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

Was sind positiven Eigenschaften des Gärrests hinsichtlich Nährstoffen?2022-01-18T12:45:50+01:00

Verbesserter Nährstoff- und Wasserspeicher: Die im festen Gärprodukt akkumulierenden, schwer abbaubaren aliphatischen und aromatischen Moleküle wie Lignin, Cutin, Huminsäuren, Steroide und komplexe Proteine sind mögliche Humusvorläufer mit hoher biologischer Stabilität. Im Boden besitzen die Huminsäuren eine wichtige Funktion als natürliche Ionenaustauscher, die Ammonium binden und diese im Austausch gegen metallische Kationen wieder freisetzen. Die Humusbildung fördert die Aktivität von Bodenorganismen, wodurch sich u.a. die Bodenstruktur verbessert (Steigerung der Kationenaustauschkapazität) und das Gesamtporenvolumen im Boden vergrössert. Der Wasser- und Lufthaushalts des Bodens wird dadurch positiv beeinflusst und somit steht den Pflanzenwurzeln mehr Sauerstoff und auch nutzbares Bodenwasser zur Verfügung.

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 sind die positiven Eigenschaften des Gärrests hinsichtlich des Ertrages?2022-01-18T12:45:43+01:00

Verbesserte Stickstoff- und Ertragswirkung:

Das Gärprodukt enthält deutlich weniger organisch gebundenen Stickstoff, da dieser durch den mikrobiellen Abbau im Fermentationsprozess in anorganische Verbindungen wie Ammonium-N übergeht. Ammonium-N kann leichter von den Pflanzen aufgenommen werden, wodurch sich die Pflanzenverfügbarkeit des Stickstoffs verbessert und höhere Erträge im Pflanzenbau erreicht werden als mit unvergorenem Hofdünger.

Was kostet eine Biogasanlage und welche Erlöse kann ich erzielen?2022-10-20T14:31:42+01:00

Um eine Biogasanlage so erfolgreich wie möglich betreiben zu können, ist eine effiziente und nachhaltige Nutzung aller zur Verfügung stehenden Ressourcen notwendig. Dazu gehört die umfassende Nutzung der gewonnenen Energie (Gas, Wärme und Strom), sowie die Nutzung des hochwertigen Gärguts (organischer Dünger). Partnerschaften zum Erhalt von Substraten und zum Verkauf der entstehenden Haupt- und Nebenprodukte können Win-win-Situationen ergeben. Mit unserem Biogasrechner möchten wir Ihnen eine erste Hilfestellung für Energie-Potentiale und mögliche Erlöse geben. Hier geht’s zum Biogasrechner

Was ist der Unterschied zwischen Erdgas und Biogas?2022-02-16T11:16:25+01:00

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.

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?).

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.

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.

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.

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 sind die Vorteile einer Feststoffvergärung?2022-08-30T14:56:33+01:00

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.

Stinkt eine Biogasanlage?2022-08-30T14:55:01+01:00

Eine korrekt gebaute und betriebene Biogasanlage stinkt nicht. Eine Geruchsbelästigung durch Biogasanlagen kann es nur dann geben, wenn:

  1. Biomasse vor oder nach dem Prozess nicht sachgerecht gelagert wird
  2. Biologische Prozesse aus dem Gleichgewicht kommen
  3. Wenn schlecht vergorenes Material, der Gärrest, wieder auf den Acker ausgebracht wird

Die Sorge vor Geruchsbelästigungen durch Biogasanlagen ist damit weitgehend unbegründet. Mehr noch: Mist und Gülle aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung, die vor ihrer Ausbringung auf die Ackerflächen zunächst in einer Biogasanlage vergoren und energetisch genutzt wurde, verursacht wesentlich geringere Geruchsbelästigungen als unvergorene Gülle. Das in der Gülle enthaltene Methan wird in der Biogasanlage zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Deshalb kann dieses extrem klimaschädliche Gas bei der Ausbringung der Gärreste, d.h. von vergorener Gülle, nicht mehr in die Atmosphäre entweichen. (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?)

Darüber hinaus sind die Nährstoffe über den Gärrest für Pflanzen wesentlich besser verfügbar. Durch die Rückführung des Gärrestes auf die Ackerflächen kann daher mit diesem wertvollen Dünger der Einsatz von künstlichen Dünger reduziert werden. So schliesst sich der natürliche Nährstoffkreislauf über die Biogasanlage. Für benachbarte Wohngebäude ist eine Biogasanlage oft ein Zugewinn, da von ihr die Wärme zur Beheizung des Wohnhauses günstiger bezogen werden kann als über die eigene Erdgas- oder Ölheizung.

Kann man in einer Biogasanlage Pferdemist entsorgen?2022-10-20T14:47:07+01:00

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.

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 ist Kaskadennutzung?2022-08-12T13:08:54+01:00

Unter Kaskadennutzung wird die Vergärung mit nachgeschalteter Kompostierung der festen Gärreste verstanden.

Ziel der Kaskadennutzung ist es dabei, die Wertstoffpotenziale der Bioabfälle optimal zu nutzen. Da die Bioabfälle sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden, stellt die Kaskadennutzung eine sehr hochwertige Form der Verwertung von Bioabfällen dar.

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