Biogasanlagen

Eine Biogasanlage dient der Erzeugung von Biogas durch Vergärung von Biomasse. In landwirtschaftlichen Biogasanlagen werden meist tierische Exkremente (Gülle, Festmist) und Energiepflanzen als Substrat eingesetzt. In nicht-landwirtschaftlichen Anlagen wird Material aus der Biotonne verwendet oder Abfallprodukte aus der Lebensmittelproduktion.

Als Nebenprodukt wird ein als Gärrest bezeichneter Dünger produziert. Bei den meisten Biogasanlagen wird das entstandene Gas vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Andere Biogasanlagen bereiten das gewonnene Gas zu Biomethan auf und speisen es ins Erdgasnetz ein.

Prinzip einer Biogasanlage

In einer Biogasanlage erfolgt der anaerobe (ohne Sauerstoff) mikrobielle Abbau (Vergärung) des eingesetzten Substrats. Dieses besteht meist aus gut abbaubarer Biomasse wie Gülle, Energiepflanzen (vor allem Mais-, Getreide- und Grassilage), landwirtschaftlichen Nebenprodukten oder Bioabfällen. Stroh und Holz, die vor allem Cellulose und Lignocellulose enthalten, sind unter anaeroben Bedingungen nur schwer oder gar nicht abbaubar und werden daher nicht eingesetzt.

Verschiedene Arten von Mikroorganismen nutzen die komplex zusammengesetzte Biomasse (vor allem Kohlenhydrate, Fette und Proteine) als Nährstoff- und Energielieferanten. Anders als beim aeroben (mit Sauerstoff) Abbau (z.B. Kompostierung) können die Organismen bei der anaeroben Vergärung aber nur einen geringen Teil der enthaltenen Energie nutzen. Die anaerob nicht nutzbare Energie befindet sich im „Abfallprodukt“ Methan. Das hat zur Folge, dass die spezifischen Umsatzraten an Substrat, bezogen auf die Biomasse, wesentlich höher sind. Die Mikroorganismen müssen daher relativ große Mengen Substrat umsetzen, um ihren Energiebedarf decken zu können. Hauptprodukte des anaeroben Abbaus sind das energiereiche Methan (CH4) und Kohlenstoffdioxid (CO2). Da beide gasförmig sind, trennen sie sich vom Gärsubstrat und bilden die Hauptkomponenten des Biogases. CO2 ist nicht weiter oxidierbar (brennt also nicht), kann aber trotzdem zusammen mit dem energiereichen CH4 in geeigneten BHKWs der Verbrennung zugeführt werden.

Substrate zur Biogaserzeugung

Der zur Biogaserzeugung eingesetzte Rohstoff wird meistens als Substrat oder Einsatzstoff bezeichnet. Theoretisch eignet sich jede Art von Biomasse, die unter anaeroben Bedingungen (Vergärung) abgebaut wird. Bedingt durch die jeweilige chemische Zusammensetzung (Kohlenhydrate, Fette, Proteine und so weiter) ergeben sich pro eingesetzter Masse unterschiedliche Mengen Biogas mit verschiedenen Methananteilen. Dies erklärt teilweise die in der Tabelle gezeigten unterschiedlichen Methangehalte beim Einsatz unterschiedlicher Substrate. Bei der Tabelle ist zu beachten, dass sich die Ausbeute auf eine Tonne Frischmasse bezieht. Werden Pflanzen zur Verwendung als Substrat angebaut, so ist der erwartete Ertrag an Frischmasse pro Hektar einzubeziehen. In der Praxis entscheiden die Einkaufs- und Anbaukosten, die durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegten Vergütungen und Boni und die Eignung der Biogasanlage über das verwendete Substrat.

Ein Teil des Substrats dient den Mikroorganismen als Nährstoff zum Aufbau von Zellmasse zur Zellteilung (Anabolismus). Die dafür benötigte Energie wird aus der Vergärung des Substrats gewonnen. Da der Energiegewinn, verglichen mit der aerob stattfindenden Atmung, gering ist, müssen pro erzeugter Zellmasse vergleichsweise große Massen Substrat umgesetzt werden.

Bei gut abbaubaren Substraten wird ein großer Teil der Trockensubstanz in das Biogas umgesetzt. Daher bleibt ein wässriges Gemisch aus schwer abbaubarem organischen Material, wie Lignin und Cellulose, sowie aus anorganischen Stoffen wie zum Beispiel Sand oder anderen mineralischen Stoffen, der sogenannte Gärrest, zurück. Dieser wird meistens als landwirtschaftlicher Dünger verwendet, da er noch sämtliche im Substrat enthaltenen Spurenelemente, fast den gesamten Stickstoff, Phosphor und – abhängig von der Verfahrensart der Biogasanlage – auch fast den gesamten Schwefel enthält.

Das Konzept

Wir sind Ihr Partner für die Entwicklung, Planung und Betreuung von Biogas-Kraftwerken aus einer Hand.

• Wir errichten Ihr Kraftwerk im Industriestandard;
• wir garantieren hohe Wirkungsgrade;
• wir bieten Komplettleistungen mit einer umfassenden biologischen Betreuung und technischen Wartung.

Unsere Anlagenphilosophie ist getragen vom Verständnis biologischer Systeme und ausgerichtet auf den biologischen Wirkungsgrad. Der biologische Wirkungsgrad ist das Maß für die Qualität einer Biogasanlage. Unsere Anlagen erreichen den höchstmöglichen biologischen Wirkungsgrad.

Wir setzen dazu auf Vorzerkleinerung, Serviceschächte sowie optimierte Rühr- und Pumptechniken. Das KNOW-HOW zur Befüllung und Fütterung liefert unser biologisches Control System. Damit gelingt es uns, Anlagen mit einer Vielfalt an Substraten zu füttern. Unsere Produktlinie Grasgasanlagen steht für Biogasanlagen auf Basis nachwachsender Rohstoffe, die sogar vollständig ohne Maissilage als Inputsubstrat funktionieren.

Grasgasanlagen sind eines unserer Anlagenkonzepte, welches unter der Vorgabe der Substratvielfalt entwickelt wurde. Wie aus der Rinderfütterung bekannt, ist das Füttern mit nur einem Nährstoff z.B. Mais für die Produktivität und Gesundheit des Tieres schädlich. Es kommt auf die Mischung des Futters an. Diese Mischung kann jedoch nur verarbeitet werden, wenn man dieses Substrat aufbereitet - der Anlage sozusagen ein Gebiss gibt. Die Vielfalt des Inputs schafft Unabhängigkeit und hohe Erträge. Sie nutzen die Vielfalt Ihrer Rohstoffe und reagieren auf die Marktentwicklung. Nicht Ihr Biokraftwerk bestimmt Ihren Anbau, sondern Ihre Markteinschätzung.

Alle organischen Materialien lassen sich in Biogasanlagen verwerten.

Auf Basis dieser Erkenntnis wird die Verwertungsstrecke von ganzen Industriezweigen vom Kostenverursacher zum Energiegewinner.

Die Vielfalt der Inputstoffe spiegelt sich in der Vielfalt der Anlagenauslegungen wider. Die Sensibilität des biologischen Prozesses ist höher als bei NAWARO-Anlagen. Daher muss der Betreiber sich darauf verlassen, dass die Anlagen und die Verfahrensbiologie beherrscht werden. Unsere Biokraftwerke sind schon jetzt im WastetoEnergy Segment außerhalb Deutschlands im Einsatz und alles spricht für die energetische Nutzung der Reststoffe.

Auch Kommunen waren immer in der Verantwortung die Grundversorgung der Bevölkerung mit Strom, Wasser, Gas zu gewährleisten. Was früher regional gelöst wurde, ist heute im Bereich der Energieherstellung ein monopolisiertes Geschäft, das auch die Kommunen zu Energiehändlern reduziert. Dabei sind Bio- Kraftwerke ein Baustein gerade kleinerer Kommunen autark zu werden und wieder regionale Verantwortung zu leben.

Wenn sich nicht nur die Institutionen sondern auch die Bürger direkt beteiligen, dann entstehen Bürgerkraftwerke als ein Stück gelebter Teilnahme und Demokratie. Kommunen werden autark und die Stadthaushalte erhalten höhere Budgetsicherheit.

Wir bieten den Kommunen Komplettlösungen (Planung, Genehmigung, Bau) für deren eigene Energieerzeugung und -verwertung.

An jeder Stelle des Prozesses kann die Produktivität beeinflusst werden. Unsere Fütterungsexperten beraten Sie beim Anbau und der Ernte. Wir wissen wie viel Energie bereits durch nicht fachgerechte Silierung und Lagerung verloren gehen kann und setzen dort an, wo bereits die ersten Gewinne Ihrer Biogasanlage verloren gehen. Unser Ansatz geht darüber hinaus nur eine perfekte Maschine zu liefern. Biogasanlagen sind biologische Systeme, aufbauend auf der gesteuerten Aktivität der Methanbakterien. Wir haben die Erfahrung aus unseren eigenen Laboruntersuchungen, diese Verfahren optimal zu gestalten.

Mundgerechte Bakterienkost ist das Ziel der Substrataufbereitung. Damit für die Bakterien der Zellinhalt und die Zellwand verwertbar wird muss die Zellwand aufgebrochen werden. Eine reine mechanische Zerkleinerung wird dieser Aufgabe nicht gerecht. Mit der Bioextrusion erreichen wir im Verfahren dieses Ziel und sichern den Erfolg Ihrer Anlage. Für stark mit Störstoffen belastete Substrate setzen wir mit dem Prallreaktorsystem eine Alternative zur Bioextrusion ein.

Wir sind überzeugt, dass die Substrataufbereitung der Schlüssel zum Erfolg einer Biogasanlage ist.

Industriestandard ist unsere Verpflichtung. Leitungen aus Edelstahl, Pumpen und Schieber bester Verarbeitung garantieren die Zuverlässigkeit unserer Kraftwerke. Bestehende Anlagen leiden unter eingebauter Technik die ursprünglich nicht für den Dauereinsatz in Biokraftwerken gebaut war. Unsere Technik ist speziell dafür ausgewählt, erprobt und befindet sich im erfolgreichen Einsatz. Nutzen Sie unsere Erfahrung und lassen Sie Ihre Anlagen auf den Stand der Technik bringen, damit kein Cent Einspeisevergütung durch Stillstandszeiten verloren geht.