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Version 01
C–GASC–GAS
Technologien zurTechnologien zurGewinnung von BiogasGewinnung von Biogas
aus biogenen Reststoffenaus biogenen Reststoffenund nachwachsenden und nachwachsenden
RohstoffenRohstoffen
Version 01
TechnologiegeberTechnologiegeber
Seit 2006 führt SFC Umwelttechnik GmbH eine Seit 2006 führt SFC Umwelttechnik GmbH eine projektbezogene Zusammenarbeit mit einem projektbezogene Zusammenarbeit mit einem der führenden deutschen Spezialisten für der führenden deutschen Spezialisten für Anlagen zur BiogaserzeugungAnlagen zur Biogaserzeugung
Fa. EnviConsult GmbH / Fa. Biocomplett Fa. EnviConsult GmbH / Fa. Biocomplett GmbHGmbH
(Dipl.-Ing. Norbert Schwarting)(Dipl.-Ing. Norbert Schwarting)durch.durch.
Version 01
Was ist Biogas ?Was ist Biogas ?
Wie entsteht Biogas ?Wie entsteht Biogas ?
Verwertung der GärresteVerwertung der Gärreste
BiogaserträgeBiogaserträge
DienstleistungenDienstleistungen
Version 01
65%
33,5%
1,5%
Methan Kohlendioxid Schwefelwasserstoff
Biogas aus Gülle
Biogas aus Nawaro
Was ist Biogas ?
Biogas ist ein Gasgemisch aus
50 - 70 % Methan - CH4
(ein brennbares Gas das im Erdgas zu 96 % enthalten ist)
• 30 – 50 % Kohlendioxid - CO2
• < 2 % Schwefelwasserstoff - H2S
• Spuren von Wasserstoff und anderen Spurengasen
46,5%
0,5%
53,0%
Methan Kohlendioxid Schwefelwasserstoff
Version 01
Wie entsteht Biogas ?Wie entsteht Biogas ? Mikroorganismen bauen unter Ausschluß von Sauerstoff organische Mikroorganismen bauen unter Ausschluß von Sauerstoff organische
Masse abMasse ab Dieser Prozeßfindet in der Natur z.B. im Magen von Wiederkäuern Dieser Prozeßfindet in der Natur z.B. im Magen von Wiederkäuern
oder in Sümpfen stattoder in Sümpfen statt Dieses natürliche Prinzip wird in der Biogasanlage simuliert . Dieses natürliche Prinzip wird in der Biogasanlage simuliert .
Biogas entsteht bei der anaeroben Vergärung Biogas entsteht bei der anaeroben Vergärung aus:aus:
GülleGülle
Pflanzlichen Restprodukten der Landwirtschaft und Pflanzlichen Restprodukten der Landwirtschaft und Nachwachsenden Rohstoffe - NawaroNachwachsenden Rohstoffe - Nawaro
Organischen Abfallstoffen wie Speiseresten, überlagerten Lebensmitteln, Abfällen aus Haushalten, der Lebensmittel und Getränke herstellenden Industrie
Version 01
Polymere Substrate
(Kohlehydrate, Fette, Proteine)
Bruchstücke und gelöste Polymere
H2 CO2 Org. Säuren Essigsäure Alkohole
Essigsäure(Acetat),H2,CO2
Methan CH4 und Kohlendioxid CO2
HydrolysephaseHydrolysephase
VersäuerungsphaseVersäuerungsphase
Acetogene PhaseAcetogene Phase
Methanogene PhaseMethanogene Phase
1. Stufe1. Stufe
2. Stufe2. Stufe
2-stufiges 2-stufiges VerfahrenVerfahren
1-stufiges 1-stufiges VerfahrenVerfahren
Biogas - ein Stoffwechselprodukt des anaeroben Abbaus organischer Masse
Version 01
EnviConsult GmbH
Agrarindustrie, Landwirtschaft Agrarindustrie, Landwirtschaft und Gartenbauund Gartenbau
TierhaltungTierhaltungPflanzenproduktionPflanzenproduktionGartenbauGartenbau
Nahrungs- und Nahrungs- und GenussmittelherstellungGenussmittelherstellung
BäckereienBäckereienZuckerfabrikenZuckerfabrikenSchokoladeherstellungSchokoladeherstellungSüßwarenherstellungSüßwarenherstellungMilchverarbeitungMilchverarbeitungEiscreme herstellende BetriebeEiscreme herstellende BetriebeSchlacht- und Schlacht- und FleischverarbeitungsbetriebeFleischverarbeitungsbetriebeFischverarbeitungFischverarbeitungStärkeindustrieStärkeindustrieSpeiseölherstellungSpeiseölherstellungObst- und Gemüseverarbeitende Obst- und Gemüseverarbeitende BetriebeBetriebeKartoffelverarbeitende IndustrieKartoffelverarbeitende IndustrieBrennereien / BrauereienBrennereien / BrauereienHautleim- und GelatineindustrieHautleim- und GelatineindustrieHefefabrikenHefefabriken
Einsatz von Biogasanlagen IEinsatz von Biogasanlagen I
Version 01
EnviConsult GmbH
Chemische IndustrieChemische Industrie pharmazeutische Betriebepharmazeutische BetriebeZitronensäureproduktionZitronensäureproduktionGärungsindustrieGärungsindustrie
Sonstige IndustrieSonstige Industrie ZellstoffproduktionZellstoffproduktionPappefabrikenPappefabrikenWollwäschereienWollwäschereien
Entsorgungsbetriebe, Entsorgungsbetriebe, Landschafts- und Landschafts- und GewässerpflegeGewässerpflege
KlärschlammKlärschlammGrünabfälleGrünabfälleBioabfälleBioabfälleTierkörperbeseitigungsanlagenTierkörperbeseitigungsanlagen
GastronomieGastronomie RestaurantsRestaurantsGroßküchenGroßküchenCateringCatering
HandelHandel Lebensmittelgroß- und einzelhandelLebensmittelgroß- und einzelhandelWochenmärkte, MarkthallenWochenmärkte, MarkthallenObst- und GemüsegroßmärkteObst- und Gemüsegroßmärkte
Einsatz von Biogasanlagen IIEinsatz von Biogasanlagen II
Version 01
TechnologieportfolioTechnologieportfolio
CSTR – Verfahren (Standardverfahren)CSTR – Verfahren (Standardverfahren)
(kontinuierlich beschickter durchmischter mesophiler (kontinuierlich beschickter durchmischter mesophiler Reaktor)Reaktor)
SUP Schwarting – Uhde – Prozeß (zweistufiges Verfahren zur SUP Schwarting – Uhde – Prozeß (zweistufiges Verfahren zur Vergärung von besonders energiedichten Rohsubstraten)Vergärung von besonders energiedichten Rohsubstraten)
Erzeugung von Biomethan (Methananreicherung und Erzeugung von Biomethan (Methananreicherung und Einspeisung ins Erdgasnetz)Einspeisung ins Erdgasnetz)
Version 01
CSTR - VerfahrenCSTR - Verfahren
Das CSTR – Verfahren („Continuous Stirred Das CSTR – Verfahren („Continuous Stirred Tank Reactor“) ist das Standardverfahren zur Tank Reactor“) ist das Standardverfahren zur kontinuierlichen mesophilen (oder kontinuierlichen mesophilen (oder thermophilen) Vergärung von organischen thermophilen) Vergärung von organischen Substraten in einem kontinuierlich beschickten Substraten in einem kontinuierlich beschickten und vollkommen durchmischten Reaktor.und vollkommen durchmischten Reaktor.Der Vorteil von CSTR liegt darin, daß im Der Vorteil von CSTR liegt darin, daß im Rohsubstrat hohe Feststoffgehalte (in Rohsubstrat hohe Feststoffgehalte (in Abhängigkeit von der Art und der Aufbereitung Abhängigkeit von der Art und der Aufbereitung des Rohsubstrats) zugelassen werden können.des Rohsubstrats) zugelassen werden können.
Version 01
Beispiel einer CSTR - Beispiel einer CSTR - AnlageAnlage
angenommen:angenommen:
- 10 000 t / a Gülle- 10 000 t / a Gülle
- 26 000 t / a feste organische Reststoffe- 26 000 t / a feste organische Reststoffe
zur Erzielung von mindestens 1,0 MWzur Erzielung von mindestens 1,0 MWelel elektrischer Energieelektrischer Energie
Version 01
Biogaskraftwerk ca. 1,0 MWelektr Schema Vorbehandlung
Misch -
Behälter
Hygienisierung
Mischsubstrat 64.000 t/a
Rezirkulat 28.000 m3/a
Speisereste 10.000 t/a
Gülle 10.000 t/a
Maissilage 8.000 t/a
Überlagerte Lebensmittel 6.000 t/a
Fettabscheider 2.000 t/a
Rezirkulat 28.000 m3/a
Feststoff- Dosierer
Version 01
Methanisierung
Output Biogasanlage 59.800 t/a
Biogas 3.830.000 m3/a
Biogaskraftwerk ca. 1,0 MWelektr Schema Biogasanlage
Mischsubstrat 64.000 t/a
Rezirkulat 28.000 m3/a
Rezirkulat 28.000 m3/a
Version 01
Biogaskraftwerk 1,0 MWelektr
Schema: Gas- und SubstrataufbereitungSchema: Gas- und Substrataufbereitung
Gasspeicher
Ausgasbehälter
Gas-Aufbereitung
Feststoff-Abtrennung
BHKW
Wärme- Energie BHKW 10.600 MWh/a
Feststoff 11.800 t/a
Elektrische Energie
8.000 MWh/a
Filtrat-Rezirkulat
Restfiltrat 20.000 m3/a
Biogas 3.830.000 m3/a
Output Biogasanlage 59.800 t/a
Rezirkulat 28.000 m3/a
Version 01
Direkte Direkte landwirtschaftlichelandwirtschaftliche
VerwertungVerwertung
Landwirtschaftliche Landwirtschaftliche VerwertungVerwertung
Fest-Flüssig-Fest-Flüssig-trennungtrennung
FeststoffeFeststoffe
FiltratFiltrat
Output Output
Biogasanlage Biogasanlage ca. ca.
5%TS5%TS
Biomasse-Biomasse-BrennstoffBrennstoff
RezirkulatRezirkulat
Landwirtschaftliche Landwirtschaftliche Verwertung Verwertung
FlüssigdüngerFlüssigdünger
Verwertung der Gärreste
Version 01
RindergülleRindergülle SchweinegülleSchweinegülle HühnermistHühnermist MaissilageMaissilage Körnergetreide Körnergetreide Ganzpflanzensilage - RoggenGanzpflanzensilage - Roggen GrassilageGrassilage RübenblattRübenblatt BiertreberBiertreber Apfel-, RebentresterApfel-, Rebentrester SpeiseresteSpeisereste FettabscheiderFettabscheider MarktabfälleMarktabfälle
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
m3/ kg oTS
Biogaserträge ausgewählter Substrate
Version 01
Stromertrag im Vergleich pro Tonne
TS %TS % Stromertrag kWh / t FMStromertrag kWh / t FM
BioabfälleBioabfälle 40 %40 % 350350
SpeiseresteSpeisereste 18 %18 % 150150 -- 400400
überlag. überlag. LebensmittelLebensmittel
25 %25 % 150150 -- 400400
FettabscheiderinhFettabscheiderinhaltalt
70 %70 % 1.0001.000 -- 1.4001.400
MarktabfälleMarktabfälle 18 %18 % 120120 -- 300300
MaissilageMaissilage 34 %34 % 300300 -- 500500
GrassilageGrassilage 35 %35 % 300300 -- 600600
GPS- RoggenGPS- Roggen 34 %34 % 320320 -- 500500
RindergülleRindergülle 10 %10 % 5050 -- 7575
FM = FrischmasseFM = Frischmasse
Version 01
SUPSUPSchwarting – Uhde – ProzeßSchwarting – Uhde – Prozeß
zweistufiges Verfahren (mesophil / zweistufiges Verfahren (mesophil / thermophil)thermophil)
für Substrate mit hoher Energiedichte und für Substrate mit hoher Energiedichte und FeststoffgehaltFeststoffgehalt
erhöhte Biogasausbeute bei gleichzeitig erhöhte Biogasausbeute bei gleichzeitig kürzerer Reaktoraufenthaltszeit (typisch 10 kürzerer Reaktoraufenthaltszeit (typisch 10 Tage)Tage)
Version 01
Fließschema zweistufige VergärungFließschema zweistufige Vergärung
Biogas
mesophilerFaulturm I
thermophilerFaulturm II
Vorklärung
Endreinigung
Version 01
VergleichVergleichKonventionelles Verfahren – SUP Schwarting Uhde ProzeßKonventionelles Verfahren – SUP Schwarting Uhde Prozeß
Biogas
Endreinigung
KonventionellesVerfahren
SUV Schwarting-UhdeVerfahren
Verweilzeit oTS - Abbaurate Biogasproduktion
Version 01
Spezialausrüstung SUP Faulturm
Version 01
BIOMETHANPRODUKTIONBIOMETHANPRODUKTION
Verfahren zur Reinigung von Rohbiogas und Verfahren zur Reinigung von Rohbiogas und Methananreicherung auf ErdgasqualitätMethananreicherung auf Erdgasqualität
Version 01
Biologische Biologische GasentschwefelungGasentschwefelung
CHCH44-Anreicherung -Anreicherung
z.B. DWA-Verfahrenz.B. DWA-Verfahren
RohbiogasRohbiogas
Biogas Biogas entschwefeltentschwefelt
Erdgasnetz Erdgasnetz Biomethan > 95 % CHBiomethan > 95 % CH44
BHKWBHKW
CMG -CMG -
Compressed Compressed Methane GasMethane Gas
Drucktank oder Drucktank oder FlaschenFlaschen
CGHCGH22 – –
CompressedCompressed Gaseous Hydrogen Gaseous Hydrogen mit Reformer für mit Reformer für
BrennstoffzelleBrennstoffzelle
Biogasaufbereitung auf Erdgasqualität – „Biomethan“
Version 01
im Gasnetz im Gasnetz bei einem externen Verbraucher – BHKW -bei einem externen Verbraucher – BHKW -
in Drucktanks oder Gasflaschen in Drucktanks oder Gasflaschen Treibstoff für Gasmotoren – Kfz und Treibstoff für Gasmotoren – Kfz und StationärmotorenStationärmotoren
Über Dampfreformer Über Dampfreformer zur Produktion von Druckwasserstoff für den zur Produktion von Druckwasserstoff für den Einsatz in BrennstoffzellenEinsatz in Brennstoffzellen
Biogastransport in ChinaWie wäre es denn mit Gas in Flaschen?
Verwertung von BiomethanVerwertung von Biomethan
Version 01
Referenzliste (Auszug)Referenzliste (Auszug)
Version 01
Anlage zur anaeroben Behandlung von Abwasser aus einem Gemüseverarbeitungskonzern
SUP Schwarting – Uhde Prozeß
Version 01
Güllebehandlungsanlage Göritz (Deutschland)
SUP Schwarting – Uhde Prozeß
Version 01
SUP - Anlage Leonberg
Version 01
Biogasanlage Friedrich (Deutschland)
Version 01
Biogasanlage Finsterwalde (Deutschland)
Version 01
Biogasanlage Alteno (Deutschland)
Version 01
Biogasanlage Karstädt (Deutschland)
Version 01
InbetriebnahmeInbetriebnahme OptimierungOptimierung
Ökologische Nutzung Ökologische Nutzung von Energieressourcenvon Energieressourcen
ErrichtungErrichtung
Biogas-AnlagenBiogas-Anlagen
EU - EU - EmissionshandelEmissionshandel
FinanzierungFinanzierung
BetriebBetrieb
Biogasaufbereitung Biogasaufbereitung BiomethanBiomethan
SFC Umwelttechnik GmbHSFC Umwelttechnik GmbH