Biogasanlagen Von Thomas Liebing.

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1 Biogasanlagen Von Thomas Liebing

2 Einsatz von Biogasanlagen
Vorkommen Landwirtschaft Ernährungs-und Agrar-Industrie Kommunalen Entsorgung

3 Einsatz von Biogasanlagen
Vorkommen Landwirtschaft Ernährungs-und Agrar-Industrie Kommunalen Entsorgung Ziel Aus Vergärung von organischen Stoffen Energie in Form von Strom und Wärme zu gewinnen

4 Aufbau einer Biogasanlage

5 Verwendbare Stoffe

6 Verwendbare Stoffe in m³/tFm Ausbeute Rohbiogas

7 Funktion einer Biogasanlage
Annahmebereich Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung der Gärsubstrate.

8 Funktion einer Biogasanlage
Annahmebereich Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung der Gärsubstrate.

9 Funktion einer Biogasanlage
Hygienisierung Hier werden die Substrate wie z.B. (tierische Reststoffe) auf 70 Grad Celsius für eine Stunde erhitzt, damit keine Kontamination sowie seuchenhygienisch bedenkliche Stoffe oder Bakterien in die Biogasanlage gelangen.

10 Funktion einer Biogasanlage
Vorgrube Die Vorgrube dient als Zwischenlager für Gülle und Kosubstrate. Zusätzlich kann man darin auch Substrate zerkleinern, vermischen und verdünnen.

11 Funktion einer Biogasanlage
Feststoffdosierer Er wird mit kosubstraten befüllt und fördert diese dann, je nach Einstellung eine bestimmte Menge, in den Fermenter

12 Funktion einer Biogasanlage
Fermenter In seinem Inneren bauen viele millionen Bakterien die organischen Bestandteile der Eingangstoffe ab und setzten Methan frei. Die Prozesstemperatur wird meist auf etwa Grad Celsius gehalten.

13 Funktion einer Biogasanlage
Abbau / % Substratverweildauer im Fermenter Zeit / d

14 Trocken oder Nassfermentation
Trockenfermentation Hier können Substrate mit weniger als 85% Wassergehalt zu Biogas verwertet werden. Die Verwendung von Gülle ist nicht mehr zwingend erforderlich. Hier kommen Substrate wie Mais und Grassilage, Getreidepflanzen, Kartoffeln oder Festmist zum Einsatz.

15 Trocken oder Nassfermentation
Es wird unterschieden zwischen Speicheranlagen oder Durchflussanlagen

16 Trocken oder Nassfermentation
Speicheranlagen Günstig in der Herstellung und einfach im Betrieb. Keine kontinuierliche Produktion von Biogas. Da bei einer Speicheranlage der Fermenter gleichzeitig das Gärrückstandslager bildet. Der Fermenter muss geöffnet werden, wenn das Substrat vollständig ausgefault ist Erst dann ist eine neue Inbetriebnahme möglich.

17 Trocken oder Nassfermentation
Durchflussanlage Sie besitzt mehrere Stationen, durch die das Substrat automatisch fließt. Kontinuierliche Produktion von Biogas. Da das ausgefaulte Substrat in ein Gärrückstandslager gepumpt wird.

18 Funktion einer Biogasanlage
Gärrückstandslager Hier werden die Reste der Gärung gelagert. Sie werden von hier aus als Dünger auf die Felder gebracht, da sie noch wertvolle Stoffe enthalten.

19 Chemische Reaktionen im Fermenter

20 Biogas Zusammensetzung
Das entstandene Biogas besteht aus: 50-65 % energiereichem Methan ( CH4) 35-50 % Kohlendioxid (CO2) <1 % Schwefelwasserstoff Spurengasen ( Wasserdampf, Stickstoff, Sauerstoff )

21 Biogas Zusammensetzung
Biogas enthält Schwefelwasserstoff mg/m³ hohe Toxität / Korrosions bildend Entschwefelung: Biologische Entschwefelung Chemische Entschwefelung

22 (Vor) Entschwefelungsverfahren
Biologische Entschwefelung Effektive mikrobiologische Entschwefelung.

23 (Vor) Entschwefelungsverfahren
Chemische Entschwefelung Basiert auf der Zugabe von Stoffen in den Fermenter, die den Schwefel binden. Hierbei wird vor allem Eisenoxid verwendet

24 (Haupt) Entschwefelungsverfahren
Schwefelwasserstoffentfernung mit Aktivkohle (Feinentschwefelung)

25 (Haupt) Entschwefelungsverfahren

26 Gastrocknung Wird unterteilt in: Adsorptive Gastrocknungsverfahren
Kondensationsverfahren

27 Gastrocknung Adsorptive Gastrocknungsverfahren
Wasserdampf lagert sich an bestimmten Stoffen ab (z.B. an Kieselgelen oder Aluminiumoxide) In Form von Granulat in einem Festbettadsorber

28 Gastrocknung Kondensationsverfahren
Biogas wird gekühlt, wodurch das darin enthaltene Wasser auskondensiert Das Wasser wird dem Prozess entnommen und abgeführt

29 Funktion einer Biogasanlage
Folienspeicher - Gasspeicherung bei <0,1 bar Druck Anforderungen: Müssen gasdicht, druckfest, UV,-temperatur-und Witterungsbeständig sein Anforderungen an Folien aus Kunststoffen: Reißfest : min. 500N/ 5 cm² oder Zugfestigkeit : min. 250N/ 5 cm² Temperaturbeständig von -30 bis +50°C

30 Funktion einer Biogasanlage
Folienspeicher

31 Funktion einer Biogasanlage
Folienspeicher im Fermenter

32 Funktion einer Biogasanlage
Blockheizkraftwerk (BHKW)

33 Funktion einer Biogasanlage
BHKW: Optimale Energieausbeute nur bei genügender Sauerstoffzugabe Ansonsten keine vollständige Methanverbrennung Sauerstoff + Methan Kohlenstoffdioxid+Wasser 2O CH CO H2O

34 Funktion einer Biogasanlage
BHKW: Bei ungenügender Sauerstoffzugabe entstehen unerwünschte Nebenprodukte wie z.B Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlenstoff (Ruß) ( C ) Methan + Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid + Wasser 2CH O CO H2O oder Methan + Sauerstoff Kohlenstoff + Wasser CH O C H2O

35 Wirtschaftlichkeitsberechnung
Eine Biogasanlage benötigt: Anbaufläche (ca. 0,3-1,0 ha pro kW) Kapital ( € pro kW) Arbeitskraft (ca. 1-3 Std pro Tag) bebaubare Hoffläche (ca. 0,5 -1 ha)

36 Wirtschaftlichkeitsberechnung
Die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage wird insbesondere bestimmt von: EEG Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien Investitionskosten, Anlagengröße Zuschüsse, Zinssätze, Besteuerung Anlagenleistung Wärmenutzung Kosten für Biomasse

37 Wirtschaftlichkeit Vorteile: Nutzung von erneuerbaren Energien
CO2 neutrale Energieerzeugung Einsatz des Methans als Treibstoff

38 Wirtschaftlichkeit Vorteile: Nutzung von erneuerbaren Energien
CO2 neutrale Energieerzeugung Einsatz des Methans als Treibstoff Nachteile: Hoher Investitionsaufwand Eventuelle Geruchsbelästigung Großer Flächenbedarf für die „Energiepflanzen“ Eventuelle ökologische Probleme durch gezielten Anbau von „Energiepflanzen“ Verteilung des Energiebedarfs Im Haushalt

39 Wirtschaftlichkeit

40 Wirtschaftlichkeit Vergütung: nach EEG
Grundvergütung nach Leistung der Anlage Jährliche Abnahme, um Effizienzsteigerung und Kostensenkung einer Anlage zu erzielen. NawaRo,Abfälle,Güllebonus:Verwendung besonderer Inputstoffe Technologiebonus: Einsatz spezieller Verstromungstechnik Technologien:Gasturbine, Brennstoffzelle, Organic-Rankine-Anlage,Stirlingmotor,Dampfmotor,Kalina-Cycle KWK-Bonus:Beim Einsatz einer Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung 7.71c/kWh (bis 20 MW) 9.09c/kWh (bis 500 kW) 11.55c/kWh (bis 150 kw) Verteilung des Energiebedarfs Im Haushalt 1- 4 c/kWh (Güllebonus) 2 c/kWh (Pflanzenreste) 4 – 7 c/kWh (NawaRo) 1 c/kWh (Anlagen bis 700 m³/Stunde) 2 c/kWh (Anlagen bis 350 m³/Stunden) 3 c/kWh

41 Wirtschaftlichkeit Primärenergie - verbrauch in Deutschland in 2008

42 Wirtschaftlichkeit Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland 2008 in Gigawattstunden.

43 Wirtschaftlichkeit Wärme Erzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland in Gigawattstunden.

44 Quellenverzeichnis