Feststoffvergärung von Biomasse mit dem LOOCK Trocken-Nass-Simultan-(TNS-)Verfahren

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1 Feststoffvergärung von Biomasse mit dem LOOCK Trocken-Nass-Simultan-(TNS-)Verfahren

2 Abgrenzung Nass-/Trockenfermentation Nassfermentation Trockenfermentation - Entstanden aus der Güllewirtschaft - Kofermente für höhere Gaserträge - Trockensubstanzgehalte (TS) bis ca. 15% - Substrate pump- und rührfähig - Gärrest flüssig (hoher Wasseranteil) - Entstanden aus der Abfallwirtschaft - Nawaros ohne Gülle - TS-Gehalt nach oben unbegrenzt - Substrate stapelbar - Gärrest stapelbar

3 LOOCK TNS-Trockenfermentationsanlage

4 Einordnung des TNS-Verfahrens Satzweise arbeitende Trockenfermentation durch Perkolation mit konditioniertem Prozesswasser im geregelten Kreislauf Perkolationsverfahren Batchverfahren

5 Verfahrensablauf - 1. Befüllung/Vorbelüftung Biogasspeicher Stromeinspeisung Wärmenutzung Fermenter Substrat Prozesswasserspeicher Biofilter BHKW Abluft Substrateintrag mittels Radlader oder Streuwagen Bodenseitige Belüftung, Abluftreinigung über Biofilter Erwärmung durch beginnende aerobe Abbauprozesse Konditionierung für die anschließende Vergärung Die Trockenfermenter sind wärmeisoliert - eine aktive Beheizung ist nicht erforderlich! Eiffestraße 585 Tel.: Fax: Loock-Biogassysteme@arcor.de

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7 Verfahrensablauf - 2. Anfahrphase Prozesswasser Biogasspeicher Stromeinspeisung Wärmenutzung Fermenter Substrat Prozesswasserspeicher Biofilter BHKW Abluft Beenden der Belüftung und Beginn der Perkolation Mit dem Prozesswasser abgeführte Säuren (Hydrolyse) werden im Prozesswasserkreislauf zu Biogas umgesetzt! Eiffestraße 585 Tel.: Fax: Loock-Biogassysteme@arcor.de

8 Verfahrensablauf - 3. Vergärungsphase Biogas Prozesswasser Biogasspeicher Stromeinspeisung Wärmenutzung Fermenter Substrat Prozesswasserspeicher Biofilter BHKW Nach erreichen der erforderlichen Biogasqualität im Trockenfermenter wird die Abluftableitung geschlossen und die Biogasableitung geöffnet Die Biogasproduktionsrate im Trockenfermenter durchläuft ein Maximum und klingt dann langsam ab Der Methangehalt des Biogases steigt stetig an und erreicht zum Ende Werte bis 80% Eiffestraße 585 Tel.: Fax: Loock-Biogassysteme@arcor.de

9 Verfahrensablauf - 4. Abfahrphase/Entleerung Biogasspeicher Stromeinspeisung Wärmenutzung Fermenter Prozesswasserspeicher Biofilter BHKW Gärrest Abluft Beenden der Perkolation, Abtropfphase zur Entwässerung des Substrates Belüftung des Trockenfermenters, Abbruch des Anaerobprozesses Zweistufiges Belüftungssystem (Dauerbelüftung, Luftkanone) sorgt für sichere Entgasung des Substrates Behandlungszyklus 20 bis 21 Tage! (Beispiel Maissilage)

10 Gärrest

11 LOOCK TNS-Verfahren - Prozesskinetik 1

12 LOOCK TNS-Verfahren - Prozesskinetik 2 Befüllung Fermenter IV Befüllung Fermenter I Abbruch Anaerobphase

13 LOOCK TNS-Verfahren - Prozesskinetik 3

14 LOOCK TNS-Verfahren - Prozesskinetik 4

15 LOOCK TNS-Verfahren - Prozesskinetik 5

16 Die Vorteile der Trockenfermentation

17 Die Vorteile der Trockenfermentation

18 Biogas- und Methanproduktion Pirow Zeitraum bis mit 2 Befüllungen je Fermenter Fermenter Maisilage Putenmist Gärrest Biogasmenge t t t m3 TF , * Methanmenge CH4 m3 % 4779* 56 TF 3 80, , TF ,5 35, m3 CH4/t Maissilage F ø Methananteil 59% Gesamt 240, * Berechnet aus Gasproduktion von TF3 und TF4 Methanausbeute aus Mischung Maissilage und Putenmist: 26407/(240,5+53) = 90 m 3 /t Methanausbeute aus Putenmist (Gärtest im Labor): 45 m 3 /t FM Methanmenge aus Putenmist mit 333 kg ots/t FM 53 * 45 = 2385 m 3 Methanausbeute aus Maissilage mit 293 kg ots/tfm: ( ) / 240,5 = 100 m 3 / t 100/293 = 0,34 m 3 /kg ots

19 Die Vorteile der Trockenfermentation Die Vorteile der Trockenfermentation gegenüber der Nassfermentation stellen sich wie folgt dar: Ein erheblich geringerer Wasserbedarf - kein Anmaischen erforderlich, abwasserfreier Betrieb möglich; Geringer Prozessenergiebedarf (keine Mischvorrichtung erforderlich); Geringerer Materialverschleiß durch weniger bewegliche Maschinenbauteile; Geringere Anfälligkeit gegen Störstoffe und Übersäuerung; Modular erweiterbare Anlagen; Synergie in der Nutzung von abfallwirtschaftlichen bzw. landwirtschaftlichen Geräten (z.b. Radlader, Traktoren, Mischwagen, Miststreuer u.ä.); Einfachere (stapelbare) Lagerung des Gärrestes, geringere Ausbringkosten

20 Warum Trockenfermentation? Vergleich des Technik- und Energieaufwandes von Biogasanlagen- Konzepten Basisanlage zur Erzeugung von 500 kwel. Rührwerkskonzept Aufstellung der Verbraucher Leistung und Vollastanteil Loock TNS-Verfahren Aufstellung der Verbraucher Leistung und Vollastanteil Vorlagebehälter Fermenter Nachgärer Separation Trockenfermenter Prozesswasserspeicher Förderschnecke 5,5 kw/10% (Hammermühle bis 250 kw/10%) Rührwerk 15 kw/100% Rührwerk 15 kw/100% (Rührwerk 7,5 kw/50%) Pumpe 15 kw/10% Rührwerk 15 kw/100% Rührwerk 15 kw/75% (Rührwerk 7,5 kw/25%) Pumpe 15 kw/10% Schneckenpresse 7,5 kw/20% Rezirkulatpumpe 15 kw/5% Gebläse 15 kw/4% Gebläse 15 kw/4% Kompressor 11 kw/1% Pumpe 11 kw/50% Rührwerk 15 kw/5% Installierte Leistung: 118 kw (363 kw) ø Leistungsaufnahme: 64 kw (95 kw) Eigenstrombedarf: 12,8% (19%) Hoher Verschleiß, Reparatur- und Wartungsaufwand Innovationsbonus (Trockenfermentation) nicht gesichert Installierte Leistung: 67 kw ø Leistungsaufnahme: 7,5 kw Eigenstrombedarf: 1,5% Geringer Verschleiß Innovationsbonus gesichert

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