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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
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