B.Eng. Gerrit Vowinkel
Datum des Kolloquiums: 22. Juni 2011
In Kooperation mit: PlanET Biogastechnik GmbH
Ziel dieser Arbeit war es, die Anlageneffizienz von 25 landwirtschaftlichen Biogasanlagen (BGA) auszuwerten und miteinander zu vergleichen.
Nach der Vorstellung des gegenwärtigen Kenntnisstandes, wurde im Verlauf dieser Arbeit eine Vorgehensweise zur Datenaufnahme entwickelt. Mit Hilfe dieser eigens konzipierten Datenaufnahme für die Auswertung zur Anlageneffizienz, welche aus den verschiedenen Teilen Datenaufnahme mittels eines Aufnahmebogens, Messung der Stromaufnahme, Auswertung der Betriebstagebücher und der Probenahme der biologischen Proben besteht, wurden alle für die Auswertung der Anlageneffizienz erforderlichen Daten berechnet.
Der wesentliche Kern dieser Bachelorarbeit war es, die Ergebnisse aus den Berechnungen zu vergleichen, um so festzustellen, in welchen Kriterien die Anlagen den Erwartungen entsprechende Leistungen erbringen oder Defizite aufweisen. Um die Effizienz der Biogasanlagen zu bestimmen, wurde daraufhin ein Punktesystem entwickelt, das die für einen Biogasbetrieb relevanten Kriterien erfasst. Somit konnten die Best Practice Anlagen ermittelt werden. Die beste Platzierung erreicht die Biogasanlage Nr.12 mit 30 von 36 möglichen Punkten. Die Substratkosten sowie die Prozessenergiekosten (Abbildung 1), die aufgrund der flüssigen Konsistenz des Substrats, geringere Rührzeiten der Rührwerke erfordern, sind durch hohen Einsatz von Gülle und Mist (82 %) sehr gering. Die Größe des Faulraumsvolumens von 3.808 m³ der Anlage 12 und die geringe Substratmenge begünstigen die Dauer der Verweilzeit. Die hohe Verweilzeit führt jedoch nicht, wie angenommen, zu einem hohen biologischen Abbaugrad. Denn durch den hohen Anteil an Gülle und Mist, Produkte eines tierischen Abbaus, steigt prozentual der Anteil an schwerabbaubaren Bestandteilen (z.B. Lignin). Leicht abbaubare Bestandteile wurden bereits durch die Tiere verstoffwechselt. Dennoch ist der Gasertrag mit 233,6 m³/d größer als der berechnete Gasertrag mit den Werten des Kuratoriums für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft. All diese Faktoren machen die Biogasanlage 12 zur effizientesten der untersuchten Anlagen. Das Fazit dieses Punktesystems lautet: "Eine Best Practice Anlage überzeugt durch ein perfektes Zusammenspiel zwischen Kosten und Ertrag (Auslastungsgrad und Biogasertrag). Um einen hohen Biogasertrag zu erzielen, sind die biologischen Gesichtspunkte Verweilzeit und biologischer Abbaugrad von großer Bedeutung." Im Anschluss an die Effizienzermittlung wurden Vorschläge zur Effizienzsteigerung dargestellt. Diese lassen sich exemplarisch auf die Biogasanlage 2 anwenden, die in der Rangliste den letzten Platz mit 14 von 36 Punkten belegt. Durch den Einsatz eines Aufschlussverfahrens könnten langfristig die hohen Substratkosten gesenkt werden. Durch eine zusätzliche Vorzerkleinerung wird der biologische Abbaugrad erhöht, was zu einem besseren Gasertrag und somit zu einer Substratreduzierung führt. Zudem könnte ein langsam laufendes Tauchmotorrührwerk eingesetzt werden, welches einen höheren Schub und einen geringeren Strom¬verbrauch aufweist, um so den Stromverbrauch der Rührwerke effizienter zu gestalten. Jedoch sollte in jeder Biogasanlage ein schnelllaufendes Rührwerk vorhanden sein, um Schwimmdecken im Behälter zu zerstören. Des Weiteren besitzt die Biogasanlage 2 eine Feststoffeinbringung, die im Vergleich zu den anderen vier verglichenen Einbringtechniken den höchsten Stromverbrauch pro Tonne Substrat aufweist.
Weitere generelle Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bei Biogasanlagen bestehen in der Vereinfachung der Wartungstechnik und der Verbesserung der Visualisierung.
