Innovative Biogastechnologie unter Nutzung landwirtschaftlicher und industrieller Reststoffe

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1 Sächsisch-tschechische Energiekonferenz LEHMANN Thema Innovative Biogastechnologie unter Nutzung landwirtschaftlicher und industrieller Reststoffe Autor: Dipl.-Ing. Thilo Lehmann 1

2 (Deutschland) Quelle: Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 2

3 davon 2,4% BG (LWNFl 7,6%) Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 3

4 Biogasnutzung und seine Vorteile: Dezentral naturgegebener Prozess Grundlastfähig Einkommen sichernd Speicherfähig Spitzenlastfähig CO 2 - neutral Nachteile: Flächenkonkurrenz zur Nahrungsherstellung Faulungsprozess Geruchsentwicklung Akzeptanzprobleme Hohe Investitionskosten Aufwendige Betreuung hohe Kosten Maissilagelastig - Monokultur Anteil der Biogastechnologie an erneuerbaren Energie endlich Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 4

5 Was kann innovative Biogastechnologie leisten? Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 5

6 Erhöhung des Wirkungsgrades Bessere Ausnutzung der organischen Trockensubstanz Derzeit ca % Abbau (herkömmliche Anlagen) gegenüber chemischen Vollaufschluss Ziel: Abbaurate (Ausfaulgrad) größer 80% erreichen Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 6

7 Wirkprinzipien anwenden und verbessern / neue Verfahren entwickeln Thermo-mechanischen Aufschluß Desintegration Enzyme Katalysatoren zur Beschleunigung Effektive Bakterien Einfachverfahren, z.b. Aufstromverfahren Mehrstufige Verfahren Chemische Zusätze Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 7

8 Einsatzmöglichkeit von Substraten und Reststoffen konsequent erschließen Energiepflanzen und Reststoffe, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungserzeugung stehen Stroh 8-13 Mio. t/a (Studie DBFZ) Rapsstroh, Maisstroh Spreu aller Nutzpflanzen Grünlandnutzung (Deponien, Bergbaufolgelandschaft) Kommunale Abfälle Mehrjährige Pflanzen Landschaftspflegematerial und Begleitgrün Alle landwirtschaftlich oder in Verarbeitungsanlagen nicht genutzte Reststoffe wie Glyzerin, Mellasse, Kleie, Siebüberlauf, Konfiskate, Trester u.a. Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 8

9 Wirkungsgrad der Stromerzeugung erhöhen Motorwirkungsgrad bei Gas-Otto-Motoren über 40% Motorwirkungsgrad bei Zündstrahlmotoren über 48% Brennstoffzellenentwicklung Klein-BHKW Dachs BHKW (Quelle: SenerTec) SFOC Zelle (Quelle: IKTS) Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 9

10 Wärmenutzungskonzepte Trocknung Heizung für Wohnungen Technologische Wärme (industrielle Nutzung) Kälteerzeugung Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 10

11 Stoffliche Nutzung der Reststoffe Naturdünger flüssig (aufkonzentriert), fest (granuliert) Volldünger Naturfaserverbundstoffe (Compounds) Spritz- und extrudierfähige Dämmstoffe Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 11

12 Gerüche und Problemstoffe binden und Hemmungen im Prozess abbauen H 2 S (Schwefelwasserstoff) binden Düngewirkung der Gärreste verbessern Ammoniak binden und als Düngemittel, z.b. Ammoniumsulfat, einsetzen Wege durch Zugabe von Additiven Fe 2 -Basis Anastripverfahren Wäsche Aufkonzentration Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 12

13 Gasaufbereitung Einspeisung als Biomethan ins Erdgasnetz (Speicherung) Biogas-Verdichtung Tankstellen Nutzung in Satelliten-BHKW Antrieb für Fahrzeuge Traktoren, landwirtschaftliche Fahrzeuge Gasgetriebene Motoren Nutzung von Biogas für Turbinen, KWK-Prozesse Ablösung von Erdgas Projektskizze Elektrischer Einzelradantrieb TU Dresden Prof. für Agrarsystemtechnik, gefördert von SAB Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 13

14 Energieautarken Betrieb organisieren Kommunen s. Güssing, s. Reuth im Vogtland Kläranlagen Derzeit nur 25% des verbrauchten Eigenstroms aus Biogas Co-Fermentation Eigenversorgung Häuser Betriebe Wärme- oder stromgeführt Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 14

15 Holzfaserstoff (Mikroskop REM) thermo- mechanisch aufgeschlossen mittels Doppelschneckenextruder Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 15

16 Bioextruder im Einsatz Hühnermist Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 16

17 Extrusion von Stallmist Stallmist Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 17

18 Extrusion von Deichschnitt Deichschnitt Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 18

19 Methanertragssteigerung durch Bioextrusion ohne Bioextrusion mit Bioextrusion 350,0 +14% +26% +50% +50% +74% +11% +69% +19% +73% +84% +268% +27% +16% 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Maissilage Grassilage Stroh m. geringem Kornanteil GP-Feinschnitt Grassamenstroh Putenmist Rindermist-/Silagereste Tomaten (getrocknet) Traubentrester Gärreste (entwässert) Fermentersubstrat Rapssilage Hybridroggensilage Angaben in l N / kg ots Quellen: 1 Sächs. Landesanstalt f. Landwirtschaft, 2 Biogas Oberfranken, 3 Prüf- u. Forschungsinst. Pirmasens, Batchversuche nach VDJ Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 19

20 Grassilagevergärung Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 20

21 Nutzung hochlignozellulosehaltiger Reststoffe und Substrate durch Bioextrusion Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 21

22 Strohvergärung 700 zufuhrspez. Gassumme (ln/kgotrzu) Nl 535 Nl 441 Nl Versuchsdauer (d) Weizenstroh unbehandelt Weizenstroh extrudiert Weizenstroh NaOH-Vollaufschluss Quelle: Fraunhofer Gesellschaft IKTS Dresden Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 22

23 BGA Pöhl 499 kw el - Baubeginn im Februar Inbetriebnahme Ende Dezember Input ca. 30 t/d nachwachsende Rohstoffe Unsere Demonstrations- und Modell-Biogasanlage zur Trockenfermentation 499 kw elektr. Besonderheiten der Biogasanlage - Bioextrusion - außenliegende Rührwerke m. Wärmeeintrag - Separation des Gärrestes - Kompaktierung / Pelletierung des Gärrestes mit Trocknung - Gasentschwefelung nach BioPEAC-Verfahren Input: strohiger Mist, Landschaftspflegematerial, trockene Ganzpflanzensilage, Maissilage, Grassilage und einem hohen Grasanteil von 55% Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 23

24 Repowering Nachrüstung bestehender Anlagen Verbesserung des Ausfaulgrades Gesteigerte Abbaurate der organischen Trockensubstanz Leichterer Abbau inkrustierter Zellulose und Hemizellulose Viele Substrate sind ohne Bioextrusion (thermomechanischen Aufschluss ) nicht biogasanlagenfähig. Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 24

25 Kontakt LEHMANN Jocketa Bahnhofstraße Pöhl Dipl.-Ing. Thilo Lehmann Geschäftsführung Tel.: (+49) (0)37439 / 7440 Fax: (+49) (0)37439 / anfrage@lehmann-maschinenbau.de Sächsisch-tschechische Energiekonferenz 25