Weber Entec Steigerung der Gasausbeute durch Ultraschalldesintegration, der Turbo für Ihre Biogasanlage ))

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1 Weber Entec Steigerung der Gasausbeute durch Ultraschalldesintegration, der Turbo für Ihre Biogasanlage ))

2 Weber Ultrasonics Portfolio )) Komplexe Aufgaben in der Ultraschallreinigung, beim Ultraschallschweißen oder in der Umwelttechnik zu lösen gehören für uns zum Daily Business. Weber Ultrasonics bietet mit einer breiten Produktpalette optimal auf die unterschiedlichen Anforderungen abgestimmte, innovative Ultraschallkomponenten. WEBER ENTEC 2014 Seite 2

3 Partnerschaft ))» Anlagenbau Planung Installation Service Vertrieb» Hersteller» Know-how» Träger Ultraschall WEBER ENTEC 2014 Seite 3

4 Allgemeiner Aufbau der Desintegrationsanlage )) Ultraschalleinheit 1 2 Zellaufschluss und Oberflächenvergrößerung Mobilisierung von Exo-Enzymen Dauerhaftes Absenken der Viskosität im Fermenter Ultraschallleistung 2 kw je Ultraschalleinheit Hohe Standzeit 3 Jahre und länger Mechanische Vorzerkleinerung Verbesserte Schallwirkung und Maschinenschutz RotaCut Beschickungspumpe Exzenterschneckenpumpe 0,5 bis 2,6 m³/h Sensorik 2 x Drucksensor, 2 x Temperatursensor, 1 x Volumenstrommesser WEBER ENTEC 2014 Seite 4

5 Physikalisches Prinzip der Ultraschalldesintegrationsanlage )) Ultraschall zerkleinert das Gärsubstrat und setzt Enzyme frei Physikalisches Prinzip: Kavitation Hohe Energieimpulse bei Kavitationsimplosion im µm -Bereich» Extrem hohe Temperaturen (bis zu C )» Extrem hohe Drücke (bis zu bar)» Extrem hohe Beschleunigung Scherung Quelle: L.Crum, University Washington, Seattle WEBER ENTEC 2014 Seite 5

6 Physikalisches Prinzip der Ultraschalldesintegrationsanlage )) Wirkung 1. Zerkleinerung» Dauerhaftes Absenken der Fermenterviskosität» Verbesserte Durchmischung» Erhöhte Diffusion» Höhere Gärsubstratoberfläche» Bessere Gärsubstrat-Umsetzung» Erhöhte Gasausbeute 2. Mobilisierung von Exo-Enzymen» Erhöhter Enzym-Aktivitätskoeffizient» Beschleunigte Hydrolyse» Bessere Gärsubstrat-Umsetzung» Erhöhte Gasausbeute Ergebnis Optimierte Rentabilität» Deutlich erhöhter Abbaugrad» Mehr Biogas bei gleichem Substrateinsatz» Reduzierter Pump- und Rührenenergiebedarf WEBER ENTEC 2014 Seite 6

7 Wirkung der Ultraschalldesintegration )) Steigerung Biogasertrag 8-25 % Reduktion der zu entsorgenden Schlammmenge 8-25 % Verringerung der Fermentationsdauer 8-15 % Verringerung des Eigenstrombedarfs (Rühren) 5-20 % Verbesserung der Entwässerbarkeit 5-20 % WEBER ENTEC 2014 Seite 7

8 Herkömmliche Ultraschalltechnologie ))» Hoher Verschleiß» Inhomogenes Schallfeld, da punktuelle Abstrahlung» Schnelle Leistungsabnahme durch Verzopfung häufig» Dadurch erhöhter Wartungsaufwand, da häufiges Spülen notwendig» Reaktoren zumeist verstopfungsanfällig» Erhöhte Betriebs- und Wartungskosten» Direkter Kontakt zwischen Ultraschallgeber und Medium WEBER ENTEC 2014 Seite 8

9 Innovative Kerntechnologie Ultraschallreaktor BioPush ))» Speziell entwickelt für landwirtschaftliche und industrielle Biogasanlagen» Behandlung von inhomogenen Substraten mit hohen Feststoffkonzentrationen (bis zu 15 % TR)» W Ultraschallleistung pro Durchflusszelle» Optimierter Energieeintrag durch homogenes Schallfeld» Absolut wartungsfrei» Hohe Betriebssicherheit 100 % verstopfungsfrei» Standzeit von bis zu 3 Jahren und mehr WEBER ENTEC 2014 Seite 9

10 Mögliche Einbindung in Biogasanlagen )) Gasaufbereitung -verwertung Fermenter 1 Fermenter 2 Gärrückstandslager Substrat Vorgrube Verwertung BioPush Biogaskatalysator Rezirkuat Mögliche Verfahrensvarianten WEBER ENTEC 2014 Seite 10

11 Referenzliste Fallstudien, Umsetzungsbeispiele ))

12 Biogasanlage 250 kw Vreden )) Ziel: Das BHKW arbeitete nur bei 75% Auslastung. Ziel war es, eine 100%ige Auslastung des BHKW zu erreichen. Auch sollte sukzessive Maissilage durch schwierigere Substrate wie Gras ersetzt werden. WEBER ENTEC 2014 Seite 11

13 Biogasanlage 250 kw Vreden )) Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung D-Vreden 250 kw 2 kw Jahr 2011 Substrateinsatz Gülle, Maissilage, Gras, Weizen WEBER ENTEC 2014 Seite 12

14 Gelöster CSB [g/l] Leistung [kw] Biogasanlage 250 kw Vreden )) Gelöster CSB Leistung BHKW % * Energie [kwh/m 3 ] 0 50 ohne mit US * externe, unabhängig erhobene Daten WEBER ENTEC 2014 Seite 13

15 Biogasanlage 250 kw Vreden )) Ergebnis: Das BHKW arbeitete nach drei Monaten bei 230 kw (inzwischen unter Volllast). Maissilage konnte reduziert und durch kostengünstigere Substrate ersetzt werden. Datentabelle Mehrertrag > 20 % Leistung vor 190 kw Leistung nach 230 kw Betrieb h/a Mehrstrom kwh/a Mehrertrag B-Kosten Wartung Abschreibung (5a) Gewinn /a /a /a max /a /a WEBER ENTEC 2014 Seite 14

16 Biogasanlage 395 kw Kleve )) Ziel: Erhöhung des Biogasertrages, Reduzierung der Substrate (Maissilage) Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung D-Kleve 395 kw 4 kw Jahr 2011 Substrateinsatz Rindergülle, Maissilage, Putenmist WEBER ENTEC 2014 Seite 15

17 0,0 0,3 1,2 3,3 4,3 5,4 6,3 7,3 8,2 10,1 11,3 12,3 13,4 14,9 16,2 18,2 19,3 20,3 21,3 22,3 23,4 24,4 25,4 26,3 27,4 28,4 29,2 31,1 Gasertrag [NI/kg ots] Biogasanlage 395 kw Kleve )) Ergebnis: Gesteigerter Gasertrag, deutlich stabilere Biologie Batch-Test 30 Tage Mehrertrag durch Ultraschall Gasertrag ohne Ultraschall Nennleistung BHKW [kw] danach Fütterung [t/d] 30 Substrat Rindergülle, Maissilage, Putenmist 50 0 Zeit [d] Externe, unabhängige Erhebung WEBER ENTEC 2014 Seite 16

18 Biogasanlage 700 kw Jena )) Ziel: In einem einjährigen Feldversuch wurde unter Aufsicht der Landesanstalt für Landwirtschaft Thüringen und dem Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Forsten, Umwelt und Naturschutz die Effizienz der Ultraschalldesintegrationsanlage an einer von zwei parallel betriebenen Biogasanlagen getestet. Ziel war es, Substrat einzusparen. WEBER ENTEC 2014 Seite 17

19 Biogasanlage 700 kw Jena )) Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung D-Jena 700 kw 4 kw Jahr 2011/2012 Substrateinsatz Gülle, Maissilage, Ziegenmist, Anwelksilage WEBER ENTEC 2014 Seite 18

20 Jan-11 Mrz-11 Mai-11 Jul-11 Sep-11 Nov-11 Jan-12 Mrz-12 Mai-12 Jul-12 Sep-12 Gasbildung [NI/kg ots] zugeführte ots [t/monat] Biogasanlage 700 kw Jena )) Batch-Test Verlauf Fütterung (ots) ots zugeführt Probe 9:55 Uhr nach US Probe 9:50 Uhr vor US Tage Zeit [Monat] WEBER ENTEC 2014 Seite 19

21 Biogasanlage 700 kw Jena )) Ergebnis: Nach der einjährigen Versuchsphase bestätigte das unabhängige Labor EUROFINS eine Effizienzsteigerung um mehr als 11 %. Der ausführliche Bericht (14 Seiten) findet sich auf der Homepage von Weber Entec. Aufgrund der guten Ergebnisse rüstete der Kunde auch die zweite Biogasanlage mit einer Ultraschalldesintegrationsanlage aus. WEBER ENTEC 2014 Seite 20

22 Biomethananlage 500 Nm³/h (~1MWel) - Mühlacker )) Ziel: Steigerung der Effizienz mehr Biogas, weniger Substrat Standort Biorohgaserzeugung Ultraschallleistung D-Mühlacker 500 Nm³/h 4 kw Jahr 2012 Substrateinsatz Maissilage WEBER ENTEC 2014 Seite 21

23 Methanproduktion [NmL] Biomethananlage 500 Nm³/h (~1MWel) - Mühlacker )) Ergebnis: Mehr als 13 % Steigerung Batch-Test der Biomethanproduktion behandelte Probe mit Ultraschall +13,2% unbehandelte Probe Zeit [d] WEBER ENTEC 2014 Seite 22

24 Biogasanlage 526 kw Visbek )) Ziel: Steigerung der Effizienz mehr Biogas, weniger Substrat Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung D-Visbek 526 kw 4 kw Jahr 2013 Substrateinsatz Maissilage, Schweinegülle WEBER ENTEC 2014 Seite 23

25 Methanproduktion [NmL] Biogasanlage 526 kw Visbek )) Ergebnis: 12 % höhere Biomethanproduktion Batch-Test unbehandelt ultraschallbehandelte Probe: + 12 % Zeit [d] WEBER ENTEC 2014 Seite 24

26 Biomethananlage Könnern )) Ziel: Steigerung der Effizienz mehr Biogas, weniger Substrat Standort D-Könnern Biomethan Nm 3 /h 150 Ultraschallleistung 4 kw Jahr 2013 Substrateinsatz Maissilage, Gülle WEBER ENTEC 2014 Seite 25

27 Methanproduktion [Nm] Biomethananlage Könnern )) Ergebnis: Mehr als 12 % Steigerung der Biomethanproduktion Batch-Test unbehandelte Probe behandelte Probe mit Ultraschall: + 12,9 % Zeit [d] WEBER ENTEC 2014 Seite 26

28 Biogasanlage 999 kw Magliano )) Ziel: Steigerung der Effizienz mehr Biogas, weniger Substrat Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung Magliano i. d. Toskana 999 kw 6 kw Jahr 2013 Substrateinsatz Sorghum, Maissilage, Ackerbohne, Hafer, Klee, Weidegras WEBER ENTEC 2014 Seite 27

29 Methanproduktion [NmL] Biogasanlage 999 kw Magliano )) Ergebnis: Mehr als 13 % Steigerung der Biomethanproduktion Batch-Test unbehandelte Probe behandelte Probe mit Ultraschall: + 13,6 % Zeit [d] WEBER ENTEC 2014 Seite 28

30 Biogasanlage 777 kw Techentin )) Ziel: Steigerung des Biogasertrages, Einsparung Substrat Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung D-Techentin 777 kw 4 kw Jahr 2013 Substrateinsatz Maissilage WEBER ENTEC 2014 Seite 29

31 Methanproduktion [NmL] Biogasanlage 777 kw Techentin )) Ergebnis: 22,8 % höhere Biomethanproduktion Batch-Test unbehandelte Probe behandelte Probe mit Ultraschall: + 22,8 % Zeit [d] WEBER ENTEC 2014 Seite 30

32 Biogasanlage 330 kw Rosenbach )) Ziel: Steigerung des Biogasertrages, Einsparung Substrat Standort Installierte Leistung Ultraschallleistung D-Rosenbach 330 kw 2 kw Jahr 2013 Substrateinsatz Gülle, Mais WEBER ENTEC 2014 Seite 31

33 Methanproduktion [NmL] Biogasanlage 330 kw Rosenbach )) Ergebnis: 21 % höhere Biomethanproduktion Batch-Test unbehandelte Probe behandelte Probe mit Ultraschall: + 21,8 % Zeit [d] WEBER ENTEC 2014 Seite 32

34 Kläranlage Moskau, Russland )) Ziel: Mehr Biogas, Reduktion Entsorgungskosten (weniger Schlamm) Standort RUS-Moskau Einwohnerwerte Ultraschallleistung 2 kw Jahr 2012 WEBER ENTEC 2014 Seite 33

35 Kläranlage Altenrhein Schweiz )) Ziel: Mehr Biogas, Reduktion Entsorgungskosten (weniger Schlamm) Standort CH-Altenrhein Einwohnerwerte Ultraschallleistung 2 kw Jahr 2013 WEBER ENTEC 2014 Seite 34

36 Presse )) WEBER ENTEC 2014 Seite 35

37 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 36

38 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 37

39 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 38

40 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 39

41 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 40

42 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 41

43 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 42

44 Installationen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 43

45 Individuelle Lösungen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 44

46 Individuelle Lösungen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 45

47 Individuelle Lösungen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 46

48 Individuelle Lösungen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 47

49 Individuelle Lösungen )) WEBER ENTEC 2014 Seite 48

50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit )) Weber Entec GmbH & Co. KG Im Ermlisgrund 10 D Waldbronn Ansprechpartner: Herr Anting Grams Tel: 07243/