Infotag Güllekleinanlagen

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Erich Otto
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1 Allgemeines zu Biogas: Wie funktioniert eine Biogasanlage und wie wird Biogas produziert? Infotag Güllekleinanlagen Schloss Kirchberg Bioreact Gmb, Dipl. Ing. (F) Birgit Pfeifer

2 1 Der Biogasprozess 2 Milieubedingungen 3 Verfahrenstechnische Parameter 4 Biogaszusammensetzung

3 Prinzipielle Aufbau einer Biogasanlage - gasdicht - beheizt / isoliert - Rühreinrichtung

4 Prinzipielle Aufbau einer Biogasanlage Prinzip der kommunizierenden Röhren

5 Umwandlungsprozesse 1. biochemisch 2. physikalisch rganisches Material Fermenter Biogas BKW Strom Wärme

6 2 Methan Kohlendioxid Zwischenprodukte: Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren Fettsäurenproduktion: Buttersäure Propionsäure Essigsäure Biomasse: Polysaccharide, Fette, Proteine B E Biogas Biogasbildung

7 Die 4 Stufen bis zur Biogasbildung Einstufiger Prozess hydrolytische Bakterien 2 2 fermenative Bakterien 2 acetogene Bakterien 2 methanogene Bakterien Biogas Gärrest

8 1 Der Biogasprozess 2 Milieubedingungen 3 Verfahrenstechnische Parameter 4 Biogaszusammensetzung

Temperaturbereiche Thermophil (50-60 ) hohe Gasausbeute mit kurzer Verweilzeit (NaWaRo s, Gülle) empfindliche Biozönose Vorsicht bei leicht abbaubaren Stoffen, (Gefahr der schnellen Versäuerung)

9 Temperaturbereiche Thermophil (50-60 ) hohe Gasausbeute mit kurzer Verweilzeit (NaWaRo s, Gülle) empfindliche Biozönose Vorsicht bei leicht abbaubaren Stoffen, (Gefahr der schnellen Versäuerung) Mesophil (32-45 ) stabile Biozönose gute Gasausbeute bei akzeptabler Verweilzeit weitverbreitet, insbesondere bei der Nassvergärung Psychrophil (< 25 ) geringe Wachstumsgeschwindigkeit lange Verweilzeiten unwirtschaftlich bei Biogasproduktion nicht mehr gebräuchlich

10 eizungssysteme Innliegend (in Edelstahl oder PE) Externer Wärmetauscher Wasser/Substrat (isoliert)

11 Temperaturbereiche Quelle: bioreact, Dr. Udo ölker, 2010

12 Milieubedingung: p-wert p-wert ist abhängig von der Wasserstoffionen(+)-Konzentration Zwischenprodukte des anaeroben Abbaus würden den p-wert senken, aber speziell Gülleanlagen sind in der Regel gut gepuffert arbonatpuffer, Ammoniumpuffer u.a. in Gülle und Mist

13 1 Der Biogasprozess 2 Milieubedingungen 3 Verfahrenstechnische Parameter 4 Biogaszusammensetzung

14 (ydraulische) Verweilzeit T, VZ Arbeitsvolumen [m³] m³ d T, VZ [ ] m³ tägliche Substratzufuhr m³ [ ] d [d] Reaktorvolumen = Arbeitsvolumen (Bruttovolumen ohne Gasraum)

15 (Faul-) Raumbelastung B R B R Feststoffe [ Tag Arbeitsvolumen kgots d ] [ m³] [ kgots m³ d ] Feststoff (oranische TrockenSubstanz) Fracht je m³ Arbeitsvolumen und Tag Tendenz zur höheren Belastung (Nawaro)

16 Güllekleinanlagen VZ der wichtigere Parameter nur gasdichtes System anrechenbar (da offene Gärrestelager nach jahreszeitlichen Düngebedarf geleert werden) Emissionsminderung (zusätzl. Geruchsminderung) Entschwefelungsfläche Restgaspotenzial

17 1 Der Biogasprozess 2 Milieubedingungen 3 Verfahrenstechnische Parameter 4 Biogaszusammensetzung

18 Sicherheitshinweise 4 Methan 2 Kohlendioxid 2 S Schwefelwasserstoff N 3 Ammoniak

19 2 S: Biologische Entschwefelung Durch Stoffwechselprozess der Bakterien wird 2 S zu elementarem Schwefel oxidiert 2 2 S + 2 S Schwefelbakterien benötigen etwas Sauerstoff für diesen Stoffwechselprozess Schwefelbakterien leben im Gasraum (nicht im Substrat) sie benötigen berfläche zur Kolonisierung (Balken, Netze, etc.) Die biologische Entschwefelung findet innerhalb des Fermenter statt (simultan zur Gasbildung) oder extern in speziellen Kolonnen (Säulen) Elementarer Schwefel sammelt sich Elementary (und wird mit der Düngung ausgebracht) Untere Entschwefelungsleistung zwischen 50 and 200 ppm

20 Biologische Entschwefelung Intern bis zu m³/d bis zu m³/d Luftleitung in den Gasraum

21 2 S: Biologische Entschwefelung Durch Stoffwechselprozess der Bakterien wird 2 S zu elementarem Schwefel oxidiert 2 2 S + 2 S Schwefelbakterien benötigen etwas Sauerstoff für diesen Stoffwechselprozess Schwefelbakterien leben im Gasraum (nicht im Substrat) sie benötigen berfläche zur Kolonisierung (Balken, Netze, etc.) Die biologische Entschwefelung findet innerhalb des Fermenter statt Elementarer Schwefel sammelt sich an (und wird mit der Düngung ausgebracht)

22 Biologische Enschwefelung durch Lufteinblasung Entschwefelungsoberfläche olzbalken nach 4 Jahren

23 Ergänzungen Geruchsreduktion (Phenole u.a. werden abgebaut) Masseverlust Wertschöpfungspotenzial Elektrische Energie (Einspeisevergütung) Thermische Energie (Ersatz fossiler, externer Energieträger) Kurze Transportwege Kostenlose Substrate Nachweispflichten: z.b. Einsatzstoff-Tagebuch

24 Kontinuierliche Betriebsdatenerfassung Mit Ausnahme von ganz wichtigen Terminen!

25 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?

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