogas mit Hilfe der oft vorhandenenGasanalysegeräte fest. Es gibt aberauch geeignete Gasprüfröhrchen,mit denen man die H2S-Gehalte imreinen Biogas regelmäßig kontrollie-ren kann. Nach dem beginnenden»Durchbrechen« des Schwefelwas-serstoffes hat man genügend Zeit,die Aktivkohle im Filter auszutau-schen. Meist hält die Aktivkohlemehrere Monate. Eine Aktivkohlefil-teranlage ist dauerhaft betriebssicherund nahezu wartungsfrei. In der Abgasleitung von BHKW gibtes einen Abgaswärmetauscher undimmer öfters auch einen Katalysatorzur Reinigung des Abgases. Wärme-tauscher und Katalysator vertragenkeine schwefelhaltigen Ablagerun-gen (z.B. Calciumsulfat). Die Aktiv-kohlefilter entfernen den Schwefelaus dem Biogas vor der Verbrennungim Motor. Das schwefelfreie Motor-Abgas kann dann mit einem Kataly-sator gereinigt werden und der Wär-metauscher wird nicht mit Ablage-rungen verstopft. Aktivkohlefilter ermöglichen denEinsatz von Abgas-Katalysatoren ge-gen Formaldehyd und somit eine um1 ct/kWh höhere Einspeisevergü-tung nach dem Erneuerbare-Ener-gien-Gesetz (ab 1.1.2009). hs

mieden werden können. Hierfür wer-den Haspelrührwerke mit unterschiedli-cher Paddelgeometrie gefertigt. In die Rührwelle eines Haspelrührwerkskann auch die Behälterheizung inte-griert werden. Dabei wird die innenhohle Rührwelle mit Heißwasser durch-strömt und so das Gärmedium aufge-heizt. Im Fall von Störungen an der Hei-

zung ist dieses Einkreisheizsystem abernicht unproblematisch. Leckt die Heiz-leitung in der Rührwelle, so muss dergesamte Behälter für die Wartung ent-leert werden. Mittlerweile werden Has-pelrührwerke auch für herkömmlicheGüllegrubenfermenter zur intensivenDurchmischung hochviskoser und fa-serreicher Gärgemische angeboten.

Zentralrührwerke: Dieser Rührwerkstyp(auch: Axialrührwerke) wird selten ein-gesetzt. Die langsam laufenden Aggre-gate können zur Durchmischung vonhochviskosen Gärsuspensionen verwen-det werden und wurden für den Einsatzin speziellen Hochbehältern nach däni-scher Bauweise (Behälterdurchmesser ≈Behälterhöhe) entwickelt.

Allgäuer Bauernblatt 42/2015 29

Agrarmanagement

Hydraulisches Rühren: HydraulischesRühren bezeichnet bei Biogasanlagenim landwirtschaftlichen Bereich dieDurchmischung der Gärsuspensionmittels Umpumpen des Gärbehälterin-halts. Diese Art der Rührtechnik findetinsbesondere für Gärgemische mit ei-nem eher niedrigen Trockensubstanz-gehalt und in eher kleineren Gärbehäl-tern (< 1 500 m³) Anwendung.Hydraulische Rührsysteme kommen inder Regel dort zum Einsatz, wo mecha-nische Rührwerke keine zufriedenstel-lenden Ergebnisse liefern und es wie-derholt zu Problemen durch hartnäcki-ge Schwimmschichten mit hochvisko-sen Zonen kommt. Pneumatisches Rühren: Beim pneuma-tischen Rühren wird die Gärsuspensiondurch das Einleiten bzw. Einpressen vonBiogas in den unteren Bereich des Gär-behälters durchmischt. Die Durchmi-schung resultiert aus dem Verdrän-gungseffekt der aufsteigenden Gasbla-sen. Hierzu muss der hydrostatischeDruck des Gärbehälterinhalts überwun-den werden. Da hierfür entsprechenddimensionierte Pumpen und Gasleitun-gen installiert werden müssen und einezufriedenstellende Wirkung nur bei re-lativ niedrigen TS-Gehalten im Gärge-misch gewährleistet werden kann, istdiese Technik in landwirtschaftlichenBiogasanlagen nur sehr sporadisch an-zutreffen.

Rührzeiten: Ein effektiver Rührprozesshängt nicht nur von der richtigen Tech-nik für das entsprechende Gärmedium,sondern auch von der optimalen Kon-stellation aus Rührdauer und Rührpau-sen ab. Wesentlichen Einfluss auf dieAuslegung der Rührintervalle habensowohl die Beschaffenheit des Gärme-diums, als auch die eingesetzte Tech-nik. Da jedes Gärgemisch andere Ei-genschaften aufweist, können keinepauschalen Aussagen zu den Rührzei-ten getroffen werden. Das Optimummuss anlagenspezifisch »durch Probie-ren« gefunden werden. Oberstes Ziel bei der Ermittlung dergeeigneten Rührintervalle muss stetssein, die Bildung einer Schwimm-schicht zu vermeiden und das Gärge-misch zu homogenisieren. Gleichzeitigsollte der Stromverbrauch für das Rüh-ren auf dem geringstmöglichen Niveaugehalten werden.

Hilfestellung zu RührwerkenDer vorliegende Artikel kann selbstver-ständlich nicht den erfahrenen Planerbzw. Anlagenbauer ersetzen, der einRührwerk für einen gegebenen Gärbe-hälter auf Basis von Erfahrungswertenauswählt und dimensioniert.

PUFFERSPEICHER SPEZIELL FÜR KLEINE NAHWÄRMENETZE

+49 7195 906 78 93 | info enerpipe.de

Wärmeverluste minimieren.

BE TONB TZ

BETON BETZ GmbH74912 Kirchardt (Heilbronn)

www.beton-betz.de

Zubehör, Montage und vieles mehr

Traunsteiner Platten 1,30 bis 4,00 m Höhe

Weihenstephanplatten 1,50 bis 4,00 m Höhe

Spaltenböden bis 4,00 m LängeSpaltenböden

Platten für Güllekanäle 0,60 bis 4,00 m Höhe

Wir beraten Sie gerne.E-Mail: info@beton-betz.de

Telefon: 072 66/91 45-0

Telefax: 072 66/91 45-18

Bautenschutztechnik

Silo- und Gasanlagen mit Ökopox-Lackierung säure- / chemikalienbeständig

T e l . : 0 8 2 3 7 / 9 6 0 2 0

www.polysafe.de

20-kV Netzan-bindungen und Trafostationenfür Biogas- und

PV-Anlagen.ELEKTROANLAGEN

Harald Hager08289 SchneebergTel. 03772-28923

www.elektroanlagen-hager.deZentralrührwerk in Gärbehältern nach dä-nischer Bauweise (Behälterhöhe ~ Behäl-terbreite). Foto: LfL

EEG 2016Die Pläne des Bundeswirtschaftsmini-steriums für eine Weiterentwicklungdes Erneuerbare-Energien-Gesetzes(EEG) sorgen im Agrarressort für Un-mut. Dort wird das vorgelegte Eck-punktepapier für ein »EEG 2016« alsunzureichend kritisiert. Es sei unerläss-lich, die Biomasse von Anfang an in dasGesetzgebungsverfahren für ein neuesEEG einzubeziehen, heißt es in einerStellungnahme des Bundeslandwirt-schaftsministeriums. AgE