P- Seminar Biogasanlage
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- Ingeborg Mann
- vor 7 Jahren
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1 P- Seminar Biogasanlage Definition: Biogasanlagen sind erneuerbare Energiequellen, bei denen durch die Vergärung organischer Stoffe, wie zum Beispiel Energiepflanzen oder tierischen Exkrementen, das sogenannte Biogas entsteht. Dieses Gas wird anschließend mit Hilfe eines Verbrennungsmotors, der einen Generator antreibt, in elektrische Energie umgewandelt. Durch den Betrieb des Motors entsteht zusätzlich noch Wärme, mit der man umliegende Gebäude beheizen kann. Die bei der Vergärung entstandenen Reststoffe können als wertvoller Dünger für die Pflanzenerzeugung eingesetzt werden. Geschichte: Bereits der italienische Physiker Allessandro Volta unternahm im Jahre 1789 erste Untersuchungen mit brennbarem Gas. Später in den 1950er Jahren wurden weitere Experimente mit Abwasser und Gülle zur Erzeugung von Biogas durchgeführt. Jedoch wurde dies aufgrund niedriger Öl- und Gaspreise wieder eingestellt. In den 1980er Jahren ließ der deutsche Biogas- Experte Johann Sedlmeier trotzdem die erste Biogasanlage an den landwirtschaftlichen Lehranstalten in Triesdorf erbauen, wobei er versuchte einen Kuhpansen nachzuahmen. Die damaligen Landwirte konnten jedoch nicht für die Biogasanlagen begeistert werden, da die niedrigen Öl- und Gaspreise immer noch anhielten. Die heute noch bestehende Anlage revolutionierte das Denken und kann heute noch in einem kleinen Museum betrachtet werden. Doch dann setzte in den 90er Jahren durch zunehmende Überproduktion und niedrige Erzeugerpreise ein Umdenken ein. Die Landwirte hatten mehr Flächen zur Verfügung als zur Erzeugung von Nahrungsmitteln gebraucht wurden. Mit dem Bau einer Biogasanlage sicherten sich die Bauern eine zweite Einnahmequelle und konnten ihre Erzeugnisse auch anders nutzen. Entwicklung seit der Energiewende: Steigende Öl- und Gaspreise führten schließlich zu einem Umdenken und die Gesellschaft schätzte die erneuerbaren Energien zunehmend. Zahlreiche Förderungen und gute Einspeisevergütungen machten den Bau einer Biogasanlage zunehmend interessanter. Seit 2000 ist die Leistungsfähigkeit der
2 Anlagen in Folge zahlreicher Weiterentwicklungen und Verbesserungen stark angestiegen und nimmt somit großen Einfluss auf die Energiewende. Luftbild einer Biogasanlage als Beispiel für den Aufbau und die räumliche Verteilung Funktion und Aufbau: Es gibt vier Phasen der Biogasgewinnung: 1. Substratmanagement: Ausgansstoffe zur Erzeugung von Biogas sind meist Energiepflanzen oder tierische Exkremente, aber auch Biomüll kann verwendet werden. Die flüssigen Rückstände der Tiere werden häufig aus einem nebenstehenden Stall je nach Bedarf in den Fermenter gepumpt, während die gehäckselten Energiepflanzen durch einen separaten Behälter über eine Befüllungsschnecke in den Fermenter dosiert werden. Die am häufigsten verwendeten Energiepflanzen sind Mais, Getreide in Form von Körnern und Ganzpflanzensilage, Gras und Zuckerrüben. Am weitesten verbreitet ist Mais, da mit diesem das meiste Gas erzeugt werden kann. 2. Biogasgewinnung: Das Herzstück einer Biogasanlage ist der Fermenter. In diesem muss ein genaues Zusammenspiel zwischen Substrat, Temperatur und Mikroorganismen vorliegen, ansonsten funktioniert der Gärprozess nicht einwandfrei und das wertvolle Gas kann nicht optimal ausgebeutet werden. Diese Mikroorganismen sind Bakterien, die unter anaeroben Bedingungen Substrate zerlegen. Die Bakterien sind abhängig von der
3 Qualität der Rohstoffe und von den physikalischen Eigenschaften im Fermenter. Deshalb ist es wichtig, dass der Fermenter wasser-, gas-, und lichtundurchlässig ist und durch ein Heizsystem eine konstante Temperatur ca. 37 C behält. Außerdem sollte ein funktionierendes Rührwerk zur optimalen Durchmischung vorhanden sein, sodass die Mikroorganismen möglichst viel Gas produzieren können. Man strebt einen homogenen Gärprozess an, da die Bakterien sehr empfindlich auf Veränderungen reagieren. Dies wird durch spezielle Technik überwacht, um möglichst schnell auf Veränderungen reagieren zu können und somit Verluste vermeiden kann. 3. Lagerung des vergorenen Substrates: Meist wird das vergorene Substrat in einen Nachgärbehälter weitergeleitet, in welchem die gleichen Bedingungen wie im Fermenter herrschen. Dadurch kann man die Gasausbeute weiter optimieren. Danach wird der Reststoff entweder in ein separates Endlager geleitet oder direkt von dem Nachgärbehälter entnommen und als wertvoller Dünger auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen verteilt, sodass der Ertrag der nachfolgenden Kulturen gesteigert werden kann. 4. Speicherung und Aufbereitung des Gases: Zunächst wird das entstandene Gas in der Kuppel des Fermenters oder des Nachgärbehälters aufgefangen und dann zur Entschwefelung, Entfeuchtung und Reinigung weitergeleitet. Bei der Entschwefelung wird das Gas entweder durch eisenhaltiges Filtermaterial geleitet, welches nach der Sättigung ausgetauscht muss, oder man gibt Sauerstoff in den Gasraum. Dabei wird Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel umgewandelt. Dies ist zwar die gängigste und kostengünstigste Methode, jedoch lagert sich der Schwefel im Gasraum ab und nicht der ganze Schwefelwasserstoff kann neutralisiert werden. Bei der Entfeuchtung leitet man das Gas durch ein im Erdreich liegendes Rohrnetz, wobei das Wasser durch die kühle Umgebung kondensiert und unterirdisch abgeleitet werden kann. Danach wird es durch Membranverfahren gereinigt und kann nun für verschiedene Zwecke verwendet werden. Hier noch eine Animation zum Thema Biogasanlagen:
4 Verwendung des Gases: Das fertig aufbereitete Biogas kann in das Gasnetz eingespeist werden und dadurch zum Beheizen von Häusern dienen oder als Treibstoff verwendet werden. Meistens wird es jedoch gleich vor Ort in einem Blockheizkraftwerk verbrannt, das meist neben der Biogasanlage steht. Durch den Motor wird ein Generator angetrieben, der die mechanische Energie des Blockheizkraftwerkes in elektrische Energie umwandelt. Wie jeder andere Motor muss auch der einer Biogasanlage gekühlt werden. Die dadurch gespeicherte Wärme wird einerseits zum Beheizen des Fermenters verwendet, um eine konstante Temperatur zu behalten, und andererseits zum Heizen nebenstehender Gebäude, wie zum Beispiel Wohnhäuser oder öffentlichen Gebäuden, genutzt (Nahwärme). Deshalb wäre es vorteilhaft größere Gebäude neben einer Biogasanlage stehen zu haben, um einen größeren Gewinn durch den Verkauf der Abwärme zu erzielen. Biogasanlage in Querenbach Allgemeines: Die im Stammbacher Ortsteil Querenbach errichtete Biogasanlage hat eine Leistung von 250 kw. Das entstandene Biogas wird durch einen
5 Verbrennungsmotor in elektrische Energie umgewandelt und dann in das Stromnetz eingespeist. Damit können ungefähr 500 Vier-Personen- Haushalte mit Strom versorgt werden. Die Abwärme wird durch das örtliche Nahwärmenetz zum Heizen fünf umliegender Wohnhäuser genutzt. Insgesamt könnte man mit einer Anlage dieser Größe circa 100 Haushalte beheizen, was natürlich in Querenbach aufgrund der kleinen Ortsgröße nicht möglich ist. Quellen:
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