Fermenter Biogasanlage – Funktionsweise

Die Fermenter Biogasanlage zur Feststoffvergärung wird mit organischen Einsatzstoffe beladen und zur Gewinnung von Biogas unter anaeroben Bedingungen (ohne Luftsauerstoff) vergoren. Die Fermenter Biogasanlage besteht aus befahrbaren, gasdichten und säurebeständigen Fermenterboxen aus Beton, welche zeitversetzt befüllt und entleert werden (Diskontinuierlicher bzw. Batch-Betrieb). Als die optimale Technologie zur Verwertung dieser organischen Reststoffe und Abfälle, die weltweit überwiegend in fester und stapelbarer Form vorliegen, hat sich die Trockenfermentation oder Feststoffvergärung bewährt.

Etwa 12-24 h vor Einbringung der Biomasse in die Fermenterbox, wird diese mit dem Radlader zu einem lockeren gut durchmischten Feststoffbett (Haufen) meist außerhalb der Fermenterbox angehäuft bzw. aufgeschoben. Das so vorbereitete Feststoffbett erwärmt sich durch eintretenden Luftsauerstoff (Vorkompostierung), was den Wärme- und Feuchtigkeitseintrag zu Beginn der Vergärung unterstützt und beschleunigt.

Anschliessend wird der Substrathaufen mit dem Radlader (ggf. mit einer Abschiebeschaufel) bis zu der zuvor definierten Füllhöhe in die Fermenterbox eingetragen. Nach Einsetzen der Prallwand wird die Fermenterbox mit einem gasdichten Tor verschlossen. Das Gärsubstrat in der Fermenterbox wird mehrmals pro Tag mit Perkolat besprüht, das gesammelt in den Perkolattank zurückgeführt wird. Der isolierte und gerührte Perkolattank wird als stehender zylindrischer Rundtank mit Doppelmembrangasspeicher ausgeführt.

Bei dem Perkolat handelt es sich um Prozessflüssigkeit, welche alle essenziellen Mikroorganismen, Nährstoffe und Puffersubstanzen für den Biogasprozess enthält und entsprechend temperiert den Biogasprozess startet und aufrechterhält.

Fermenter Biogasanlage - Biogaskleinanlage Funktionweise

Fermenter Biogasanlage RSD

Die Renergon Technologie ist eine simultane Vergärung (RSD-Renergon Simultaneous Digestion), bei der die stapelbare Biomasse in den Boxen der Fermenter Biogasanlage und ausgetragene Säuren im Perkolattank zu Biogas umgesetzt werden. Diese robuste Technologie ist an natürliche Prozesse angelehnt und kommt dadurch ohne aufwändige Technik aus.

Das in den Fermenterboxen und dem Perkolattank gebildete Biogas wird über dauerhaft technisch dichte Gasleitungen in den Gaspufferspeicher geführt.

Das Biogas setzt sich im Wesentlichen aus ca. 55% CH4, 44% CO₂ und < 1% O₂ zusammen. Um den H2S-Wert im Biogas unter 30 ppm zu halten wird eine biologische Entschwefelung eingesetzt, bei welcher eine geringe Luftmenge in die Fermenterboxen eingetragen wird. Nach Bedarf kann zusätzlich ein Gärhilfsstoff (Eisenpräparat) zur Reduzierung der Schwefelwasserstoff- und Ammoniak-Konzentration in der Flüssigphase (Perkolattank) eingesetzt werden.

Aus dem Gaspufferspeicher strömt das Biogas über eine Gasaufbereitung mit Gastrocknung und Aktivkohlefilter. Das hierbei entstehende Kondensat wird in den Perkolatkreislauf abgeleitet. Durch die Gasaufbereitungseinheit wird die erforderliche Gasqualität zur Strom- und Wärmeproduktion durch Verbrennung des Biogases im BHKW erfüllt.

Nach etwa 21 Tagen im thermophilen hygienisierenden Prozess (ca. 52 °C) wird die Fermenterbox wieder geöffnet und der Gärrest ausgebracht.

Bis auf die Befüllung und Entleerung der Biomasse durch Radlader oder andere Füllfahrzeuge wird die komplette Anlage automatisch mittels Bedienstation überwacht, gesteuert und geregelt. Diese befindet sich wie die übrige Technik in einem separaten Technikraum. Via Internet kann die Anlage zusätzlich von einem beliebigen PC oder Smartphone ferngesteuert werden. Bei einem Störfall können entsprechende Alarm-Meldungen an den Betreiber oder auswählbaren Empfänger versendet werden. (s.a. Fermenter Biogasanlage)

Biomasse als brachliegendes Potenzial

Biogas aus der Fermenter Biogasanlage ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen – zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung sowie als Energieträger im Mobilitätssektor. In der Herstellung ist es absolut emissionsneutral und vermeidet klimaschädliche Methan-Emissionen auf Mülldeponien bei. Methan ist in seiner Wirkung 25-mal stärker ist als das Klimagas CO₂, welches als Haupttreiber der Erderwärmung gilt.

Eigenschaften unserer Trockenvergärung

  • Substrat flexibel und speziell ausgelegt für Biomasse mit hohem Fest- und Trockenanteil
  • Absolut unempfindlich gegenüber Störstoffen und Verunreinigungen (bspw. Plastik, Metall, Steine)
  • Robuste, einfache Technik mit geringen Wartungsarbeiten und Standzeiten

Vorteile zu anderen Verfahren

  1. Geringer Arbeits- und Betriebsaufwand
  2. Keine oder nur geringe mechanische Vorbehandlung der Biomasse nötig
  3. Geringer Wartungsaufwand und Verschleiß an Anlagenteilen
  4. Geringer Wasserverbrauch und daher geeignet für trockene, wasserarme Regionen auf der ganzen Welt

Der Kreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, das Gärgut, nach der Vergärung mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden (in erster Linie den Ackerflächen) zurückgegeben wird.

Neben der Düngewirkung durch pflanzenverfügbare 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 mehr als 70% der Ernteausfälle vermeidbar.

Aber auch in sehr trockenen Regionen dieser Welt, zum Teil mit akutem Wassermangel, stellt dieses Gärgut eine Basis dar, um ausgedörrte, wüstenähnliche Flächen wieder in grüne und fruchtbare Anbaugebiete zu verwandeln und einer weiter fortschreitenden Desertifikation entgegenzuwirken.

Fermenter Biogasanlage

Biogas aus der Fermenter Biogasanlage

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.

CO₂-neutral

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.

Geschlossene 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. 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 mehr als 70% der Ernteausfälle vermeidbar.

Unser Biogas-Rechner unter: biogasrechner.com

FAQ: Biogasanlage & Biogas

Welche Bedeutung hat Humus für die Bodenfruchtbarkeit?2022-01-18T12:45:16+01:00
  • Nährstoffspeicherung und Nachlieferung
  • Reinigung und Speicherung von Wasser
  • Stabilisierung der Bodenstruktur
  • Verminderung von Erosion
  • Regulierung des Wärmehaushalts
  • Pufferung der pH-Schwankungen
  • Förderung des Abbaus und Umbaus von Schadstoffen
  • Speicherung von Kohlenstoff und Klimaregulierung
  • Lebensraum und Nahrungsquelle für Pflanzen und Bodenfauna
Was ist Biogas?2022-01-18T12:57:30+01:00

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.

Was sind die positiven Eigenschaften des Gärrests hinsichtlich des Nitrats?2022-01-18T12:45:36+01:00

Die bessere Stickstoffverfügbarkeit in Fermentationsprodukten kann das Risiko der Nitratauswaschung im Vergleich zu unvergorenem Hofdünger reduzieren. Im Vergleich zu Mineraldüngern (NPK) führen Gärprodukte zu signifikant niedrigeren Nitratgehalten im Sickerwasser. Die für Nutzpflanzen einfacher verfügbaren Stickstoffverbindungen werden aufgenommen und nicht zu Nitrat umgewandelt, welches leicht ausgewaschen werden kann.

Wie entsteht Biogas?2022-08-08T16:59:19+01:00

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?).

Ab welcher Menge an Biomasse lohnt sich eine Biogasanlage?2023-10-23T18:06:35+01:00

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.

Hier geht’s zum Biogasrechner

Welchen Effekt hat das Gärgut (Gärrest) auf Böden?2022-02-16T11:15:44+01:00

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.

Wie wird Biogas hergestellt?2022-08-08T17:08:31+01:00

Biogas wird aus biogenen Abfällen und Reststoffen mittels Vergärung unter Luftabschluss in einer Biogasanlage produziert. Es ist eine erneuerbare Energiequelle und kann in Erdgas-Qualität aufbereitet ins Gasnetz eingespeist werden, oder mittels eines Blockheizkraftwerks (BHKW) in Strom zur Netzeinspeisung gewandelt werden. Zudem kann es sowohl als Treibstoff als auch Wärmeenergie genutzt werden. In der Schweiz werden keine Energiepflanzen bzw. Nahrungs-/Futtermittel (z.B. Mais) speziell für die Biogas-Produktion angebaut (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).

Wie funktioniert eine Biogasanlage?2022-02-17T10:52:53+01:00

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.

Wird man mit einer Biogasanlage klimaneutral?2022-01-18T12:34:00+01:00

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.

Welche positiven Eigenschaften hat Gärrest hinsichtlich Klimaschutz?2022-01-18T12:45:06+01:00

Positiver Klimaschutz-Beitrag:

Mit landwirtschaftlichen Fermentationsprodukten wird ein aktiver Beitrag zum Klimaschutz geleistet. In der Landwirtschaft erfolgt nach gängiger Praxis die Festmistlagerung in offenen oder nicht-gasdicht abgedeckten Systemen (Lagerstätten). Dies verursacht Methanemissionen, die 21-mal klimawirksamer sind als CO₂. Durch die stabilen Kohlenstoffformen im Gärprodukt kann dies vermieden werden.

Welche Substrate eigenen sich zur Feststoffvergärung (Trockenfermentation)?2022-02-16T16:48:11+01:00

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).

Was sind die Vorteile von Biogas?2022-10-20T14:54:28+01:00

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.

Wieviele Haushalte können mit einer Biogasanlage versorgt werden?2022-10-31T14:19:24+01:00

Das ist abhängig von der Größe der Biogasanlage, sowie der Menge der verwendeten Einsatzstoffe. Es hängt auch davon ab, ob Bio-Methan oder Strom und Wärme produziert wird. Mit unserem kostenlosen Biogasrechner können Sie das Potenzial einfach und schnell selbst simulieren. Hier geht’s zum Biogasrechner

Was macht die Renergon RSD Technologie besonders?2022-07-26T11:22:40+01:00

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.

Eignen sich Biogasanlagen zur Entsorgung von Pferdemist?2022-10-20T15:00:47+01:00

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.

2022-08-12T10:39:52+01:00
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