Effizienzsteigerung als Möglichkeit zur Darstellung der Wirtschaftlichkeit in Biogasanlagen. Dr. Harald Lindorfer Schaumann BioEnergy GmbH

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Ilse Straub
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1 Effizienzsteigerung als Möglichkeit zur Darstellung der Wirtschaftlichkeit in Biogasanlagen Dr. Harald Lindorfer Schaumann BioEnergy GmbH DAS-IB Dessau

2 1.Anbau Biogas Prozesskette 2.Ernte 5.Abbauprozess 6.Gärrest 3.Lagerung 4.Vorbehandlung 8.Wärme -nutzung 7.Motor Wirkungsgrad

3 1A. Anbau Anbau der für die Region/Fläche optimalen Energiepflanzen Bodenqualität Klima Wasserversorgung Reduzierung der Bearbeitungskosten Kraftstoff Pflanzenschutz Bodenbearbeitung

4 1B. Substrateinkauf Frühzeitige Planung Gute Substratcharakterisierung (z.b. Weender Analyse) An den Energiewert angepasste Bezahlung Gute Lager- bzw. Verarbeitungsbedingungen schaffen Lieferanten auf gute landwirtschaftliche Praxis festlegen. An die Anlagentechnik angepasste Substrate.

5 2. Ernte Spezifischer Erntezeitpunkt Lagerfähigkeit (TS) Verholzung Kornanteil Biomasse Häksellänge <> Zerkleinerung

6 Erntezeitpunkt Amon, BOKU Wien 2004

7 3. Substratlagerung Silierung (Ganzpflanzen, spez. org. Reststoffe) Vortrieb im Silo Verdichtung Abdeckung Aerobe Stabilität Silierzusätze Konservierung (Getreide, org. Reststoffe) Feuchtegehalt Konservierungssäuren

8 Masseverluste während der Silierung Resch, Dos Santos, Neureiter, Kirchmayr, IFA Tulln 2007

9 Energieverluste durch Erwärmung Honig, FAL Braunschweig Bilder Steinhöfel

10 Biomasseverluste durch Nacherwärmung (Expositionszeit 10 Tage) Vergleich: unbehandelte Kontrolle gegenüber Behandlung mit essigsäurebetontem Siliermittel 5 4 % d. FM Kontrolle Homa/Hetero- Fermentativ AEST-Verlust 4,18 0,92 Silierverluste 0,81 1,35 Banemann, Uni Rostock, 2008 AEST = Aerobe Stabilität

11 Konservierung von Getreide und organischen Reststoffen (IS Forschung Wahlstedt; Universität Rostock, 2007)

12 4. Vorbehandlung Dampfexplosion Thermo-Druck-Hydrolyse Alkalische Vorbehandlung Mechanische Vorbehandlung (z.b. Kugelmühle) Saure Hydrolyse Enzyme

13 5. Prozessbiologie Temperatur Raumbelastung Alkalinität & ph-wert Nähr- und Mineralstoffversorgung Reduzierung von Hemmstoffen Ammoniak H 2 S Durchmischung <> TS-Gehalt <> Viskosität Prozessführung

14 Wirtschaftlichkeit Inbetriebnahme

15 Kosten Prozessstörungen Effenberger, LfL 2007

16 Beseitigung von Mangel und/oder Hemmung im Fermenter 1,6 Beginn Zugabe Spurenelemente 30,0 FOS / TAC 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 BHKW 100 % 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Stromprod. [MWh/d], Fütterung [t TS/d] 0, ,0 Zeit [Tage] FOS/TAC Stromproduktion Fütterung (TS)

17 6. Gärrestnutzung/ -verwertung Restmethanpotential (Endlagerabdeckung) Gärrest-Nachbehandlung Transportkosten Gülle Fest/Flüssig Separierung + Rezirkulation (statt Regenwassernutzung) Filtration + Umkehrosmose Gärresttrocknung Veredelung (z.b. Düngerkonzentrat)

18 Restmethanpotential im Endlager OLR [kg ots/(m 3.d)], ots Fracht [t/d] org. Raumbelastung ots Fracht Überlauf F2 Methan Potential 14,5 % 3,8 % > /a Methanpotential [m 3 /d] Zeit [d] 0 Gesamtmethanproduktion: 5600 (5150) m 3 /d IFA Tulln 2006

19 Mögliche Investitionen durch die direkte Mehrverwertung von Restgas (installierte Leistung: 250 kw) J. Vogtherr, H. Oechsner, Uni Hohenheim 2008 Nutzungsdauer 10 Jahre, eff. Zins 6% auf Invest/2, abzgl. BHKW- Betriebskosten von 1,6 Ct/kWh

20 Ökonomische Betrachtung Ursache Unnötige Lagerungsverluste (8 % mehr Substratverbrauch) Entgangene Vergütung durch Prozessstörung (vgl. Effenberger) Abzüglich Substratkosten (28 d, 50 %) Ø 5 % unter Volllast bei voller Fütterung Ø 5 % unter Volllast bei reduzierter Fütterung Methanrestpotential (Einsparung 5% Substrat á 30 /t) 2000 mg/l Essigsäureäquivalente ins Endlager (50 % Essig-/50 % Propions.) Verluste bzw. Entgangene Vergütung /Jahr /Jahr /Jahr /Jahr /Jahr /Jahr /Jahr Annahmen: Biogasanlage mit 500 kwel, 16,5 Cent Vergütung; 35 m3/d Gärrest; Maispreis 30 /t frei Anlage

21 7. Wirkungsgrad Motor Kontinuierliche Gasversorgung (Volllast) Gasaufbereitung Feuchtigkeit Entschwefelung CH 4 Gehalt Optimale Motoreinstellungen

22 8. Wärmenutzung Nahwärmenetz Industrieller Wärmeabnehmer in der Nachbarschaft Trocknung (Holz, Früchte, Getreide,.) ORC-Prozess Gewächshäuser.. Wenn keine sinnvolle Wärmenutzung möglich ist: Aufbereitung zu Erdgasqualität und Einspeisung ins Gasnetz Biogastankstelle Gärresttrocknung

23 9. Prozessführung Betriebstagebuch Substratcharakterisierung ( TS, OTS, N ges,... ) Input - Output Bilanzierung: Input Biomasse (ots) - Output Biogas Gasverbrauch - Stromeinspeisung Alle (!!!) Ereignisse oder Störungen im Betrieb Störungen der Anlagensteuerung, Temperaturschwankungen, Substratwechsel, usw. Alle (!!!) Kosten (Reparaturen, Instandhaltung, Wartung,...)

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Harald Lindorfer SCHAUMANN BioEnergy GmbH An der Mühlenau 4, D Pinneberg Tel: Fax: Internet: DAS-IB Dessau

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