Elektrische und thermische Energie aus Biogas: Potentiale, Anwendungen und Chancen

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1 Elektrische und thermische Energie aus Biogas: Potentiale, Anwendungen und Chancen Referent: Dipl.-Kfm. Martin Becker VINI Seminar am

2 (1) Kurzdarstellung der SES (2) Herstellung von Biogas (3) Anlagentechnik zur Biogasbereitstellung (4) Beschreibung ausgewählter Substrate (5) Nutzung durch Kraft-Wärme-Kopplung (6) Aussichten (7) Fazit

3 (1) Kurzdarstellung der SES Kerngeschäft ist die Entwicklung, Projektierung und der Bau von gasmotorischen BHKW sowie Wartung und Instandhaltung Leistungsklasse von 50 kw bis kw Anwendungen im Bereich Erdgas Biogas Klärgas Deponiegas

4 (1) Kurzdarstellung der SES Anlagenträger und -betreiberschaft von Windkraftanlagen Vestas V80 3 x kw el Kraft-Wärme-Kopplung NWM mit kw el und kw th Biogasanlage Finsterwalde Leistung: kw el und kw th Input: NaWaRo t/a, Rindergülle m 3 /a

5 (1) Kurzdarstellung der SES Lüneburg Berlin Essen Rackwitz Lindau Raisting

6 Biogasanlage Finsterwalde

7 Biogasanlage Finsterwalde

8 (2) Herstellung von Biogas

9 (2) Herstellung von Biogas Unter Abschluss von Sauerstoff entsteht aus organischer Masse ein Gasgemisch, das sog. Biogas Zusammensetzung: Methan (50 75 %) Kohlendioxid (25 50 %) Spurengase, wie H 2 S, H 2, NH 3 Prozess analog Moor, Tiefsee, Güllegrube, Kuhmagen

10 (2) Herstellung von Biogas Darstellung des anaeroben Abbaus: Phase 1: Hydrolyse Phase 2: Versäuerung Phase 3: Essigsäure Phase 4: Methanbildung Biogas

11 (3) Anlagentechnik zur Biogasbereitstellung Kriterium Anzahl der Prozessstufen Prozesstemperatur Art der Beschickung Trockensubstanzgehalt der Substrate Unterscheidung -einstufig -zweistufig -mehrstufig -mesophil -thermophil -diskontinuierlich -quasikontinuierlich -kontinuierlich -Nassvergärung -Trockenvergärung

12 (3) Anlagentechnik zur Biogasbereitstellung 1. Vor-/Sammelgrube: Dient zur Sammlung und Homogenisierung. Mixer, Zerkleinerungstechnik, Pumpen richtet sich nach Substrat. 2. Fermenter: Beheizt, mit Durchmischungseinrichtung und Gasfassung versehen. Unterschiedliche Typen, z.b. Pfropfenstromfermenter, Volldurchmischter Fermenter, Boxen- Fermenter, Folienschlauchfermenter 3. Gärrestlager/Nachfermenter: Lagerung des Gärrestes bis zur Ausbringung. Kann gasdicht verschlossen sein, um nachträgliches Biogas zu erfassen. 4. Biogasaufbereitung: Trocknung und Entschwefelung

13 (4) Beschreibung ausgewählter Substrate Landwirtschaftliche BGA Gülle Festmist Energiepflanzen Ab 2009 auch Derivate Kommunale/Industrielle BGA Co-Fermentate Rohstoffe und Abfälle aus Lebensmittelindustrie

14 (4) Beschreibung ausgewählter Substrate Gaserträge unterschiedlicher Substrate Brennwert bei η 35% TS m 3 /t kwh kwh el Rindergülle 8% Schweinegülle 6% Legehennen-Frischkot 22% Wiesengras 18% Grassilage 40% Silomais 35% Gerstenstroh gehäckselt 86% CCM (Corn-Cob-Maize) 35%

15 (4) Beschreibung ausgewählter Substrate Durch langfristige Lieferverträge Input/Substrate sichern. Wirtschaftliche Substratpreise nur bei geringem Transportaufwand. Flächenkonkurrenz zwischen Nahrungsmittel- und Energieproduktion wird in Deutschland nicht gesehen. Unter Einbeziehung derzeit brachliegender landwirtschaftlicher Nutzfläche (7,5 %), stünde theoretisch eine Fläche von 4,5 Mio. Hektar für den Anbau von Biomasse zur Verfügung. Zur Zeit werden lediglich Hektar zum Anbau von Energiepflanzen genutzt.

16 (4) Beschreibung ausgewählter Substrate Organische Reststoffe werden einer energetischen Verwertung zugeführt. Umweltgerechte Entsorgung der organischen Reststoffe, da Methan u.a. klimaschädliche Gase nicht unkontrolliert Emmitieren können. Verbesserung der Gülleeigenschaften in Bezug auf Fließfähigkeit, Homogenität, Gehalt an Ammonium- Stickstoff, geringere Geruchsemission. Einsparung von Mineraldünger.

17 (5) Nutzung durch KWK Effizienz der Kraft-Wärme-Kopplung

18 (5) Nutzung durch KWK Dezentral, in unmittelbarer Nähe des Versorgungsobjektes einsetzbare Energieerzeugung Im Vergleich zur konventionellen Erzeugung sehr hohe Nutzungsgrade (bis zu 90 %) Im Unterschied zu WKA, PV, Brennstoffzelle ist der Gasmotor spitzenlastfähig und kann Regelenergie zur Verfügung stellen

19 Energieproduktion einer Windkraftanlage am 06.bis

20 Energieproduktion einer Biogasanlage am 06.bis

21 Energieproduktion Erdgas BHKW am 06. bis

22 (5) Nutzung durch KWK Tierische Exkremente (12,1 Mio. GV) NaWaRo (10% der landwirt. NF) Organische Abfälle (ca. 3,0 Mio. t/a) Primärenergie aus Biogas ca. 140 Mio. MWh/a 30% elektr. Wirkungsgrad 45% therm. Wirkungsgrad 42 Mio. MWh el /a Strombedarf von 12 Mio. Haushalten/a 63 Mio. MWh th /a Wärmebedarf von 3,0 Mio. Haushalten/a Vermeidungspotential von CO 2 je kwh el aus Biogas = 0,93 kg 39 Mio. t CO 2 /a Schätzung Fachverband Biogas e.v.

23 (5) Nutzung durch KWK Modulsteuerung Stromgenerator Motor Abgas mit AWT Grundrahmen Plattenwärmetauscher

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28 (6) Erwartungen Prognose* der Beschäftigung und der Stromerzeugung im Bereich Biomasse Beschäftigte Stromerzeugung GWh GWh GWh GWh Anteil Erzeugung am Stromverbrauch 2,9% 3,4% 4,4% 5,1% * HWWI-Prognose für Beschäftigung und Anteil am Bruttostromverbrauch. Quelle: HypoVereinsbank: Power für Deutschland, November 2007

29 (7) Fazit Durch Biogastechnologie Verminderung treibhauswirksamer Emissionen, v. a. Methan (CH 4 ), Lachgas (NO 2 ) und Kohlendioxid (CO 2 ).Das ca. 30 mal wirksamere Methan wird nicht mehr unkontrolliert in die Atmosphäre freigegeben. Statt organische Reststoffe nur zu entsorgen, wird Energie erzeugt und Nährstoffe genutzt. Prinzip der umweltgerechten Kreislaufwirtschaft und dezentralen Abfallverwertung. Landwirte erhalten eine neue siedlungspolitische Funktion ( Energiewirt) Energie ist regelbar und spitzenlastfähig

30 (7) Fazit Durch KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) erfolgt die hocheffiziente Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie. Unterstützung des Klimaschutzziels, den Anteil erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2020 auf 25 % zu erhöhen. Biogasanlagen tragen zur konsequenten Ressourcenschonung bei. Einsparung von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln. Biogasgülle kann effektiv Mineraldünger substituieren und dadurch Trinkwasser schonen

31 Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit SES Energiesysteme GmbH Eichenstrasse 3b Berlin Tel.: ++49 (0) Fax: ++49 (0) ses-energiesysteme.com Internet: www. ses-energiesysteme.com

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