Gesamtübersicht und Anlagenteile
Die DEL Biogas GmbH & Co. KG betreibt gemeinschaftlich mit 15 Landwirten aus der Region die Bioerdgasanlage in Nordgermersleben.
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1. Fermenter
Der Fermenter ist ein biochemischer Reaktor, in dem die vergärbaren organischen Bestandteile der Substrate von Mikroorganismen unter Luftabschluss (anaerobe Gärung) in mehreren Teilschritten zu Methan und Kohlendioxid abgebaut werden. Die Reaktionen laufen in einer Fest-Flüssig-Mischung (Gärsuspension) in einem Temperaturbereich von ca. 38 °C – 41 °C ab. Die Mischung wird durch Rühraggregate ständig umgewälzt.
Bei niedrigen Außentemperaturen wird der Fermenter mithilfe des Blockheizkraftwerks (BHKW) beheizt. Das gebildete Biogas sammelt sich im Gasspeicher des Fermenters, der sich unter der Folienabdeckung des Fermenters befindet.
Technische Daten
Fassungsvermögen Gärsuspension: 4000 m³
Fassungsvermögen Biogas: 1400 m³
Produktionsleistung Biogas: 600 Nm³/h
Verweildauer Gärsuspension: ca.70 Tage
Spezifischer elektrischer Energiebedarf: ca.7 Wh/Nm³ Rohgas
Betriebsweise: kontinuierlich
Das bei der anaeroben Gärung entstehende Gasgemisch enthält bei Einsatz von Zucker und Stärke Methan und Kohlendioxid im Verhältnis 1:1. Proteine und Fette erhöhen den Methangehalt des Produktgases.
Da die eingesetzten Substrate neben Proteinen und Fetten im Wesentlichen Stärke und Zucker enthalten, enthält das hier erzeugte Biorohgas ca. 51 % – 53 % Methan. Als Nebenprodukt entsteht Schwefelwasserstoff, der durch Bakterien auf einer Besiedlungsfläche im Gasspeicher des Fermenters unter geregelter Zugabe von technischem Sauerstoff zu elementaren Schwefel und Wasser umgesetzt wird. Der elementare Schwefel fällt zurück in die Gärsuspension und wird so der Gärrestverwertung zugeführt.
2. Die Gärrestebehälter
Das Gärproduktlager dient zur Aufnahme und Zwischenspeicherung der beim Gärprozess im Fermenter anfallenden flüssigen Gärprodukte. Neben der Aufnahme von Gärprodukt ist unter dem Foliendach des Behälters wie beim Fermenter ein Gasspeicher untergebracht. Bei Betriebsunterbrechungen der das Biogas weiterverarbeitenden Anlagenteile erlauben die auf der Anlage verfügbaren Gasspeicher eine Zwischenspeicherung von 6 h Volllastproduktion. Über die Abfüllleitungen wird das Gärprodukt zur Ausbringung als Düngemittel in Tanklastzüge gepumpt.
Technische Daten
Fassungsvermögen Gärprodukt: 5300 m³
Fassungsvermögen Biogas: 2100 m³
Lagerkapazität Gärprodukt: 210 Tage
Als hochwertiger Düngemittelersatz enthält das Gärprodukt die mineralischen und unvergärbaren organischen Bestandteile der Substrate. Gärprodukte und andere Düngemittel dürfen aus immissionsschutzrechtlichen Gründen nicht ganzjährig kontinuierlich auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht werden. Daher werden für Biogasanlagen beträchtliche Zwischenlagerkapazitäten benötigt, die ungefähr das 1,5-fache des Fermenternutzvolumens umfassen.
3. Das Feststoff-Eintragssystem
Das Feststoff-Eintragssystem dient der Dosierung von festen Gärsubstraten in die Fermenter. Es besteht aus einem Schubbodencontainer mit einer neuartigen Anmaischeinheit, die aus dem Fermenter angesaugte Gärsuspension mit dem Feststoff aus dem Schubbodencontainer vermischt. Die so erhaltene Fest-Flüssig-Mischung wird anschließend in den zugehörigen Fermenter mithilfe einer Exzenterschneckenpumpe dosiert. Jedem Fermenter ist ein Eintragssystem zugeordnet. Ein Wägesystem am Schubbodencontainer ermöglicht die elektronische Erfassung der geladenen Substratmengen
Technische Daten
Fassungsvermögen Schubbodencontainer: 121 m³
Förderleistung Eintragssystem: ca.5 t/h
Spezifischer elektrischer Energiebedarf: ca.10 kWh/t Substrat
Durch die intensive und effiziente Durchmischung von Feststoff und Gärsuspension wird der Rührbedarf im Fermenter erheblich reduziert und so Energie eingespart. Weitere Vorteile im Vergleich zur direkten Dosierung von Feststoffen mithilfe von Schneckenfördersystemen sind die leichtere Wartung und Handhabung des Systems insbesondere im Fall von Störungen und Fehlfunktionen sowie eine in der Anmaischeinheit befindliche Störstoffabscheidung, die Störungen und Fehlfunktionen des Eintragssystems reduziert.
4. Das Schrägwandsilo
Das Schrägwandsilo dient der Lagerung der in der Biogasanlage als nachwachsende Rohstoffe eingesetzten Substrate:
– Zuckerrüben
– Getreideganzpflanzensilage (GPS) und
– Maissilage.
Das Silo bietet insgesamt Lagerkapazität für den Jahresbedarf an Substraten, ca. 60.000 t Frischmasse.
Das Silo ist mit Seiten- und Rückwänden ausgerüstet, die die Last der verdichteten Silage aufnehmen und durch die Schrägstellung der Wandelemente in günstiger Weise nach unten in den darunterliegen Wall einleiten.
Das Fahrsilo und die vor der Siloanlage befindliche Asphaltfläche sind mit einem Entwässerungssystem ausgestattet, das die aufgenommenen Flüssigkeiten dem Fermentationsprozess zuführt. Dadurch wird sichergestellt, dass Sickersäfte aus der Silage und mit Silage belastete Niederschlagsmengen nicht unkontrolliert in die allgemeine Oberflächenentwässerung gelangen, sondern mit zum Biogasertrag im Fermenter beitragen.
Technische Daten
Fassungsvermögen Frischmasse: ca. 60.000 t
Lagerfläche: ca. 1,6 ha
Stapelhöhe: 8 m
Durch die Silierung werden die Substrate konserviert. Hierzu wird im Fall von GPS und Mais Häckselgut lagenweise in das Fahrsilo eingebracht und verdichtet. Die Verdichtung sorgt neben der Erhöhung der Lagerkapazität für eine Minimierung des Lufteinschlusses im Häckselgut. Diese ist wichtig, da der in der eingeschlossenen Luft enthaltene Sauerstoff durch aeroben Abbau von Biomasse zu Kohlendioxid und Wasser zu Verlusten an vergärbarer Biomasse führt.
5. Biogasaufbereitung
Biogasaufbereitungsanlage
Zur Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz ist eine Gaswäsche notwendig, durch die das im Biogas enthaltene Kohlendioxid und Restmengen an Schwefelwasserstoff weitestgehend entfernt werden. Bei dem hier eingesetzten Verfahren handelt es sich um eine Druckwasserwäsche. Dabei wird das Biogas mit einem Kohlendioxid-Gehalt von bis zu 50 % bei einem Druck von 5 bar in der Absorptionskolonne im Gegenstrom mit Wasser kontaktiert. Dabei löst sich das Kohlendioxid fast vollständig in dem Waschwasser. Durch die Wäsche wird der Methangehalt auf ca. 97 % erhöht – aus Biogas wird schließlich Biomethan. Das getrocknete Biomethan wird vom Netzbetreiber übernommen, konditioniert, odoriert und zur Netzeinspeisung auf den notwendigen Druck verdichtet.
Technische Daten
Verfahren: Druckwasserwäsche
Biogasverarbeitungsleistung: 1400 Nm³/h
Methanschlupf: 1,2 %
Spezifischer elektrischer Energiebedarf: 0,25 kWh/Nm³ Rohgas
Das mit Kohlendioxid beladene Waschwasser wird regeneriert, so dass es wieder als Waschmittel eingesetzt werden kann. Die Regeneration des Waschwassers erfolgt in zwei Stufen:
1. In der sogenannten „Flash-Kolonne“ wird durch Drucksenkung auf 1,5 bar ein Teil des gelösten Kohlendioxids aus dem Waschwasser ausgetrieben.
2. In der Desorptions- oder Strip-Kolonne wird der verbliebene Überdruck vollständig abgebaut und das Waschwasser mit Luft im Gegenstrom kontaktiert. Dadurch wird das Kohlendioxid praktisch vollständig aus dem Waschwasser entfernt.
Das Luft-Kohlendioxid-Mischgas enthält noch geringe Mengen (ca. 0,3 %) Methan.
Dieses Methan wird in einer Abgasnachbehandlung verbrannt, bevor das Abgas in die Atmosphäre entlassen wird.
6. Das BHKW
Das Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Verbrennungskraftmaschine (Gasmotor), die einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt. Die dabei anfallende Wärme wird zur Beheizung der Fermenter genutzt. Als Kraftstoff verwertet das BHKW einen Teil des in der Biogasanlage erzeugten Biogases.
Technische Daten
Bauart: 12-Zyl. Otto-V-Motor
Biogasverbrauch: 310 Nm³/h
Feuerungswärmeleistung: 1590 kW
Elektrische Leistung: 635 kW
Thermische Leistung: 675 kW
Elektrischer Wirkungsgrad: 40 %
Das Abgas wird in einem katalytischen Reaktorsystem ähnlich dem Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs gereinigt,
bevor es in die Atmosphäre entlassen wird.
