Ergebnisse des Bundesmessprogramms Biogasanlagen (neue Länder)

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Bärbel Baumhauer
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Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.v. Ergebnisse des Bundesmessprogramms Biogasanlagen (neue Länder) Vincent Plogsties Prof.

1 Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.v. Ergebnisse des Bundesmessprogramms Biogasanlagen (neue Länder) Vincent Plogsties Prof. Bernd Linke Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim Fachtagung Biogas 2008 Entwicklung und Erfahrungen aus der Praxis Potsdam

2 Gliederung Einleitung und Beschreibung des Gesamtprojekts Methodik Ausgewählte Ergebnisse Anlagenübersicht Eingesetzte Substrate Faulraumbelastung und Verweilzeit Methanausbeute und -produktivität BHKW-Auslastung Energie-Eigenbedarf Störungen und Arbeitsaufwand Beispielanlage im Jahresgang Zusammenfassung und Fazit

3 Einleitung Projekt: Bundesmessprogramm zur Bewertung neuartiger Biomasse-Biogasanlage (BMPII) 10/05-09/08 Förderung: FNR e.v. / BMELV, FKZ: Partner: -Potsdam, vti Braunschweig, ILT Freising, LA Uni-Hohenheim, IE Leipzig, KTBL Darmstadt Ziele: Bewertung von Leistung, Funktion und der Betriebszuverlässigkeit von unterschiedlichen Systemen zur Biogaserzeugung

4 W th W th Methodik 16 Anlagen () wurden über einen Zeitraum von jeweils ca. 52 Wochen untersucht Luftzufuhr Luftzufuhr Gassp.: Ca. 450 m³ Gassp.: Ca. 450 m³ 18,5 kw el 40 C 40 C 40 C 18,5 kw el [1250m³] 17 kwel [1250m³] [283m³] Maissilage [1000 m³] Vorgrube mit Rindergülle Gärrückstandslager Gärrückstandslager [2280m³] [1000m³] Wirtschaftsgebäude Kondensatabscheider Gaskühlung Q T m CH 4 O 2 HS 2 Notkühlung Plogsties November 2007

5 W th W th Methodik Monatlich: Täglich: Probennahme aus allen Behältern/Substraten Substratmengen, Gasmengen/-zusammensetzung, Energieerzeugung/-verbrauch Luftzufuhr Luftzufuhr Gassp.: Ca. 450 m³ Gassp.: Ca. 450 m³ 18,5 kw el 40 C 40 C 40 C 18,5 kw el [1250m³] 17 kwel [1250m³] [283m³] Maissilage [1000 m³] Vorgrube mit Rindergülle Gärrückstandslager Gärrückstandslager [2280m³] [1000m³] Wirtschaftsgebäude Kondensatabscheider Gaskühlung Q T m CH 4 O 2 HS 2 Notkühlung Plogsties November 2007

6 Anlagenübersicht Anlagenparameter Anlage Inbetrieb inst. el. spez. Motor Stufen Faulraum nahme Leistung Faulraum kw -- m³ m³/kwel G ,04 004a ZS ,38 004b ZS , G , G , ZS , ZS , ZS/G , G , G , ZS/G , ZS , G , ZS , G , G ,05

7 Substratmischung (%FM) Substratzusammensetzung 100% Flüssigmist Festmist Maissilage Grassilage Getreideschrot Getreide-GPS 80% 60% 40% 20% 0% b

8 HRT in d B R in kg ots /(m³ AV d) Faulraumbelastung/Verweilzeit Verweilzeit Belastung b

9 Methanausbeute in Nm³CH4/tsub Methanproduktivität in Nm³CH4/m³AVd Methanausbeute/- produktivität Methanausbeute Methanproduktivität 120 3, , , , a 004b

10 Auslastung in % BHKW-Auslastung elektrische Auslastung thermische Auslastung Fremdnutzer 8000 Volllaststunden mittlere elektrische Auslastung a 004b

11 Auslastung in % BHKW-Auslastung Elektrische Auslastung unter Bereinigung externer Faktoren elektrische Auslastung mittlere elektrische Auslastung 8000 Volllaststunden % +14 % % 70 maximale Einspeiseleistung begrenzt durch Trafo +17 % 60 Planungsfehler durch Betreiber: zu wenig Maisfläche genehmigte Einspeiseleistung geringer installierte Leistung zu hoch a 004b

12 Eigenbedarf in % Energie-Eigenbedarf Strom Wärme Zündöl 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 (13 %) 2,0 0, a 004b

13 Störungen und Arbeitsaufwand Anlage Routinearbeiten (h/wo) Störungsbehebungen Wertschöpfung Substratbehandlung (h/wo) kwh/akh /AKh Gesamt Wartung a , b , , , , k.a , , ,5 1, ,5 5,

14 Störungen und Arbeitsaufwand Biogasprozess Pumpen Feststoffeintrag Rührwerke Substratleitungen Gasreinigung BHKW MSR-Technik Sonstige Störungen 2% 9% 3% 9% 19% 45% 5% 1% 7%

15 W th W th CH 4 Beispielanlage - Beschreibung Inst. el. Leistung kw 370 (Gas-Otto) Reaktorvolumen GRL Substratinput B R HRT RG MS m³ m³ 3280 (offen) t/d 12 t/d 17 kgots/ m³avd 1,9 d 104 Luftzufuhr Luftzufuhr Gassp.: Ca. 450 m³ Gassp.: Ca. 450 m³ 18,5 kw el 40 C 40 C 40 C 18,5 kw el [1250m³] 17 kwel [1250m³] [283m³] Methanausbeute m³ch4/tfm 76 Maissilage [1000 m³] Vorgrube mit Rindergülle Wirtschaftsgebäude Gärrückstandslager [1000m³] Gärrückstandslager [2280m³] Kondensatabscheider Gaskühlung Methanproduktivität m³ch4/m³avd 0,77 Auslastung % 86 Wirkungsgrad (el) % 36,4 (38,7) Stromprodukton kwh/tsub 277 Wärmeverwertung Fremd % 12,5 Q T m O 2 HS 2 Notkühlung Plogsties November 2007

16 elektrische Auslastung in % Beispielanlage - Betriebsverlauf Fütterungsstopp durch Umbau an Stopfschnecke Lambda- Regelung Motor gestört Übersäuerung im Fermenter Übersäuerung im Fermenter Verstopfung der Eintragsschnecke Leistungsdrosselung BHKW wegen defekter Raumlüftung Kalenderwoche

17 ots-biogasausbeute y (lkg -1 ) Biogasausbeute und Gärrestpotenzial A: 2700 m 3 ; B: 3200 m 3 ; C: 2500 m 3 A 9% Schweingegülle, 91% Maissilage (ots-masse im zugeführten Gärsubstrat) B 10% Rindergülle, 39% Rindermist, 51% Maissilage C 24% Rindergülle, 8% Rindermist, 33% Maissilage, 12% Grassilage, 19% Roggen-GPS, 4% Getreide B R = 3,5 kgm -3 d -1 t m = 47 d 770 (+ 9%) 717 (+ 9%) 781 (+ 11%) 728 (+ 11%) 750 B R = 4,0 kgm -3 d t m = 42 d B R = 3,8 kgm -3 d -1 t m = 33 d 583 (+ 4,1%) (+ 10%) Lagerzeit t (Tage)

18 Zusammenfassung und Fazit Insgesamt konnten 15 Anlagen (neue Länder) verschiedenen Typs über 52 Wochen beobachtet und ausgewertet werden Das Leistungsspektrum betrug dabei 47 kw bis 2 MW, in der Regel um 500 kw installierter elektrischer Leistung Der Wirtschaftsdüngeranteil lag in der Regel über 50 %FM. Bei Energiepflanzen dominierte Maissilage, generell gab es eine Konzentration auf wenige Substrate. Die Betriebsweise erfolgte teils bei sehr hohen Faulraumbelastungen Störungen in der Biologie sind aber auch ohne hohe Belastungen durch Nährstoffmangel aufgetreten. Thermische Energie konnte oft nicht sinnvoll genutzt werden Anlagen insgesamt Funktionstüchtig: die elektrische Auslastung betrug dabei im Mittel 86% Messtechnik, speziell Gasmengenerfassung und Eigenenergiebedarf, hatte oft keine hohe Priorität bei Betreibern Schwachstellen in der Anlagentechnik sind Substrateinbringung (oft verursacht durch Materialeinsparungen) sowie BHKW-Technik. Leistungseinbußen gab es auch durch Schäden an RW-Technik

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fachtagung Biogas 23.11.

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fachtagung Biogas Potsdam Entwicklung und Erfahrungen aus der Praxis

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