Von Thomas LiebingBiogasanlagen

Einsatz von BiogasanlagenEinsatz von Biogasanlagen

o VorkommenVorkommen LandwirtschaftLandwirtschaft Ernährungs-und Agrar-IndustrieErnährungs-und Agrar-Industrie Kommunalen EntsorgungKommunalen Entsorgung

Einsatz von BiogasanlagenEinsatz von Biogasanlagen

o VorkommenVorkommen LandwirtschaftLandwirtschaft Ernährungs-und Agrar-IndustrieErnährungs-und Agrar-Industrie Kommunalen EntsorgungKommunalen Entsorgungo ZielZiel Aus Vergärung von organischen Stoffen Aus Vergärung von organischen Stoffen EnergieEnergie in Form von Strom und Wärme zu in Form von Strom und Wärme zu gewinnengewinnen

Aufbau einer BiogasanlageAufbau einer Biogasanlage

Verwendbare StoffeVerwendbare Stoffe

Verwendbare StoffeVerwendbare Stoffe

Ausbeute Rohbiogas

in m³/tFm

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage1.1. AnnahmebereichAnnahmebereichDer Annahmebereich dient als Zwischenlagerung Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung

der Gärsubstrate.der Gärsubstrate.

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage1.1. AnnahmebereichAnnahmebereichDer Annahmebereich dient als Zwischenlagerung Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung

der Gärsubstrate.der Gärsubstrate.

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage2.2. HygienisierungHygienisierungHier werden die Substrate wie z.B. (tierische Hier werden die Substrate wie z.B. (tierische

Reststoffe) auf 70 Grad Celsius für eine Reststoffe) auf 70 Grad Celsius für eine Stunde erhitzt, damit keine Kontamination Stunde erhitzt, damit keine Kontamination sowie seuchenhygienisch bedenkliche Stoffe sowie seuchenhygienisch bedenkliche Stoffe oder Bakterien in die Biogasanlage gelangen. oder Bakterien in die Biogasanlage gelangen.

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage3.3. VorgrubeVorgrubeDie Vorgrube dient als Zwischenlager für Gülle und Die Vorgrube dient als Zwischenlager für Gülle und

Kosubstrate.Kosubstrate.

Zusätzlich kann man darin auch Substrate Zusätzlich kann man darin auch Substrate zerkleinern, vermischen und verdünnen.zerkleinern, vermischen und verdünnen.

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage4.4. FeststoffdosiererFeststoffdosiererEr wird mit kosubstraten befüllt und fördert diese Er wird mit kosubstraten befüllt und fördert diese

dann, je nach Einstellung eine bestimmte dann, je nach Einstellung eine bestimmte Menge, in den FermenterMenge, in den Fermenter

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage5.5. FermenterFermenterIn seinem Inneren bauen viele millionen Bakterien In seinem Inneren bauen viele millionen Bakterien

die organischen Bestandteile der Eingangstoffe die organischen Bestandteile der Eingangstoffe ab und setzten Methan frei.ab und setzten Methan frei.

Die Prozesstemperatur wird meist auf etwa 33-40 Die Prozesstemperatur wird meist auf etwa 33-40 Grad Celsius gehalten.Grad Celsius gehalten.

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage

Substratverweildauer im Fermenter

Zeit / d

Abbau / %

Trocken oder Trocken oder NassfermentationNassfermentation

TrockenfermentationTrockenfermentation

o Hier können Substrate mit weniger als 85% Hier können Substrate mit weniger als 85% Wassergehalt zu Biogas verwertet werden.Wassergehalt zu Biogas verwertet werden.

o Die Verwendung von Gülle ist nicht mehr zwingend Die Verwendung von Gülle ist nicht mehr zwingend erforderlich.erforderlich.

o Hier kommen Substrate wie Mais und Grassilage, Hier kommen Substrate wie Mais und Grassilage, Getreidepflanzen, Kartoffeln oder Festmist zum Getreidepflanzen, Kartoffeln oder Festmist zum Einsatz.Einsatz.

Trocken oder Trocken oder NassfermentationNassfermentationNassfermentationNassfermentation

o Es wird unterschieden zwischenEs wird unterschieden zwischen

SpeicheranlagenSpeicheranlagen oderoder DurchflussanlagenDurchflussanlagen

Trocken oder Trocken oder NassfermentationNassfermentationSpeicheranlagenSpeicheranlageno Günstig in der Herstellung und einfach im Betrieb.Günstig in der Herstellung und einfach im Betrieb.o Keine kontinuierliche Produktion von Biogas.Keine kontinuierliche Produktion von Biogas.

Da bei einer Speicheranlage der Fermenter Da bei einer Speicheranlage der Fermenter gleichzeitig das Gärrückstandslager bildet.gleichzeitig das Gärrückstandslager bildet.

Der Fermenter muss geöffnet werden, wenn das Der Fermenter muss geöffnet werden, wenn das Substrat vollständig ausgefault istSubstrat vollständig ausgefault ist

Erst dann ist eine neue Inbetriebnahme möglich. Erst dann ist eine neue Inbetriebnahme möglich.

Trocken oder Trocken oder NassfermentationNassfermentationDurchflussanlageDurchflussanlageSie besitzt mehrere Stationen, durch die das Sie besitzt mehrere Stationen, durch die das

Substrat automatisch fließt.Substrat automatisch fließt.

Kontinuierliche Produktion von Biogas.Kontinuierliche Produktion von Biogas.

Da das ausgefaulte Substrat in ein Da das ausgefaulte Substrat in ein Gärrückstandslager gepumpt wird.Gärrückstandslager gepumpt wird.

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage6.6. GärrückstandslagerGärrückstandslager

Hier werden die Reste der Gärung gelagert.Hier werden die Reste der Gärung gelagert.

Sie werden von hier aus als Dünger auf die Felder Sie werden von hier aus als Dünger auf die Felder gebracht, da sie noch wertvolle Stoffe enthalten.gebracht, da sie noch wertvolle Stoffe enthalten.

Chemische Reaktionen im Chemische Reaktionen im FermenterFermenter

Biogas ZusammensetzungBiogas Zusammensetzung

Das entstandene Biogas besteht ausDas entstandene Biogas besteht aus: 50-65 % energiereichem Methan ( CH50-65 % energiereichem Methan ( CH

44))

35-50 % Kohlendioxid (CO35-50 % Kohlendioxid (CO22))

<1 % Schwefelwasserstoff<1 % Schwefelwasserstoff Spurengasen ( Wasserdampf, Stickstoff, Spurengasen ( Wasserdampf, Stickstoff,

Sauerstoff )Sauerstoff )

Biogas ZusammensetzungBiogas Zusammensetzung

Biogas enthält Biogas enthält SchwefelwasserstoffSchwefelwasserstoff 10-125 10-125 mg/m³mg/m³

hohe Toxität / Korrosions bildendhohe Toxität / Korrosions bildend

Entschwefelung:Entschwefelung:1)1) Biologische EntschwefelungBiologische Entschwefelung

2)2) Chemische EntschwefelungChemische Entschwefelung

(Vor) (Vor) EntschwefelungsverfahrenEntschwefelungsverfahren

Biologische Entschwefelung

Effektive mikrobiologische Entschwefelung.

(Vor) (Vor) EntschwefelungsverfahrenEntschwefelungsverfahren

Chemische EntschwefelungChemische Entschwefelung

Basiert auf der Zugabe von Stoffen in den Basiert auf der Zugabe von Stoffen in den Fermenter, die den Schwefel binden.Fermenter, die den Schwefel binden.

Hierbei wird vor allem Eisenoxid verwendet Hierbei wird vor allem Eisenoxid verwendet

(Haupt) (Haupt) EntschwefelungsverfahrenEntschwefelungsverfahrenSchwefelwasserstoffentfernung mit Schwefelwasserstoffentfernung mit

AktivkohleAktivkohle

(Feinentschwefelung) (Feinentschwefelung)

(Haupt) (Haupt) EntschwefelungsverfahrenEntschwefelungsverfahren

Gastrocknung

o Wird unterteilt in:

Adsorptive Gastrocknungsverfahren Kondensationsverfahren

Gastrocknung

o Adsorptive Gastrocknungsverfahren

Wasserdampf lagert sich an bestimmten Stoffen ab

(z.B. an Kieselgelen oder Aluminiumoxide)

In Form von Granulat in einem Festbettadsorber

Gastrocknung

o Kondensationsverfahren

Biogas wird gekühlt, wodurch das darin enthaltene Wasser auskondensiert

Das Wasser wird dem Prozess entnommen und abgeführt

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage7.7. FolienspeicherFolienspeicher - Gasspeicherung bei <0,1 bar Druck - Gasspeicherung bei <0,1 bar Druck

AnforderungenAnforderungen:: Müssen gasdicht, druckfest, UV,-temperatur-und Müssen gasdicht, druckfest, UV,-temperatur-und

Witterungsbeständig seinWitterungsbeständig sein

Anforderungen an Folien aus KunststoffenAnforderungen an Folien aus Kunststoffen:: Reißfest : min. 500N/ 5 cm² oderReißfest : min. 500N/ 5 cm² oder Zugfestigkeit : min. 250N/ 5 cm²Zugfestigkeit : min. 250N/ 5 cm² Temperaturbeständig von -30 bis +50°CTemperaturbeständig von -30 bis +50°C

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage7.7. FolienspeicherFolienspeicher

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage7. Folienspeicher im Fermenter

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlage8.8. Blockheizkraftwerk Blockheizkraftwerk (BHKW)(BHKW)

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlageBHKW:BHKW:o Optimale Energieausbeute nur bei genügender Optimale Energieausbeute nur bei genügender

SauerstoffzugabeSauerstoffzugabe

Ansonsten keine vollständige MethanverbrennungAnsonsten keine vollständige Methanverbrennung

Sauerstoff + Methan Kohlenstoffdioxid+WasserSauerstoff + Methan Kohlenstoffdioxid+Wasser

22OO22 + + CHCH4 4 COCO

2 2 + 2+ 2HH22OO

Funktion einer Funktion einer BiogasanlageBiogasanlageBHKW:BHKW:o Bei ungenügender Sauerstoffzugabe entstehen Bei ungenügender Sauerstoffzugabe entstehen

unerwünschte Nebenprodukte wie z.B unerwünschte Nebenprodukte wie z.B Kohlenstoffmonoxid (Kohlenstoffmonoxid (COCO) oder ) oder Kohlenstoff (Ruß) ( Kohlenstoff (Ruß) ( CC ) )

Methan + Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid + WasserMethan + Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid + Wasser

22CHCH44 + 3 + 3OO2 2 22CO CO + 4 + 4HH22OO

o oderoder

Methan + Sauerstoff Kohlenstoff + WasserMethan + Sauerstoff Kohlenstoff + Wasser

CHCH4 4 + + OO2 2 C C + 2 + 2HH22OO

WirtschaftlichkeitsberechnuWirtschaftlichkeitsberechnungngEine Biogasanlage benötigt: Anbaufläche (ca. 0,3-1,0 ha pro kW) Kapital (3000 -5000 € pro kW) Arbeitskraft (ca. 1-3 Std pro Tag) bebaubare Hoffläche (ca. 0,5 -1 ha)

WirtschaftlichkeitsberechnuWirtschaftlichkeitsberechnungngo Die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage

wird insbesondere bestimmt von: EEG Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien

Investitionskosten, Anlagengröße Zuschüsse, Zinssätze, Besteuerung Anlagenleistung Wärmenutzung Kosten für Biomasse

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

Vorteile: Nutzung von erneuerbaren Energien CO2 neutrale Energieerzeugung Einsatz des Methans als Treibstoff

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

Vorteile: Nutzung von erneuerbaren Energien CO2 neutrale Energieerzeugung Einsatz des Methans als Treibstoff

Nachteile: Hoher Investitionsaufwand Eventuelle Geruchsbelästigung Großer Flächenbedarf für die „Energiepflanzen“ Eventuelle ökologische Probleme durch gezielten

Anbau von „Energiepflanzen“

Verteilung des Energiebedarfs Im Haushalt

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

Vergütung: nach EEG1)Grundvergütung nach Leistung der Anlage

Jährliche Abnahme, um Effizienzsteigerung und Kostensenkung einer Anlage zu erzielen.

2)NawaRo,Abfälle,Güllebonus:Verwendung besonderer Inputstoffe

3)Technologiebonus: Einsatz spezieller Verstromungstechnik

Technologien:Gasturbine, Brennstoffzelle, Organic-Rankine-Anlage,Stirlingmotor,Dampfmotor,Kalina-Cycle

4)KWK-Bonus:Beim Einsatz einer Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung

1- 4 c/kWh (Güllebonus)

2 c/kWh (Pflanzenreste)

4 – 7 c/kWh (NawaRo)

1 c/kWh (Anlagen bis 700 m³/Stunde)

2 c/kWh (Anlagen bis 350 m³/Stunden)

3 c/kWh

7.71c/kWh (bis 20 MW) 9.09c/kWh (bis 500 kW)

11.55c/kWh (bis 150 kw)

Verteilung des Energiebedarfs Im Haushalt

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

Primärenergie - verbrauch in Deutschland in 2008

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland 2008 in Gigawattstunden.

WirtschaftlichkeitWirtschaftlichkeit

Wärme Erzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland 2008 in Gigawattstunden.

QuellenverzeichnisQuellenverzeichnis

http://www.hems-renewables.de/renewable-energies/biogas.html#c763

http://www.caussade-saaten.de/Pdf/Caussade%20Biogasinfomappe.pdf

http://www.nep-group.com/text/funktion-von-biogas.html

http://www.mifratis.de/biogaszusammensetzung.php

http://www.mifratis.de/biogasentstehung.php

http://www.initiative-co2.de/fachberichte/n-waerme-strom-biogas-02.pdf

http://biogaskontor.de

http://www.biogas-netzeinspeisung.at/

http://www.naturland.de/

http://www.Bundesumweltministerium.de