Übersicht über landwirtschaftliche Biogasanlagen in Thüringen

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1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Übersicht über landwirtschaftliche Biogasanlagen in Thüringen Vortrag auf dem gemeinsamen Workshop Biogastechnologie in Thüringen eine Bestandsaufnahme von STIFT und TLL am 14. Mai 2003 in Erfurt Das Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt

2 Zusammenfassung des Workshops Biogastechnologie in Thüringen eine Bestandsaufnahme In Zusammenarbeit zwischen STIFT und der TLL wurde am 14. Mai 2003 in Erfurt der Workshop Biogastechnologie in Thüringen eine Bestandsaufnahme mit mehr als 30 Teilnehmern aus den Bereichen Anlagenplanung, Forschung, Verwaltung und Interessenverbände abgehalten. In 6 vorbereiteten Vorträgen und den anschließenden Diskussionen wurde innovative Lösungen in der Biogastechnologie aus technischer Sicht beurteilt, die Handlungserfordernisse diskutiert und Ansatzpunkte für eine weitere Arbeit besprochen. Dr. Reinhold (TLL) berichtet, dass derzeit in Thüringen 30 Anlagen mit unterschiedlicher Auslastung im Betrieb sind. Das Potenzial auf Grundlage der Tierproduktion wird in Anlagen gesehen. Unter Einbezug von NaWaRo ist ein Faktor von 2 3 anzusetzen, sofern die ökonomischen Rahmenbedingungen stimmen. Handlungsbedarf für zukünftige Entwicklungen wird in der H 2 S-Reduktion, in den Rührwerken, BHKW-Wirkungsgraden und Stabilität und der Prozesskontrolle gesehen. Gleichzeitig muss für den weiteren Ausbau der Biogastechnologie die Genehmigungssicherheit durch entsprechende Rahmenbedingungen gegeben sein. Herr Schmidt (VTI) referiert über die Bestrebungen für die Planer, Anlagenbauer und Komponentenhersteller ein RAL-Gütezeichen zur Qualitätssicherung durchzusetzen. Im Gegensatz zur ISO 9000 wird damit kein Managementsystem bewertet, sondern die Funktionsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Anlagen, Komponenten usw. Im zweiten Teil seines Vortrages erläuterte Herr Schmidt die Arbeiten im VDI-Ausschuss zur Normung von Gärversuchen. Das VTI ist innerhalb des Ausschusses mit der Definition und Beschreibung der Probenahme und Aufarbeitung beauftragt. Dr. Schiffner (SUKO) erläutert das Konzept der Biogasanlage zur Vergärung von Papierreststoffen. Gülle soll nur einmalig als Verdünnungsmedium zugesetzt werden; im weiteren Prozessverlauf ist eine Kreislaufführung vorgesehen. Dadurch wird eine Anreicherung der für den Cellulose-Aufschluss benötigten Fermente erreicht. Bei 12 d Verweilzeit erfolgt ein Abbau der Papiereststoffe um ca. 20%. Die genaue Mikrobiologie des Prozesses ist nicht bekannt. In Südthüringen wird das Potential für 20 weitere Anlagen auf Basis von Papierreststoffen gesehen. Zur Erschließung dieses Potentials ist die SUKO bereit mit Partnern zusammenzuarbeiten. Herr Mißbach (Mißbach & Gärtner) erläutert das Konzept der in der Firma entwickelten Spiralwärmetauscher. Verschiedene bereits realisierte Einbindungsmöglichkeiten in Biogasanlagen und Kläranlagen werden vorgestellt. Bisher wurden ca. 40 Projekte realisiert. Der Einsatz in Thüringen und Deutschland ist dabei ausbaufähig. Eine große Anzahl der bisherigen Aufträge wurde im Ausland umgesetzt. Herr Missbach sieht eine wachsende Bedeutung von externen Wärmetauschern. Nach Meinung von Herr Eisenhardt (ibes) sind interne Rohrbündelwärmetauscher nach wie vor Stand der Technik. Letztendlich entscheidet die Einzelfallbetrachtung des jeweiligen Gesamtkonzeptes.

3 Herr Weidner (EAW) stellte die Leistungspalette des Unternehmens vor. EAW produziert u.a. eigene BHKW, Wärmeüberträger (Rohrbündelwärmetauscher) und Absorptionskälteanlagen. Der Nutzen von Absorptionskältemaschinen für die Tierzucht wurde am Beispiel der Schweinezucht erläutert. Die Kosten-Nutzen- Betrachtung zur Nutzung von Überschusswärme aus Biogasanlagen durch Absorptionskälteanlagen ist im Einzelfall zu prüfen. Weiterhin ist die EAW in die Nutzung von Überschusswärme aus Brennstoffzellen durch Absorptionskälteanlagen engagiert. Herr Nacke (IBA) stellt die durch das IBA Bad Heiligenstadt entwickelte Prozesssteuerung für Biogasanlagen vor. Durch die Nutzung verschiedener Primärdaten ist die Prozesssteuerung in der Lage für den Betrieb, z.b. Gülle- und Ko-Fermentat- Zugabe, Empfehlungen zu geben, bzw. den Prozess zu steuern. Dadurch kann eine größere Stabilität erreicht werden und z.b. die Versäuerung rechtzeitig verhindert werden. Das IBA ist interessiert, mit Partner an der Weiterentwicklung und Implementierung der Steuerung in Anlagen zusammenzuarbeiten. In der anschließenden Diskussion wurde durch Dr. Vetter (TLL) auf die Bedarf an einer Schwachstellenanalyse hingewiesen. Insbesondere für die schlecht laufenden Anlagen können dadurch Ansätze zur Ertüchtigung erkannt werden. Weiterhin ergeben sich daraus Schlussfolgerungen für weitere technologische Entwicklungen. Herr Höhn (IB Franke) erläutert, dass durch eine Betreuung der Anlagen durch die Planer über die Errichtung der Anlagen hinaus eine 90%-ige Auslastung möglich ist. Dazu ist in den Neuen Bundesländern mit den größeren Anlagen ein entsprechendes Monitoring-System notwendig. Herr Scherf (U.T.S.) sieht ebenfalls in der Prozessbegleitung für die Zukunft ein wichtiges Betätigungsfeld. Sein Unternehmen hat ein entsprechendes Begleitprogramm aufgelegt welches den Anlagenbetreibern angeboten wird. Außerdem wird auf die Notwendigkeit der Betonoptimierung bei Betonfermentatoren hingewiesen. Die Korrosionsproblematik ist bei der zur Anwendung kommenden Luftentschweflung hier noch ungelöst. Durch Herrn Weidner (EAW) wird die dauerhafte Etablierung einer Interessengemeinschaft Biogas begrüsst. Innerhalb der Interessengemeinschaft sollten in regelmäßigen Abständen ähnlichen Veranstaltungen organisiert werden, die dem Erfahrungsaustausch innerhalb der Thüringer Biogasszene dienen. Dr. Schümann (STIFT) erklärt seine Bereitschaft diese zu koordinieren. Dieses kann beispielsweise innerhalb des Thüringer Arbeitskreises Verfahrenstechnik erfolgen, der ebenfalls von Dr. Schümann koordiniert wird. Fachlich ist dazu die Mitarbeit der interessierten Firmen und Einrichtungen absolut notwendig. Außerdem sollte die Facharbeitsgruppe Biogas innerhalb des Fachbeirates Nachwachsende Rohstoffe (TMLUN) mit integriert sein um keine Zersplitterung hervorzurufen. Dr. Schümann bittet alle Teilnehmer um Ihre Meinung. Vorschlag: per bis zum 20 Juni. Die zusammengefasste Meinung wird dann allen Teilnehmern zur Kenntnis gegeben. Erfurt, gez. Schümann Stiftung für Technologie- und Innovationsförderung Thüringen

4 Biogastechnologie in Thüringen - eine Bestandsaufnahme - Übersicht über landwirtschaftliche Biogasanlagen in Thüringen Dr. G. Reinhold Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Naumburger Str. 98, Jena Tel / G.Reinhold@Jena.TLL.de

5 Entwicklung Biogasanlagenbau in Deutschland TLL Jena, REINHOLD / 2002, 4209_002 Quelle: Deutsche Biogasvereinigung TLL Jena, Reinhold Stift Mai

6 Landwirtschaftliche Biogasanlagen Thüringens Anzahl Faulraum Installierte Leistung Stück m³ kw elektrisch Altanlage bzw. Wiederinbetriebnahme Von 1995 bis 2000 errichtete Anlagen In 2001 in Betrieb genommene Anlagen In 2002 in Betrieb genommene Anlagen In 2003 in Betrieb genommene Anlagen (Stand März) Summe der produzierenden Biogasanlagen Thüringens Geplante, vorbereitete bzw. im Bau befindliche Anlagen ca. 30 ca ca TLL Jena, Reinhold Stift Mai

7 Standorte landwirtschaftlicher Biogasanlagen Steinheuterode 30 Anlagen im Betrieb m³ Reaktorraum kw elektrische Leistung (installiert) ( Anlagen in Vorbereitung) Wolfmannshausen Stand: März 2003 Reinhold, 2003 TLL Jena, TLL Jena, Reinhold Stift Mai

8 74 Biogasanlagen (Sachsen, Sachsen-Anhalt u. Thüringen) Sachsen-Anhalt 22 MW elkt. Leistung 20 Anlagen kw installierte elektrische Leistung (Stand 06/02) Sachsen Thüringen 29 Anlagen kw installierte elektrische Leistung (Stand 03/03) 25 Anlagen kw installierte elektrische Leistung (Stand 06/02) In Betrieb In Planung In Bau TLL Jena, Reinhold Stift Mai

9 Umsetzungsbeispiele für die technische Funktionen im Biogasreaktor TLL Jena, Reinhold Stift Mai

10 Durchmischungsvarianten TLL Jena, Reinhold Stift Mai

11 Raktorbeheizung TLL Jena, Reinhold Stift Mai

12 Feststoffeinbringung TLL Jena, Reinhold Stift Mai

13 Grundschlammaustrag TLL Jena, Reinhold Stift Mai

14 Gasspeicherung TLL Jena, Reinhold Stift Mai

15 H 2 S Kontrolle Entschweflung - Eisensalzzusatz - Extern - Intern (Lufteinpressung) TLL Jena, Reinhold Stift Mai

16 Biologische Entschweflung 100 m 3 Biogas pro Tag 3 bis 5 m 3 Luft, dies entspricht der Leistung einer Aquarienpumpe, Anschaffungspreis ca. 50 DM zum Gasspeicher Gasdom S + O 2 = SO 2 L u f t L u f t Luft von der Aquariumspumpe Fermenterdeckel Schwefel Biogas Schwefel Biogas Substratoberfläche gelbe Schwefeldioxidablagerungen TLL Jena, Reinhold Stift Mai

17 BHKW-Motorenkonzepte Benzinmotor Dieselmotor Merkmal Gas-Otto-Verfahren Gas-Otto-Verfahren Zündstrahl Preis niedrig sehr hoch hoch Wirkungsgrad % bis 35 % % Lebensdauer niedrig mittel mittel (H 2 S -Einfluss) Wartungsaufwand hoch gering mittel Ersatzkraftstoff Flüssiggas Flüssiggas Heizöl, Diesel (Benzin?) Zündöleinsatz % (Ruß im Abgas) Leistungsklasse kw > 100 kw kw TLL Jena, Reinhold Stift Mai

18 70 kw Zündstrahl (Fa. Schnell) 450 kw GOM 75 kw Zündstrahl (Hochreiter) GOM (Mercedes) 200 kw enertronic TLL Jena, Reinhold Stift Mai

19 Anwendungsbeispiele TLL Jena, Reinhold Stift Mai

20 Einsatz von Silage u. Kleinkorn in Rieth 1 t/d Maissilage (30 % TS) 0,3 t/d Kleinkorn (86 % TS) Biogas m³/d Gülle (7 % TS) Vorgrube Faulschlamm Reaktor Gülle Vorgrube Faulschlamm Abbau (%) TS (%) 6,94 8,44 5,44 35 % ph 6,8 5,8 7,6 Fettsäuren (g/l) 7,6 12,0 1,99 83 % TLL Jena, Reinhold Stift Mai

21 Biogasanlage Frohndorf Betreiber: Milch Agrar eg Frohndorf Größe: 2 x 1600 m³ Fermenter Gasverwertung: 2 x 160 kw BHKW Substrat: Rindergülle, Maissilage Sonstiges: Prozessvisualisierung mit Störmelder Großflügelrührwerk, Feststoffdosierer für Vorgrube Planer/Errichter: IB Franke Inbetriebnahme: 2002 TLL Jena, Reinhold Stift Mai

22 Biogasanlage Steinheuterode Betreiber: Größe: Gasverwertung: Substrat: Gut Agrar-Natura Steinheuterode 400 m³ Vorfermentor (EUCO), 2 x 1200 m 3 Fermenter (COCCUS) 3 x 100 kw el Zündstrahl (Fa. Schnell) Rindergülle, Maissilage Sonstiges: Wärmeanbindung zur Heizungsversorgung des Rinderstalles, Planer/Errichter: Schmack Biogas AG Inbetriebnahme: 2003 TLL Jena, Reinhold Stift Mai

23 Biogasanlage Wolfmannshausen Betreiber: Größe: Gasverwertung: Substrat: Suko Substrate und Komposte GmbH 99 m³ Vorgrube, 633 m 3 Fermenter, 2 x 90 kw el Gas-Otto enertronic Schweinegülle, Papierfaserreststoffe Sonstiges: Entwässerung des Substrates Rückführung des Filtrates Planer/Errichter: IB Eisenhardt Inbetriebnahme: 2003 TLL Jena, Reinhold Stift Mai

24 Änderung der Rahmenbedingungen: EEG-Novelle!Energiepflanzenanbau für Biogas EU 1774!18 wesentliche Änderungen beschlossen Einsatz von Abfällen (Glyzerin,...) TLL Jena, Reinhold Stift Mai

25 Handlungsbedarf Technische Stabilität H 2 S-Reduktion - Verfahrenseinführung Rührwerke (Tauchmotor, Großflügel,...) BHKW-Wirkungsgrade (Zündstrahl oder GOM) BHKW-Stabilität!! Prozesskontrolle Biologische Stabilität Vermeiden des Umkippens Ko-Substratauswahl Genehmigungsrechtliche Stabilität TLL Jena, Reinhold Stift Mai

26 Entwicklungstendenzen: Energiepflanzenanbau für Biogas Gasnutzungsvarianten Biogas in Brennstoffzellen (?) Biogas als Kraftstoff (wie Erdgas) Biogas im Erdgasnetz (?) (Wärmeeinspeisegesetz)... ZT 300 mit Tank für Flüssigbiogas (1985) TLL Jena, Reinhold Stift Mai

27 Durchflussverfahren Garagenverfahren Trockenfermentation Containerverfahren Nutzung der Schlauchsilierung TLL Jena, Reinhold Stift Mai

28 Weitere Infos TLL Jena, Reinhold Stift Mai