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Biogasanlagen

Biogasanlagen. Von Thomas Liebing. Einsatz von Biogasanlagen. Vorkommen Landwirtschaft Ernährungs-und Agrar-Industrie Kommunalen Entsorgung. Einsatz von Biogasanlagen. Vorkommen Landwirtschaft Ernährungs-und Agrar-Industrie Kommunalen Entsorgung Ziel

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Biogasanlagen

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Presentation Transcript

  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 kosubstratenbefüllt 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 33-40 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 Nassfermentation • Es wird unterschieden zwischen SpeicheranlagenoderDurchflussanlagen

  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 10-125 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 2O2 + CH4 CO2 + 2H2O

  34. Funktion einer Biogasanlage BHKW: • Bei ungenügender Sauerstoffzugabe entstehen unerwünschte Nebenprodukte wie z.B Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlenstoff (Ruß) ( C ) Methan + Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid + Wasser 2CH4 + 3O2 2CO + 4H2O • oder Methan + Sauerstoff Kohlenstoff + Wasser CH4 + O2 C + 2H2O

  35. Wirtschaftlichkeitsberechnung Eine Biogasanlage benötigt: • Anbaufläche (ca. 0,3-1,0 ha pro kW) • Kapital (3000 -5000 € 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 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 http://www.hems-renewables.de/renewable-energies/biogas.html#c763 http://www.caussade-saaten.de/Pdf/Caussade%20Biogasinfomappe.pdf http://www.nep-group.com/text/funktion-von-biogas.html http://www.mifratis.de/biogaszusammensetzung.php http://www.mifratis.de/biogasentstehung.php http://www.initiative-co2.de/fachberichte/n-waerme-strom-biogas-02.pdf http://biogaskontor.de http://www.biogas-netzeinspeisung.at/ http://www.naturland.de/ http://www.Bundesumweltministerium.de

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