B.Eng. Henning Renneke
Datum des Kolloquiums: 14. März 2011
In Kooperation mit: E.ON Westfalen Weser Energie-Service GmbH, Kirchlengern
Als regionaler Energiedienstleister betreibt die E.ON Westfalen Weser Energie-Service GmbH (EWAES) seit 2008 am Standort Kirchlengern eine Bio-gasanlage, die mit Maissilage und Hühnertrockenkot gefüttert wird.
Das entstehende Biogas wird vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) mit 1 kW elektrischer und 1,1 kW thermischen Leistung genutzt. Die anfallende Wärmeenergie wird über ein Wärmenetz an die circa 400 m entfernten Ver-waltungs-, Sozial- und Kraftwerksgebäude des Unternehmens weitergeleitet.
Pro Jahr fallen 3.600 t Gärreste mit einem Trockensubstanzgehalt von 25 % an, die bis jetzt von den Landwirten, welche die Maissilage liefern, kostenfrei abgenommen werden. Allerdings dürfen laut der Düngemittelverordnung nur begrenzte Mengen Dünger pro Hektar und Jahr ausgebracht werden. In einigen Landkreisen kommt es daher schon jetzt zu einem Nährstoffüberschuss, sodass die Gärreste in weiter entfernte nährstoffarme Gebiete transportiert werden müssen. Durch den weiteren Zubau von Biogasanlagen ist mit einer Verschärfung der Problematik und daraus folgenden Kosten für den Abtransport der Gärreste zu rechnen.
Zusätzlich kann die anfallende thermische Wärmemenge des BHKW insbe-sondere in den Sommermonaten nicht abgenommen werden und wird über einen Notkühler an die Umgebung abgegeben. Diese Wärme gilt es zu nutzen, um die Gesamteffizienz der Anlage zu erhöhen.
Eine Analyse des auf 80 % Trockensubstanzanteil getrockneten Gärrestes zeigt, dass dieser einen mit Stroh vergleichbaren Heizwert hat. Des Weiteren kann durch die Trocknung der zu transportierende nutzlose Wasseranteil vermindert werden.
Ziel ist es, den Gärrest energetisch zu nutzen und gleichzeitig Kunden in einem Wärmecontracting einen günstigen CO2 neutralen Brennstoff zur Verfügung zu stellen. Dabei soll außerdem die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Biogasanlage erhöht werden. Es wird ein Kessel benötigt, der für die Ver-brennung von Gärresten geeignet ist und mit vertretbarem Genehmigungs-aufwand bei den Kunden vor Ort errichtet werden kann.
Ein Prototyp-Kessel zur Wärmeerzeugung aus Gärrestepellets wird derzeit bei einem Kooperationspartner der EWAES entwickelt und getestet. Erste Er-kenntnisse aus dem Probebetrieb zeigen, dass die Abgasemissionen unter den Grenzwerten der 4. BImSchV liegen und dass die Konstruktion den speziellen Anforderungen des Brennstoffes gerecht wird. Außerdem sind in der anfallenden Asche die Nährstoffe stark aufkonzentriert vorhanden und die Grenzwerte für Schadstoffe gemäß Düngemittelverordnung werden unterschritten. Daher ist die Asche als transportwürdiger Dünger zu betrachten.
In der Bachelorarbeit wurden die vorhandenen Informationen und Erfahrungen zusammengefasst und weitere technische und wirtschaftliche Betrachtungen durchgeführt.
Abbildung: Brennraum Biomassekessel (Brennstoff Gärrestpellets)
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass als nächster Schritt, ein dauer-betriebsfähiger Biomassekessel, der für die Verbrennung von Gärrestpellets geeignet ist, im realen Betrieb einer Heizzentrale getestet werden muss.
Mit zugekauften Gärrestpellets wird der Probebetrieb gestartet und mit aus-führlichen Messungen der Emissionen und Analysen der Asche begleitet. Der Probebetrieb sollte in enger Abstimmung mit der Genehmigungsbehörde er-folgen, um eine Genehmigung des Kessels nach der 4. BImSchV in Verbindung mit dem Brennstoff Gärrest zu erhalten.
Sollte die Genehmigung gelingen, wäre der folgende Schritt die Planung der notwendigen Anlagen zur Herstellung eines konditionierbaren Gärrest-Brennstoffes am Standort der Biogasanlage in Kirchlengern.
Mit der Umsetzung dieses Konzeptes würde die Gesamteffizienz der Biogas-anlage erhöht und es könnte in Heizzentralen ein fossiler Brennstoff durch einen biogenen CO2 neutralen Brennstoff substituiert werden.