Ökonomische und ökologische Bewertung von zwei Gärrestaufbereitungssystemen. Ein Überblick. Ralf Block

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1 Ökonomische und ökologische Bewertung von zwei Gärrestaufbereitungssystemen Ein Überblick von Ralf Block BIGATEC Ingenieurbüro für Bioenergie

2 Inhalt Warum Gärrestaufbereitung Technik der betrachteten Gärrestaufbereitung Daten der betrachteten Systeme zur Gärrestaufbereitung Beispiele

3 Biogasgewinnung: ein geschlossener Kreislauf Fermenter Sonnenenergie Lager CO 2 CH 4 H 2 S Wasser Nährstoffe Substrate (org. Material) Dünger für eine neue Pflanzengeneration Lager für vergorenes Material

4 Warum Gärrestaufbereitung? 1. Gartenbauunternehmen können in Biogasanlagen anfallende Wärme und das CO 2 -Gas optimal verwerten (geschlossene Kreislaufwirtschaft). 2. Gartenbauunternehmen verfügen nicht über ausreichende Flächen zur Verwertung der Nährstoffe aus dem Gärrest rentabeler Biogasanlagen (> 300 kwel). 3. Der durchschnittliche landwirtschaftliche Betrieb (35 ha am Niederrhein) lässt eine nur unrentable Biogasnutzung mit max. 50 kwel zu. 4. Landwirtschaftliche Betriebe mit intensiver Viehhaltung verfügen über keine ausreichenden Flächen zur Nährstoffverwertung aus dem Gärrest von Biogasanlagen.

5 Warum Gärrestaufbereitung? 5. Transportfähige Nährstoffe aus dem Gärrest sind die Voraussetzung für eine umweltverträgliche, flächenverteilte Düngung. 6. Transportfähige Nährstoffe aus Gärresten entschärfen den Wettbewerbsdruck im regionalen Pachtmarkt. 7. Gärrestaufbereitung ist somit Voraussetzung für eine Anwendungserweiterung der Biogastechnologie als Beitrag zur Erfüllung klima-, umwelt- und energiepolitischer Ziele. Z.B. werden durch die Kombination von Milchviehhaltung und Biogasanlagenbetrieb der Ausstoß klimarelevanter Gase (Methan, Lachgas, Ammoniak) um 59 % gesenkt in Schweinebetrieben um ca. 20 %. Strom und Wärme aus Biogas beinhaltet das größte ökonomische und ökologische Zukunftspotenzial für die Nutzung regenerativer Energien.

6 Flächenbedarf einiger Biogasanlagen

7 Technik der betrachteten Gärrestaufbereitung Dekanter Trennprinzip: Zentrifugalkräfte Ultrafiltration Trennprinzip: Cross-Flow-Filtration Umkehrosmose 1x Trennprinzip: Halbdurchlässige Membran Umkehrosmose 2x Ionenaustauscher Gärrest UF-Retentat UO-Retentat1x UO-Retentat 2x Regenerat Feststoff Fugat UF- Permeat UO-Permeat 1x UO-Permeat 2x Klarlauf

8 Gärrestaufbereitung - Versuchsablauf 1 2 BGA ST BGA PH- S EIN BGA ST- S EIN 5 6 BGA PH- S- F BGA ST- S- F 5a 6a BGA PH- S- F 60 Liter BGA ST- S- F 60 Liter 9 9a A3 10 BGA PH- UF- F BGA ST- UF- F 13 13a BGA PH- UO- F 14 BGA ST- UO- F 40 m³ Container BGA PH 40 m³ Container Separation Konzentrat Filtrat ST 40 m ³ Filtrat PH 40 m ³ Filtration (UF) Konzentrat 2 x 1 m³ Filtrat 6 x 1 m ³ Ultra- Umkehr- Osmose (UO) Konzentrat 2 x 1 m³ Klarlauf 1 x 1 m³ 4 BGA ST- S- K Flockungshilfsmittel 8 BGA ST- UF- K 12 BGA ST- UO- K 3 BGA PH- S- K 7 7a BGA PH- UF- K 11 11a BGA PH- UO- K

9 Bildschau Gärrestaufbereitung Dekanter

10 Bildschau Gärrestaufbereitung UF-Anlage

11 Bildschau Gärrestaufbereitung Umkehrosmose

12 Massenbilanz Retentat Ultrafiltration Dekanter- Feststoff Retentat Umkehrosmose Gärrest Biogasanlage B 15,5 % 21,7 % 14 % 48,8 % Wasser 15,5 Massen% 16,5% N 67,5% P 2 O 5 14% K 2 O 21,7 Massen% 39,1 % Nges 36,36% P 2 O 5 23,1 % K 2 O 14 Massen% 34,4 % Nges 4,3 % P 2 O 5 28,3 % K 2 O

13 Kosten Anlage 1: Dekanter und Ultrafiltration Anlage 2: Dekanter+ UF+ UO Anlage 3: Dekanter+ UF+ UO+ IT m³/a m³/a m³/a /a /m³ 8,34 /m³ 6,08 /m³ 3,55 /m³ /a /m³ 13,66 /m³ 10,16 /m³ 5,87 /m³ /a /m³ 13,91 /m³ 10,33 /m³ 5,96 /m³

14 Beispiel: Gärrestaufbereitung an einer Biogasanlage mit Abfallbehandlungsanlage Substrat Biogasanlage: 100 m 3 /d Waschwasser: 50 m 3 /d Aufgabe: Die 50 m 3 Waschwasser sollen täglich in der Gärrestaufbereitungsanlage erzeugt werden. Resultat: 50 m 3 sauberes (keimfreies) Waschwasser pro Tag Wegfall der Wasserbeschaffungskosten Reduzierung der auszubringenden Gärreste von m 3 p. a. auf t Feststoff und t Flüssigdünger

15 Beispiel: Biogasanlage an einem landwirtschaftlichen Betrieb mit hohem Gülleaufkommen

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