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Dieses Dokument beinhaltet nur einen Auszug aus der Bachelorarbeit

„Effizienzsteigerung von Biogasanlagen durch eine mechanische

Zerkleinerung des Gärsubstrates“ von Sabrina Böyer

EFFIZIENZSTEIGERUNG VON

BIOGASANLAGEN DURCH EINE

MECHANISCHE ZERKLEINERUNG DES

GÄRSUBSTRATES

von

Sabrina Böyer Mat.-Nr.: 614825

Fachhochschule Münster Abteilung Steinfurt Fachbereich Maschinenbau

Erstprüfer: Prof. Dr.-Ing. Klaus Baalmann

Zweitprüfer: Prof. Dr.-Ing. Georg Spiegels

1 . 0 E i n l e i t u n g u n d Z i e l s e t z u n g S e i t e | 4

1.1 Einleitung

Erneuerbare Energien sind seit Jahren auf dem Vormarsch und werden mehr und

mehr zum festen Bestandteil der Energieversorgung. Nicht zuletzt das Erdbeben

in Japan und die daraus folgende Atomkatastrophe hat die Diskussion um den

Atomausstieg vorangetrieben. Innerhalb kurzer Zeit hat dies zum Umdenken in der

Energiepolitik geführt. Ein Atomausstieg bis 2022 ist geplant, der Ausbau der

erneuerbaren Energien wird weiter vorangetrieben.

Im April 2000 ist das erste Erneuerbare-

Energien-Gesetz der Bundesrepublik

Deutschland, kurz EEG, in Kraft getreten. Es

verspricht einem Anlagenbetreiber, der mit Hilfe

von erneuerbaren Energien Strom erzeugt, für

jede eingespeiste Kilowattstunde einen festen

Vergütungssatz über 20 Jahre. Alle vier Jahre

gab es bis dato eine EEG- Novelle mit neuen

Vergütungssätzen. Die nächste EEG-Novellierung tritt am 01.01.2012 in Kraft.

Strom aus Wind, Solar und Biogas deckt bis heute bereits 17 % unseres

Strombedarfs und bietet über 340.000 Menschen einen Arbeitsplatz. Die Tendenz

ist steigend [3]. Allein durch Biogas wurden 2009 10,7 % des Stroms aus

erneuerbaren Energien erzeugt (siehe Abbildung 1.01) [4].

Durch die attraktiven Vergütungssätze trafen viele Landwirte in den vergangenen

Jahren die Entscheidung, sich ein zweites Standbein im Bereich Biogas

aufzubauen. Aufgrund von steigenden Substratpreisen hat sich die Rentabilität

von diesen landwirtschaftlichen Biogasanlagen in den letzten Jahren reduziert.

Steigende Rohstoffpreise zwingen die Anlagenbetreiber, die erhöhten Kosten über

höhere Erlöse wieder auszugleichen [6]. Da die Vergütung pro eingespeister

Kilowattstundedurch das EEG festgesetzt ist, kann dies nur durch mehr

eingespeiste Kilowattstunden aufgehoben werden. Bestehende Anlagen sollen

durch einen geringen Investitionsaufwand in ihrer Effektivität noch gesteigert

werden. Neuanlagen sollen in ihrem Betriebsprozess so optimiert werden, dass

maximale Erlöse erzielt werden können. Die Betriebskosten in Form von

Abbildung1.01: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien [4]


Eigenstrombedarf, Verschleiß, Wartungskosten sowie Substratkosten müssen

minimiert werden.

Um die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen zu verbessern, werden immer wieder

neue Produkte zur Effizienzsteigerung und besseren Substratausnutzung auf den

Markt gebracht. Vor allem in der Substrataufbereitung durch Zerkleinerung liegt

ein immer größer werdendes Potential.

1.2 Zielsetzung

Die PlanET Biogastechnik GmbH möchte aufgrund der Marktentwicklung eine

mechanische Zerkleinerung mittels GORATOR® testen und bewerten. Im Rahmen

dieser Bachelorarbeit soll anhand von vier Beispielanlagen geprüft werden, ob der

Einsatz der Zerkleinerungstechnik GORATOR®wirtschaftlich sein kann.

Ziel ist es, den Bakteriendurch Zerkleinerung von langfaserigen Substraten,

optimale Lebensbedingungen zu bieten. Durch eine Zerkleinerung wird die

Substratoberfläche vergrößert, und die Bakterien sind schneller in der Lage das

Material abzubauen. Wichtig ist es deshalb, den Einfluss der Aufbereitungstechnik

auf die Biologie im Fermenter zu dokumentieren. Um den Prozess zu überwachen,

werden regelmäßig Substratproben aus den Anlagen biologisch beprobt. Den

Bakterien muss ein optimaler Lebensraum geboten werden, um effektiv arbeiten

zu können. Die einzelnen Parameter werden in Kapitel 2.3 näher erläutert.

Optimale Lebensbedingungen schlagen sich in der gebildeten Gasmenge und

-qualität nieder. Um die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu beurteilen, wird die

tatsächlich vom BHKW verbrauchte Gasmenge täglich oder wöchentlich notiert.

Einerseits ist zu prüfen, welche Voraussetzungen bezüglich TS-Gehalte und

Substrateinsatz gegeben sein müssen, damit die Einbindung der

Zerkleinerungstechnik rentabel wird. Aus diesem Grund wird die Substratvarianz

und -menge der verschiedenen Biogasanlagen bilanziert. Die Biogasanlage ist ein

komplexes, biologisches System, dass auf keinen Fall in seiner Funktionsweise

und seinem biologischen Prozess gestört werden darf. Dies würde die

Gasausbeute und somit den finanziellen Erlös der Anlage negativ beeinflussen,

deshalb ist eine ständige Überwachung der biologischen Prozesse unerlässlich.

Außerdem werden im biologischen Labor Gärversuche durchgeführt, bei der die

Gasmenge der Gärproben mit und ohne Aufbereitung gemessen werden kann.


Näher betrachtet wird so, ob sich ein höherer Gasertrag durch die Zerkleinerung

einstellt, ob sich eine schnellere Ausgasung erkennen lässt oder eine Hemmung

der Gasproduktion zu beobachten ist. Die Resultate werden richtungsweisend für

die weitere Forschung der PlanET Biogastechnik GmbH im Bereich der

Zerkleinerungstechnik sein.

Weiterhin soll überprüft werden, ob der GORATOR® für den Biogasbereich

geeignet ist. Im Versuch wird sich herausstellen, ob geeignete Bauteile

ausgewählt worden sind oder ob noch bauliche Veränderungen an der Maschine

vorgenommen werden müssen, um sie langfristig in einer Biogasanlage einbinden

zu können. Bei dem zu behandelnden Medium handelt es sich um ein Gemisch

aus festen und flüssigen Bestandteilen. Daher stellt sich die Frage, in wieweit die

Zerkleinerungstechnik mit den gegebenen Bedingungen agieren kann.

Desweiteren müssen Erfahrungen gesammelt werden, zwecks bestmöglicher

Integration der Maschine in eine bestehende Anlage.

Oberstes Ziel ist es, zu überprüfen, ob sich die Betriebskosten minimieren und die

Gewinne optimieren lassen. Ein wichtiges Kriterium ist hierbei die Reduzierung

des Eigenstromanteils. Ohne eine Aufbereitungstechnologie ist der Betrieb von

zusätzlichen Pumpen oft unumgänglich. Ein weiterer Punkt ist eine Zunahme der

Gasproduktion, um somit eine Erhöhung des Stromerlöses zu erzielen. Eine

genauere Abschätzung dieser Kriterien ist nur in einem Vorort-Versuch möglich.

2 . 0 G r u n d l a g e n z u m B e t r i e b e i n e r B i o g a s a n l a g e S e i t e | 7

3.0 Mater ia l , Methoden und Ver fahren Se i te |8

3.0 Material, Methoden und Verfahren

3.1 Kenngrößen zur Beurteilung des Biogasprozesses

Der biologische Prozess in einer Biogasanlage bedarf einer regelmäßigen

Kontrolle, da viele kleine Parameter den ganzen Ablauf stark beeinflussen können.

Um die oben aufgeführten optimalen Lebensbedingungen der Bakterien auch

einhalten zu können, werden folgende Parameter zur Beurteilung herangezogen:

Trockensubstanz(TS-Gehalt):

Die Trockensubstanz setzt sich zusammen aus der organischen und

anorganischen Masse. Zur Bestimmung wird das Material bis zur

Gewichtskonstanz getrocknet. Der Trocknungsvorgang erfolgtbei 105 °C, in der

Regel für 24 Stunden. Die Trockensubstanz wird über den Gewichtsverlust

ermittelt. Der Wert ist in Prozent anzugeben.

Organische Trockensubstanz(oTS-Gehalt):

Die organische Trockensubstanz ist die Masse der Substanz, nachdem Wasser

und mineralische Stoffe entzogen wurden. Die bei der Bestimmung des TS-

Gehaltes übrig gebliebene organische und anorganische Masse wird in einem

Muffelofen bei 600°C für 3 Stunden verbrannt. Übrig bleibt nur noch anorganische

Asche, die aus Mineralien besteht. Über den Gewichtsverlust errechnet sich die

organische Trockensubstanz, die ebenfalls in Prozent angegeben wird. Dieser

Wert ist deshalb so wichtig, weil nur der Anteil der organischen Masse für die

Gasproduktion verwendet werden kann.

pH-Wert:

Wie wichtig der optimale pH-Wert ist, ist bereits im Kapitel 2.3 erläutert worden. Er

kann mit Hilfe eines pH-Meters gemessen werden und stellt ein wichtiges

Kriterium zur Beurteilung der Stabilität des Biogasprozesses dar.


FOS/TAC:

Der FOS/TAC-Wert dokumentiert das Verhältnis der flüchtigen organischen

Säuren (FOS) zur Pufferkapazität (TAC= totaler anorganisch gebundener

Kohlenstoff). Anhand dieses Wertes lässt sich eine Aussage darüber treffen,

wiebiologisch stabil eine Biogasanlage gefahren wird. Liegt eine Versäuerung des

Gärsubtrates vor, steigt der FOS-Wert stark an. Die Substratzufuhr ist

einzuschränken. Der TAC-Wert beschreibt, in wie weit eine Versäuerung

abgepuffert werden kann, bevor eine Veränderung des pH-Wertes auftritt. Deshalb

wird dieser Wert auch als Pufferkapazität bezeichnet. Bis zu einem FOS/TAC-

Wert von 0,25 bis 0,4 befindet sich die Biogasanlage in einem guten biologischen

Prozesszustand. Zu 20 Milliliter einer zentrifugierten Fermenterprobe (verdünnt mit

80 Milliliter destilliertem Wasser) wird bis zum Erreichen des pH-Wertes von 5,0

Schwefelsäure (0,05 mol/g) zugegeben. Die zugegebene Menge an

Schwefelsäure wird als MTACgekennzeichnet. Als MFOS wird die Menge an

zugegebener Schwefelsäure von einem pH-Wert 5,0 bis 4,4 bezeichnet. Zur

Berechnung des FOS- und TAC-Wertes werden die zugegebenen Mengen

MTACund MFOS, in Milliliter in folgende empirisch ermittelte Formeln eingesetzt[10]:

�� 250 (1)

�� 1,66 ! 0,15" 500 (2)

Elektrische Leitfähigkeit (EC-Wert)

Der EC-Wert gibt Auskunft über die elektrische Leitfähigkeit des Gärsubstrates.

Die Menge an gelösten Ionen oder Salzen kann so bestimmt werden, da sie als

Leiter im Medium dienen. Ein zu hoher Salzgehalt würde die Aktivität der

Bakterien hemmen und muss somit beobachtet werden. Häufig wird vor allem in

der Vergärung von Schlachtabfällen oder industriellen Abfällen eine große Menge

an Salze mit in den Fermenter eingetragen. Aus diesem Grund gehört die

Messung der elektrischen Leitfähigkeit zur Standard-Analyse der PlanET

Biogastechnik GmbH. Ein EC-Messgerät misst den elektrischen Stromfluss

zwischen zwei Elektroden und gibt den Messwert inder Einheit mS/cm an[7].


Gaszähler

Pumpe zur Beheizung des Wasserbades

1 2 3

Faserlängen:

Um die vorhandenen Faserstrukturen genauer zu betrachten, wird die Probe

mittels Sieb unter laufendem Wasser von den flüssigen Partikeln befreit. Übrig

bleiben die festen Fasern. Die Methode ermöglicht eine Beurteilung der

Zerkleinerungstechnik visuell und haptisch. Um das ausgewaschene Substrat

länger haltbar zumachen, wird es im Trockenschrank getrocknet.

Gasertrag:

Anhand der erzeugten Gasmenge lässt sich die Funktion und Leistung der Anlage

beurteilen. Ein Vergleich zwischen tatsächlicher und theoretisch erwarteter

Gasmenge ermöglicht eine Abschätzung der Effektivität des biologischen

Prozesses im Fermenter.

Abbildung 3.01: Versuchsaufbau Gärtest [13]


In einem Gärversuch, siehe Abbildung 3.01, wird die Gasausbeute aus Proben vor

und nach Aufschluss mittels GORATOR®gemessen. Im Batchtest wird einmalig 10

g oTS Probenmaterial zu einem bereits ausgegorenen Material zugegeben. Das

erzeugte Gas wird über einen Gaszähler gemessen und regelmäßig protokolliert.

Der Versuch findet in Glasbehältern statt, die in einem beheizten Wasserbad bei

ca. 39 °Cstehen und zweimal täglich gerührt werden. Die Abbildungen 3.02 und

3.03 zeigen den Rührstab mit 4-flügeligen Propeller und den Rührvorgang mit

Hilfe einer Bohrmaschine.

Abbildung 3.03: Der Ansatz 1 wird mit Hilfe einer Bohrmaschine gerührt [13]

Abbildung 3.02: Rühreinrichtung im Gärbehälter [13]


Verweilzeit:

Über die Verweilzeit wird die theoretische Aufenthaltsdauer eines Substrates im

Fermenter beschrieben. Sie ergibt sich durch den Quotienten von

Gärbehältervolumen durch täglich eingebrachte Substratmenge. Bei einem

Gärraum von 1.800 m³ und einem Substratinput von 15t täglich beträgt die

Verweilzeit 120 Tage. [5]

Faulraumbelastung:

Als Faulraumbelastung wird jene Menge an organischer Trockensubstanz

bezeichnet, die täglich pro Kubikmeter Gärraum zugeführt wird. Sie wird in kg

organischer Trockensubstanz pro m³ Fermentervolumen und Tag (kg oTS/m³ d)

angegeben. Einem Fermenter (2.000 m³), der jeden Tag mit 20 t Maissilage (oTS-

Gehalt von 24 %) gefüttert wird, beträgt der tägliche Anteil an organischer

Trockensubstanz 4,8 t. Daraus ergibt sich für diesen Fermenter eine

Faulraumbelastung von 2,4 kg oTS/m³*d.[1]

3.2 Nachwachsende Rohstoffe als Ausgangssubstrat für den Gärprozess

Seit der EEG-Novellierung 2004

bekommen Anlagenbetreiber bei dem

Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen

zusätzlich zur Basisvergütung einen

NawaRo-Bonus. Vorher wurden die

meisten Anlagen mit kostengünstigen

Materialien wirtschaftlich betrieben.

Mittels der Novellierung des EEGs wurde

der NawaRo-Bonus 2009 an die

gestiegenen Substratpreise angepasst.

Der Anlagenbetreiber ist dazu verpflichtet,

nur Strom aus nachwachsenden

Rohstoffen unter anaeroben Bedingungen zu erzeugen, um diesen Bonus zu

erhalten [8].Alle hierzu einsetzbaren Rohstoffe werden unter der sogenannten

Positivliste aufgeführt. In Abbildung 3.04 sind einige häufig eingesetzte Substrate

Abbildung 3.04: Biogaserträge ausgewählter nachwachsender Rohstoffe [9]


wiederzufinden. Die Eignung des Rohstoffes lässt sich zwar anhand der

Energieausbeute beurteilen. Kosten für Ernte und Lagerung, notwendige

Einbringtechnik und Flächenleistung sollten dennoch berücksichtigt werden. Vor

der EEG-Novellierung 2004 dienten die Flächen in Deutschland zur Nahrungs-

und Futtermittelproduktion oder wurden seit 1988/1989 aus Gründen der

Überproduktion als Stilllegungsflächen aus der Produktion genommen. Diese

Flächen durften seit 2003/2004ausschließlich zur Erzeugung von NawaRos wieder

kultiviert werden [21]. Oft werden Energiepflanzen, wie Maissilage,

Ganzpflanzensilage (GPS) aus Getreide und Grassilage, die speziell für die

Biogasproduktion optimiert wurden, angebaut. Die Methanausbeute, siehe

Abbildung 3.04, sollte ein Kriterium der Substratauswahl sein, dennoch müssen

der Hektarertrag und die Kosten für Saat, Ernte und Lagerungmit berücksichtigt

werden. Die beste Methanflächenleistung erzielen die Zuckerrüben sowie

ertragreiche Silomaissorten[1]. Da die Rüben jedoch einer aufwendigen

Bearbeitung - Waschen und Häckseln- unterzogen werden müssen, bleibt der

Silomais das bislang am besten geeignete Substrat. Aufgrund des immer stärker

konkurrierenden Flächenkampfes zwischen Energieerzeugung und Nahrungs- und

Futtermittelproduktion muss auf Zwischenfrüchte zurückgegriffen werden. Vor

allem Gras- und Getreidesorten, die dann als Ganzpflanzensilage in der

Biogasanlage zum Einsatz kommen, werden vermehrt angebaut. In der Regel

werden diese Substrate - genauso wie der Silomais-bei der Ernte kurz gehäckselt.

In der Praxis ist diese Substratlänge jedoch meist nicht ausreichend kurz genug.

Mit zunehmend kürzerer Substratlänge steigt der Kraftstoffverbrauch und die

Fahrgeschwindigkeit des Häckslers sinkt. Aufgrund der starken Nachfrage

während der Erntezeit wird die vom Anlagenbetreiber geforderte, kurze

Substrateinstellung von den meisten Lohnunternehmen nur unzureichend

umgesetzt.

Neben Gülle, welche aus Kot und Harn von Tieren besteht, wird vermehrt aus

Kostengründen auch Mist als Substrat in Biogasanlagen eingesetzt. Dieser

besteht je nach Tierart und Haltungsform zu unterschiedlichen Anteilen aus Kot,

Harn und Stroh als Einstreu. Bei Kälbern, Zuchtsauen oder Pferden beispielsweise

wird mit viel Einstreu gearbeitet. [1]


Es empfiehlt sich, das Stroh vor dem Einstreuen zu häckseln, wenn der Mist als

Substrat auch in der Biogasanlage eingesetzt werden soll. Dies ist jedoch mit

einem finanziellen und arbeitstechnischen Mehraufwand verbunden.

Häufig beziehen Anlagenbetreiber aufgrund der kostengünstigen Preise auch Mist

aus anderen Betrieben. Hier wird das Stroh im Regelfall nicht vorher durch einen

Strohhäcksler gegeben. Diese langen Faseranteile im Mist erschweren den

biologischen Prozess. Anders als bei der Vergärung von industriellen Abfällen, wie

Speisereste, Öle oder Glycerin sind NawaRos häufig mit hohen Anteilen an nicht

vergärbaren Bestandteilen versehen, wie Lignin.

Das Gärsubstrat aus einer NawaRo-Anlage ist aufgrund des hohen Anteils an

Faserstoffen schwierig zu fördern. Es besteht nicht nur die Gefahr, dass sich eine

Sink- oder Schwimmschicht bildet, sondern auch, dass sich z.B. lange Grasfasern

um das Tauchmotorrührwerk wickeln. Um die Biogasanlage weiterhin effektiv und

in ihrer vollen Funktion betreiben zu können, muss auf eine Zerkleinerungstechnik

zurückgegriffen werden. Dadurch wird das Substrat dünnflüssiger gehalten und

wirkt sich somit positiv auf den Energieverbrauch und die Standzeiten der

Rührwerke und Pumpen aus. Ein gutfließfähiges Substrat minimiert die Störungen

innerhalb der Anlage insbesondere durch Verstopfungen in Überlaufrohren. Ein

Zusetzen des Überlaufes bedeutet Mehrkosten, da der Anlagenbetreiber das

Material aus dem Fermenter in den Nachgärer pumpen muss, um eine Überfüllung

des Fermenters zu verhindern.

Nicht zu vergessen ist der biologische Aspekt. Durch die vergrößerte

Stoffoberfläche haben die Bakterien mehr Angriffsfläche und sind in der Lage das

Substrat schneller abzubauen. Wie unter 2.2 erläutert, wird so den Bakterien auch

von Lignin eingeschlossenem Material in Form von Zellulose und Hemizellulose

verfügbar gemacht. Ohne einen mechanischen Aufschluss würden so

Gaspotentiale im Substrat verbleiben. Viele Substanzen wären von den

Mikroorganismen gar nicht angreifbar oder nur langsam und schwer abbaubar.

Durch die steigenden Rohstoffpreise ist aus wirtschaftlicher Sicht eine optimale

Substratausnutzung zwingend erforderlich. Weiterhin kann auch auf den Einsatz

von kostengünstigen, aber langfaserigen Substraten nicht verzichtet werden.


3.4 Der GORATOR® als Aufschlussverfahren

Das Produkt GORATOR® wird schon seit 50 Jahren für unterschiedlichste

Anwendungen der Nassaufbereitung verwendet. Sein Einsatzgebiet erstreckt sich

von der Papierindustrie, über die Zementherstellung bis zur Lebensmittelindustrie.

Er wird überall dort eingesetzt, wo ein Medium homogenisiert, gemischt,

zerkleinert und gefördert werden muss. [16]

3.4.1 Mechanischer Aufbau und Wirkungsweise

Die Abbildung 3.05 zeigt die Arbeitsweise eines GORATOR®s.

Das Medium läuft horizontal in das Gehäuse des GORATOR®s hinein. Dort

befindet sich eine Rotorscheibe mit Verzahnung, die sich in axialer Richtung dreht.

Einen Blick ins Innere zeigen die Abbildung 3.06 und 3.07. In dem zylindrischen

Gehäuse befindet sich eine Gegenverzahnung mit axialen und radialen Nuten.

Diese setzt sich zusammen aus 4 einschiebbaren Segmenten. Das Segment,

welches vor dem Ausgangsstutzen montiert wird, besitzt zwischen der

Verzahnung einen Spalt von 12 mm Breite. Je nach Anwendungsfall ist dieses

Segment auch mit anderen Spaltmaßen -ab 1,6 mm- erhältlich. Im Praxistest hat

sich gezeigt, dass für den Einsatz in einer Biogasanlage jedoch nur Spaltmaße

von10mm bis 12 mm in Frage kommen, da sich die Öffnungen sonst zu schnell

Abbildung 3.05: Arbeitsweise des GORATOR® [15]


Abbildung 3.06: Zylindrisches Gehäuse mit Rotorscheibe und 4 Segmenten [13]

Abbildung 3.07: Querschnitt durch das Gehäuse mit Blick auf das Spaltsegment [14]

zusetzen würden. Das eingebrachte Medium wird durch die Rotation der

Taumelscheibe in axialer und radialer Richtung beschleunigt. Diese überlagernden

Bewegungen erzeugen Schub- und Scherspannung des Produktes, die dazu

führen, dass das Medium intensiv durchmischt wird. Das Material wird in den

axialen und radialen Nuten der Verzahnungssegmente transportiert. Bei dieser

Rotation berühren sich die Taumelscheibe und die Segmente nicht, sodass das

Medium selbst als Gegenschneide genutzt wird. Erst wenn die Fasern, die durch

die Spaltbreite festgelegte Größe am Ausgangsstutzen erreicht haben, können sie

den GORATOR® mit Hilfe der Fliehkraft verlassen.[16]

Angetrieben wird der GORATOR® von einem 22 kWel Elektromotor mit einer

Drehzahl von 1450 1/min. Die Kraft des Motors wird durch eine drehelastische


Klauenkupplung auf die Welle der Rotorscheibe übertragen. Die Kräfte der Welle

werden durch ein Axial- und ein Radiallager in einem Lagerbock aufgefangen. Die

Abdichtung zwischen Welle und zylindrischem Gehäuse erfolgt über eine

Gleitringdichtung [16]. Erste Versuche mit einer Stopfbuchse als Dichtung haben

sich im Praxistest nicht bewährt.

Zum Schmieren, Kühlen und Spülen der Gleitringdichtung wird eine Glykol-

Wasser-Mischung (Glykolanteil: 30-50%) verwendet. Das zylindrische Gehäuse

und der Lagerbock werden aus Grauguss gegossen. Der Werkstoff

X155CrVMo121 wird für die Rotorscheibe und die Verzahnungssegmente

eingesetzt. [16]

3.4.2 Einbindung des GORATOR®s an den verschiedenen Anlagen

Insgesamt wurde der GORATOR® in 7 verschiedene Anlagen eingebunden.

Aufgrund der großen Menge an anfallenden Daten wurden 4 repräsentative

Anlagen für die Auswertung herangezogen. Ziel aller Anlagenbetreiber ist die

Optimierung des biologischen Prozesses sowie die Wirtschaftlichkeit ihrer

Gesamtanlage. Die Einbindungsphase der Maschinen war sehr zeitintensiv,

sodass der eigentliche Testbeginn jeder Anlage zu einem unterschiedlichen

Zeitpunkt erfolgte. Die Versuchsanordnung ist prinzipiell an allen Anlagen gleich,

somit ist auch ein Vergleich der Anlagen miteinander möglich. Bei der Einbindung

des GORATOR®s sollte auf kurze Pumpwege geachtet werden. Aufgrund der

vorhandenen Gegebenheiten, bezüglich freier Anschlüsse, konnte dies aber nicht

immer optimal ausgeführt werden. Aus baulichen Gegebenheiten musste z.B. bei

einer Anlage unterirdisch eine bis zu 10 Meter lange Leitung zwischen

GORATOR® und Fermenter verlegt werden.

Als Stellfläche musste ein fester Untergrund vorhanden sein. Da es sich vorerst

aber an allen Anlagen um einen Versuch handelt, wurden bei nicht befestigten

Böden Betonspalten als Untergrund verwendet. Der GORATOR® selbst wurde

aufgrund der starken Vibrationen noch zusätzlich auf eine Gummimatte gestellt

und falls möglich mit Schwerlastanker befestigt.


Durchflussmengenzähler

Gummimatte

Alle GORATOR®en wurden als Kreislauf - Fermenter �GORATOR®� Fermenter -

in die Anlage eingebunden. Das Gärsubstrat fließt aufgrund des Füllstanddruckes

aus dem Fermenter in den GORATOR®. Dieser pumpt das behandelte Substrat

wieder in den Fermenter zurück. Direkt vor und hinter dem GORATOR® wurden

Kompensatoren mit eingebunden, damit die Schwingungen des GORATOR®s

nicht auf andere Anlagenteile übertragen werden. Auf der Druckseite wurden nach

dem Kompensator ein Durchflussmengenzähler und ein Kugelhahn zur

Probeentnahme installiert. Durch den Durchflussmengenzähler kann kontrolliert

werden, wie viel Kubikmeter Substrat pro Stunde durch den GORATOR®fließt.

Über den Summenzähler wurde die täglich erforderliche Pumpmenge überwacht

werden. Diese richtet sich nach Behältergröße und ist deshalb anlagenspezifisch

festgelegt worden. Der GORATOR® ist in der Abbildung 3.08 mit Gummimatte,

Kompensatoren und Durchflussmengenzähler dargestellt.

Abbildung 3.08: Der GORATOR® [13]

Kompensatoren


3.4.3 Durchsatzmengen des GORATOR®s

Die täglich durchgesetzte Substratmenge richtet sich nach der Größe des

Fermenters. Es wurde festgelegt, dass innerhalb von 30 Tagen der gesamte

Fermenterinhalt den GORATOR® passiert haben sollte. Da aus biologischer Sicht

nicht ausgeschlossen werden kann, dass auch Bakterien einem Aufschluss

unterliegen, sollte ihnen genug Zeit zur Regeneration zur Verfügung stehen. Die

Hydrolyse-Bakterien können den Verlust besser kompensieren, da ihre Zellteilung

innerhalb weniger Stunden möglich ist. Die Methanbakterien haben jedoch eine

Generationszeit von mehreren Tagen bis zu Wochen. Eine massive Abtötung

dieser Bakteriengruppe würde den biologischen Prozess negativ beeinflussen und

einen wirtschaftlichen Schaden hervorrufen. Es würde kein Biogas, und somit

auch kein Methan mehr produziert werden. Um dies zu vermeiden, wurden

regelmäßig Gärproben aus den Behältern und auch nach dem GORATOR®

genommen. Im Labor wurde aus diesen Proben der FOS/TAC, pH- und EC-Wert,

TS- und oTS-Gehalt ermittelt. Um visuell den Zerkleinerungseffekt beurteilen zu

können, wurde der Rest der Probe ausgewaschen.

4.0 Beschre ibung der Versuchsan lagen Se i te |20

4.0 Beschreibung der Versuchsanlagen

In diesem Kapitel werden die ausgewählten Biogasanlagen kurz mit ihren

wichtigsten Daten, bezüglich Anlagengröße, Leistung und auch Inputstoffen

beschrieben. Die in den Tabellen aufgeführten TS- und oTS-Werte der

Inputmaterialien wurden je nach Verfügbarkeit im Labor bestimmt. Den

Substraten, von denen keine Analysen durchgeführt werden konnten, wurden

nach Rücksprache mit dem Betreiber Werte zugeordnet. Als Gasertragswerte

wurden betriebseigene Erfahrungswerte gewählt. Diese Werte dienen als

Kalkulationsgrundlage für die weitere Wirtschaftlichkeitsberechnung.

4.2 Anlage B

Die Anlage B besitzt eine elektrische Leistung von 1,5 MWel. Um die Effizienz der

Anlage zu verbessern, wurde bereits ab Oktober 2010 die elektrokinetische

Desintegration in die Anlage integriert. Da diese erst effektiv arbeiten kann, wenn

die Fasern klein genug sind, wurde dem Anlagenbetreiber empfohlen, zusätzlich

eine mechanische Zerkleinerung einzusetzen.

Die Biogasanlage besteht aus zwei Fermenter, einem Nachgärer und mehreren

Endlager. Die Fütterung erfolgt über eine Feststoffeinspültechnik. Ein

schematischer Aufbau der Einbindung ist in Abbildung 4.03 dargestellt. Das

Fütterung GORATOR®

Fermenter

2

Fermenter

1

Pumpe 1 Pumpe 2

Schieber

Abbildung 4.03: Schematischer Aufbau der Einbindung an der Anlage B [13]

Nachgärer Endlager

Elektrokinetische Desintegration Schneidpumpe


Gärmaterial wird aus dem Fermenter erst durch elektrokinetische

Hochspannungssonden geleitet und dann zur Fütterung gepumpt, wo Feststoffe in

den Flüssigkeitsstrom zudosiert werden. Diese Mischung wird wieder über 2

weitere Pumpen zurück in den Fermenter geleitet. Der GORATOR® ist hinter der

Pumpe 1 installiert, läuft aber immer gleichzeitig mit der Pumpe 1. Es kann

wahlweise immer nur ein Fermenter gefüttert werden, sodass das Gärmaterial

immer in den gleichen Fermenter wieder zurückgepumpt wird und es somit keine

Vermischung der beiden Fermentermaterialien gibt. Auf diese Weise werden so

täglich 400 m³Gärmaterial pro Fermenter mit dem GORATOR®und der

elektrokinetischen Desintegration behandelt.

Da der GORATOR® zu Versuchszwecken nicht anders einbindbar war, werden

alle innerhalb der Anlage gepumpten Substratmengen durch den GORATOR®

zerkleinert. Ebenso das Material aus dem Nachgärer, welches in das Endlager

geleitet wird und die täglich eingebrachte Güllemenge.

Bei einer festen Einbindung sollten die Pumpwege so verlegt werden, dass ein

freies Zuschalten des GORATOR®s nach Belieben möglich ist und er nicht

zwangsweise immer mit der Pumpe mitlaufen muss. Die aktuelle Einbindung führt

zu einer täglichen Laufzeit von 23 Stunden. Davon werden ca. 16 Stunden dafür

benutzt den Fermenter eins und zwei zu füttern und somit das Gärmaterial aus

den Fermentern (Fer ) zu zerkleinern. Die restlichen7Stunden Laufzeit werden für

andere Umpumpvorgänge benutzt. Weitere wichtige Kenndaten über die Anlage

können aus der Tabelle 4.03 entnommen werden.

Tabelle 4.03: Daten der Anlage B

Name der Anlage: B

installierte elektrische Leistung: 1,5 MWel

Baujahr: 2007

Vergütung: 2004

Boni : NawaRo, KWK, Gülle

Anzahl Fermenter: 2

Größe Fermenter: je 3.000 m³


Größe Nachgärer: 3.000 m³

Anlagenart: Nassfermentation

Art der Rührwerke (Fer): 3 x TMR

Laufzeit der Rührwerke (Fer): 15 min/h

Pumpweg des GORATOR®s: Fer1�Fer1, Fer2�Fer2

Inbetriebnahme des GORATOR®s: 15.03.2011

Zerkleinerungsmenge mit GORATOR®: 400 m³/d pro Fer

Tabelle 404: Substrateigenschaften- Anlage B

Substratinput: TS [%] oTS von TS [%] Gasertrag [Nl/kg oTS]


Abbildung 4.04: Teile des Substratinputs der Anlage B während des Versuches

Als Substrate werden Mist, Maissilage, Grünroggensilage sowie auch Rinder-und

Schweinegülle eingesetzt Der Mist stammt von mehreren umliegenden Puten- und

Hähnchenmastbetrieben und wird immer frisch angeliefert. Diese Substrate sind in

Abbildung 4.04 und Tabelle 4.04 näher charakterisiert.

1) Maissilage 35,4 96,4 700

2) Hähnchenmist 64,0 86,0 460

3) Putenmist (Stroheinstreu) 65,9 83,6 370

4) Putenmist (Hobelspäneeinstreu) 65,9 83,6 330

5) Grünroggensilage 19,1 91,8 600

6) Rindergülle 10,0 80,0 320

7) Schweinegülle 6,0 80,0 580


4.4 Anlage D

Die Anlage D ist integriert in einen

Ackerbau- und Mastbetrieb. Diese

250 kWel-Anlage wird je nach

Verfügbarkeit mit einemMistanteil

von 30-75%betrieben. Der

eingesetzte Mist fällt vorwiegend im

eigenen Puten- und Bullenstall an

und kann somit kostengünstig in der

Biogasanlage verwertet werden.

Die Einbindung des GORATOR®s

ist in Abbildung 4.07 dargestellt.

Druckseitig musste eine 10 Meter lange Leitung verlegt werden.

Weitere wichtige Kenndaten der

Anlage sind in Tabelle 4.07

vermerkt.

Name der Anlage: D

installierte elektrische Leistung: 250 kWel

Baujahr: 2010

Vergütung: 2009

Boni : Gülle, NawaRo, KWK

Anzahl Fermenter: 1

Größe Fermenter: 2.000 m³

Größe Nachgärer: 2.000 m³

Anlagenart: Nassfermentation

Art der Rührwerke (Fer): 1x Paddel, 2x TMR

Laufzeit der Rührwerke(Fer): Paddel: 15 min/hTMR:34 min/h

Pumpweg desGORATOR®s: Fer �Fer

Inbetriebnahme desGORATOR®s:

16.05.2011

Zerkleinerungsmenge mitGORATOR®:

60 m³/d

Tabelle 4.07: Daten der Anlage D

Abbildung 4.07: Einbindung des GORATORs® an der Anlage D [13]


Zeitweise stieg der TS-Gehalt im Fermenter so stark an, dass die Rührwerke nicht

mehr in der Lage waren für eine gleichmäßige Durchmischung zu sorgen. Mittels

GORATOR® soll nun versucht werden, das Substrat dünnflüssig und rührfähig

zuhalten, damit ein hoher Anteil an Mist keine Beeinträchtigung des Gärprozesses

hervorrufen kann.

Bei hohem Einsatz von langfaserigem Material besteht die Gefahr, dass sich Sink-

und Schwimmschichten bilden. Mit Hilfe des GORATOR®swird versucht die

Faserlängen möglichst kurz zuhalten. Bakterien sollen die Chance erhalten, so

viele pflanzliche Zellen wie möglich abzubauen. Die eingesetzten Substrate und

deren Eigenschaften sind in Tabelle 4.08 und Abbildung 4.08 dargestellt.

Tabelle 4. 08: Substrateigenschaften- Anlage D

Substratinput: TS [%] oTS von TS [%]

Gasertrag [Nl/kg oTS]

1) Maissilage 33,0 96,1 700

2) Grünroggensilage 33,6 94,1 600

3) Rindermist 21,0 86,8 450

4) Putenmist 65,9 55,1 370

5) Gülle 10,5 84,9 320

Abbildung. 4.08: Teile des Substratinputs der Anlage D während des Versuches

5.0 Ergebn isse Se i te |26

5.0 Ergebnisse

Im Folgenden werden die Versuchsanlagen abschnittsweise ausgewertet und

einer wirtschaftlichen Betrachtung unterzogen.

5.2 Anlage B

Biologische Werte

In Tabelle 5.08sind die Werte der biologischen Untersuchungen von Fermenter 1

dargestellt. Es erfolgte eine Beprobung des Fermentermaterials vor und nach dem

GORATOR®.

Der pH-Wert des unbehandelten Materials weißt nur leichte Schwankungen im

Bereich von 7,9 bis 8,2 auf. Diese Werte entsprechen einer natürlichen

Schwankungsbreite. Ebenso sollten die geringen Unterschiede im EC-Wert, der

elektrischen Leitfähigkeit betrachtet werden. Erst wenn sich ein drastischer

Unterschied zu vorherigen Werten einstellt, wäre das ein Zeichen für eine

Beeinträchtigung des biologischen Prozesses. Zu Beginn des Versuches, am

24.02.2011 und 15.03.2011, liegen höhere EC-, FOS- und TAC- Werte vor. Der

Einsatz von Hähnchenmist, der einen hohen Anteil an Kalk mit sich bringt, führt zu

einem steigenden TAC-Wert, der eine Steigerung des FOS-Wertes nach sich

zieht, ohne dass der biologische Prozess negativ beeinflusst wird. Im Verlauf des

Versuches wurde der Hähnchenmist durch Putenmist ersetzt.

Es stellen sich ein FOS-Wert um 4 gHAceq/l und ein TAC-Wert um 18 gCaCO3/l

ein. Der FOS/TAC-Wert blieb über den gesamten Versuchsverlauf mit einem

Mittelwert von 0,226 relativ stabil. Dies deutet auf einen gut funktionierenden

biologischen Prozess hin. Der TS-Gehalt des Probenmaterials bewegt sich

während des Versuches in einem Rahmen von 7,9 bis 9,4 %. Dieser Wert steht in

Verbindung zur Fütterung, da während des Versuches die Einsatzstoffe teilweise

getauscht wurden. Von Versuchsbeginn bis zum 28.04.2011 nimmt der TS-Wert

stetig ab. Durch den Einsatz von Grünroggensilage(ab dem 28.04. 2011)steigt der

TS-Gehalt in den weiteren Proben wieder an. Ähnlich müssen die oTS-Werte

betrachtet werden. Auch diese bewegen sich in einem Rahmen von 6,4 bis 7,9

%.Der oTS-Gehalt vom TS weist jedoch eine sinkende Tendenz auf. Durch den


DatumpH-Wert

[-]EC-Wert [mS/cm]

FOS

[gHAceq/l]

TAC

[gCaCO3/l]

FOS/TAC [-]

TS [%]

oTS [%]

oTS von TS [%]

24.02.2011 8,20 26,1 5,181 20,207 0,249 9,4 7,9 83,8

15.03.2011 8,09 27,6 5,264 23,380 0,225 8,6 6,8 79,631.03.2011 8,06 22,8 3,523 17,310 0,204 8,9 7,2 80,6

14.04.2011 8,11 24,7 3,689 17,160 0,215 8,1 6,4 79,7

28.04.2011 8,01 25,4 4,186 18,809 0,223 7,9 6,2 78,6

03.05.2011 7,92 22,7 3,938 18,284 0,215 8,1 6,4 79,1

09.05.2011 8,04 23,6 4,103 17,310 0,237 8,4 6,9 81,4

19.05.2011 7,97 24,6 4,021 17,585 0,229 8,8 7,0 79,806.06.2011 7,92 22,2 4,103 18,809 0,218 8,7 6,8 78,5

21.06.2011 8,02 22,6 4,767 18,184 0,262 8,6 6,7 77,8

07.07.2011 7,89 22,0 4,021 18,884 0,213 9,0 7,0 77,6

31.03.2011 8,05 19,3 3,523 17,760 0,198 8,8 7,0 80,3

14.04.2011 8,12 24,6 3,938 17,285 0,228 8,2 6,6 80,1

28.04.2011 7,98 25,7 4,269 17,710 0,241 8,0 6,3 79,103.05.2011 7,88 24,0 4,850 17,610 0,275 8,4 6,7 79,4

09.05.2011 7,95 24,2 3,772 17,685 0,213 8,7 7,1 81,8

19.05.2011 7,96 22,1 4,850 17,685 0,274 9,0 7,1 79,4

06.06.2011 7,89 24,9 3,689 18,309 0,201 8,8 6,9 78,6

21.06.2011 7,97 19,5 4,269 17,535 0,243 8,8 6,9 78,607.07.2011 7,95 21,9 4,021 17,435 0,231 9,1 7,1 78,1

Ferm

ente

r 1

Ferm

ente

r 1- nach

Gora

tor

Einsatz des GORATOR®s soll das gesamte organische Material so

aufgeschlossen werden, dass es den Bakterien zum Abbau zur Verfügung steht.

Nach erfolgreichem Aufschluss sollte ein möglichst hoher Abbau der organischen

Masse erfolgen. Die ermittelten Werte deuten auf eine solche Tendenz, da der

Anteil der Asche während des Versuches zunahm. Die genommenen Proben nach

dem GORATOR® zeigen ähnliche Werte und es bestehen keine wesentlichen

Unterschiede.

Die Daten des zweiten Fermenters sind aufgrund der gleichen Fütterung, Rührung

und Größe vergleichbar mit denen von Fermenter 1. In der Auswertung zeigten

sich keine Unterschiede.

Festhalten lässt sich, dass sich kein Unterschied in den Proben vor und nach dem

GORATOR® zeigt (Tabelle 5.08). Der biologische Prozess wird durch den Einsatz

des GORATOR®s nicht negativ beeinflusst oder gar gehemmt.

Tabelle 5. 08 : Biologische Werte- Anlage B (Fermenter 1)


Parameter der Gesamtanlage

Wie bereits in der Anlagenbeschreibung, siehe Kapitel 4.2 erläutert, werden die

Fermenter durch eine Einspültechnik gefüttert. Im Gegensatz zu anderen Anlagen deren

Fütterung über eine Waage gesteuert wird, wird diese Anlage über ein Zeitintervall

kontrolliert. Im konkreten Fall bedeutet dies, dass

die

Schnecke der Fütterung eine vorgegebene Zeit pro Stunde läuft. Vor Beginn des

Versuches, hierzu siehe Tabelle 5.09, war die Schnecke zur Misteinfuhr auf 288 min/d

festgelegt, die für den Maissilage lag bei 700 min/d. Im Laufe des Versuches konnte die

Maiszufuhr auf eine Laufzeit von 672 min/d reduziert werden. Durch die Reduzierung

werden nur noch 52,8 t/d anstatt der 55 t/d in die Fermenter gefüttert. Diese

Fütterungseinstellung konnte in den letzten 6 Wochen des Versuches, bei

Volllastleistung der Motoren, beibehalten werden. Daraus ergibt sich eine

Substratkostenersparnis von 2,2 t/d. Auf das ganze Jahr bezogen bedeutet dies eine

Substratreduzierung von 803 t/a.

Die Abbildung 5.08 stellt den Gasertrag und die eingespeiste Strommenge pro Tag

gemittelt über eine Woche dar.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

01.01.11 10.02.11 22.03.11 01.05.11 10.06.11 20.07.11

eing

espe

iste

Str

omm

enge

[kW

h]

Gas

ertr

ag [

m³]

Datum

Anlage B: Gasertrag

(Tagesdurchschnitt pro Woche)

Inbetriebnahme Gorator 15.03.2011

tatsächlich verbrauchte Gasmenge

eingespeiste Strommenge

15.03.2011 Inbetriebnahme Gorator

Fütterungsdaten vor dem Versuch während des Versuches Eingesparte

Menge Zeit Menge Zeit Menge Mais 700 min/d 55 t 672 min/d 52,8 t 2,2 t Mist 288 min/d 11 t 288 min/d 11 t 0 t Gülle mengengesteuert 60 m³ mengengesteuert 60 m³ 0 m³

Tabelle 5.09 : Fütterungsdaten - Anlage B

Abbildung5.08 : Anlage B: Gasertrag (Tagesdurchschnitt pro Woche)


Tabelle 5.10: verbrauchte Gasmenge und eingespeiste Strommenge – Anlage B

Die in Tabelle 5.10 ermittelten Daten, entsprechen der Abbildung 5.08, wurden anhand

des Betriebstagebuches errechnet. Die erzeugte Strommenge ist bis auf geringe

Schwankungen konstant. Während dieser Zeit liefen die Motoren, mit Ausnahme von

Wartungs- und Reparaturzeiten, auf Volllast. In der durchschnittlichen von den BHKWs

genutzten Gasmenge, gemittelt über eine Woche, ist jedoch 3 Wochen nach Einbindung

Datum verbrauchte Gasmenge


von bis ø pro Tag [m³] ø pro Tag [kWhel]

08.01.2011 14.01.2011 17257 27851,42

15.01.2011 21.01.2011 17718 28144,22

22.01.2011 28.01.2011 17168 26683,40

29.01.2011 04.02.2011 17343 28074,65

05.02.2011 11.02.2011 17787 28180,00

12.02.2011 18.02.2011 18206 28177,02

19.02.2011 25.02.2011 17278 28085,77

26.02.2011 04.03.2011 17288 27992,61

05.03.2011 11.03.2011 16227 27942,55

12.03.2011 18.03.2011 17855 27959,31

19.03.2011 25.03.2011 17258 27946,53

26.03.2011 01.04.2011 17914 27569,52

02.04.2011 08.04.2011 18077 27980,16

09.04.2011 15.04.2011 16612 27349,61

16.04.2011 22.04.2011 16577 27772,17

23.04.2011 29.04.2011 16004 26641,79

30.04.2011 06.05.2011 14692 26844,99

07.05.2011 13.05.2011 16014 26672,68

14.05.2011 20.05.2011 16635 27116,32

21.05.2011 27.05.2011 16521 27322,56

28.05.2011 03.06.2011 16615 28088,74

04.06.2011 10.06.2011 16909 28021,01

11.06.2011 17.06.2011 16443 27017,51

18.06.2011 24.06.2011 17194 28131,72

25.06.2011 01.07.2011 16744 27183,11

02.07.2011 08.07.2011 16555 27014,37


des GORATOR®s eine sinkende Tendenz zu erkennen. Bei gleichbleibender Leistung

der Motoren deutet diese Entwicklung auf eine Steigerung der Methankonzentration hin.

Dies wiederum führt zur Wirkungsgraderhöhung des Motors. Dass dieser Effekt erst 3

Wochen nach Einbindung auftritt, lässt darauf schließen, dass der biologische Prozess

sich auf die veränderte Situation einstellen muss. Der Gasertrag und die Gasqualität

müssen immer im Zusammenhang mit der Fütterung gesehen werden. Nur langsam

konnte der Anlagenbetreiber die Fütterungsmenge während des Versuches anpassen.

Im Laufe des Versuches stellte sich eine Reduzierung der Fütterungsmenge von 2,2 t

Maissilage pro Tag ein. Trotz dieser Einsparung konnten die Motoren aber weiterhin auf

voller Leistung betrieben werden. Durch den GORATOR® muss vorhandenes

Gaspotential aufgeschlossen worden sein, an das die Bakterien ohne Behandlung nicht

herangekommen waren. Diese Vermutung wird durch die Analyse des Gärtestes

bestätigt, siehe unten.


Gärtest

Der Gärtest zu dieser Anlage wurde im eigenen Labor durchgeführt. In Tabelle

5.11 sind die täglich notierten Gasmengen der verschiedenen Ansätze notiert. Zu

den Ansätzen 2 und 3 wurden je 10 g oTS des Probenmaterials zugegeben.

• Ansatz 1 = Nullwert

• Ansatz 2 = Fermentermaterial

• Ansatz 3 = Fermentermaterial mit GORATOR® behandelt

Die Abbildung 5.09 zeigt die Gasbildung während des Versuches. Bereits nach

dem zweiten Tag konnte im Ansatz „mit GORATOR®“– eine höhere Gasproduktion

ermittelt werden. Anschließend verlaufen die Gasproduktionen der beiden Ansätze

– mit und ohne GORATOR®- relativ parallel zueinander (bis zum 18.Tag). Der

Ansatz ohne GORATOR® zeigt ab dem 18. Tag einen starken Abfall. Ursache

hierfür ist eine stärkere Gasproduktion des Null-Ansatzes.

In Abbildung 5.10 ist die tägliche Gasproduktion der Ansätze mit und ohne

GORATOR® dargestellt. Hierbei wird nur das zu untersuchende Probenmaterial

betrachtet.

Gärversuch Anlage B:Gasproduktion

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 5 10 15 20 25

Zeit [d]

Gas

pro

du

ktio

n

[ml]

Ansatz 2-ohne Gorator

Ansatz 3- mit Gorator

Abbildung5.09 : Gärversuch Anlage B: Gasproduktion der Ansätze ohne und mit GORATOR®


Der Ansatz mit GORATOR® erreicht am ersten Tag eine maximale Gasproduktion

von 294 ml. Das unbehandelte Material produzierte in dieser Zeit 250 ml. Danach

fiel der tägliche Gasertrag bei beiden Ansätzen stetig bis zum 7. Tag. Der Ansatz

2 produzierte am 7. Tag sogar 0 ml Gas. Bis zum 10. Tag stieg die Gasproduktion

dann wieder an und schwankte um einen Wert von ca. 30 ml. Am 18. Tag beträgt

die Gasproduktion wieder 0 ml. Ein kleines Restgaspotential war bis Versuchende

am 23. Tag noch vorhanden. Dies drückt sich in den Schwankungen um den Wert

Null aus. Beim Ansatz mit GORATOR® schwankte die tägliche Gasproduktion vom

7. bis zum 16. Tag um 45 ml. Bis zum 19. Tag war sie konstant bei einem Wert

von 17 ml Gaszunahme pro Tag, bis sie dann ab dem 21. Tag auf 0 abfällt.Die

starken Schwankungen in den Kurven deuten auf unterschiedlich gut abbaubares

Material hin. Leicht vergärbares Material wurde bereits in den ersten Tagen in

Biogas umgesetzt, wohingegen die Bakterien für komplexe Verbindungen mehr

Zeit beanspruchten. Beim Vergleich der beiden Kurven ist zuerkennen, dass das

behandelte Material gleichmäßiger verstoffwechselt werden konnte. Die Bakterien

im zweiten Ansatz (ohne GORATOR®) hatten mehr Probleme damit schwer

abbaubares Material abzubauen. Dies zeigt sich auch in der gesamten

produzierten Gasmenge. So entwickelten sich aus 10 g organische

Trockensubstanz (oTS) im Ansatz 2 1068 ml Gas und im Ansatz 3 (nach

Aufschluss) 1272 ml.Anhand der Gasgleichung wurden diese Werte in die Einheit

Nl/kg oTS umgerechnet. Daraus ergab sich für das unbehandelte Gärsubstrat eine

Gasausbeute von 101,06 Nl/kgoTS und für das behandelte Gärsubstrat 120 Nl/kg

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25

Gas

ausb

eute

[ml]

Zeit [d]

Gärtest Anlage B:tägliche Gasproduktion (mit und ohne Gorator)

Ansatz ohne GoratorAnsatz mit Gorator Ansatz ohne Gorator

Abbildung5.10 :Gärversuch Anlage B: tägliche Gasproduktion der Ansätze ohne und mit GORATOR®

5.0 Ergebn isse Se i te |33 oTS. Dies entspricht einer Gassteigerung von 19 %, siehe Tabelle 5.12. Es kann

aber nicht davon ausgegangen werden, dass die Gesamtanlage auch eine

Steigerung von 19 % erreicht. Es muss berücksichtigt werden, dass die Proben

des Gärtestes durchschnittlich bereits 48 Tage im Fermenter verweilten, somit zur

Zeit der Probenahme bereits ein hoher Anteil an vergärbaren Substanzen zu

Biogas umgesetzt worden waren. Da dieser Anteil nicht ermittelt werden kann,

lässt sich eine konkrete Gaszunahme durch den Einsatz des GORATOR®s nur

schwer beziffern.

Dennoch zeigt der Gärtest, dass mit dem GORATOR® behandeltes Material

schneller und leichter für die Bakterien abbaubar ist als das unbehandelte

Material. Die Gasausbeute an dieser Anlage kann mit dem GORATOR®

verbessert werden. Die Bakterien in dem unbehandelten Material können die

Substanzen nicht in dem Maße abbauen, wie das beim behandelten Substrat der

Fall war.


Ansatz 1 Nullwert

Ansatz 2 ohne Gorator Ansatz 2-1

Differenz zum letzten Ablesepunkt Ansatz 2-1 (auf 24 Std. bezogen)

Ansatz 3 mit Gorator Ansatz 3 - 1

Differenz zum letzten Ablesepunkt Ansatz 3-1 (auf 24 Std. bezogen)

Datum h d ml ml ml ml ml ml ml25.5.11 15:00 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,0026.5.11 11:30 20,50 1 1402,83 1617,04 214,21 250,78 1654,25 251,42 294,3527.5.11 9:30 42,50 2 2056,83 2489,52 432,69 238,34 2557,75 500,92 272,18

29.5.11 15:40 96,67 4 4025,37 4700,24 674,87 107,30 4787,25 761,88 115,6330.5.11 9:00 114,00 5 4784,01 5526,80 742,79 94,04 5586,75 802,74 56,5831.5.11 9:15 138,25 6 5869,65 6643,00 773,35 30,24 6714,50 844,85 41,681.6.11 9:00 162,00 7 6461,52 7235,68 774,16 0,82 7341,75 880,23 35,752.6.11 10:00 187,00 8 7210,35 8016,32 805,97 30,54 8115,25 904,90 23,683.6.11 10:40 211,67 9 8014,77 8859,28 844,51 37,50 8963,50 948,73 42,654.6.11 10:00 235,00 10 8842,08 9735,04 892,96 49,83 9850,75 1008,67 61,655.6.11 10:20 259,33 11 9643,23 10581,28 938,05 44,47 10686,00 1042,77 33,636.6.11 9:35 282,58 12 10362,63 11358,64 996,01 59,83 11440,00 1077,37 35,727.6.11 11:15 308,25 13 10951,11 12008,08 1056,97 57,00 12083,50 1132,39 51,458.6.11 8:00 329,00 14 11507,13 12585,36 1078,23 24,59 12649,00 1141,87 10,969.6.11 9:00 354,00 15 12017,25 13139,68 1122,43 42,43 13217,75 1200,50 56,28

10.6.11 10:30 379,50 16 12605,85 13766,16 1160,31 35,65 13822,25 1216,40 14,9611.6.11 14:30 407,50 17 13246,77 14435,28 1188,51 24,17 14482,00 1235,23 16,1412.6.11 21:00 438,00 18 13890,96 15045,36 1154,40 -26,84 15145,00 1254,04 14,8013.6.11 15:20 456,33 19 14302,98 15478,32 1175,34 27,41 15570,75 1267,77 17,9714.6.11 8:30 473,50 20 14548,23 15606,24 1058,01 0,00 15821,00 1272,77 6,9915.6.11 8:20 497,33 21 15006,03 16078,56 1072,53 14,62 16276,00 1269,97 0,0016.6.11 8:15 521,25 22 15577,24 16646,00 1068,76 -3,78 16822,00 1244,76 0,00

Zeit

Tabelle 5.11 : Daten des Gärversuches- Anlage B


Tabelle 5.12: Umrechnung der Gasmenge (ml in Nl siehe Formel (4) )

Luftdruck p

[mbar] Temperatur

[K]

tägliche Gasproduktion Ansatz

2-1 [ml]

tägliche Gasproduktion Ansatz 3-1 [ml]

tägliche Gasproduktion

Ansatz 2 [Nl/kg oTS]

tägliche Gasproduktion Ansatz

3 [Nl/kg oTS] 25.05.2011 1019 312 0,00 0,00 20,44 23,99 26.05.2011 1004 312 214,21 251,42 20,54 23,46 27.05.2011 1007 312 218,48 249,50 22,84 24,61 29.05.2011 1008 312 242,18 260,96 6,41 3,86 30.05.2011 1006 312 67,92 40,86 2,88 3,97 31.05.2011 1022 312 30,56 42,11 0,08 3,39 01.06.2011 1023 312 0,81 35,38 3,05 2,36 02.06.2011 1027 312 31,81 24,67 3,71 4,22 03.06.2011 1024 312 38,54 43,83 4,65 5,75 04.06.2011 1013 312 48,45 59,94 4,28 3,24 05.06.2011 1002 312 45,09 34,10 5,44 3,25 06.06.2011 997 312 57,96 34,60 5,69 5,14 07.06.2011 999 312 60,96 55,02 1,99 0,89 08.06.2011 1000 312 21,26 9,48 4,14 5,49 09.06.2011 1008 312 44,20 58,63 3,58 1,50 10.06.2011 1009 312 37,88 15,90 2,66 1,78 11.06.2011 1011 312 28,20 18,83 -3,23 1,78 12.06.2011 1012 312 -34,11 18,81 1,98 1,30 13.06.2011 1009 312 20,94 13,73 -11,09 0,47 14.06.2011 1012 312 -117,33 5,00 1,38 0,00 15.06.2011 1017 312 14,52 0,00 -0,36 0,00 16.06.2011 1017 312 -3,77 0,00

Summe 1068,76 1272,77 101,06 120,44

Steigerung 119,17%


Ausgewaschene Proben

Die Abbildungen 5.11 zeigen ausgewaschenes Probenmaterial aus dem

Fermenter und nach Passage durch den GORATOR®. Die unteren

Aufnahmenerfolgten unter einem Mikroskop und geben einen

Abbildung 5.11: Faserstrukturen Fermenter und nach Passage des GORATOR®s an der Anlage B

genaueren Hinweis auf die vorhandenen Faserlängen. Die unbehandelte

Fermenterprobe weist bereits größtenteils viele feinfaserige Strukturen auf. Es

sind aber auch noch „größere“ Stücke vorhanden. Durch die tägliche

Substratzufuhr kommt immer wieder neues Material in den Fermenter, sodass nie

das gesamte Fermentermaterial behandelt sein kann. Das Bild der behandelten

Proben zeigt, dass die Fasern durch den GORATOR® zerkleinert und deutlich

feiner sind. Auch in der Abbildung 5.12 ist die Entwicklung vom gröberen zum

feineren in den ersten 3 Monaten zuerkennen. Eine weitere Steigerung in den

nächsten Monaten konnte jedoch nicht erzielt werden. Der Wechsel zu einem

kleineren Spaltsegment Ende April (von 12 auf 8 mm) führte leider nicht zum

gewünschten Erfolg. Der Einsatz von Zwischenfrüchten und langfaserigem Mist

verursachte bereits nach 2 Tagen eine Verstopfung im Spaltsegment. Es ist aber

5.0 Ergebn isse Se i te |37 mit bloßem Auge erkennbar, dass das Fermentersubstrat feinfaseriger geworden

ist und nicht mehr so viele gröbere Fasern vorhanden sind.

Abbildung 5.12: Entwicklung der

Faserstrukturen im Fermenter 1

vor dem Versuch


Allgemeine Auswirkungen

Eine weitere Auffälligkeit an dieser Biogasanlage ist, dass alle Behälter leichter

aufzurühren sind. Das Endlager wird in der Regel nur in unregelmäßigen

Abständen gerührt. Bevor das ausgegorene Gärsubstrat auf das Feld gefahren

wird, muss der Inhalt intensiv aufgerührt werden um die vorhandenen Schwimm-

und Sinkschichten aufzulösen. In der Vergangenheit war dies sehr zeitintensiv und

es konnte meist nicht die ganze Schwimmschicht durch die Rührwerke zerstört

werden. Gegebenenfalls wurde dann ein externes Rührwerk zum Aufrühren

bestellt. Laut Anlagenbetreiber baut sich zurzeit eine deutlich geringere

Schwimmschicht auf. Erste Aufrührversuche des Gärrestematerials zeigten eine

deutlich bessere Fließfähigkeit, sodass das ganze Material mit den vorhandenen

Rührwerken vollständig durchmischt werden konnte.

Ein ähnlicher Effekt zeigt sich in den Fermentern selbst. Beide Fermenter sind mit

fünf feststehenden Tauchmotorrührwerken ausgestattet. Diese lassen sich weder

schwenken noch in der Höhe verstellen. Dies bedeutet für den Anlagenbetreiber,

dass er wenig Einfluss darauf nehmen kann, wenn sich Sink- und

Schwimmschichten bilden. Umso wichtiger ist es, dass das Fermentervolumen

fließfähig genug bleibt und sich gut rühren lässt. Wenn sich vor Einsatz des

GORATOR®s Schwimmschichten gebildet hatten, mussten alle Rührwerke

mindestens drei bis fünf Tage lang im Dauerbetrieb rühren. Aktuell kann eine

Schwimmschicht in weniger als einem Tag aufgelöst werden. Dies spricht für eine

deutlich gestiegene Fließfähigkeit, welche sich auch bei den Probenahmen des

Gärsubstrates zeigte. Das herausfließende Substrat sah viel homogener und

flüssiger aus.

Aus Gesprächen mit dem Anlagenbetreiber lässt sich entnehmen, dass alle

eingesetzten Pumpen einen geringeren Kolbenverschleiß aufweisen. An dieser

Anlage haben die Kolben eine Standzeit von etwa 6 Monaten. Um wie viele

Monate diese jedoch verlängert werden kann, wird sich erst im Langzeiteinsatz

des GORATOR®s herausstellen.

Zu Beginn des Versuches machte an dieser Anlage die Gleitringdichtung

Probleme. Diese wurde aufgrund austretender Flüssigkeit nach Außen

gewechselt. Die Ursache des Defektes konnte leider nicht geklärt werden.


5.4 Anlage D

Biologische Werte

Zur Bestimmung der biologischen Parameter wurden aus der Anlage D

Proben aus dem Fermenter sowie vor und nach Durchgang durch den

GORATOR® gezogen. Diese Werte sind in der Tabelle 5.25 aufgelistet.

Tabelle 5.25 : Biologische Werte- Anlage D

Datum pH-

Wert [-] EC-Wert [mS/cm]

FOS [gHAceq/l]

TAC [gCaCO3/l]

FOS/TAC [-] TS [%]

oTS [%]

oTS v. TS [%]

Fer

men

ter

04.04.2011 7,58 23,40 7,421 19,858 0,374 11,2 8,9 79,3

16.05.2011 7,71 18,47 3,274 14,063 0,233 8,7 6,9 79,1

24.05.2011 7,74 13,97 3,274 12,364 0,265 9,3 7,5 81,0

07.06.2011 7,49 10,94 4,684 11,115 0,421 8,5 6,9 81,5

14.06.2011 7,78 16,21 2,694 11,365 0,237 8,1 6,4 79,8

20.06.2011 7,68 15,40 2,777 11,515 0,241 8,4 6,7 80,3

11.07.2011 7,66 13,78 2,445 11,490 0,213 8,5 6,7 78,3

19.07.2011 7,68 14,90 3,274 12,989 0,252 8,9 7,0 78,7

26.07.2011 7,79 16,52 2,777 11,540 0,241 8,8 6,9 78,4

nac

h G

OR

AT

OR

®-a

us

Fer

men

ter

16.05.2011 7,72 19,12 3,523 14,063 0,251 9,0 7,2 80,1

24.05.2011 7,70 12,68 2,611 10,916 0,239 9,3 7,6 81,6

07.06.2011 7,50 13,18 4,684 10,416 0,450 8,2 6,7 80,9

14.06.2011 7,77 14,57 2,860 12,040 0,238 8,1 6,4 79,5

20.06.2011 7,68 14,45 2,860 11,290 0,253 8,7 6,9 79,9

11.07.2011 7,70 14,58 2,860 12,739 0,224 8,8 6,9 78,3

19.07.2011 7,67 14,90 3,440 13,338 0,258 8,6 6,7 77,9

26.07.2011 7,78 15,19 3,440 13,139 0,262 9,0 7,1 78,7

Bei genauerer Betrachtung der Fermenterproben fällt bereits der erste Wert auf.

Wie unter Kapitel 4.4 erläutert, hatte dieser Anlagenbetreiber starke biologische

und technische Probleme mit seiner Anlage. Mit einem hohen TS-Gehalt von 11,2

%, rückführbar auf den hohen Misteinsatz, hatten die Rührwerke Probleme den

Fermenterinhalt zu durchmischen. Eine so stark viskose Masse beeinträchtigt den

biologischen Prozess nachhaltig. Gebildete Säuren können von den

Methanbakterien nur noch unvollständig erreicht und abgebaut werden. Diese

Entwicklung zeigte sich noch nicht im pH-Wert, wohl aber bei der FOS/TAC-

Bestimmung. Ein deutliches Indiz für schlechter werdende biologische

Bedingungen. Daraufhin hat der Anlagenbetreiber seinen Fermenter mit mehreren

hundert Kubikmeter Gülle verdünnt und stellte so einen TS-Gehalt von 8,7 % ein.


Durch diese Maßnahme konnte zu Beginn des Versuches, dazu siehe

Fermenterprobe vom 16.05.2011, ein stabiler biologischer Prozess vorgefunden

werden. Während des Versuches schwankten alle Werte in einem natürlichen

Bereich. Dies gilt für den pH- und EC-Wert, genauso wie für das FOS/TAC-

Verhältnis. Nur am 07.06.11 war dieser Wert relativ hoch. Ursache könnte sein,

dass die Probenahme unmittelbar nach einem Fütterungsintervall durchgeführt

wurde. Da der nächste Wert wieder im normalen Bereich lag, ist die Situation als

unbedenklich einzustufen. Auch die Proben nach der Behandlung weisen keine

wesentlichen Unterschiede zu den unbehandelten auf. Zusammenfassend lässt

sich sagen, dass durch den Einsatz des GORATOR®s die Biologie der Anlage

nicht negativ beeinflusst wurde.

Parameter der Gesamtanlage

Die Erfassung der Daten an der Anlage D erfolgte zum einen über die

Visualisierung – automatische Datenerfassung-, bzw. nicht erfasste Werte wurden

vor Ort dokumentiert. Daraus ergeben sich die Werte in der Tabelle 5.26. Die dort

aufgeführten Zahlen wurden aufgrund eines technischen Defektes nicht an die

Datenbank übertragen und mussten am BHKW abgelesen werden.

Berücksichtigung finden so nur Mittelwerte über einen bestimmten Zeitraum. Diese

wiederum wurden noch einmal Wochenweise gemittelt, siehe Tabelle 5.27 und in

der Abbildung 5.21 dargestellt. Die tägliche Futtermenge wurde erst ab einer

Woche nach Versuchsstart dokumentiert. Daraus wurde ein wöchentlicher

Durchschnittswert für den theoretischen Gasertrag kalkuliert.

Tabelle 5. 26: Vor Ort notierte Zählerstände am BHKW – Anlage D

Datum

Zähler

Strommenge

[kWhel ] Zähler Gas

[m³]

zeitliche

Differenz

[d]

Strommenge

Differenz

[kWhel ]

Gas-

Differenz

[m³]

kWhel

/Tag [ kWhel

/d]

Gas/Tag

[m³/d]

04.02.2011 10:00 1671304 63,25 374196 5916

08.04.2011 16:00 2045500 750043 37,94 224452 105168 5916 2772

16.05.2011 14:30 2269952 855211 7,88 46213 18769 5868 2383

24.05.2011 11:30 2316165 873980 14,00 83974 35576 5998 2541

07.06.2011 11:30 2400139 909556 7,10 42512 16770 5984 2361

14.06.2011 14:00 2442651 926326 5,90 34739 13829 5892 2346

20.06.2011 11:30 2477390 940155 20,97 120613 48953 5753 2335

11.07.2011 10:42 2598003 989108 7,11 42571 17856 5991 2513

18.07.2011 13:15 2640574 1006964 2,95 17489 7205 5933 2444

21.07.2011 12:00 2658063 1014169 4,98 30178 12480 6064 2508


26.07.2011 11:26 2688241 1026649 5,94 35186 14492 5923 2440

01.08.2011 10:00 2723427 1041141 7,00


Tabelle 5.27 : Wochendurchschnittswerte der Gasausbeute und eingespeiste Strommenge- Anlage

Datum Substratinput Tagesdurchschnitt theoretische Gasausbeute

tatsächlich verbrauchte Gasmenge


benötigte Gasmenge für eine Killowattstunde

von bis Gülle [m³] Grünroggen [kg]

Rindermist [kg]

Putenmist [kg]

Maissilage [kg] [m³/d] [m³/d] [ kWhel/d] [m³/ kWhel]

04.02.2011 08.04.2011 5877

08.04.2011 12.04.2011 5916

12.04.2011 18.04.2011 2772 5916 0,469

19.04.2011 25.04.2011 2772 5916 0,469

26.04.2011 02.05.2011 2772 5916 0,469 0,467

03.05.2011 09.05.2011 2772 5916 0,469

10.05.2011 16.05.2011 Inbetriebnahme GORATOR® 2717 5910 0,460

17.05.2011 23.05.2011 2383 5868 0,406

24.05.2011 31.05.2011 18850 4100 7233 567 3533 2809 2451 5998 0,409

01.06.2011 07.06.2011 23286 4943 6200 0 4086 3017 2515 5996 0,419

08.06.2011 14.06.2011 27486 2229 4143 0 1529 1886 2358 5872 0,402

15.06.2011 21.06.2011 9614 3857 8500 0 5143 2845 2342 5852 0,400 0,410

22.06.2011 28.06.2011 10671 3957 6000 0 2400 2080 2335 5753 0,406

29.06.2011 05.07.2011 9957 3629 8500 1414 2357 2481 2335 5753 0,406

06.07.2011 12.07.2011 8571 3943 7857 543 4357 2715 2386 5821 0,410

13.07.2011 19.07.2011 11300 5657 8014 1814 4200 3355 2493 5974 0,417

20.07.2011 26.07.2011 12100 3771 6643 1700 4129 2869 2488 6025 0,413

27.07.2011 02.08.2011 12100 4914 4186 2293 2600 2665 2558 6136 0,417


Abbildung 5. 21: Gasmenge und eingespeiste Strommenge- Anlage D

In Abbildung 5.21 sind die wöchentlichen Durchschnittswerte der eingespeisten

Strommenge, der verbrauchten und der theoretisch erzeugten Gasmenge

dargestellt. Vor Versuchsbeginn ist die Strommengenkurve konstant. Dies beruht

auf der geringen Datenmenge vor dem Versuch. Die nach Versuchsbeginn

dokumentierten Werte schwanken ein wenig auf und ab.

Mit Versuchsbeginn sank die tatsächlich verbrauchte Gasmenge stark ab. Diese

blieb dann auf einem konstanten Wert. Gegensätzlich dazu steht die theoretisch

erzeugte Gasmenge, die über den täglichen Substratinput berechnet wird. Durch

eine ungleiche Fütterung, hierzu siehe Tabelle 5.27, werden solche

Schwankungen erzeugt. Dies ist für den gesamten biologischen Prozess nicht

optimal. Die Bakterien können sich nur durch eine gleichmäßige Fütterung auf ein

bestimmtes Nahrungsangebot einstellen. Ein ständig wechselndes

Nahrungsangebot bietet keine optimalen Lebensbedingungen. Die viel zu hohe

Zugabe an Substratinput Ende Juli lässt nicht ausschließen, dass sogar Gas durch

die Über- Unterdrucksicherung abgeblasen wurde und somit verloren ging.

Es ist aber deutlich zusehen, dass der Motor weniger Kubikmeter Gas für jede

eingespeiste kWhelverbraucht hat, hierzu siehe Tabelle 5.27. Ursächlich hierfür ist

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

26.03.11 15.05.11 04.07.11 23.08.11

ein

ges

pei

ste

Str

om

men

ge

[kW

hel

]

verb

rau

chte

Gas

men

ge

[m³]

Datum

Anlage D verbrauchte Gasmenge und eingespeiste Strommenge

verbrauchte Gasmenge


theoretisch erzeugte Gasmenge

Inbetriebnahme GORATOR

16.05.2011


die verbesserte Gasqualität. Die Auswirkungen des GORATOR®s auf die

Gasqualität wird in der Abbildung 5.22 und Tabelle 5.28 ausgedrückt. Von Januar

bis April konnte die Gasqualität auf einem Niveau von 50 % gehalten werden.

Zwei Wochen vor Versuchsbeginn stieg der Methangehalt an. Durch die

Verdünnung des Fermenters durch Gülle wurden bessere Bedingungen für die

Bakterien geschaffen.

Abbildung 5.22 : Methangehalt- Anlage D

Die Bakterien konnten besser an vorhandene Säuren gelangen und das Gas

konnte besser aus dem Substrat entweichen. Dadurch hat sich der Methangehalt

verbessert. Mit Einsatz des GORATOR®S konnte die Gasqualität erneut

verbessert werden. In den 2 letzten Wochen des Versuches zeigte das

Gasanalysegerät einen Methangehalt von über 60% an. Durch eine Überprüfung

mit einem mobilen Gasanalysegerät ergab sich ein Methanwert von 54 %. Dies

deutet auf einen Defekt des Analysegerätes hin und die dazu gehörigen Werte

wurden in der Abbildung 5.22 nicht berücksichtigt. Da sich dieses Phänomen von

ein auf den anderen Tag ergab, kann davon ausgegangen werden, dass die

vorherigen Werte korrekt sind. Durch eine Verstopfung war der GORATOR® vom

02.06. bis zum 07.06. 2011 nicht in Betrieb. Erstaunlicherweise spiegelt sich dies

sofort deutlich im Methangehalt wieder. Dieser ging bis auf einen Gehalt von 49 %

zurück, hierzu siehe Tabelle 5.28. Mit Behebung des Problems am GORATOR®

stieg der Methangehalt wieder an.

0

10

20

30

40

50

60

70

28.12.10 16.02.11 07.04.11 27.05.11 16.07.11

CH

4-G

ehal

t [%

]

Datum

Anlage D:

Methangehalt

Methangehalt

Inbetriebnahme

GORATOR 16.05.2011


Tabelle 5.28 : Methangehalt – Anlage D

Januar Februar März April Mai Juni Juli

Datum Methan-gehalt [%] Datum

Methan-gehalt [%] Datum





Methan-gehalt [%]

01.01.11 50,614 01.02.11 50,345 01.03.11 51,053 01.04.11 47,658 01.05.11 49,221 01.06.11 53,936 01.07.11 55,963

02.01.11 50,345 02.02.11 50,369 02.03.11 50,858 02.04.11 40,672 02.05.11 49,392 02.06.11 52,470 02.07.11 56,916

03.01.11 50,443 03.02.11 50,565 03.03.11 50,858 03.04.11 47,829 03.05.11 49,563 03.06.11 51,078 03.07.11 55,915

04.01.11 50,614 04.02.11 49,905 04.03.11 50,565 04.04.11 49,295 04.05.11 49,026 04.06.11 49,685 04.07.11 56,427

05.01.11 50,467 05.02.11 50,101 05.03.11 50,956 05.04.11 49,050 05.05.11 49,466 05.06.11 49,588 05.07.11 56,012

06.01.11 50,198 06.02.11 50,394 06.03.11 50,443 07.04.11 49,148 06.05.11 51,518 06.06.11 49,856 06.07.11 56,208

07.01.11 50,345 07.02.11 50,125 07.03.11 50,540 08.04.11 49,344 07.05.11 52,079 07.06.11 50,882 07.07.11 55,939

08.01.11 50,247 08.02.11 49,588 08.03.11 50,565 09.04.11 49,148 08.05.11 54,742 08.06.11 52,397 08.07.11 57,160

09.01.11 50,027 09.02.11 50,174 09.03.11 51,029 10.04.11 49,685 09.05.11 53,472 09.06.11 55,084 09.07.11 55,475

10.01.11 50,443 09.02.11 50,540 10.03.11 50,125 11.04.11 49,221 10.05.11 54,278 10.06.11 57,502 10.07.11 17,160

11.01.11 50,565 10.02.11 50,076 11.03.11 50,076 12.04.11 49,783 11.05.11 52,373 11.06.11 59,188 11.07.11 54,644

12.01.11 50,174 11.02.11 50,785 12.03.11 49,588 13.04.11 49,832 12.05.11 53,496 12.06.11 58,186 12.07.11 60,36

13.01.11 49,759 12.02.11 50,907 13.03.11 49,759 14.04.11 50,467 13.05.11 53,936 13.06.11 58,577 13.07.11 60,458

14.01.11 49,954 13.02.11 51,053 14.03.11 49,490 15.04.11 49,930 14.05.11 50,027 14.06.11 58,528 14.07.11 60,556

15.01.11 50,174 14.02.11 51,395 15.03.11 48,953 16.04.11 49,832 15.05.11 50,540 15.06.11 56,574 15.07.11 60,995

16.01.11 50,101 15.02.11 51,224 16.03.11 48,342 17.04.11 49,905 16.05.11 52,250 16.06.11 55,035 16.07.11 61,453

17.01.11 43,652 16.02.11 50,369 17.03.11 49,148 18.04.11 50,614 17.05.11 51,737 17.06.11 54,693 17.07.11 61,069

18.01.11 43,163 17.02.11 49,954 18.03.11 49,026 19.04.11 49,344 18.05.11 52,275 18.06.11 52,544 18.07.11 62,021

19.01.11 43,456 18.02.11 49,856 19.03.11 48,782 20.04.11 49,685 19.05.11 53,252 19.06.11 56,623 19.07.11 61,533

20.01.11 43,456 19.02.11 50,125 20.03.11 47,243 21.04.11 49,685 20.05.11 53,032 20.06.11 56,892 20.07.11 61,850

21.01.11 43,994 20.02.11 50,711 21.03.11 47,487 22.04.11 47,780 21.05.11 52,544 21.06.11 56,354 21.07.11 61,411

22.01.11 50,565 21.02.11 50,980 22.03.11 47,585 23.04.11 45,508 22.05.11 53,252 22.06.11 55,866 22.07.11 61,240

23.01.11 49,075 22.02.11 50,443 24.03.11 47,487 24.04.11 48,391 23.05.11 53,863 23.06.11 55,646 23.07.11 61,533

24.01.11 48,879 23.02.11 49,832 25.03.11 47,047 25.04.11 48,513 24.05.11 53,692 24.06.11 55,670 24.07.11 61,753

25.01.11 49,344 24.02.11 49,832 26.03.11 46,803 26.04.11 48,855 25.05.11 53,692 25.06.11 54,131 25.07.11 61,948

26.01.11 49,392 25.02.11 49,954 27.03.11 46,388 27.04.11 48,440 26.05.11 53,227 26.06.11 54,547 26.07.11 61,973

27.01.11 49,783 26.02.11 49,759 28.03.11 45,484 28.04.11 47,951 27.05.11 53,350 27.06.11 54,718 27.07.11 62,021

28.01.11 49,392 27.02.11 50,443 29.03.11 46,510 29.04.11 48,024 28.05.11 53,179 28.06.11 55,524 28.07.11 62,095

29.01.11 49,637 28.02.11 50,565 30.03.11 48,000 30.04.11 49,637 29.05.11 53,179 29.06.11 54,718 29.07.11 62,119

30.01.11 50,736 31.03.11 48,684 30.05.11 52,690 30.06.11 54,473 30.07.11 61,704

31.01.11 51,249 31.05.11 54,522 31.07.11 62,290


Im Mittelwert verbrauchte der Motor vor Einsatz des GORATOR®s 0,467 m³/kWhel.

Mit Einsatz des GORATOR®s fiel dieser Mittelwert auf 0,410 m³/ kWhel herab.

Daraus ergibt sich eine Ersparnis von 0,057 m³/ kWhel. Über den

Versuchszeitraum hat der Motor im Durchschnitt täglich 5891 kWhel eingespeist

(siehe Tabelle 5.27). Daraus ergibt sich eine tägliche Einsparung von 335,8 m³

Biogas. Die daraus resultierende eingesparte Substratmenge minputvon 1508,48

kgerrechnet sich mit Hilfe der Formel 3. Verwendet werden hierfür auch die Werte

der Substratanalysen aus Tabelle 4.08. Durch die ungleichmäßige Fütterung des

Anlagenbetreibers ist dies jedoch in der Praxis nicht bemerkbar geworden.

Abbildung 5. 23: Eigenstromverbrauch – Anlage D

Es wurde durch die automatische Datenerfassung der tägliche

Eigenstromverbrauch der Anlage dokumentiert, siehe Tabelle 5.29. Vor dem

Versuch schwankte der Eigenverbrauch stark um den Mittelwert vom 367 kWhel.

Kurz vor Versuchsbeginn stieg der Eigenstromverbrauch stark an. Dies ist darauf

zurück zuführen, dass der Fermenter zu dick war und nicht mehr vollständig

durchrührt werden konnte. Die Verdünnung des Fermenters forderte einen hohen

Energiebedarf der Rührwerke ein. Mit Einsatz des GORATOR®s zeigte sich eine

Reduzierung der benötigten Strommenge. Im Mittelwert benötigt die Anlage 339

kWhel, inklusive des Energieverbrauchs des GORATOR®s. Durch einen Stillstand

des GORATOR®s vom 02.06. bis 07.06.11 sank der Eigenverbrauch der Anlage.

Dies bedeutet daraufhin, dass das ganze Substrat viel rührfähiger geworden ist

367 367339 339

0

100

200

300

400

500

600

700

800

18.11.10 07.01.11 26.02.11 17.04.11 06.06.11 26.07.11 14.09.11

Eig

enst

rom

verb

rau

ch [

kWh

el]

Datum

Anlage D: Eigenstromverbrauch

Eigenstromverbrauch [kWh]

Mittelwert ohne GORATOR

InbetriebnahmeGORATOR 16.05.2011


und die Anlage selbst ohne GORATOR® deutlich weniger Strom verbraucht als

vor dem Versuch.


Tabelle 5.29: Eigenstromverbrauch – Anlage D

Januar Februar März April Mai Juni Juli

Datum

Eigenver-

brauch

[kWhel ] Datum

Eigenver-

brauch [ kWhel ] Datum

Eigenver-


Eigenver-


Eigenver-


Eigenver-


Eigenver-

brauch [ kWhel ]

01.01.11 381 01.02.11 326 01.03.11 464 01.04.11 352 01.05.11 298 01.06.11 293 01.07.11 358

02.01.11 373 02.02.11 322 02.03.11 416 02.04.11 349 02.05.11 313 02.06.11 261 02.07.11 278

03.01.11 367 03.02.11 317 03.03.11 347 03.04.11 371 03.05.11 322 03.06.11 269 03.07.11 274

04.01.11 370 04.02.11 335 04.03.11 379 04.04.11 345 04.05.11 365 04.06.11 264 04.07.11 283

05.01.11 344 05.02.11 304 05.03.11 303 05.04.11 369 05.05.11 434 05.06.11 267 05.07.11 254

06.01.11 371 06.02.11 326 06.03.11 358 07.04.11 352 06.05.11 470 06.06.11 272 06.07.11 376

07.01.11 338 07.02.11 332 07.03.11 327 08.04.11 364 07.05.11 351 07.06.11 262 07.07.11 352

08.01.11 340 08.02.11 314 08.03.11 306 09.04.11 415 08.05.11 377 08.06.11 236 08.07.11 404

09.01.11 316 09.02.11 330 09.03.11 335 10.04.11 399 09.05.11 407 09.06.11 333 09.07.11 387

10.01.11 299 09.02.11 363 10.03.11 316 11.04.11 414 10.05.11 388 10.06.11 239 10.07.11 368

11.01.11 295 10.02.11 370 11.03.11 344 12.04.11 443 11.05.11 392 11.06.11 251 11.07.11 406

12.01.11 305 11.02.11 365 12.03.11 334 13.04.11 462 12.05.11 405 12.06.11 263 12.07.11 355

13.01.11 302 12.02.11 346 13.03.11 304 14.04.11 505 13.05.11 340 13.06.11 299 13.07.11 381

14.01.11 284 13.02.11 340 14.03.11 346 15.04.11 443 14.05.11 355 14.06.11 316 14.07.11 384

15.01.11 296 14.02.11 341 15.03.11 353 16.04.11 480 15.05.11 352 15.06.11 366 15.07.11 359

16.01.11 289 15.02.11 346 16.03.11 329 17.04.11 625 16.05.11 468 16.06.11 318 16.07.11 330

17.01.11 289 16.02.11 371 17.03.11 314 18.04.11 748 17.05.11 387 17.06.11 396 17.07.11 318

18.01.11 291 17.02.11 407 18.03.11 312 19.04.11 706 18.05.11 416 18.06.11 329 18.07.11 371

19.01.11 333 18.02.11 397 19.03.11 318 20.04.11 554 19.05.11 416 19.06.11 320 19.07.11 402

20.01.11 419 19.02.11 347 20.03.11 341 21.04.11 453 20.05.11 426 20.06.11 311 20.07.11 370

21.01.11 458 20.02.11 369 21.03.11 335 22.04.11 487 21.05.11 357 21.06.11 345 21.07.11 358

22.01.11 422 21.02.11 334 22.03.11 329 23.04.11 445 22.05.11 435 22.06.11 315 22.07.11 316

23.01.11 322 22.02.11 347 24.03.11 383 24.04.11 429 23.05.11 461 23.06.11 394 23.07.11 333

24.01.11 319 23.02.11 404 25.03.11 404 25.04.11 383 24.05.11 376 24.06.11 361 24.07.11 339

25.01.11 313 24.02.11 393 26.03.11 404 26.04.11 383 25.05.11 385 25.06.11 296 25.07.11 318

26.01.11 350 25.02.11 395 27.03.11 400 27.04.11 363 26.05.11 344 26.06.11 356 26.07.11 338

27.01.11 322 26.02.11 396 28.03.11 359 28.04.11 365 27.05.11 371 27.06.11 344 27.07.11 403

28.01.11 319 27.02.11 353 29.03.11 380 29.04.11 347 28.05.11 373 28.06.11 290 28.07.11 325

29.01.11 354 28.02.11 360 30.03.11 349 30.04.11 339 29.05.11 316 29.06.11 367 29.07.11 395

30.01.11 336 30.03.11 376 30.05.11 364 30.06.11 361 30.07.11 425

31.01.11 322 31.03.11 345 31.05.11 355 31.07.11 312


Gärtest

Der Gärtest zu dieser Anlage wurde im eigenen Labor durchgeführt. In Tabelle

5.30 sind die täglich produzierten Gasmengen der verschiedenen Ansätze notiert.

Es wurde in Ansatz 2 und 3 10 g oTS des Probenmaterials zugegeben.

• Ansatz 1 = Nullwert

• Ansatz 2 = Fermentermaterial

• Ansatz 3 = Fermentermaterial mit GORATOR® behandelt

Die Abbildung 5.24 zeigt die gebildete Gasmenge, die nur aus demzugegebenen

Probematerial entstanden ist. Bereits nach dem 1. Tag konnte eine stark

reduzierte Gasproduktion registriert werden, die aber am 5. Tag wieder deutlich

anstieg. Eine ähnliche Entwicklung zeigte sich zwischen dem 11. und 13. Tag.

Dieser drastische Anstieg resultiert jedoch auf einer Fehljustierung der Meßeinheit

für den Gärtest 1 (Nullwert), welche zu einem Aufstau der Gasmenge im Gärtest

führte. Dadurch haben rechnerisch die Ansätze 2 und 3 im gleichen Zeitraum

deutlich mehr Gas produziert als der Ansatz 1. Danach stiegen beide Kurven mit

einer relativ konstanten Steigung weiter an. Es ist aber deutlich zu erkennen, dass

der Ansatz mit GORATOR® eine höhere Steigung besitzt. Ab dem 21. Tag

entweicht nur noch eine ganz geringe Menge an Gas, sodass an dieser Stelle der

Versuch abgebrochen werden konnte.

Abbildung 5. 24:

Gärversuch Anlage D: Gasproduktion

Gärversuch Anlage D:Gasproduktion

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 5 10 15 20 25

Zeit [d]

Gas

pro

du

ktio

n

[ml]

Ansatz 2-ohne Gorator

Ansatz 3- mit Gorator


Gärversuch Anlage D:Tägliche Gasproduktion

-150,00

-50,00

50,00

150,00

250,00

350,00

450,00

0 100 200 300 400 500 600

Zeit [h]

Gas

men

ge

[ml]

Ansatz 2-1 ohne Gorator

Ansatz 3-1 mit Gorator

Abbildung 5.25 : Gärversuch Anlage D: Tägliche Gasproduktion

Die Abbildung 5.25 zeigt die tägliche Gasproduktion des Materials ohne und mit

Aufbereitung des GORATOR®s. In den ersten 50 Stunden des Versuchsansatzes

mit GORATOR® wurden 334 ml Biogas produziert. Ohne den Einsatz des

GORATOR®s beträgt die Gasmenge nur 274 ml. Anschließend zeigten die

Ansätze eine „negative“ Gasproduktion, da für den Nullansatz eine höhere

Gasbildungsrate ermittelt wurde. Ab der 110. Stunde ist die Gasproduktion wieder

positiv. Größtenteils laufen diese Kurven dann parallel zueinander. Die

Gasproduktion des Ansatzes mit GORATOR® liegt dennoch immer etwas höher.

Während dieser Phase zeigten sich deutliche Unterschiede in der produzierten

Gasmenge. Ab der 305. Stunde setzte die Gasproduktion aus, um nach 329

Stunden wieder einzusetzen. Danach konnte in der aufgeschlossenen Gärprobe

eine stärkere Gasproduktion registriert werden. Aus diesem Diagramm ist deutlich

zuerkennen, dass das Substrat immer phasenweise abgebaut und nicht alles

sofort umgesetzt wurde. Die Bakterien brauchen eine gewisse Zeit um

vorhandene Strukturen aufzuknacken. Schnell abbaubares Material wird sofort

unmittelbar in Gas umgesetzt. Für andere Strukturen brauchen die

Mikroorganismen eine „Vorlaufzeit“ um das Material abbauen zu können.

Interessant ist, dass dies bei beiden Ansätzen genau zum gleichen Zeitpunkt

passiert.


Aus dem Probematerial in Ansatz 2 konnte 1254,24 ml Gas produziert werde, aus

dem 3. Ansatz 1774,35 ml. Diese täglich erzeugten Werte wurden in Tabelle 5.31

über die Formel 4 in Normliter umgerechnet. Für Ansatz 2 ergibt dies 119,15 Nl/kg

oTS, für Ansatz 3 168,42 Nl/kg oTS. Daraus errechnet sich eine Gassteigerung

von 41,35 %. Dies kann jedoch nicht auf die Gesamtanlage projiziert werden, da

das Material bereits zum Teil ausgegast ist. Entscheidend ist aber, dass das die

Gasproduktion beschleunigt und schwer abbaubares Material besser in Gas

umgesetzt werden kann.


Tabelle 5.30 : Daten des Gärversuches – Anlage D

Ansatz 1

Diff zum letzten

Ablesepunkt Ansatz 2

Diff zum letzten

Ablesepunkt Ansatz 2-1

Differenz zum letzten Ablesepunkt Ansatz 2-1

Differenz auf 24 Std

umgerechnet Ansatz 3

Diff zum letzten

Ablesepunkt Ansatz 3 - 1

Differenz zumletzten


Differenz auf 24 Std.

umgerechnetDatum h d ml ml ml ml ml ml ml ml ml ml ml ml

12.7.11 15:30 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,0012.7.11 20:00 4,50 0 156,96 156,96 337,84 337,84 180,88 180,88 373,75 373,75 216,79 216,7913.7.11 7:15 15,75 1 402,21 245,25 672,40 334,56 270,19 89,31 734,50 360,75 332,29 115,5013.7.11 17:50 26,33 1 624,57 222,36 898,72 226,32 274,15 3,96 274,15 991,25 256,75 366,68 34,39 334,1914.7.11 8:00 40,50 2 935,22 310,65 1161,12 262,40 225,90 -48,25 1303,25 312,00 368,03 1,3514.7.11 19:15 51,75 2 1216,44 281,22 1390,72 229,60 174,28 -51,62 -94,30 1537,25 234,00 320,81 -47,22 -43,3115.7.11 8:00 64,50 3 1481,31 264,87 1603,92 213,20 122,61 -51,67 1768,00 230,75 286,69 -34,1216.7.11 12:50 93,33 4 2009,52 528,21 2440,32 836,40 430,80 308,19 2593,50 825,50 583,98 297,2916.7.11 17:20 97,83 4 2537,52 528,00 2663,36 223,04 125,84 -304,96 -25,23 2834,00 240,50 296,48 -287,50 -12,6717.7.11 10:15 114,75 5 2969,16 431,64 3116,00 452,64 146,84 21,00 3282,50 448,50 313,34 16,8618.7.11 8:15 136,75 6 3613,35 644,19 3824,48 708,48 211,13 64,29 4004,00 721,50 390,65 77,3118.7.11 18:15 146,75 6 3891,30 277,95 4103,28 278,80 211,98 0,85 42,26 4306,25 302,25 414,95 24,30 58,1219.7.11 8:15 160,75 7 4264,08 372,78 4493,60 390,32 229,52 17,54 4712,50 406,25 448,42 33,4719.7.11 18:30 171,00 7 4659,75 395,67 4910,16 416,56 250,41 20,89 38,03 5131,75 419,25 472,00 23,58 56,4620.7.11 8:00 184,50 8 5029,26 369,51 5316,88 406,72 287,62 37,21 5547,75 416,00 518,49 46,4920.7.11 19:20 195,83 8 5330,10 300,84 5694,08 377,20 363,98 76,36 129,95 5941,00 393,25 610,90 92,41 134,2421.7.11 8:00 208,50 9 5755,20 425,10 6087,68 393,60 332,48 -31,50 6350,50 409,50 595,30 -15,6021.7.11 18:50 219,33 9 6160,68 405,48 6510,80 423,12 350,12 17,64 -14,15 6789,25 438,75 628,57 33,27 18,0522.7.11 7:30 232,00 10 6477,81 317,13 6858,48 347,68 380,67 30,55 7150,00 360,75 672,19 43,6222.7.11 17:20 241,83 10 6834,30 356,49 7229,12 370,64 394,82 14,15 47,68 7536,75 386,75 702,45 30,26 78,8123.7.11 12:00 260,50 11 7429,44 595,14 7835,92 606,80 406,48 11,66 8154,25 617,50 724,81 22,3624.7.11 18:15 290,75 12 7901,72 472,28 8734,64 898,72 832,92 426,44 214,95 9061,00 906,75 1159,28 434,47 224,1325.7.11 9:00 305,50 13 8374,91 473,19 9138,08 403,44 763,17 -69,75 9457,50 396,50 1082,59 -76,6925.7.11 17:40 314,17 13 8829,00 454,09 9587,44 449,36 758,44 -4,73 -76,34 9912,50 455,00 1083,50 0,91 -77,6726.7.11 9:00 329,50 14 9296,61 467,61 10072,88 485,44 776,27 17,83 10396,75 484,25 1100,14 16,6426.7.11 18:45 339,25 14 9607,26 310,65 10394,32 321,44 787,06 10,79 27,38 10725,00 328,25 1117,74 17,60 32,7627.7.11 8:30 353,00 15 10002,93 395,67 10810,88 416,56 807,95 20,89 11163,75 438,75 1160,82 43,0827.7.11 18:00 362,50 15 10414,95 412,02 11234,00 423,12 819,05 11,10 33,02 11602,50 438,75 1187,55 26,73 72,0628.7.11 8:00 376,50 16 10774,65 359,70 11627,60 393,60 852,95 33,90 12025,00 422,50 1250,35 62,8029.7.11 6:15 398,75 17 11451,54 676,89 12355,76 728,16 904,22 51,27 56,39 12795,25 770,25 1343,71 93,36 103,39

29.7.11 16:20 408,83 17 11762,19 310,65 12683,76 328,00 921,57 17,35 13136,50 341,25 1374,31 30,6030.7.11 10:30 427,00 18 12262,50 500,31 13215,12 531,36 952,62 31,05 41,12 13685,75 549,25 1423,25 48,94 67,5731.7.11 11:25 451,92 19 12909,96 647,46 13923,60 708,48 1013,64 61,02 58,78 14407,25 721,50 1497,29 74,04 71,3231.7.11 21:45 462,25 19 13227,75 317,79 14268,00 344,40 1040,25 26,61 14761,50 354,25 1533,75 36,46

1.8.11 8:00 472,50 20 13426,62 198,87 14500,88 232,88 1074,26 34,01 70,68 14998,75 237,25 1572,13 38,38 89,871.8.11 18:15 482,75 20 13796,13 369,51 14956,80 455,92 1160,67 86,41 15457,00 458,25 1660,87 88,742.8.11 8:00 496,50 21 14139,48 343,35 15284,80 328,00 1145,32 -15,35 71,06 15791,75 334,75 1652,27 -8,60 80,14

2.8.11 18:20 506,83 21 14515,53 376,05 15734,16 449,36 1218,63 73,31 16237,00 445,25 1721,47 69,203.8.11 8:00 520,50 22 14855,61 340,08 16072,00 337,84 1216,39 -2,24 71,07 16578,25 341,25 1722,64 1,17 70,37

3.8.11 17:30 530,00 22 15107,40 251,79 16337,68 265,68 1230,28 13,89 16844,75 266,50 1737,35 14,714.8.11 8:00 544,50 23 15434,40 327,00 16688,64 350,96 1254,24 23,96 37,85 17208,75 364,00 1774,35 37,00 51,71

Zeit


Tabelle 5.31: Umrechnung der Gaserträge (ml in Nl , siehe Formel 4)

Normbedingungen pn= 1013 mbar Tn= 296 K

Datum Luftdruck p

[mbar] Temperatur

[K]

Differenz zum letzten


[ml]

Differenz zum letzten


[ml]

Differenz zum letzten Ablesepunkt Ansatz 2-1 [Nl/kg oTS]

Differenz zum letzten Ablesepunkt Ansatz 3-1 [Nl/kg oTS]

12.7.11 15:30 1015 312 0 0 17,19 20,61 12.7.11 20:00 1015 312 180,88 216,79 8,49 10,98

13.7.11 7:15 1008 312 89,31 115,5 0,37 3,25 13.7.11 17:50 1008 312 3,96 34,39 -4,55 0,13

14.7.11 8:00 1008 312 -48,25 1,35 -4,87 -4,46 14.7.11 19:15 1008 312 -51,62 -47,22 -4,88 -3,22

15.7.11 8:00 1015 312 -51,67 -34,12 29,30 28,26 16.7.11 12:50 1007 312 308,19 297,29 -28,76 -27,11 16.7.11 17:20 1007 312 -304,96 -287,5 1,98 1,59 17.7.11 10:15 998 312 21 16,86 6,01 7,23

18.7.11 8:15 999 312 64,29 77,31 0,08 2,27 18.7.11 18:15 999 312 0,85 24,3 1,64 3,13

19.7.11 8:15 1004 312 17,54 33,47 1,96 2,22 19.7.11 18:30 1004 312 20,89 23,58 3,50 4,37

20.7.11 8:00 1008 312 37,21 46,49 7,21 8,72 20.7.11 19:20 1008 312 76,36 92,41 -2,97 -1,47

21.7.11 8:00 1010 312 -31,5 -15,6 1,67 3,15 21.7.11 18:50 1010 312 17,64 33,27 2,89 4,13

22.7.11 7:30 1011 312 30,55 43,62 1,34 2,87 22.7.11 17:20 1011 312 14,15 30,26 1,10 2,12 23.7.11 12:00 1008 312 11,66 22,36 40,26 41,02 24.7.11 18:15 1006 312 426,44 434,47 -6,57 -7,23

25.7.11 9:00 1009 312 -69,75 -76,69 -0,45 0,09 25.7.11 17:40 1009 312 -4,73 0,91 1,68 1,57

26.7.11 9:00 1012 312 17,83 16,64 1,02 1,67 26.7.11 18:45 1012 312 10,79 17,6 1,98 4,08

27.7.11 8:30 1018 312 20,89 43,08 1,06 2,55 27.7.11 18:00 1018 312 11,1 26,73 3,23 5,99

28.7.11 8:00 1019 312 33,9 62,8 4,89 8,91 29.7.11 6:15 1020 312 51,27 93,36 1,66 2,92

29.7.11 16:20 1020 312 17,35 30,6 2,97 4,68 30.7.11 10:30 1018 312 31,05 48,94 5,82 7,06 31.7.11 11:25 1017 312 61,02 74,04 2,53 3,47 31.7.11 21:45 1017 312 26,61 36,46 3,24 3,66

1.8.11 8:00 1017 312 34,01 38,38 8,23 8,45 1.8.11 18:15 1017 312 86,41 88,74 -1,46 -0,82 2.8.11 8:00 1017 312 -15,35 -8,6 6,98 6,59

2.8.11 18:20 1017 312 73,31 69,2 -0,21 0,11 3.8.11 8:00 1014 312 -2,24 1,17 1,32 1,40

3.8.11 17:30 1014 312 13,89 14,71 2,28 3,51 4.8.11 8:00 1014 312 23,96 37

Summe 1254,24 1774,35 119,15 168,42


Ausgewaschene Proben

Die Abbildungen 5.26 zeigen die ausgewaschenen Proben. Nicht nur die

Darstellung unter dem Mikroskop zeigt einen deutlichen Unterschied. Visuell ist

sofort zuerkennen, dass die Fasern feiner sind und lange nicht mehr so in

einander hängen. Die mikroskopische Ansicht enthüllt, dass der

Zerkleinerungseffekt durch den GORATOR® bezüglich Faserlänge erzielt werden

konnte. Gleichmäßig lange und feinere Fasern sind Kennzeichen der behandelten

Proben.

Abbildung 5. 26: Faserstrukturen im Fermenter und nach Passage des GORATOR®s- Anlage D


In Abbildung 5.27sind die Faserstrukturen im Fermenter von Versuchsstart im Mai

bis zum Versuchende im Juli dargestellt. Im zeitlichen Verlauf wird deutlich, dass

die Fasern im Fermenter feiner geworden sind. Gröbere Stücke wie noch im Mai

sind nicht mehr enthalten. Das Substrat ist viel homogener und feinfaseriger

geworden.

Abbildung 5.27 : Entwicklung der Faserstrukturen im Fermenter -Anlage D

Allgemeine Auswirkungen

An dieser Anlage haben sich die Betriebsabläufe durch den Einsatz des

GORATOR®s nicht verändert.

Nennenswert ist jedoch, dass in der 8. Versuchswoche auch an dieser Anlage

Probleme mit der Gleitringdichtung auftraten. Nach einem Tausch der Flüssigkeit

wurde diese bereits nach 15 min erneut durch einlaufenden Gärrest trüb. Beim

Austausch der Gleitringdichtung war zu erkennen, dass sich lange Fasern um die

Dichtung gewickelt hatten. Mit der Zeit waren lange Fasern zwischen die

Dichtringe gezogen und verhinderten so, dass die Dichtflächen auf einander

gedrückt werden konnten, siehe Abbildung 5.28. Die Dichtungsflächen waren von

der Oberfläche her unbeschädigt. Da dieses Phänomen beim Hersteller jedoch

auch zum ersten Mal auftrat, wurde die Dichtung zur genaueren Analyse vom

Hersteller mit genommen. Es wurde nicht nur eine neue Dichtung eingebaut,

sondern auch der Vorratsbehälter für die Glykol-Wasser-Mischung wurde durch

einen Druckbehälter ersetzt. Dieser wurde dann mit Druckluft (2 bar)

beaufschlagt. So wurde für den weiteren Versuch verhindert, dass Flüssigkeit aus


dem Gärrest in die Flüssigkeit gelangt. Auf diese Weide würde eher Glykol-

Wasser-Mischung ins Gärsubstrat laufen als umgekehrt.

Abbildung 5. 28: lange Fasern

haben sich zwischen die Dichtringe

gezogen ; die auseinander gebaute

Dichtung (unten rechts und links)

Gleichzeitig konnte bei

diesem Ausbau auch ein Verschleiß der Segmente und der Rotorscheibe

betrachtet werden. Durch Fremdköper sind kleine Ecken an den Zähnen des

Spaltsegmentes abgebrochen. An den 3 weiteren Buchsensegmenten ist nur

stellenweise ein Materialabbruch zuerkennen, hierzu siehe Abbildung 5.30. Auch

die Rotorscheibe, Abbildung 5.31 weist eine Beschädigung am oberen linken Zahn

auf. Laut Hersteller befinden sich alle Segmente in einem guten Zustand und

können weiterhin eingesetzt werden.

Abbildung 5. 29: Buchsensegment neu (links ) und nach 8 Wochen Laufzeit (rechts)


Abbildung 5.30 : Spaltsegment nach 8 Wochen

Laufzeit

Abbildung 5. 31: Rotorscheibe nach 8 Wochen Laufzeit

6.0 D iskuss ion Se i te |58

6.0 Diskussion

6.1 Ergebnisdiskussion

Die vorangegangene Ergebnisdarstellung zeigte bereits deutlich, dass nicht bei

jeder Anlage eine gleichmäßige Tendenz bezüglich der Ergebnisse zu erkennen

ist. Jede Anlage und deren Prozessbiologie reagierte spezifisch auf die

Zerkleinerung der Substrate. Im Folgenden werden nun Vor-und Nachteile des

Einsatzes des GORATOR®s an den vier verschiedenen Biogasanlage diskutiert.

Anlage B

Die Anlage B war mit einer Leistung von 1,5 MW die größte der untersuchten

Anlagen. Die Integration des GORATOR®s in die bestehende Anlage erwies sich

aus biologischer und wirtschaftlicher Sicht als eine gute Ergänzung.

Die Installation des GORATOR®s in die Umpumpstation, hierzu siehe Kapitel 4.2

und Abbildung 4.03, führte zu einer täglichen Laufzeit von über 22 Stunden. Jeder

Fermenter hatte innerhalb von 7,5 Tagen einmal den GORATOR® passiert. Im

Vorfeld war angenommen worden, dass durch die Zerkleinerung die Biomasse

abgetötet wird und den Methanbakterien nicht genug Zeit zur Regeneration

verbleibt. Diese Annahme hat sich in der Praxis nicht bestätigt. Konstante

FOS/TAC Werte unterstützen diese Hypothese.

Die ausgewaschenen Proben zeigten bereits ohne GORATOR® schon relativ feine

Strukturen. Dies wurde verursacht durch den geringen Anteil an Mist (6 %). Der

Substratersatz von Mais gegen Grünroggen, einem deutlich grob faserigem

Substrat, führte nicht zu einer gröberen Faserstruktur in der Fermenterprobe.

Durch die Zerkleinerungstechnik gelang es sogar, das Fermentermaterial in noch

feinere Strukturen zu spalten. Dieser Effekt ist in den Abbildungen 5.11 und 5.12

deutlich zu erkennen.

Der im eigenen Labor durchgeführte Gärtest zeigte, dass die mit dem GORATOR®

aufgeschlossene Fasern nicht nur schneller ausgasten, sondern auch eine

Steigerung der Gasproduktion um 19 % möglich war.


Die Biogasanlage wurde während des gesamten Versuchszeitraumes auf Volllast

betrieben. Der dokumentierte Gasverbrauch der Motoren nahm 3 Wochen nach

Versuchsbeginn ab. Die Abbildung 5.08 zeigt die entsprechenden Kurven. Im

Laufe des Versuches konnte der Anlagenbetreiber 2,2 t/d an Maissilage

einsparen.

Nicht nur dieser finanzielle Mehrerlös, sondern auch vor allem die eingesparte

Laufzeit der Schnecke wird vom Anlagenbetreiber als sehr positiv bewertet. Das

vorhandene Anlagensystem ist äußerst systematisch und effizient aufgestellt. Vor

dem Versuch waren 700 min/d für die Fütterung oder sonstige Umpumpvorgänge

vorgesehen. Durch die Einsparung der Fütterungszeit konnte dieser Wert im Laufe

des Versuches auf 672 min /d reduziert werden.

Dieser positive Effekt veranlasste den Betreiber bereits eine Genehmigung für ein

weiteres BHKW einzureichen. Eine solche Erweiterung ist nur denkbar, wenn in

dem vorhandenen System Fütterungszeiten gewonnen werden können, um die

Futtermenge so stark zu erhöhen, dass sich die Anschaffung eines weiteren

BHKWs rentiert. Ansonsten wäre eine Erweiterung der Anlage nur durch eine

Änderung der Einbringtechnik, und damit zusätzlichen Kosten, denkbar. Der

finanzielle Mehrerlös, der sich durch den GORATOR® ergeben könnte, ist bis dato

an dieser Anlage also noch nicht ausgeschöpft.

Desweiteren könnten durch eine Änderung der Einbindung zusätzliche

Stromkosten des GORATOR® eingespart werden. Diese könnte sich so gestalten,

dass die Zerkleinerungstechnik nur dann zuschaltet, wenn reines

Fermentermaterial umgepumpt wird. So würden Kosten durch die Zerkleinerung

von wenig faserreichen Medien vermieden werden.

Die bislang gewonnenen Erfahrungen dokumentieren, dass der GORATOR® gut

in das vorhandene Anlagenkonzept passt. Die Substrat- und Stromeinsparungen,

wie das erleichterte Aufrühren aller Behälter sind nur die wichtigsten Vorteile, die

den Eigenstromverbrauch des GORATOR®s mehr als decken.

Der GORATOR® ließ sich wirtschaftlich in die bestehende Anlage integrieren und

schafft somit neue Möglichkeiten die Anlage noch weiter auszulasten.


Anlage D

Der hohe Mistanteil von über 60 % in dieser Anlage stellte eine Herausforderung

für den Einsatz des GORATOR®s dar. Da der Mist im eigenen Puten- und

Bullenmastbetrieb anfällt, möchten die Betreiber auf den Einsatz dieses für sie

kostengünstigeren Materials nicht verzichten. Vier Wochen vor Versuchsbeginn

war der TS- Gehalt (>11 %) und der Eigenstromverbrauch der Anlage durch den

Misteinsatz so hoch, dass die Betreiber beschlossen den Fermenter bis zu einem

TS-Gehalt von 8 % zu verdünnen. Dieses wurde durch die biologisch untersuchten

Parameter in Tabelle 5.25 bestätigt. So fand der GORATOR® zu Versuchsbeginn

ein relativ unviskoses Substrat vor, das selbstständig in den GORATOR® lief.

Die biologisch untersuchten Parameter zeigten, dass der Einsatz des

GORATOR®s keinen negativen Einfluss auf die Biologie ausübte, siehe Tabelle

5.25. Der Zerkleinerungseffekt des Fermentermaterials war deutlich zu erkennen,

siehe Abbildung 5.27. Der Anteil an gröberen Faserstücken, die mit dem Mist in

den Fermenter gelangen,sind am Ende des Versuches nahezu nicht mehr zu

erkennen.

Die Parameterauswertung der Gesamtanlage verzeichnete durch den Einsatz des

GORATOR® einen deutlichen Anstieg im Methangehalt, Abbildung 5.22, und somit

auch eine Reduzierung des Gasverbrauches( Abbildung 5.21). Die theoretisch

errechneten Substrateinsparungen an Mais belaufen sich auf 1,48 t /d. Die durch

den GORATOR® selbst verursachten Stromkosten können durch den Rückgang

des Eigenverbrauches der Anlage kompensiert werden, siehe Abbildung 5.23.

Der Einsatz des GORATOR®s erwies sich an der Anlage D als wirtschaftlich, denn

die bereits aufgezählten Erlöse, können die Erhaltungskosten des GORATOR®s

mehr als nur komplett tilgen. Aufgrund zurückliegender Erfahrungen wird in dieser

Anlage auch weiterhin ein hoher Anteil der Futtermenge aus kostengünstigem Mist

und Zwischenfrüchten bestehen.

Zukünftig ist eine Erweiterung der Anlage durch ein Satelliten-BHKW geplant. Das

zusätzlich benötigte Biogas soll nach Vorstellung der Anlagenbetreiber

vorwiegend aus Mist und Zwischenfrüchten erzeugt werden. Bei einer weiteren


Erhöhung der Faulraumbelastung und einer Verringerung der Verweilzeit im

Fermenter, können negative Effekte auf den biologischen Prozess nicht

ausgeschlossen werden. Ob daher dieser Wunsch ohne eine bauliche

Veränderung realisiert werden kann, wird sich erst in einem Langzeitversuch

zeigen lassen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der GORATOR®sich eignet, den

wirtschaftlichen Erfolg einer Anlage zu verbessern. Dies zeigen die Auswertungen

recht deutlich.

6.3 Ökonomische Perspektiven des GORATOR® Einsatzes

Der Zerkleinerungseffekt des GORATOR®s zeigte sich am deutlichsten, wenn ein

hoher Anteil an Mist und Zwischenfrüchten in der Biogasanlage eingesetzt wurde

(Anlage C und D). Im Versuch hat sich gezeigt, dass Anlagen mit einem TS-

Gehalt zwischen 6,2 und 11 % einen wirtschaftlichen Erfolg durch den Einsatz der

Zerkleinerungstechnik erzielen. Des Weiteren konnte beobachtet werden, dass die

gewählten Durchflussmengen durch den GORATOR® sich nicht negativ auf den

biologischen Prozess ausgewirkt haben, sondern eher stabilisierend wirkten.

Die zusätzlich durchgeführten Gärtests haben nicht nur gezeigt, dass das Biogas

schneller und gleichmäßiger produziert wird, sondern auch mehr Gas erzeugt

werden konnte. Somit eignet sich der GORATOR® aus biologischer Sicht für alle

Anlagen, die eine ungleichmäßige Gasentwicklung und zu geringe Abbaugrade

haben.

Weiterhin würde sich der GORATOR® für alle Biogasanlagen bewähren, deren

Methananteil unter 51 % liegt. Besonders positiv würde sich dies auf Anlagen mit

einem Gasmotor auswirken, da nur mit einer guten Gasqualität optimale

Wirkungsgrade erzielbar sind.

Nicht zu vergessen sind Anlagen die bereits Probleme damit hatten ihren

Fermenter fließfähig genug zu halten. Durch den GORATOR® bessert sich diese

in jedem Fall.

7.0 Ausb l ick Se i te |62

7. 0 Ausblick

Durch die gestiegenen Substratpreise, aktuell 38 bis 50 €/t Maissilage [27],

erwägen viele Anlagenbetreiber Mais durch kostengünstigeren Mist zu ersetzen.

Um jedoch die Gasausbeute von 1 t Maissilage decken zu können, müssen etwa

2,5 t Mist eingesetzt werden. Nicht zu vernachlässigen ist, dass die

Faulraumbelastung durch den Austausch von Maissilage gegen Mist deutlich

erhöht wird. Die Faulraumbelastung, die die eine Tonne Maissilage einnehmen

würde, würde durch den Austausch von Mist um 50 % erhöht werden. Ein weiterer

wichtiger Aspekt ist, dass sich die Verweilzeit durch Austausch von Maissilage

gegen Mist verringert. Um diesen Nachteil auszugleichen, ist es sinnvoll, dass

sehr strukturreiches Material den Bakterien in einer aufgeschlossenen Form zur

Verfügung zustellen, damit der Abbau zügig vollzogen werden kann.

Die vorliegenden Ergebnisse haben gezeigt, dass die Erweiterung des PlanET

Biogastechnik Angebots mit der Auswahl des GORATOR®s als eine

Zerkleinerungstechnik durchaus sinnvoll ist und an der Forschung zu diesem

Thema weiterhin festgehalten werden sollte. Es wurden wichtige Erkenntnisse

durch die bereits durchgeführten Versuche gewonnen. Doch welches Potential

sich biologisch und wirtschaftlich in diesem Produkt steckt, werden die weiteren

Arbeiten der PlanET Biogastechnik zeigen. Gerade im Hinblick auf die steigenden

Substratpreise bietet die Zerkleinerungstechnik einen ausbaufähigen Markt.

8.0 Zusamm enfassung Se i te |63

8.0 Zusammenfassung

Ziel der Arbeit war es zu überprüfen, ob die Zerkleinerungstechnik, GORATOR®,

wirtschaftlich an einer Anlage betrieben werden kann.

Zu Beginn dieser Arbeit wurden Grundlagen zum Betrieb einer Biogasanlage

erläutert, sowie die ablaufenden biologischen Prozesse im Fermenter genauer

beschrieben. Außerdem wurde erläutert, welche Voraussetzungen für einen gut

funktionierenden Biogasprozess gegeben sein müssen. Somit sollte ein

Verständnis für die Vorgehensweise im weiteren Versuch erzeugt werden.

Im Material und Methoden Teil wurden zunächst alle Parameter dargelegt, die den

biologischen Prozess im Fermenter beurteilen. Weiterhin wurde herausgestellt,

warum gerade NawaRo-Anlagen, die mit einem hohen Anteil an Mist und

Zwischenfrüchten betrieben werden, auf eine Zerkleinerungstechnik angewiesen

sind.Danach wurden der GORATOR® selbst und die vorgenommene Einbindung

genauer beschrieben. Darüber hinaus wurden weitere alternative

Aufschlusssysteme kurz vorgestellt, um einen Überblick darüber zubekommen,

welche verschiedenen Konzepte zum Zellaufschluss führen können. Im Anschluss

wurden Kenngrößen und Verfahren beschrieben, die eine Beurteilung der

Wirtschaftlichkeit ermöglichen.

Im weiteren Verlauf dieser Arbeit wurde jede einzelne Anlage und deren

Besonderheiten vorgestellt, sowie die aufgenommenen Ergebnisse

zusammengefasst und dargestellt.

Die Betrachtung der biologischen Parameter führte bei allen Anlagen zu dem

Schluss, dass die Biologie durch den Einsatz der Zerkleinerungstechnik nicht

negativ beeinflusst wird. Im Gegenteil, es stellten sich Werte ein, die einen

stabilen biologischen Prozess kennzeichneten.

Die gestiegene Biogasqualität führte zur Gaseinsparung und somit auch zu einer

theoretischen Reduzierung des Substratinputs.

8.0 Zusamm enfassung Se i te |64

Die durchgeführten Gärtests der Anlagen zeigten eine Steigerung der

Gasausbeute zwischen 19 und 40 %.

Die Betrachtung der Faserlängen im Fermenter über den gesamten

Versuchszeitraum präsentierte eine immer feiner werdende Struktur an allen

Anlagen. Auf diese Weise konnte der Zerkleinerungseffekt visuell beurteilt werden.

In der anschließenden Wirtschaftlichkeitsberechnung gelangten die Anlagen xxxx

zu einem positiven Ergebnis. Diese Anlagen optimieren durch die

Zerkleinerungstechnik nicht nur ihren wirtschaftlichen Erfolg, sondern auch die

biologischen Bedingungen in ihrem Fermenter.

.

Außerdem wurden technische Änderungen am GORATOR® und dessen

Einbindung genannt, um die Betriebssicherheit zu verbessern.

In einem weiteren Abschnitt wurde festgehalten, dass sich der Einsatz eines

GORATOR®s immer dann als wirtschaftlich erweisen wird, wenn Mist und

Zwischenfrüchte einen großen Teil des täglichen Substratinputs darstellen.

9.0 Verze ichn isse Se i te |65

9.3 Literaturverzeichnis

[1] Schulz, H.; Eder, B.: Biogas – Praxis, Ökobuch Verlag, 4. überarbeitete

Auflage, 2007, ISBN 978-3-936896-13-8

[2] Biogas, Grundlagen der Gärbiologie, KWS MAIS GMBH

[3] Hinrich Neumann;„Neue Energien brauchen mehr Akzeptanz!“; Energie

magazin, top agrar, Nr.1/2011

[4] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR); „Biogas Basisdaten

Deutschland“, Stand: Juni 2010, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe

e.V. (FNR)

[5] Dipl.-Ing. (FH) Rainer Kissel, Dipl.-Ing. agr. Andreas Lehner, Dipl.-Ing. M.Sc.

Mathias Effenberger, Dr. Andreas Gronauer; „Messprogramme auf

landwirtschaftlichenBiogasanlagen“;Bayerische Landesanstalt für

Landwirtschaft (LfL); 2007, 1. Auflage

http://www.lfl.bayern.de/publikationen/daten/informationen/p_27456.pdf

[6] Dr. Ing. Sarah Gehring, Dipl. Kfm. Matthias Bäcker und Dipl.-Ing. agr. Gustav

Wehner; BIOGAS Journal; 03_2011 ,S. 54

[7] Growguide - exotische Pflanzen züchten, Growing, Homegrow,

Pflanzenzucht;http://www.growguide.net/node/245

[8] Erneuerbare Energiegesetz,

http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/eeg_2009/index.html

[9] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR); „Leitfaden Biogas; Von

der Gewinnung zur Nutzung“ ; Stand: 2010; 5. Auflage; ISBN 3-00-014333-5

[10] Christa Rieger und Prof. Dr. Peter Weiland, BIOGAS Journal; 4/06; S. 18

[11] Betriebsanleitung BioCrack der Firma Innovum

[12] Stefan Bandelin, Marina Herrmann, Rainer Jung, Roland Radandt;2006;

„Niederfrequenter Ultraschall“; Verlag Moderne Industrie; ISBN: 3-937889-

26-4


[13] eigene Aufnahme

[14] Betriebsinternes Material

[15] Hersteller des GORATOR®s; http://www.hoelschertechnic.de

[16] hoelschertechnic gorator® GmbH & Co.KG ; „Der GORATOR®“ ; Technische

Dokumentation Typ ZZQQS 25.23/15; Stand 13.04.2011

[17] Robert Poth; „Zukunftsvisionen“ ; Stand: Mai 2007;

http://rpoth.at/pastwork/biokraftstoffe_zukunft.shtml

[18] Prof. Dr. Schwanitz, „Materialien zur Vorlesung Grundlagen der

Betriebswirtschaftslehre“, Fachhochschule Münster, ITB Steinfurt,

Technische Studiengänge Wintersemester 2009/2010

[19] Steven, Marion: BWL für Ingenieure 3.Auflage,2008,

ISBN 978-3-486-58613-8

[20] Prof. Dr. Ralf Dillerup, Dipl. Betriebsw. (FH) Tobias Albrecht, MBA,

“Amortisationsrechnung”, erschienen in Haufe Rechnungswesen Office,

Version 3.2 unter Haufeindex: 1288473; Rudolf Haufe Verlag GmbH & Co.

KG; Freiburg, 2005

[21] Naturschutzbund Deutschland (NABU) e.V., „Bedeutung der

Flächenstilllegungfür die biologische Vielfalt“; Januar 2008

http://www.bfn.de/fileadmin/MDB/documents/themen/landwirtschaft/flaechens

tilllegung_kurzfassung.pdf


[22] Dr. Arne Dahlhoff, Dr. Joachim Matthias (2011): „Was darf der Bau kosten?“,

Landwirtschaftliches Wochenblatt Westfalen-Lippe, Ausgabe 29 vom 21.Juli

2011

[23] Frank Levin; „Invesition und Finanzierung“ erschienen in „Grundlagen der

Betriebswirtschaftslehre“,Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH; 2008;

ISBN 978-3-486-58356-4

[24] Dr. Stephan Laukenmann, Dr. Frank Keppler, Dr. Hauke Heuwinkel, Dr.

Andreas Gronauer; Vortrag: „ Stabile Kohlenstoffisotopie- ein Werkzeug/Toll

zur Prozessanalyse in der anaeroben Fermentation“, 18. Jahrestagung

Fachverband Biogas e.V. ; Hannover 2009

[25] Landwirtschaftliches WochenblattWestfalen-Lippe ; die Marktlage:

Pflanzliche Produkte; Grundfutter;Ausgabe 32 vom 11.08.2011

[26] persönliche Mitteilung per Email von hoelschertechnic-gorator

[27] Landwirtschaftliches Wochenblatt Westfalen-Lippe; die Marktlage:

Pflanzliche Produkte; Grundfutter; Ausgabe 33 vom 18.08.2011


9.4 Kurzzeichen mit Einheit und Beschreibung

Parameter Einheit Beschreibung

ANFn,i - Annuitätenfaktor

EGesamt €/a Gesamterlöse

EStrom €/a Erlöse aus Strom-/Energieeinsparungen

ESubstrat €/a Erlöse aus Substrateinsparungen

FOS gHAceq/l Freie organische Säuren

FOS/TAC - Verhältnis FOS/TAC

G €/a Gewinn

Gtheor. Nl/kg*oTS Gasausbeute eines Substrates

I - Kalkulationszinssatz

KArbeit €/a Arbeitskosten

KGesamt €/a Gesamtkosten

KStrom €/a Stromkosten durch den GORATOR®

KVer.Gesamt €/a Verschleißkosten

Kverschleiß €/a Verschleißkosten der einzelnen Ersatzteile

Leingespart kWel Eingesparte Leistung durch Elektromotoren

LGORATOR® kWel Motorenleistung des GORATOR®s

MFOS - Menge an zugegebener Schwefelsäure (von pH 5,0-4,4)

minput kg Menge an Substratinput

MTAC - Menge an zugegebener Schwefelsäure (von pH 6,7-5,0)

n a Periodendauer

oTS % organische Trockensubstanz

oTS v. TS %

Anteil der organische Trockensubstanz von der

Trockensubstanz

p mbar Luftdruck

PArbeit €/h Stundenlohn für Arbeitskraft

pn mbar Normdruck (1013 mbar)

pStrom €/kWhel Energiepreis

pSubstrat €/t Substratpreis

R €/a Annuität

S0 € Investitionssumme


T K Temperatur im Wasserbad

Parameter Einheit Beschreibung

T €/a Tilgung

TAC gCaCO3/l totaler organisch gebundener Kohlenstoff

TArbeit h/d Arbeitszeitbedarf

teingespart h/a eingesparte Laufzeit

tGORATOR® h/a Laufzeit des GORATOR®s

Tn K Normtemperatur (273 K)

TS % Trockensubstanz

V l gemessenes Volumen

VBiogas.tats. m³ Menge an tatsächlich verbrauchtem Biogas

VBiogas.theor. m³ Menge an theoretisch produziertem Biogas

Vn l Normvolumen

xeingespart t/a Menge eingespartes Substrat

ZK € Zinskosten


9.5 Abkürzungen

Kürzel Beschreibung

BGA Biogasanlage

BHKW Blockheizkraftwerk

bzw. beziehungsweise

ca. circa

CCM Corn Cob Mix

CH4 chemische Abkürzung für Methan

CO2 chemische Abkürzung für Kohlendioxid

Diff. Differenz

EC Electrical Conductivity

EEG Erneuerbares-Energien Gesetz

Fer Fermenter

FOS Freie organische Säuren

FOS/TAC Verhältnis FOS/TAC

GmbH Gemeinschaft mit beschränkter Haftung

GPS Ganzpflanzensilage

H2 chemische Abkürzung für Wasserstoff

Hz Herz

kWel Kilowatt elektrische Leistung

kWhel Kilowattstunde elektrische Leistung

KWK Kraft-Wärme-Kopplung

Mat.-Nr. Matrikel-Nummer

ml Milliliter

mS/cm Millisiemens pro Zentimeter

NawaRo Nachwachsende Rohstoffe

NG Nachgärer

Nl Normliter

NRW Nordrhein-Westfalen

oTS organische Trockensubstanz


Kürzel Beschreibung

s.u. siehe unten

SS Sommersemester

TAC totaler organisch gebundener Kohlenstoff

TMR Tauchmotorrührwerk

TS Trockensubstanz

X155CrVMo121 Werkstoff mit der Nr. 12379

z.B. zum Beispiel

ZK Zinskosten


Anhang

Dieses Dokument beinhaltet nur einen Auszug aus der ... · Ein Atomausstieg bis 2022 ist geplant,...

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