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Allgemein:
In Biogasanlagen wird hauptsächlich Gülle von Viehhaltung eingesetzt. Es können auch andere in der Landwirtschaft anfallende organische Abfälle zugesetzt werden. Unter Luftabschluss entsteht durch anaerobe Gärung bei etwa 35°c ein methanhaltiges Gas, das direkt zur Heizung und zum Kochen eingesetzt werden kann. Dieses Gemisch kann auch in einem Blockheizwerk verbrannt werden, wobei rund ein drittel der freiwerdenden Energie als Strom und übrigen zwei Drittel als Wärme genutzt werden. Über ein Nahwärmesystem wird die thermische Energie für die Beheizung von Wohnhäusern, Ställen oder anderen Gebäuden eingesetzt. Das alles ist eine Alternative und Technologie zur Umwandlung schwer verwertbarer Abfälle in wertvolle Naturdünger. Auch für die Landwirtschaft ist di e Biogaserzeugung aus folgenden Gründen interessant:
Die selbst erzeugte Energie hilft die Betriebskosten zu senken
Durch das Stromeinspeisungsgesetz vom 14.12.1990 kann ein zusätzliches Einkommen erzielt werden, da die Energieversorgungsunternehmen verpflichtet sind, Strom aus regenerativen Energiequellen in unbegrenzter Menge abzunehmen und mit einem höheren Tarif zu entgelten.
Die Entwicklung von Biogasanlagen hat enorme Fortschritte gemacht, so dass auch kleinere Anlagen rentabel betrieben werden können.
Durch Co-Fermentation, das heißt die Verwertung organischer Reststoffe, z.B. aus der Ernährungsindustrie, kann durch die Leistungssteigerung und durch zu erzielende Entsorgungsentgelte die Wirtschaftlichkeit der Anlagen weiter verbessert werden.
Durch die Möglichkeit der Entsorgung von Hausabwässern über eine Biogasanlage lässt sich manchmal ein teurer Kanalanschluss umgehen.
Gülleverbessernde Nebeneffekte sind oft der Auslöser für den Bau einer Biogasanlage:
-ausgefaulte Gülle ist weniger geruchsintensiv
- vergorene Gülle ist homogener und fließfähiger als unbehandelte
- Biogas-Gülle lässt sich gezielter dosieren (Schleppschlauchtechnik)
- Mikroben, Unkrautsamen und Keime werden durch die chemischen
Prozesse im Faulbehälter weitgehend inaktiviert, wodurch der
Pflanzenschutzmittelaufwand reduziert werden kann.
Die Entstehung von Biogas
Mit Hilfe von Enzymen werden die hochmolekularen organischen Substanzen (Eiweiß, Kohlenhydrate, Fett, Zellulose) im Substrat zu niedermolekularen Verbindungen (Einfachzucker, Aminosäuren, Fettsäuren, Wasser) abgebaut. Säure bildende Bakterien wandeln diese in organische Säuren, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Ammoniak um. Dann bilden Methanbakterien Methan, Kohlendioxid und Wasser. Das fertige Biogas enthält dann ca. 60-56% Methan, ca. 30% Kohlendioxid und nur wenige Prozente anderer Gase, wie z.B. Schwefelwasserstoff.
Aufbau:
Grundsätzlich wird zwischen Durchfluss- und Speicher-Biogasanlagen unterschieden. Die Anordnung oder Kombination der Baukomponenten variiert je nach angewendetem Verfahren.
Im Wesentlichen bestehen die heutigen Biogasanlagen aus fünf Baukomponenten:
Vorgrube
Faulturm
Gasspeicher
Biogastauglicher Motor
Substratendlager
Planungsgrundsätze
Vorgrube: Die Vorgrube muss so dimensioniert sein, dass Volumenschwankungen beim Substratanfall ausgeglichen werden können, um eine kontinuierliche Beschickung des Faulturms (Fermenters) zu gewährleisten. Je nach Substrat wird in der Vorgrube entweder durch den Zusatz von Wasser, durch Zerkleinern oder ständiges Durchmischen zur Vermeidung von Schwimm- oder Sinkschichten eine homogene Masse hergestellt.
Fermenter: Der Faulturm muss absolut gas- und wasserdicht sowie beheizbar sein. Er wird meist aus Stahl oder Stahlbeton gefertigt und muss ausreichend wärmegedämmt sein. Viele Landwirte erwerben ausrangierte Stahltanks und rüsten diese durch Eigenleistung entsprechend um. Wichtig ist der Einbau eines leistungsstarken Rührwerks. Dies dient zum einen zur Erhaltung der Homogenität des Substrats, andererseits soll durch gelegentliches Rühren das in tieferen Schichten des Faulbehälters gebildete Biogas über den Gasdom entweichen können.
Gasspeicher: Da die Gasmenge durch Entnahme oder prozessbedingte Volumenschwankungen variiert, muss der Gasspeicher sich diesen Schwankungen anpassen können. Auf keinen Fall darf Luft eintreten! Neben speziellen Gastanks bieten heute gasdichte Folienkonstruktionen preiswerte Alternativen.
Motoren: Zur Verstromung des Biogases werden heute verschiedene Motortypen eingesetzt. Die drei wichtigsten sind Benzinmotor (Gas-Otto-Verfahren), Dieselmotor (Gas-Otto-Verfahren) und Dieselmotor (Zündstrahlverfahren). Die Abwärme der Motoren dient zur Erhaltung der Prozesstemperatur im Faulbehälter (Fermenter) und zur Brauchwassererwärmung.
Substratendlager: Die Größe des Substratendlagers wird von den gesetzlichen und fachlichen Anforderungen an die Ausbringung des Düngers auf landwirtschaftlichen Flächen und die somit erforderliche Lagerzeit bestimmt.
Neben den fünf Hauptkomponenten einer Biogasanlage sind noch viele weitere Installationen notwendig:
Gasmengenmessgeräte
Armaturen zur Regelung und Überprüfung von Strom- und Gasfluss, etc.
Grundbedingungen:
feuchtes Milieu (mind. 50% Wassergehalt des Substrats)
absoluter Luftabschluss im Gärbehälter lichtdichter Gärbehälter
gleichmäßige Temperatur
pH-Wert ca. 7,5 (bei sauren Substraten eventuell aufkalken)
gleichmäßige Nährstoffversorgung (optimal: Gülle oder Mist als Grundsubstrat)
langsame Substratumstellung (über mehrere Wochen)
große Stoffoberflächen (z.B. Stroh gehäckselt, Fett fein verteilt)
möglichst keine Hemmstoffe (Medikamente, Desinfektionsmittel)
gleichmäßige Zufuhr des Substrats (Temperaturschwankungen vermeiden)
Bakterien nicht "überfüttern" (max. 2-3 kg org. TS /m³ Faulraum und Tag)
Entgasung des Substrats (Biogas muss entweichen; regelmäßig rühren, um Überdruck zu vermeiden)
Vorteile:
Die Vorteile einer Biogasanlage sind das man mit ihnen grundsätzlich die Möglichkeit, die Schwächen, die eine Windkraftanlage allein aufgrund ihrer Gebundenheit an die äußeren Witterungsbedingungen mit sich bringt, auszugleichen, indem man die konstante Energieproduktion der Biogasanlage als Ausgleich nutzt.
Gülle und Gartenabfälle sind immer da und entstehen immer wieder neu, somit werden regenerative Energiequellen genutzt.
Außerdem sind die Stoffe die für die Fermentation benötigt werden Abfall und eher störend, als nützlich. Durch die Energiegewinnung einer Biogasanlage, erhalten sie einen Sinn.
Die Überdüngung der Felder kann dadurch auch gestoppt oder zumindest erheblich eingeschränkt werden.
Überreste können als Dünger verwendet werden
Und die Geruchsbelästigung durch andere Düngemittel wird deutlich geringer
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