Biogasanlage: das Multitalent. Biogas ist neben Sonnen-, Wasser- und Windenergie eine wichtige erneuerbare Energiequelle, die zur Substitution fossiler Brennstoffe, und somit zum Klimaschutz durch Vermeidung neuer CO₂ Emissionen, beiträgt.
Biogas entsteht, indem organische Materialien (pflanzliche und tierische Substrate) in einer sauerstofffreien Umgebung durch Bakterien abgebaut werden. Dieser Prozess wird als anaerobe Vergärung bezeichnet.
Die Biogasanlage nutzt die anaerobe Vergärung, um organische Abfallstoffe in Biogas umzuwandeln. Bei der Vergärung entstehen sowohl Energie (Biogas), als auch wertvolles Gärgut, welches wieder als nährstoffreicher Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden kann.
Nutzung von Biogas aus der Biogasanlage
Mittels eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) wird Biogas verbrannt. Damit werden Strom und Wärme produziert, und in das lokale Stromnetz eingespeist, bzw. angrenzende Gebäude, Ställe und Gewächshäuser aufgeheizt.
Oder das Biogas aus der Biogasanlage wird zu Biomethan aufbereitet. Damit kann es ins Erdgasnetz eingespeist und zur Energieversorgung von Privathaushalten oder Industrie genutzt werden. Es ist aber auch der Einsatz als Treibstoff CNG, LPG) für Erdgasfahrzeuge in der Transport- und Logistikbranche, Fernverkehr LKWs, sowie für private Fahrzeuge möglich.
Vorteile von Biogas
Die Produktion von Biogas in einer Biogasanlage bringt zahlreiche Vorteile für Mensch und Umwelt:
FAQ Biogasanlage
Hier sind speziell die Emissionen der Anlage im Fokus, das bedeutet: Geruch und Lärm, aber auch die Emissionen von Biogas dürfen gewisse Grenzwerte nicht überschreiten. Auch das Grundwasser ist zu schützen, indem grundwassergefährdende Flüssigkeiten davon abgehalten werden, zu versickern. Bei Hofdüngeranlagen wird oft auch eine Düngemittelbilanz gefordert. Wichtige Unterlagen hierzu sind u.a. TA Luft oder TA Lärm.
Beides ist Methan (CH4). Erdgas und Biogas unterscheiden sich lediglich in der Entstehung. Erdgas ist in Millionen von Jahren aus biogenen Stoffen unter der Erdoberfläche entstanden und gilt als fossile Energiequelle. Biogas hingegen wird aus biogenen Abfällen und Reststoffen mittels Vergärung unter Luftabschluss hergestellt. Biogas ist eine erneuerbare Energiequelle und kann in Erdgas-Qualität aufbereitet ins Gasnetz eingespeist werden.
In der Regel alle stapelbaren organischen Reststoffe, wie z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Alles was innerhalb eines Jahres gewachsen ist kann eingesetzt werden, da der Holzanteil noch nicht stark ausgeprägt ist. Holz kann nicht in einer Biogasanlage abgebaut werden. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert. Ist dieser gegeben, kann man auch Stoffe mit weniger Struktur, die evtl. nicht stapelbar sind einmischen (z.B. Trester).
Die grössten Vorteile der Trockenvergärung liegt in den geringen Anforderungen an das Substrat. Dieses kann Verunreinigungen enthalten, die nach dem Prozess als Reststoffe übrigbleiben, und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Als Beispiel sei häuslicher Bioabfall, der häufig Reststoffe wie Verpackungsmaterialien enthält, oder Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern, die Rührwerken grosses Schäden anrichten können. Darüber hinaus ist Biomüll beispielsweise kein Lebensmittel, wodurch sich die häufig in diesem Zusammenhang aufkommende Tank- oder Teller-Debatte auflöst.
Trockenvergärung beginnt dort wo herkömmliche die Flüssig-Biogasanlage- und Pfropfenstromanlage an ihre Grenzen stösst. Die Trockenvergärung hingegen ermöglicht die Vergärung trockener und faseriger Substrate (Trockensubstanz TS-Gehalt : 20%-55%), die in anderen Systemen oft zu Problemen führen.
Der Prozess läuft im Batch-Verfahren ab und liefert eine kontinuierliche Biogasausbeute. Die Anlagen bestehen aus einzelnen Fermenterboxen (Garagenfermenter), die in einem festgelegten Zyklus befüllt und entleert werden. Der manuelle Aufwand ist dabei äusserst gering, da neben der einfachen Lade- und Entladetätigkeit, selten eine Vorbehandlung des Substrats (Zerkleinerung, Schreddern) nötig ist. Zudem wird das Substart über die gesamte Verweilzeit (18-21 Tage) nicht bewegt. Es sinkt die Störanfälligkeit, sowie der Wartungsaufwand der Technik, da keine anfällige Rühr- und Pumptechnik (Vermeidung Schwimm- und Quellschichten) verwendet wird.
Biogas ist CO₂-neutral:
Das bedeutet, dass die Biomasse, die in der Biogasanlage vergoren wird, in der Vergangenheit in Pflanzenform genau die Menge an CO₂ gebunden hat, die bei der Verbrennung des späteren Biogases wieder freigesetzt wird. Das Biogas verursacht somit keinen zusätzlichen Ausstoss von CO₂. Ein weiterer Pluspunkt in der allgemeinen Klimabilanz ist, dass Biogas vor Ort produzierbar ist.
Biogas ist speicher- und regelbar:
Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energiequellen lässt sich Biogas speichern und dann einsetzen, wenn es gebraucht wird. Biogas ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen. Diese Flexibilität beschert Biogas einen enormen Wettbewerbsvorteil beispielsweise gegenüber der wetterabhängigen Wind- und Sonnenenergie.
Biogas ist unbegrenzt und dauerhaft verfügbar:
Die Rohstoffe zur Biogasgewinnung gehen nicht wie fossile Brennstoffe zur Neige. Bioabfall, Grüngut, Mist, Erntereste, Speiseabfälle und andere organische Abfälle und Reststoffe fallen in der Landwirtschaft, Industrie und Kommunen immer an. Heute werden lediglich etwa 5% der „grünen Ressource“ genutzt.
Biogas ist Kreislaufwirtschaft:
Der Stoffkreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, das Gärgut, nach der Vergärung in der Biogasanlage mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden zurückgegeben wird.
In einer Biogasanlage entsteht Biogas. Das geschieht durch den anaeroben Abbauprozess organischer Abfälle in grossen Fermenterboxen. Diese organischen Abfälle und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil aus dem kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Bereich sind zum Beispiel Bioabfall, Grünschnitt, Lebensmittelreste, Schlachtabfälle und Festmist (Pferde, Rinder, Schwein, Geflügel).
Die Fermenterboxen werden, zeitlich versetzt innerhalb weniger Tage, mit den verfügbaren organischen Feststoffen befüllt (diskontinuierlicher Prozess). Zum Starten und Aufrechterhalten des thermophilen Biogasprozesses wird die Biomasse mit erwärmter Prozessflüssigkeit (Perkolat) besprüht, welche durch die Biomasse sickert und anschliessend wieder dem Tank zugeführt wird. Durch diesen geschlossenen Kreislauf werden die im Perkolat enthaltenen Mikroorganismen, essenziellen Nährstoffe, Feuchtigkeit und Wärme gleichmäßig in der Biomasse verteilt. Die Biomasse wird während der gesamten Verweilzeit nicht bewegt, weshalb die Feststoff-Fermentation ohne aufwändige und anfällige Pump-, Rühr- und Heiztechnik auskommt. Das Resultat ist eine wartungsfreundliche Anlage mit hoher Verfügbarkeit und Lebensdauer, sowie mit geringem Wärme- und Eigenenergiebedarf.
Während des anaeroben Abbauprozesses entsteht Biogas, das in einem BHKW zu Strom und Wärme umgewandelt werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, das erzeugte Gas zu Biomethan (Erdgas-Qualität, >96 % Methan) aufzubereiten, welches dann direkt ins Gasnetz eingespeist wird. Durch die zeitversetzte Befüllung der Boxen entsteht, über alle Fermenterboxen kumuliert, ein kontinuierlicher Gasertrag wie im Diagramm oben dargestellt. Das Gärprodukt, welches eine Massenreduktion gegenüber der eingesetzten Biomasse erfährt, kann direkt als hochwertiger Dünger und zum Humusaufbau auf die Felder ausgebracht oder zu Kompost aufbereitet und vermarktet werden. Störstoffe in der Biomasse haben weder auf die robuste Anlagentechnik noch auf den stabilen biologischen Abbauprozess irgendeinen Einfluss.
Biogas wird aus Biomasse gewonnen, indem die in den pflanzlichen Rohstoffen (Reststoffe, Abfälle) gespeicherte Sonnenenergie durch mikrobielle Vergärung nutzbar gemacht wird. Biomasse besteht aus der Trockensubstanz (wie Eiweiss, Fett und Kohlenhydraten und Mineralien) und einem bestimmten Wassergehalt. Während des anaeroben Abbauprozesses (Fermentation, Vergärung) wird der verfügbare Kohlenstoff zu Biogas (CH4 und CO₂) umgesetzt. Im Gärprodukt (Rest nach dem anaeroben Abbau) finden sich schwer abbaubare Stoffe (in erster Linie holzige Bestandteile) sowie die Nährstoffe des Ausgangsmaterials (N,P,K) und Wasser. Das im Biogas enthaltene erneuerbare Methan stellt dabei als brennbares Gas den Energieträger dar (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).
Biokohle entsteht vorrangig durch das pyrolytische Verfahren (Pyrolyse). Hierbei wird Biomasse wie unbehandeltes Holz, Hecken- oder Grünschnitt und andere Rest-Biomassen verwertet. Dadurch, dass die Biokohle eine poröse Struktur und eine gewaltige innere Oberfläche aufweist, kann sie Wasser und vor allem Nährstoffe speichern. Darüber hinaus kann sie Schadstoffe und Kohlenstoff binden. Diese Eigenschaften machen sie zu einem wahren Alleskönner, der in der Landwirtschaft, Industrie, für Gewässer und Klimaschutz, in Kommunen und beim Gebäudebau eine wichtige Rolle spielen kann.
Biogasanlagen zur Trockenvergärung eignen sich dafür optimal. Faserreiche Biomasse, wie z.B. strohreicher Stallmist, wird bisher nur wenig zur Energiegewinnung verwendet. Meist verrottet diese in der Landschaft oder wird in einer Kompostierung „entsorgt“, ohne die darin enthaltene Energie z.B. in einer Biogasanlage zu nutzen. Der Grund hierfür ist, dass diese faserreiche und möglicherweise störstoffbelastete Biomasse (z.B. Sand, Steine, Metalle, Plastik …) in einer Nassvergärung zur Bildung von Schwimm- und Sinkschichten neigt, was zu erhöhtem Stromverbrauch und Wartungsaufwand führt. Des Weiteren sind Verstopfungen von Rohrleitungen sehr wahrscheinlich und Pumpen sowie Eintragstechnik der Flüssigbiogasanlagen müssen häufig gewartet werden. All dies schränkt die Verfügbarkeit dieser Anlagen bei Einsatz von faserreichen Substraten erheblich ein und führt zu hohen Betriebskosten. In der Feststoff-Fermentation von Renergon gibt es diese Nachteile nicht. Neben der gewonnenen Energie wird zudem der Mist zu einem wertvollen bodenverbessernden Humus Dünger aufgewertet.
Die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage hängt maßgeblich von den optimalen Substratmengen ab. Je nach Land und den zugehörigen Bedingungen, Förderungen und Vergütungen können die empfohlenen Mindestmengen variieren.
Deutschland:
In Deutschland liegt unsere Empfehlung für die Basismenge bei etwa 10.000 Tonnen jährlich. Aufgrund der besonderen deutschen Bedingungen und den zugehörigen Vergütungen ist eine größere Substratmenge wirtschaftlich vorteilhaft.
Das ist vergleichbar mit dem Mist von etwa 2.000 Kühen oder 1.000 Pferden.
Schweiz und Österreich:
In der Schweiz und in Österreich raten wir zu einer Basismenge von ungefähr 5.000 Tonnen jährlich. Diese Menge berücksichtigt die besonderen Bedingungen und potenziellen Zuschüsse in beiden Ländern, die den Projekterfolg beeinflussen können.
Das ist vergleichbar mit dem Mist von etwa 1.000 Kühen oder 500 Pferden.
Biogas ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen. Zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung, aber auch als Energieträger im Mobilitätssektor. Hier finden Sie mehr zu unseren Biogasanlagen für Landwirtschaft, Industrie und Kommunen.
Ja, mit einer Trockenvergärung ist es möglich Pferdemist optimal zu entsorgen, bzw. zu verwerten.
Die Trockenvergärung hat geringe Anforderungen an das Substrat. Diese kann Verunreinigungen enthalten und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern können im Fermenter (Boxen) keine Schäden anrichten können, da das Substrat während des gesamten Vergärungsprozess nicht bewegt wird. Pferdemist Entsorgung ist in herkömmlichen Flüssiganlagen eher aufwändig in der Vorbehandlung und riskant für die Rührwerke, weshalb Pferdemist trotz hohem Gasertrag ungern oder nicht angenommen wird. (Biogas Verfahren im Überblick)
Neben der gewonnenen Energie wird der Pferdemist zu einem wertvollen bodenverbessernden organischem Dünger aufgewertet.
Der natürliche Stoffkreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, der Gärrest (Gärprodukt), nach der Vergärung in der Biogasanlage mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden zurückgegeben wird. Neben der Düngewirkung durch Nährstoffe zeigt sich in der praktischen Anwendung, die eine Verbesserung der Bodenstruktur mitsamt der stetigen Erhöhung des Humusanteils auf den Ackerflächen. Dieser Humusaufbau verbessert dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens drastisch. Deshalb werden in trockenen Zeiten bis zu 70% der Ernteausfälle vermeidbar.
Abhängig vom Entstehungsort und der Zusammensetzung des Gasgemischs spricht man von Sumpfgas, Faulgas, Klärgas, Grubengas, Deponiegas oder im landwirtschaftlichen Bereich von Biogas. Letzteres besteht zu 55–70 % aus dem brennbaren Methan (CH4) und zu 30–45 % aus Kohlenstoffdioxid (CO₂). Spuren anderer anorganischer (CO, H2, H2S, NH3, N2, N2O, H₂O) sowie leicht flüchtiger organischer (C1-C6) Verbindungen können zudem im Biogas zu finden sein. Biogas ist ein regenerativer Energieträger, der sich gut speichern und transportieren lässt und auch als Rohstoff in der chemischen Industrie verwendet werden kann.
Ein Vorteil der RSD-Technologie ist, dass Flüssigkeiten (wie z.B. Reststoffe aus der Fruchtsaftherstellung oder Glycerin) direkt in den Prozess integriert werden können. Stehen mehr flüssige Substrat zur Verfügung, bieten wir eine Hybrid-Lösung (Feststoff-Fermentation und Flüssigvergärung) an, um beide Reststoff-Ströme bestmöglich zu verwerten.
Eine breites Spektrum organischer Abfallströme und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil können mit der RSD® Technologie für Feststoff-Vergärung verwertet werden. Z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert.
Der Trockensubstanz-Gehalt, kurz TS-Gehalt, oder Trockenmasse-Gehalt, bezeichnet den prozentualen Feststoffanteil in einem Stoffgemisch. Je höher der Anteil ist, desto trockener ist dieses Gemisch. Die Einheit des TS-Gehalts ist Prozent [Gew. %].
Bei der Pyrolyse wird die Biomasse bei hohen Temperaturen, zwischen 400 und 750°C, selten bis 900°C, unter Ausschluss von Luftsauerstoff thermisch behandelt. In grossen Anlagen kann dies geschehen, hierbei können auch noch entstehende Gase und die Wärme genutzt werden.
