Energiebereitstellung durch Biogas

umwd.dolnyslask.pl

Energiebereitstellung durch Biogas

Energiebereitstellung durch BiogasMatthias PlöchlBioenergieBeratungBornim GmbHKonferenz „Niederschlesien und BrandenburgZusammenarbeit im EnergiesektorWrocław, 6. November 2012


InhaltWas ist Biogas/anaerobe Vergärung?Rohstoffe für anaerobe VergärungTechnik für die AufbereitungAnaerobe VergärungFermentertechnik, Fütterungstechnik, RührtechnikNutzung von BiogasBHKWGasaufbereitungWärmenutzung


Biogasdurch anaerobe Vergärung organischen Materials•zusammengesetzt ausGülleStallmistBioabfälle–Methan (50 bis 70 %)–Kohlendioxid (30 bis 50 %)–Schwefelwasserstoff (20 bis 2000 ppmV)–Ammoniak, 1. Stufe Wasserstoff, 2. Stufe Stickstoff 3. (Spuren) StufeKohlenhy drateFetteEiweißeAufspaltung derMakromoleküleZuckerFettsäurenAminosäurenBasenVergärung derSpaltprodukteCarbonsäurenGaseAlkoholeBildung vonmethanogenenSubstratenEssigsäureWasserstof fKohlendioxid4. StufeBiogasbildungBiogasMethanKohlendioxidhydrolytische fermentativeBakterienacetogene methanogeneBakterien


Gülle, tierische AusscheidungenOrganische ReststoffePflanzenproduktionTierfutterOrganische AbfälleKommunale organische AbfälleGroßküchenLebensmittelindustrieEnergiepflanzenGetreideMaisZuckerrübenLuzerneGrasAndereNeue EnergiepflanzenEinsatzstoffe für dieBiogasproduktion


Hirse/SorghumZwei Arten mit vielen SortenSudangräser, mehrschnittigZuckerhirsen, einschnittigMethanausbeute:300 - 325 m³ CH 4 /t TM (Sudang.)335 - 365 m³ CH 4 /t TM (Zuckerh.)Ernteertrag:8-16 t TM/ha (Sudangras)12 – 18 t TM/ha (Zuckerhirse)Methanertrag:2500 – 5000 m³ CH 4 /ha4200 – 6300 m³ CH 4 /ha(Foto: FNR)


Durchwachsene SilphieMehrjährige KulturHohe Kosten für EtablierungMethanausbeute:320 - 360 m³ CH 4 /t TMErnteertrag:13 - 20 t TM/haMethanertrag:4420 – 6800 m³ CH 4 /ha(Foto: FNR)


SwitchgrasMehrjährige KulturJe nach Erntezeitpunkt nutzbar (Julioder Dezember)Methanausbeute:196 - 228 m³ CH 4 /t TMErnteertrag:12 - 20 t TM/haMethanertrag:2544 – 4240 m³ CH 4 /ha


SidaMehrjährige KulturZweischnittig nutzbarMethanausbeute:229 - 239 m³ CH 4 /t TMErnteertrag:8 - 15 t TM/ha40 – 60 t TM/ha werden berichtetMethanertrag:1872 – 3510 m³ CH 4 /ha(Foto: LAlGF)


Big BluestemMehrjährige KulturZweischnittig nutzbarMethanausbeute:276 - 295 m³ CH 4 /t TMErnteertrag:3 - 5 t TM/haMethanertrag:857 – 1428 m³ CH 4 /ha(Foto: LALGF)


WildpflanzenMischung aus einjährigen undStaudenkulturenStreifen- oder AckerrandbebauungMethanausbeute:300 - 330 m³ CH 4 /t TMErnteertrag:6 - 16 t TM/haMethanertrag:1890 – 4100 m³ CH 4 /ha(Foto: LAWG)


GräserAckergrasmischungen,Dauergrünland,LandschaftspflegeGroße VariationsbreiteMethanausbeute:150 - 384 m³ CH 4 /t TMErnteertrag:2 - 20 t TM/haMethanertrag:300 – 7680 m³ CH 4 /ha(Foto: FNR)


Methanproduktion (Nm 3 kg -1 OTM)Batch-VersucheZur Ermittlung des Biogaspotenzials von EinsatzstoffenVolumen ca. 1.6 kg (2 Wdh.)Impfmaterialmesophil 35 CErmittlung der Biogasproduktion über 28 - 35 Tagen (Biogassumme)Methangehalt (Vol.%)0.40.40.350.30.250.20.150.10.0500.350.30.250.20.150.1Dt. WeidelgrasKnaulgras (einfach)0.05Wiesenfuchsschwanz00 7 14 21 28Zeit (d)


Biogasausbeuten vonEnergiepflanzenBiogasertragMethangehaltEinsatzstoff [lN/kg oTM] [%]Minimum B³-Ø Maximum KTBL Werte Ø-Differenz B³-Ø KTBL Wert Ø-DifferenzWirtschaftsdüngerGeflügelmist 373 587 833 500 87 56 55 1Rindermist 81 196 295 450 -254 64 55 9Rindergülle 202 359 393 380 -21 64 55 9Schweinegülle 413 610 709 420 190 72 60 12Nachwachsende RohstoffeMaissilage 534 691 921 650 41 53 52 1CCM 739 749 760 730 19 54 52 2Sorghumsilage 414 542 664 610 -68 55 52 3Getreide GPS 460 542 636 620 -78 58 53 5Grünroggensilage 526 600 727 600 0 57 53 4Sonnenblumensilage 361 468 571 520 -52 54 57 -3Zuckerrübensilage 422 593 827 700 -107 53 52 1Grassilage 400 532 659 600 -68 57 53 4Landschaftspflegegras 582 601 640 200-400 201-401 57 50 7Substrate aus der Weiterverarbeitung und organische ReststoffeBioabfall 60 445 650 615 -170 57 60 -3Getreideschlempe 557 685 862 700 -15 56 55 1Glycerin 593 1162 1626 850 312 56 50 6


Einsatz neuer Energiepflanzenund ReststoffeBeim Einsatz neuer Energiepflanzen und Reststoffen sind eventuelldeutlich höhere Ligningehalte zu erwartenDies erfordert Aufbereitungstechnologien, um die Inhaltsstoffeeffektiv in Biogas zu überführenZiel der Vorbehandlung istVergrößerung der Oberfläche für den Angriff der BakterienMinimierung der Tendenz zum VerklumpenHierzu dient eine vorgeschaltete Hydrolyse des Einsatzstoffs durchphysikalische,biologische undchemische Verfahren


Einsatz neuer Energiepflanzenund ReststoffeZu den physikalischen Vorbehandlungen gehören reinmechanische Verfahren, wie die Zerkleinerung mit:HammermühlePrallreaktorRotacut (in-pipe-macerator)ExtruderGeramat: Hammermühle (Quelle: www.geratech.de)Extruder Quelle: www.lehmann-maschinenbau.deRotaCut von VogelsangUniCut: Prallreaktor (Quelle: www.bio-qz.de)


Einsatz neuer Energiepflanzenund Reststoffeoder Verfahren, die auch die Zerstörung von Zellwändenermöglichen:Thermische Behandlung im Druckreaktor (TDH: Thermodruckhydrolyse)UltraschallBekannt aus der AbwasserbehandlungDesintegration durch cavity effectAktivität auf kurzer Distanz (2-5 cm)Niedriger Trockenmassegehalt (


Einsatz neuer Energiepflanzenund ReststoffeBiologischen Verfahren basieren auf einer Beschleunigung derHydrolyseZugabe von hydrolytischen Enzymenvorgeschaltete externe Hydrolyse mit verstärkter Präsenz der hydrolytischenBakterienBeispiele für biologische Verfahrenaerobe Hydrolyse (Bionova)anaerobe Hydrolyse (Rottaler Modell, +70 C)Perkolathydrolyse (GICON)Aufstromverfahren (ATB Potsdam)Chemischen Verfahren führen zu einem totalen Aufschlussalkalischer Aufschlusssaure AufschlussDiese Verfahren erfordernSachkunde zum Umgang mit starken Laugen oder Säurensehr hohe Anforderungen an Arbeitsschutz und AnlagensicherheitAufsalzung des GärrestsHohes Risiko bei Havarien


Einsatz neuer Energiepflanzenund ReststoffeBeispiel: EnzymzugabeVerbessert die mechanischen EigenschaftenKann die Biogasausbeute steigernGestaltungsrahmenQuelle: Suarez et al.


Biogasverfahren in der LandwirtschaftBiogasverfahrenNassvergärungTrockenvergärungkontinuierlichdiskontinuierlichkontinuierlichdiskontinuierlichDurchfluss-VerfahrenSpeicher-VerfahrenPerkolations-VerfahrenSpeicher-Durchfluss-VerfahrenEinstau-VerfahrenSchlauch-Verfahren


EinsatzstofflagerungTanksSilosVergärungstechnikAufbereitungstechnikFütterungstechnikMischtechnikVor-, Haupt-, NachgärerGärrestlagerAufbereitungstechnikGastrocknungSchwefelwasserstoffentfernungBiologischWäscheAktivkohlefilterungVerwertungstechnikBHKWGasaufbereitung (Biomethan)WärmenetzTechnik für Biogasanlagen


FermentertechnikRührkessel(Foto: FNR )


FermentertechnikDranco-VerfahrenGicon-VerfahrenRührkessel


FermentertechnikKompogas-VerfahrenAufstromfermenterRührkesselwww.Kompogas.chQuelle: Jan Mumme


Fütterungstechnik: Feste EinsatzstoffeRadladerFütterungsdosierer21.10.12


Fütterungstechnik: Feste EinsatzstoffeKombinationen ausMischbehälter und Pumpe21.10.12Quelle: Vogelsang GmbH


Fütterungstechnik: Flüssige EinsatzstoffeExzenterschneckenpumpeDrehkolbenpumpeQuelle: www.kiesel-online.de21.10.12Quelle: Vogelsang GmbH


Mischungstechnik: Propellerrührersource: www.rotaria.com21.10.12source: www.streisal.de


Mischungstechnik: Paddelrührersource: www.stelzenberger-biogas.de


Mischungstechnik: Gasdruckumwälzungsource: Biogas Praxis, Schulz, 1996


21.10.12Übersicht Biogasnutzung


BHKW-TechnikBHKWs wurden in den letzten Jahrenwesentlich verbessertElektrische Effizienz auf über 45 % gesteigertGesamteffizienz bei 90 %Diesel-MotorFür kleinere Einheiten 50 %


AufbereitungstechnologienAllgemein verfügbare AufbereitungstechnologienDruckwechseladsorptionWasserwäscherGlycolwäscherchemischer WäscherMembrantrennungGrößtes ProblemMethan in der AbluftVerfügbare LösungenFloxbrennerauto-thermische OxidationBiofilter


Wärmenutzung:Beispiel GärresttrocknungVorteileVerminderung der vorzuhaltenden LagerkapazitätVerminderung der DüngemengeKostenreduzierung von Ausbringung und LagerungHerstellung von transport- und vermarktungsfähigen DüngemittelnReduzierung der Investitionskosten durch verringerte LagerkapazitätVermeidung von umweltrelevanten ImmissionenWeiterverarbeitung zu Brennstoffen aus Gärresten21.10.12


Wärmenutzung:Beispiel GärresttrocknungEinsparung von TransportkostenFlüssige Phase + getrocknete Gärreste Wert EinheitDieselbedarf gesamt:6848 l/aCO 2 -Äquivalent: 17.942 kg CO 2Ausbringungskosten:42.487 €/aDie Vorteile gegenüber der konventionellenGärrestausbringung belaufen sich auf eine verminderteDieselmenge von 2.157 Liter,verringerte CO 2 Emissionen von 5.651 kgund 13.328 €


• WärmenutzungAbsorptionskälte– Ammonium alsKältemedium– Kälte bis -50 C– Kann für vieleAnwendungszwecke imLebensmittelbereichverwendet werden(z.B. Milchkühlung)Wärmenutzung:Beispiel Milchkühlung


Danke für Ihre Aufmerksamkeit21.10.12(Foto: B. Höhne)

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine