Laut EU-Verordnung soll der Anteil der Energiegewinnung aus regenerativen Energiequellen bis 2020 20 % betragen. Die Biogasnutzung kann hierzu wesentlich beitragen. Schließlich bietet Energie aus Biomasse den Vorteil, dass sie weitgehend CO2-Neutral produziert und bedarfsgerecht eingesetzt werden kann. Jedoch muss ich hier zu Beginn des Referates sagen, dass CO2-Neutral nicht ganz stimmt und Klimafreundlich schon gar nicht! Wenn Anlagen mit Gülle oder sonstige Abfällen betrieben werden, so sind sie CO2-Neutral. Wenn es sich jedoch um eine NaWaRo-Anlage handelt (wie die, welche wir besichtigt haben), so müssen die verwendeten Pflanzen erstmal mit Hilfe von Maschinen angebaut, gepflegt und geerntet werden. Und diese Maschinen produzieren CO2!!!

Hinzu kommt noch die Düngung mit Stickstoff (N)! Da man hohe Pflanzenmasseerträge und hohe Proteingehalte haben möchte, wird sehr viel N gedüngt. Durch Denitrifikation (also Bakterien, die Nitratatmung betreiben) wird Diestickstoffmonoxid N2O (Lachgas) erzeugt und Lachgas ist 300 x Klimaschädlicher als CO2, sodass eine aus NR erzeugten KW Energie doppelt so klimaschädlich ist, wie eine aus fossilen Brennstoffen erzeugte KW! N2O verstärkt den Treibhauseffekt und wenn es die Stratosphäre erreicht wird es zu anderen Stickoxiden umgewandelt, die den Abbau der Ozonschicht beschleunigen! (Folie)

Für BGA lassen sich alle organischen Stoffe nutzen. Angefangen bei Gülle, über Energiepflanzen, Tierische und Pflanzliche Abfälle (Grünschnitt) und abgelaufene Lebensmittel. Holz ist nicht geeignet, da es nicht schnell genug zersetzt werden kann.

 

 

Die Flächenverteilung für den Energiepflanzenanbau verteilt sich wie folgt: (Folie)

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98% aller Anlagen sind mesophile Anlagen. Bei ihnen herrscht im Fermenter eine konstante Temperatur, welche zwischen 35-42 °C liegt. Dies meint nicht den schwankungsbereich, sondern ist gibt Anlagen die bei 35 °C laufen, andere bei 36°C, andere bei 39°C etc…

Sehr selten sind thermophile Anlagen. In deren Fermenter herrscht eine Temp von ca. 55 °C. Eine höhere Temp. bedeutet eine höhere Gasausbeute = eine höhere Produktivität, allerdings sind die Bakterien so unglaublich anfällig für Temperaturschwankungen, sodass diese Anlagen nicht wirtschaftlich sind!

 

(Folie)

Der biologische Abbau von organischer Masse läuft unter Luftabschluss in vier Teilschritten ab, an denen jeweils verschiedene Bakterien beteiligt sind.

1) Hydrolyse

Die zu vergärenden Substrate werden zu Beginn durch Mikroorganismen in einfache organische Verbindungen wie Zucker und Fettsäuren zerlegt

2) Fermentation

Fermentative Mikroorganismen wandeln diese Zwischenprodukte zu Wasserstoff und Kohlendioxid, sowie kurzkettigen Fettsäuren um.

3) Acedogenese

Essigsäure bildende Bakterien produzieren hieraus anschließend Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid.

4) Methanogenese

In der letzten Phase entsteht durch Methanbildende Bakterien das Biogas, das vor allem aus dem energiereichen Methan (50-70% CH4), Kohlendioxid (25-45% CO2), sowie geringen Anteilen Wasser (2-7% H2O), Schwefelwasserstoff (<1% H2S) und Spurengasen (<2%) besteht.

Das Methan entsteht auf zwei Arten:   CH3COOH à CO2+CH4 (ca. 70%)

                                                        CO2+4H2 à CH4+2H2O (ca. 30%)

 

(Folie)

Landwirtschaftliche Biogasanlagen bestehen in der Regel aus Vorgrube, Faulbehälter und Gärrückstandslager (Güllelager) für die flüssigen Komponenten. Bei Kofermentationsanlagen können je nach Art der Substrate Annahmebunker, Zerkleinerung, Störstoffabtrennung und Hygienisierung zusätzlich erforderlich sein. Für das entstehende Gas und dessen Verwertung folgen Gasspeicher, Gasreinigung und i.d.R. Blockheizkraftwerk (BHKW).

 

 

 

 

Substratführende Komponenten einer

Biogasanlage

Nach Art des Substratflusses unterscheidet man Durchfluss- und Speicheranlagen. Bei Durchflussanlagen wird das Substrat dem Faulraum kontinuierlich oder in kurzen Intervallen zugeführt und abgeleitet. Etwa 70 Prozent der Anlagen in Deutschland entsprechen dieser Bauart. Speicheranlagen sind häufig durch nachträgliche Umrüstung von Güllebehältern entstanden.

Die Vorgrube dient der Zwischenlagerung von Gülle und Kosubstraten und

dem Aufbereiten (Zerkleinern, Verdünnen, Mischen etc.) des Gärsubstrates. Der Faulbehälter oder Reaktor, das Kernstück einer Biogasanlage, wird aus der Vorgrube mit Gärsubstrat beschickt. Der Behälter muss gas- und wasserdicht sowie lichtundurchlässig sein. Eine Rühreinrichtung sorgt für die Homogenität des Substrates, das je nach Ausgangsmaterial unterschiedlich stark zur Ausbildung von Schwimm- und Sinkschichten neigt. Durch die Rührbewegung wird auch das Entweichen des Gases aus dem Substrat unterstützt.

Ein Heizsystem sorgt für die Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur, welche ich oben erwähnt habe, geheizt wird mit der Abwärme aus dem BHKW.

Vom Reaktor gelangt das ausgefaulte Substrat in das Gärrückstandslager.

 

Gasführende Komponenten einer

Biogasanlage

Gasspeicher dienen zum Ausgleich von Schwankungen zwischen Gasproduktion und Gasverbrauch und werden auf eine Speicherkapazität von maximal 1 bis 2 Tagesproduktionen ausgelegt. Der Fermenter kann zum einen selbst als Gasspeicher verwendet werden, indem Folienhauben auf dem Reaktor zum Einsatz kommen.

Bevor das Gas verwertet wird, müssen Partikel und Kondensat entfernt werden. Zusätzlich ist eine Entschwefelung zum Schutz der BHKW-Motoren gegen Korrosion sehr wichtig.

 

Mess- und Regeltechnik, Sicherheit

Der Biogasprozess lässt sich durch die Erfassung gewisser Parameter kontrollieren und steuern. Zu den wichtigsten gehören: Temperatur, pH-Wert, Gasmenge, Methangehalt und Schwefelwasserstoffgehalt. Sie können mit Hilfe elektronischer Messgeräte kontinuierlich gemessen und ausgewertet werden. Wegen der hohen Klimawirksamkeit von Methan muss bei Anlagen mit einer Gasproduktion von mehr als 20 m3/h eine zweite Gasverbrauchseinrichtung (z.B. ein Gasbrenner) oder eine Gasfackel zur Verfügung stehen, in der bei Störungen des BHKW das Biogas verbrannt werden kann.

Biogas ist brennbar und in Mischungen mit 6 –12 Prozent Luft explosiv. Bei  Einhaltung existierender Regelungen stellt der Umgang

mit Biogas kein größeres Risiko dar als der mit Erdgas.

 

 

Das Potenzial an Biogas, Klär- und Deponiegas beträgt in Deutschland ca. 23 – 24 Mrd. m3/Jahr. Dabei leistet das mögliche Biogasaufkommen des landwirtschaftlichen Sektors mit ca. 85% den größten Beitrag. Bezogen auf den gesamten Primärenergieverbrauch in Deutschland entspräche dies einem Anteil von 2,9 %.

 

Biomasse wird maßgeblich zur zukünftigen Energieversorgung beitragen. Gut 17 % des Bedarfs an Wärme und Strom können in Zukunft allein aus Biomasse abgedeckt werden.