Ansätze zur Optimierung landwirtschaftlicher Biogasanlagen Trocknungsanlagen

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1 Tagung der ETI-Arbeitsgruppe Biogas Potsdam Ansätze zur Optimierung landwirtschaftlicher Biogasanlagen Trocknungsanlagen Jörn Budde, Teresa Suarez, Monika Heiermann, Alexander Schattauer, Matthias Plöchl Leibniz-Institut für Agrartechnik Abteilung Technikbewertung und Stoffkreisläufe

2 Gliederung Blockheizkraftwerke (BHKW) Trockner Trocknungsgut Ergebnisse der Monitoring-Phase Bewertung der Ergebnisse Zusammenfassung und Ausblick

3 BHKW Verbrennungsleistung in kw Elektrische Leistung in kw Thermische Leistung in kw Verlust in kw Elektr. Wirkungsgrad in % Therm. Wirkungsgrad in % Gesamtwirkungsgrad in % JMS 312 GS-B.LC ,3 43,1 83,4 JGC 320 GS-N/P.LC ,0 41,5 81,5

4 RIELA Dächerschachttrockner

5 Holzhackschnitzeltrockner

6 DORSET Bandtrockner (Sonderanfertigung)

7 RIELA Schubwendetrockner

8 Trocknungsgut Gärrest Körnermais, Getreide, Raps, Erbsen, Sojabohnen Holzhackschnitzel Biertreber Maissilage Sägemehl

9 Trocknungskapazität Dorset Bandtrockner Substrat Körnermais Separierter Gärrest Schubwendetrockner Sägemehl Holzhackschnitzel Holzhackschnitzeltrockner Dächerschachttrockner Maissilage Biertreber Menge pro Durchgang Menge pro Tag 28 t kontinuierlich 100 m³ ca. 5 m³ Annahmebehälter / kontinuierlich 35 t 6,2 t 70 m³ 7 t 10 t 10,8 t

10 Wärmenutzung Biogasanlage 1 x Energy [kwh] Dorset belt dryer Wood Chip Dryers Roof dryer unavoidable heat loses Fermenter heating Heat for drying systems Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

11 Wärmenutzung Biogasanlage 2 - vorher % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% produzierte therm. Energie [MWh] Gebäudeheizung [MWh] Jan 07 Feb 07 März 07 April 07 Mai 07 Juni 07 Juli 07 Aug 07 Sept 07 Okt 07 Nov 07 Dez 07 Therm. Energie [MWh] Nutzungsgrad [%] Nutzungsgrad [%]

12 Wärmenutzung Biogasanlage 2 - nachher % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% produzierte therm. Energie [MWh] Schubwendetrock ner und Gebäudeheizung [MWh] Jan 09 Feb 09 März 09 April 09 Mai 09 Juni 09 Juli 09 Aug 09 Sept 09 Okt 09 Nov 09 Dez 09 Therm. Energie [MWh] Nutzungsgrad [%] Nutzungsgrad [%]

13 Spezifischer Wärmebedarf [kwh/kg H 2 O] H2O Körnermais Holzhackschnitzel separierter Gärrest Maissilage Sägemehl Biertreber theoretischer RIELA Holzhackschnitzeltrockner DORSET RIELA Schubwendetrockner Wert Dächerschachttrockner Bandtrockner (Spezialanfert.)

14 Massenstrom der frischen Substrate [kg/h] Körnermais Holzhackschnitzel separierter Gärrest Maissilage Sägemehl Biertreber Körnermais RIELA Holzhackschnitzeltrockner DORSET RIELA Schubwendetrockner Dächerschachttrockner Bandtrockner (Spezialanfert.)

15 Schubwendetrockner jährliche Trocknung [t] Masse in Tonnen Trocknungszeit in Stunden 0 Körnermais Biertreber Sägemehl Maissilage

16 Schubwendetrockner Trocknungsgut und Alternativen [ ] Körnermais Kosten Alternative in Kosten für Trocknung in Lohntrocknung Biertreber Soja Sägemehl Stroh als Einstreu Maissilage Heu

17 Schubwendetrockner Jahresbilanz [ ] Jährliche Jährliche Ausgaben Jährliche Jährliche Einnahmen Kapitalkosten in (10 in Einsparungen durch durch "KWK-Bonus" Jahre, 6%) Alternative in in

18 Holzhackschnitzel- und Dächerschachttrockner: Trocknungsgut und Alternativen [ ] Holzhackschnitzel in m³ Kosten Alternative in Kosten für Trocknung in Lohntrocknung Mais in t Lohntrocknung Getreide in t Lohntrocknung

19 Holzhackschnitzel- und Dächerschachttrockner: Jahresbilanz [ ] Holzhackschnitzeltrockner Dächerschachttrockner Jährliche Kapitalkosten in Jährliche Ausgaben in Jährliche Einsparungen durch (15 Jahre, 6%) Alternative in

20 Zusammenfassung und Ausblick

21 Tagungsankündigung Energiepflanzen für Praktiker in Seddin (Heimvolkshochschule) Veranstalter: BiogasBeratungBornim (B3), Landesbauernverband, Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaft und Flurneuordnung, ATB

22 Danke für Ihre Aufmerksamkeit

23

24 Feeding and discharging

25 Schematic of heat fluxes 1 - main circle inlet 2 - main circle outlet 3 - circle A inlet 4 - circle A outlet 5 - circle B inlet 6 - circle B outlet

26 Results (Average values) Fresh material Water evaporated Fresh material dry matter (t d -1 ) dry matter (g kg -1 FM ) Energy consumed (g kg -1 FM ) (kwh d -1 ) maize silage draff saw dust

27 Conclusions 39 to 46 % of the available excess heat could be used for drying to per ton additional income could be achieved due to the CHPbonus fee in Germany Drying of crops with natural gas would have cost between and per ton fresh matter Feed and turn dryer seems to be easily manageable. The operation personnel is able to adjust drying conditions appropriate for different goods without deep knowledge of thermodynamics It is a substantial improvement of the biogas plant It provides a significant increase of energy utilisation It produces high quality and high valuable feed and other products from own produce

28 1,3 MW CHPs and RIELA feed and turn dryer % % % 70% 60% 50% 40% 30% 20% % 0 Jan 07 Feb 07 Mar 07 April 07 May 07 June 07 July 07 Aug 07 Sept 07 Oct 07 Nov 07 Dec 07 Jan 09 Feb 09 Mar 09 April 09 May 09 June 09 July 09 Aug 09 Sept 09 Oct 09 Nov 09 Dec 09 0% thermal energy [MWh] degree of utilisation [%]

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