Ansätze zur Optimierung landwirtschaftlicher ... - ETI-Brandenburg
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Tagung der <strong>ETI</strong>-Arbeitsgruppe Biogas<br />
08.12.2009 - Potsdam<br />
<strong>Ansätze</strong> <strong>zur</strong> <strong>Optimierung</strong> <strong>landwirtschaftlicher</strong><br />
Biogasanlagen – Trocknungsanlagen<br />
Jörn Budde, Teresa Suarez,<br />
Monika Heiermann, Alexander Schattauer, Matthias Plöchl<br />
Leibniz-Institut für Agrartechnik<br />
Abteilung Technikbewertung und Stoffkreisläufe<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Gliederung<br />
• Blockheizkraftwerke (BHKW)<br />
• Trockner<br />
• Trocknungsgut<br />
• Ergebnisse der Monitoring-Phase<br />
• Bewertung der Ergebnisse<br />
• Zusammenfassung und Ausblick<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
BHKW<br />
Verbrennungsleistung in kW<br />
Elektrische Leistung in kW<br />
Thermische Leistung in kW<br />
Verlust in kW<br />
Elektr. Wirkungsgrad in %<br />
Therm. Wirkungsgrad in %<br />
Gesamtwirkungsgrad in %<br />
JMS 312 GS-B.LC<br />
1.241<br />
500<br />
535<br />
206<br />
40,3<br />
43,1<br />
83,4<br />
JGC 320 GS-N/P.LC<br />
2.658<br />
1.064<br />
1.104<br />
490<br />
40,0<br />
41,5<br />
81,5<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
RIELA Dächerschachttrockner<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Holzhackschnitzeltrockner<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
DORSET Bandtrockner (Sonderanfertigung)<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
RIELA Schubwendetrockner<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Trocknungsgut<br />
• Gärrest<br />
• Körnermais, Getreide, Raps, Erbsen, Sojabohnen<br />
• Holzhackschnitzel<br />
• Biertreber<br />
• Maissilage<br />
• Sägemehl<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Trocknungskapazität<br />
Dächerschachttrockner<br />
Dorset<br />
Bandtrockner<br />
Substrat Körnermais Separierter<br />
Gärrest<br />
Menge<br />
pro<br />
Durchgang<br />
Menge<br />
pro Tag<br />
Holzhackschnitzeltrockner <br />
Holzhackschnitzel<br />
35 t 6,2 t 70 m³ 7 t<br />
Schubwendetrockner<br />
Maissilage<br />
Sägemehl<br />
10,8 t<br />
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10 t<br />
Biertreber<br />
28 t kontinuierlich 100 m³ ca. 5 m³ Annahmebehälter /<br />
kontinuierlich
Energy [kwh]<br />
Wärmenutzung Biogasanlage 1<br />
x 1000<br />
450<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
-<br />
Dorset belt dryer<br />
Wood Chip Dryers<br />
Roof dryer<br />
unavoidable heat loses<br />
Fermenter heating<br />
Heat for drying systems<br />
08.12.2009<br />
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec<br />
www.eu-agrobiogas.net
Therm. Energie [MWh]<br />
Wärmenutzung Biogasanlage 2 - vorher<br />
1.000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Jan 07<br />
Feb 07<br />
März 07<br />
April 07<br />
Mai 07<br />
Juni 07<br />
Juli 07<br />
Aug 07<br />
Sept 07<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net<br />
Okt 07<br />
Nov 07<br />
Dez 07<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
Nutzungsgrad [%]<br />
produzierte therm.<br />
Energie [MWh]<br />
Gebäudeheizung<br />
[MWh]<br />
Nutzungsgrad [%]
Therm. Energie [MWh]<br />
Wärmenutzung Biogasanlage 2 - nachher<br />
1.000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Jan 09<br />
Feb 09<br />
März 09<br />
April 09<br />
Mai 09<br />
Juni 09<br />
Juli 09<br />
Aug 09<br />
Sept 09<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net<br />
Okt 09<br />
Nov 09<br />
Dez 09<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
Nutzungsgrad [%]<br />
produzierte therm.<br />
Energie [MWh]<br />
Schubwendetrock<br />
ner und Gebäudeheizung<br />
[MWh]<br />
Nutzungsgrad [%]
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
Spezifischer Wärmebedarf [kWh/kg H 2O]<br />
H2O Körnermais Holzhackschnitzel<br />
separierter<br />
Gärrest<br />
Maissilage Sägemehl Biertreber<br />
theoretischer RIELA Holzhack- DORSET<br />
RIELA Schubwendetrockner<br />
Wert Dächerschachtschnitzeltrockner Bandtrockner<br />
08.12.2009<br />
trockner<br />
(Spezialanfert.)<br />
www.eu-agrobiogas.net
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
Massenstrom der frischen Substrate [kg/h]<br />
Körnermais Holzhackschnitzel<br />
separierter<br />
Gärrest<br />
Maissilage Sägemehl Biertreber Körnermais<br />
RIELA Holzhack- DORSET<br />
RIELA Schubwendetrockner<br />
Dächerschachtschnitzeltrockner Bandtrockner<br />
trockner<br />
08.12.2009<br />
(Spezialanfert.)<br />
www.eu-agrobiogas.net
5.000<br />
4.500<br />
4.000<br />
3.500<br />
3.000<br />
2.500<br />
2.000<br />
1.500<br />
1.000<br />
500<br />
Schubwendetrockner – jährliche Trocknung [t]<br />
Masse in Tonnen<br />
Trocknungszeit in Stunden<br />
0<br />
Körnermais Biertreber Sägemehl Maissilage<br />
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Schubwendetrockner – Trocknungsgut und<br />
Alternativen [€]<br />
120.000<br />
100.000<br />
80.000<br />
60.000<br />
40.000<br />
20.000<br />
0<br />
Körnermais<br />
Kosten Alternative in €<br />
Kosten für Trocknung in €<br />
Lohntrocknung<br />
Biertreber<br />
Soja<br />
Sägemehl<br />
Stroh als Einstreu<br />
Maissilage<br />
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Heu
200.000<br />
180.000<br />
160.000<br />
140.000<br />
120.000<br />
100.000<br />
80.000<br />
60.000<br />
40.000<br />
20.000<br />
0<br />
Schubwendetrockner – Jahresbilanz [€]<br />
Jährliche Jährliche Ausgaben Jährliche Jährliche Einnahmen<br />
Kapitalkosten in € (10 in € Einsparungen durch durch "KWK-Bonus"<br />
Jahre, 6%)<br />
Alternative in €<br />
in €<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Holzhackschnitzel- und Dächerschachttrockner:<br />
Trocknungsgut und Alternativen [€]<br />
80.000<br />
70.000<br />
60.000<br />
50.000<br />
40.000<br />
30.000<br />
20.000<br />
10.000<br />
0<br />
Holzhackschnitzel in m³<br />
Kosten Alternative in €<br />
Kosten für Trocknung in €<br />
Lohntrocknung<br />
Mais in t<br />
Lohntrocknung<br />
Getreide in t<br />
Lohntrocknung<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Holzhackschnitzel- und Dächerschachttrockner:<br />
Jahresbilanz [€]<br />
80.000<br />
70.000<br />
60.000<br />
50.000<br />
40.000<br />
30.000<br />
20.000<br />
10.000<br />
0<br />
Holzhackschnitzeltrockner<br />
Dächerschachttrockner<br />
Jährliche Kapitalkosten in € Jährliche Ausgaben in € Jährliche Einsparungen durch<br />
08.12.2009<br />
(15 Jahre, 6%)<br />
Alternative in €<br />
www.eu-agrobiogas.net
Zusammenfassung und Ausblick<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Tagungsankündigung<br />
„Energiepflanzen für Praktiker“<br />
23.02.2010 in Seddin (Heimvolkshochschule)<br />
Veranstalter:<br />
• BiogasBeratungBornim (B3), Landesbauernverband,<br />
• Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaft<br />
und Flurneuordnung, ATB<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Danke für Ihre Aufmerksamkeit<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Feeding and discharging<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Schematic of heat fluxes<br />
1 - main circle inlet<br />
2 - main circle outlet<br />
3 - circle A inlet<br />
4 - circle A outlet<br />
5 - circle B inlet<br />
6 - circle B outlet<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Results (Average values)<br />
Fresh material Water evaporated Fresh material<br />
dry matter (t·d -1 ) dry matter<br />
(g·kg FM -1 ) Energy consumed (g·kgFM -1 )<br />
(kWh·d -1 )<br />
maize silage 3.5<br />
348.9 9 290 854.5<br />
draff 7.6<br />
269.6 11 062 971.0<br />
saw dust 4.6<br />
519.3 8697 983.5<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
Conclusions<br />
• 39 to 46 % of the available excess heat could be used for drying<br />
• 20.00 to 30.53 € per ton additional income could be achieved due to the CHPbonus<br />
fee in Germany<br />
• Drying of crops with natural gas would have cost between 43.49 and 66.36 €<br />
per ton fresh matter<br />
• Feed and turn dryer seems to be easily manageable. The operation personnel<br />
is able to adjust drying conditions appropriate for different goods without deep<br />
knowledge of thermodynamics<br />
• It is a substantial improvement of the biogas plant<br />
• It provides a significant increase of energy utilisation<br />
• It produces high quality and high valuable feed and other products from own<br />
produce<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net
thermal energy [MWh]<br />
1,3 MW CHPs and RIELA feed and turn dryer<br />
1.000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Jan 07<br />
Feb 07<br />
Mar 07<br />
April 07<br />
May 07<br />
June 07<br />
July 07<br />
Aug 07<br />
Sept 07<br />
Oct 07<br />
Nov 07<br />
Dec 07<br />
Jan 09<br />
Feb 09<br />
Mar 09<br />
April 09<br />
May 09<br />
June 09<br />
July 09<br />
Aug 09<br />
Sept 09<br />
Oct 09<br />
Nov 09<br />
Dec 09<br />
100%<br />
08.12.2009 www.eu-agrobiogas.net<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
degree of utilisation [%]
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