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Von Thomas Liebing Biogasanlagen. Einsatz von Biogasanlagen o Vorkommen Landwirtschaft Landwirtschaft Ernährungs-und Agrar-Industrie Ernährungs-und Agrar-Industrie.

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Präsentation zum Thema: "Von Thomas Liebing Biogasanlagen. Einsatz von Biogasanlagen o Vorkommen Landwirtschaft Landwirtschaft Ernährungs-und Agrar-Industrie Ernährungs-und Agrar-Industrie."—  Präsentation transkript:

1 Von Thomas Liebing Biogasanlagen

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

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

4 Aufbau einer Biogasanlage

5 Verwendbare Stoffe

6 Ausbeute Rohbiogas in m³/tFm

7 Funktion einer Biogasanlage 1.Annahmebereich Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung der Gärsubstrate.

8 Funktion einer Biogasanlage 1.Annahmebereich Der Annahmebereich dient als Zwischenlagerung der Gärsubstrate.

9 Funktion einer Biogasanlage 2.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 3.Vorgrube Die Vorgrube dient als Zwischenlager für Gülle und Kosubstrate. Zusätzlich kann man darin auch Substrate zerkleinern, vermischen und verdünnen.

11 Funktion einer Biogasanlage 4.Feststoffdosierer Er wird mit kosubstraten befüllt und fördert diese dann, je nach Einstellung eine bestimmte Menge, in den Fermenter

12 Funktion einer Biogasanlage 5.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 Substratverweildauer im Fermenter Zeit / d Abbau / %

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

15 Trocken oder Nassfermentation Nassfermentation o Es wird unterschieden zwischen Speicheranlagen oder Durchflussanlagen

16 Trocken oder Nassfermentation Speicheranlagen o Günstig in der Herstellung und einfach im Betrieb. o 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 6.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 Das entstandene Biogas besteht aus: % energiereichem Methan ( CH 4 ) % energiereichem Methan ( CH 4 ) % Kohlendioxid (CO 2 ) % Kohlendioxid (CO 2 ) <1 % Schwefelwasserstoff <1 % Schwefelwasserstoff Spurengasen ( Wasserdampf, Stickstoff, Sauerstoff ) Spurengasen ( Wasserdampf, Stickstoff, Sauerstoff )

21 Biogas Zusammensetzung Biogas enthält Schwefelwasserstoff mg/m³ hohe Toxität / Korrosions bildend hohe Toxität / Korrosions bildendEntschwefelung: 1) Biologische Entschwefelung 2) 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. Basiert auf der Zugabe von Stoffen in den Fermenter, die den Schwefel binden. Hierbei wird vor allem Eisenoxid verwendet Hierbei wird vor allem Eisenoxid verwendet

24 (Haupt) Entschwefelungsverfahren Schwefelwasserstoffentfernung mit Aktivkohle (Feinentschwefelung) (Feinentschwefelung)

25 (Haupt) Entschwefelungsverfahren

26 Gastrocknung o Wird unterteilt in: Adsorptive Gastrocknungsverfahren Kondensationsverfahren

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

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

29 Funktion einer Biogasanlage 7.Folienspeicher - Gasspeicherung bei <0,1 bar Druck - Gasspeicherung bei <0,1 bar Druck Anforderungen: Müssen gasdicht, druckfest, UV,-temperatur-und Witterungsbeständig sein Müssen gasdicht, druckfest, UV,-temperatur-und Witterungsbeständig sein Anforderungen an Folien aus Kunststoffen: Reißfest : min. 500N/ 5 cm² oder Reißfest : min. 500N/ 5 cm² oder Zugfestigkeit : min. 250N/ 5 cm² Zugfestigkeit : min. 250N/ 5 cm² Temperaturbeständig von -30 bis +50°C Temperaturbeständig von -30 bis +50°C

30 Funktion einer Biogasanlage 7.Folienspeicher

31 Funktion einer Biogasanlage 7.Folienspeicher im Fermenter

32 Funktion einer Biogasanlage 8.Blockheizkraftwerk (BHKW)

33 Funktion einer Biogasanlage BHKW: o Optimale Energieausbeute nur bei genügender Sauerstoffzugabe Ansonsten keine vollständige Methanverbrennung Ansonsten keine vollständige Methanverbrennung Sauerstoff + Methan Kohlenstoffdioxid+Wasser Sauerstoff + Methan Kohlenstoffdioxid+Wasser 2O 2 + CH 4 CO 2 + 2H 2 O 2O 2 + CH 4 CO 2 + 2H 2 O

34 Funktion einer Biogasanlage BHKW: o Bei ungenügender Sauerstoffzugabe entstehen unerwünschte Nebenprodukte wie z.B Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlenstoff (Ruß) ( C ) Methan + Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid + Wasser 2CH 4 + 3O 2 2CO + 4H 2 O 2CH 4 + 3O 2 2CO + 4H 2 O o oder Methan + Sauerstoff Kohlenstoff + Wasser CH 4 + O 2 C + 2H 2 O CH 4 + O 2 C + 2H 2 O

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 o 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 CO 2 neutrale Energieerzeugung Einsatz des Methans als Treibstoff

38 Wirtschaftlichkeit Vorteile: Nutzung von erneuerbaren Energien CO 2 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 1)Grundvergütung nach Leistung der Anlage Jährliche Abnahme, um Effizienzsteigerung und Kostensenkung einer Anlage zu erzielen. 2)NawaRo,Abfälle,Güllebonus:Verwendung besonderer Inputstoffe 3)Technologiebonus: Einsatz spezieller Verstromungstechnik Technologien:Gasturbine, Brennstoffzelle, Organic-Rankine-Anlage,Stirlingmotor,Dampfmotor,Kalina-Cycle 4)KWK-Bonus:Beim Einsatz einer Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung 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 7.71c/kWh (bis 20 MW)9.09c/kWh (bis 500 kW)11.55c/kWh (bis 150 kw) Verteilung des Energiebedarfs Im Haushalt

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 2008 in Gigawattstunden.

44 Quellenverzeichnis


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