Biogasanlagen

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• Biogasanlagen

Von Thomas Liebing
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Einsatz von Biogasanlagen

• Vorkommen
• Landwirtschaft
• Ernährungs-und Agrar-Industrie
• Kommunalen Entsorgung

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Einsatz von Biogasanlagen

• Vorkommen
• Landwirtschaft
• Ernährungs-und Agrar-Industrie
• Kommunalen Entsorgung
• Ziel
• Aus Vergärung von organischen Stoffen Energie in
  Form von Strom und Wärme zu gewinnen

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Aufbau einer Biogasanlage
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Verwendbare Stoffe
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Verwendbare Stoffe
in m³/tFm

• Ausbeute Rohbiogas

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Funktion einer Biogasanlage

• Annahmebereich
• Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung der
  Gärsubstrate.

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Funktion einer Biogasanlage

• Annahmebereich
• Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung der
  Gärsubstrate.

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Funktion einer Biogasanlage

• Hygienisierung
• Hier werden die Substrate wie z.B. (tierische
  Reststoffe) auf 70 Grad Celsius für eine Stunde
  erhitzt, damit keine Kontamination sowie
  seuchenhygienisch bedenkliche Stoffe oder
  Bakterien in die Biogasanlage gelangen.

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Funktion einer Biogasanlage

• Vorgrube
• Die Vorgrube dient als Zwischenlager für Gülle
  und Kosubstrate.
• Zusätzlich kann man darin auch Substrate
  zerkleinern, vermischen und verdünnen.

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Funktion einer Biogasanlage

• Feststoffdosierer
• Er wird mit kosubstraten befüllt und fördert
  diese dann, je nach Einstellung eine bestimmte
  Menge, in den Fermenter

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Funktion einer Biogasanlage

• Fermenter
• In seinem Inneren bauen viele millionen Bakterien
  die organischen Bestandteile der Eingangstoffe ab
  und setzten Methan frei.
• Die Prozesstemperatur wird meist auf etwa 33-40
  Grad Celsius gehalten.

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Funktion einer Biogasanlage
Abbau /

• Substratverweildauer im Fermenter

Zeit / d
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Trocken oder Nassfermentation

• Trockenfermentation
• Hier können Substrate mit weniger als 85
  Wassergehalt zu Biogas verwertet werden.
• Die Verwendung von Gülle ist nicht mehr zwingend
  erforderlich.
• Hier kommen Substrate wie Mais und Grassilage,
  Getreidepflanzen, Kartoffeln oder Festmist zum
  Einsatz.

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Trocken oder Nassfermentation

• Nassfermentation
• Es wird unterschieden zwischen
• Speicheranlagen oder Durchflussanlagen

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Trocken oder Nassfermentation

• Speicheranlagen
• Günstig in der Herstellung und einfach im
  Betrieb.
• Keine kontinuierliche Produktion von Biogas.
• Da bei einer Speicheranlage der Fermenter
  gleichzeitig das Gärrückstandslager bildet.
• Der Fermenter muss geöffnet werden, wenn das
  Substrat vollständig ausgefault ist
• Erst dann ist eine neue Inbetriebnahme möglich.

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Trocken oder Nassfermentation

• Durchflussanlage
• Sie besitzt mehrere Stationen, durch die das
  Substrat automatisch fließt.
• Kontinuierliche Produktion von Biogas.
• Da das ausgefaulte Substrat in ein
  Gärrückstandslager gepumpt wird.

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Funktion einer Biogasanlage

• Gärrückstandslager
• Hier werden die Reste der Gärung gelagert.
• Sie werden von hier aus als Dünger auf die Felder
  gebracht, da sie noch wertvolle Stoffe enthalten.

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Chemische Reaktionen im Fermenter
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Biogas Zusammensetzung

• Das entstandene Biogas besteht aus
• 50-65 energiereichem Methan ( CH4)
• 35-50 Kohlendioxid (CO2)
• lt1 Schwefelwasserstoff
• Spurengasen ( Wasserdampf, Stickstoff, Sauerstoff
  )

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Biogas Zusammensetzung

• Biogas enthält Schwefelwasserstoff 10-125
  mg/m³
• hohe Toxität / Korrosions
  bildend
• Entschwefelung
• Biologische Entschwefelung
• Chemische Entschwefelung

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(Vor) Entschwefelungsverfahren

• Biologische Entschwefelung
• Effektive mikrobiologische Entschwefelung.

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(Vor) Entschwefelungsverfahren

• Chemische Entschwefelung
• Basiert auf der Zugabe von Stoffen in den
  Fermenter, die den Schwefel binden.
• Hierbei wird vor allem Eisenoxid verwendet

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(Haupt) Entschwefelungsverfahren

• Schwefelwasserstoffentfernung mit Aktivkohle
• (Feinentschwefelung)
  

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(Haupt) Entschwefelungsverfahren
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Gastrocknung

• Wird unterteilt in
• Adsorptive Gastrocknungsverfahren
• Kondensationsverfahren

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Gastrocknung

• Adsorptive Gastrocknungsverfahren
• Wasserdampf lagert sich an bestimmten Stoffen ab
• (z.B. an Kieselgelen oder Aluminiumoxide)
• In Form von Granulat in einem
  Festbettadsorber

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Gastrocknung

• Kondensationsverfahren
• Biogas wird gekühlt, wodurch das darin enthaltene
  Wasser auskondensiert
• Das Wasser wird dem Prozess entnommen und
  abgeführt

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Funktion einer Biogasanlage

• Folienspeicher
• - Gasspeicherung bei lt0,1 bar Druck
• Anforderungen
• Müssen gasdicht, druckfest, UV,-temperatur-und
  Witterungsbeständig sein
• Anforderungen an Folien aus Kunststoffen
• Reißfest min. 500N/ 5 cm² oder
• Zugfestigkeit min. 250N/ 5 cm²
• Temperaturbeständig von -30 bis 50C

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Funktion einer Biogasanlage

1. Folienspeicher

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Funktion einer Biogasanlage

1. Folienspeicher im Fermenter

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Funktion einer Biogasanlage

• Blockheizkraftwerk (BHKW)

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Funktion einer Biogasanlage

• BHKW
• Optimale Energieausbeute nur bei genügender
  Sauerstoffzugabe
• Ansonsten keine vollständige Methanverbrennung
• Sauerstoff Methan
  KohlenstoffdioxidWasser
• 2O2 CH4
  CO2 2H2O

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Funktion einer Biogasanlage

• BHKW
• Bei ungenügender Sauerstoffzugabe entstehen
  unerwünschte Nebenprodukte wie z.B
  Kohlenstoffmonoxid (CO) oder
  Kohlenstoff (Ruß)
  ( C )
• Methan Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid
  Wasser
• 2CH4 3O2
  2CO 4H2O
• oder
• Methan Sauerstoff Kohlenstoff
  Wasser
• CH4 O2
  C 2H2O
  

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Wirtschaftlichkeitsberechnung

• Eine 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)

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Wirtschaftlichkeitsberechnung

• 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

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Wirtschaftlichkeit

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

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Wirtschaftlichkeit

• 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
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Wirtschaftlichkeit
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Wirtschaftlichkeit

• Vergütung nach EEG
• Grundvergütung nach Leistung der Anlage
• Jährliche Abnahme, um Effizienzsteigerung
  und Kostensenkung einer Anlage zu erzielen.
• NawaRo,Abfälle,GüllebonusVerwendung besonderer
  Inputstoffe
• Technologiebonus Einsatz spezieller
  Verstromungstechnik
• TechnologienGasturbine, Brennstoffzelle,
  Organic-Rankine-Anlage,Stirlingmotor,Dampfmotor,Ka
  lina-Cycle
• KWK-BonusBeim Einsatz einer Anlage zur
  Kraft-Wärme-Kopplung

7.71c/kWh (bis 20 MW) 9.09c/kWh (bis 500 kW) 11.55c/kWh (bis 150 kw)
Verteilung des Energiebedarfs Im Haushalt
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
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Wirtschaftlichkeit

• Primärenergie - verbrauch in Deutschland in 2008

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Wirtschaftlichkeit

• Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in
  Deutschland 2008 in Gigawattstunden.

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Wirtschaftlichkeit

• Wärme Erzeugung aus erneuerbaren Energien in
  Deutschland 2008 in Gigawattstunden.

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Quellenverzeichnis

• http//www.hems-renewables.de/renewable-energies/b
  iogas.htmlc763
• http//www.caussade-saaten.de/Pdf/Caussade20Bioga
  sinfomappe.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