Optionen zur Einhaltung einer neunmonatigen Lagerdauer aus ökonomischer Sicht. Hans-Jürgen Frieß & Johannes Wieland, Landmaschinenschule Triesdorf

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1 Optionen zur Einhaltung einer neunmonatigen Lagerdauer aus ökonomischer Sicht

2 Gärresteanfall Biogasanlage Wie kann ich den Gärresteanfall meiner Biogasanlage ermitteln?

3 Gärresteanfall Biogasanlage Gärrestlagervolumen kann für bestimmte Lagerdauer genau ermittelt werden!

4 Beispiel Gärresteanfall Biogasanlage: Installierte Leistung 500 kw Inputstoffe (jährlich): Maissilage: 3102 t Grassilage: 1711 t Annahme: 1t entspricht 1m³ Getreide: 297 t Grünroggensilage: 357 t GPS: 205 t Milchviehgülle: 3082 t Niederschlagswasser: 1500 t Gesamtinput: 8754 t Gärresteanfall nach LfL-Gärresterechner für 180 Tage: 4316 m³ Gärresteanfall nach LfL-Gärresterechner für 270 Tage: 6474 m³ zusätzliches Lagervolumen: 2158 m³

5 Mögliche Optionen Gärrest- Eindickung (ohne Separation) Lagerbau Gärrest- Separation 9 Monate Lagerdauer Leistungsreduktion Substratwechsel Vakuumeindampfung (mit Separation)

6 Gärrestaufbereitung

7 Ziele Einsparung von Lagerkapazitäten Reduzierung des Transportaufwandes für Gärreste Effiziente Nutzung der Nährstoffe Konzentration der Nährstoffe Aufwertung des Gärrestes Düngerproduktion (zum Nährstoffexport) Nutzung von Abwärme (KWK-Bonus)

8 Gärrestaufbereitung Gärrest Trocknung Getrocknetes Gärprodukt Separation Feststoffe Kompostierung Trocknung Kompost Getrocknetes Gärprodukt Ausbringung Flüssigphase Eindampfung Eingeengte Flüssigphase Feststoffentfernung Biologische Verfahren Ultrafiltration/ Umkehrosmose teilgereinigte Flüssigphase Reinwasser Weiterbehandlung Einleitung Feststoffentfernung Konditionierung Stripping N-arme Flüssigphase 8

9 Systeme im Überblick Pressschnecken-Separator Trennung in eine flüssige und eine feste Phase Investitionskosten ca einfache Technik, günstig im Unterhalt Abscheideleistung abhängig von der Maschenweite des Siebes sowie dem Ausgangsprodukt Gärrest TS-Gehalt Feststoff % TS-Gehalt Filtrat > 3 4 % Abdecken des separierten Gärrestes notwendig! (Ammoniak; Geruch) Quelle: Biogasforum Bayern

10 Berechnung der Feststoffmenge Hohe Gärrestmenge Hoher TS-Gehalt Gärrest Niedriger TS-Gehalt Filtrat Niedriger TS-Gehalt Feststoff

11 Feststoffmenge in Abhängigkeit von TS-Input (%) und TS-Output (%)

12 Systeme im Überblick Vakuum-Verdampfung Nach der Separation Eindicken der Flüssig-Phase (TS-Gehalt Flüssig-Phase ca. 5%, Partikelgröße ca. 0,2 0,5mm) Verdampfung schon bei niedrigen Temperaturen (Temperatur C) Wärmebedarf KWK-Bonusfähig (BHKW) Investitionskosten Aufwendig, effizient (hohe Abtrennungsrate pro kwh th ) N Abscheidung über Abluftwäscher (ASL-Lösung) Entsorgen von Tot-Wasser

13 Endprodukte bei der Gärrest- Eindampfung Verdampfung Ammoniak- Wäscher Separation Quelle: MKR-Metzger

14 Systeme im Überblick Gärresttrocknung Fest Trocknung des Feststoffs aus dem Separator Wärmebedarf KWK-Bonusfähig (BHKW) Herstellung eines marktfähigen Produktes (Düngepellets) Investitionskosten Staubfilter Verschiedene Bauformen z.b. Bandtrockner, Trommeltrockner,..

15 Systeme im Überblick Gärrest-Eindickung Keine Separation notwendig Verdunsten von Wasser direkt in die Atmosphäre N Abscheidung über Abluftwäscher (ASL-Lösung) Wärmebedarf KWK-Bonusfähig (BHKW) Investitionskosten Technische Probleme bei der Ausbringung des eingedickten Gärrestes? Kein Staubfilter notwendig

16 Abluftreinigung Schädliche Umwelteinwirkungen und sonstige Gefahren, erhebliche Nachteile und erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit und die Nachbarschaft können im Sinne des BImSchG bei der Gärresttrocknung durch Ammoniak Geruch Staub hervorgerufen werden. Abluftreinigung bei Trocknungsanlagen erforderlich!

17 Grenzwerte Ammoniak Ammoniak darf den Massenstrom von 0,15 kg/h oder die Massenkonzentration von 30 mg/m³ ( 42.4 ppm) nicht überschreiten. 0,15 kg/h Ammoniak kg/a 360 Mastschweine

18 Mindestabstand zu sensiblen Gebieten Quelle: Friedrich Arnds (2011) Landwirtschaftskammer Niedersachsen

19 Grenzwerte für Geruch der Jahresstunden, in denen ein deutlich wahrnehmbarer Geruch aus der betreffenden Anlage wahrnehmbar ist (bezogen auf ein Jahr).

20 Geruch Biogasanlagen haben nach 35 Absatz 1 Nr. 6 Buchstabe a) im räumlich-funktionalen Zusammenhang mit dem Betrieb, dem sie dienen, zu stehen. Wenn dieser Betrieb aufgrund seiner Tierhaltung schon ein immissionsschutztechnisches Problem besitzt, ist die Genehmigung vielfach nur über die so genannte Irrelevanz/kleine Irrelevanz oder Kompensation im Rahmen der Verringerung der Gesamtbelastung möglich.

21 Geruch Die Gärresttrocknung ist insbesondere vor dem Hintergrund der Ammoniak- und Geruchsemissionen an sensiblen Standorten nur in Verbindung mit einer entsprechend leistungsfähigen Abluftreinigung vertretbar! Quelle: Friedrich Arnds (2011) Landwirtschaftskammer Niedersachsen

22 Bsp: Schaffung von Lagerkapaztiät durch Gärresttrocknung Wärme aus den BHKW`s: Prozesswärme bedarf: Wärmebedarf Extern: Verf.Wärme f. Gärresttrocknung Verdunstungs effizienz: Verdunstete Wassermenge: Jan 298 MWh 78 MWh 161 MWh 59 MWh 0,9 l/kwh 53 m³ Feb 269 MWh 73 MWh 140 MWh 57 MWh 0,9 l/kwh 51 m³ Mrz 298 MWh 71 MWh 117 MWh 110 MWh 0,9 l/kwh 99 m³ Apr 289 MWh 69 MWh 77 MWh 143 MWh 0,9 l/kwh 129 m³ Mai 298 MWh 58 MWh 40 MWh 200 MWh 0,9 l/kwh 180 m³ Jun 289 MWh 41 MWh 24 MWh 223 MWh 0,9 l/kwh 201 m³ Jul 298 MWh 23 MWh 104 MWh 171 MWh 0,9 l/kwh 154 m³ Aug 298 MWh 23 MWh 83 MWh 192 MWh 0,9 l/kwh 173 m³ Sep 289 MWh 55 MWh 77 MWh 156 MWh 0,9 l/kwh 141 m³ Okt 298 MWh 70 MWh 222 MWh 6 MWh 0,9 l/kwh 5 m³ Nov 289 MWh 76 MWh 202 MWh 11 MWh 0,9 l/kwh 10 m³ Dez 298 MWh 78 MWh 151 MWh 69 MWh 0,9 l/kwh 62 m³ Summe: 3513 MWh 716 MWh 1400 MWh 1397 MWh 0,9 l/kwh 1257 m³ Quelle: Eigene Berechnung Eingesparter Lagerraum ca. 849 m³

23 Berechnung: Lagerdauer Beispielsbetrieb Ausgangs situation: Separation mobile Separation + Vakuum Eindampfung max mobile Separation + Vakuum Eindampfung min Gärprodukteindickung Lagerbau Prod. Gärrest: 8752 m³ 8752 m³ 8752 m³ 8752 m³ 8752 m³ 8752 m³ Gärrestreduktion max. Möglich: 0 m³ 872 m³ 1417 m³ 1417 m³ 849 m³ 1180 m³ Tats. Eingesparter Lagerraum: 0 m³ 831 m³ 1417 m³ 831 m³ 849 m³ 1180 m³ Lagerraum in Monate: 7,84 9,00 9,81 9,00 9,03 9,48 Quelle: Eigene Berechnung

24 KWK-Bonus Die Prüfung, ob im Sinne des 1 EEG 2009 bzw die Wärmenutzung die volkswirtschaftlichen Kosten der Energieversorgung auch durch die Einbeziehung langfristiger externer Effekte verringert und fossile Energieressourcen geschont werden, obliegt dem Umweltgutachter. Insbesondere im Interesse des Klima- und Umweltschutzes ist die Nachhaltigkeit der Energieverwendung zu prüfen. Die Begründung der Maßnahme ist daher für jede Einzelanlage zu diskutieren und darzulegen.

25 Wichtige Kriterien für die Wirtschaftlichkeit Hoher Wärmeüberschuss Hohe Betriebssicherheit Hohe Trocknungseffizienz (Liter Wasser / kwh Wärme) Niedriger Eigenstromverbrauch Verkaufserlöse von Nährstoffen Möglichkeit der flexiblen Substratzusammensetzung

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit