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Eine landwirtschaftliche Biogasanlage besteht aus den Grundelementen Vorgrube/Substrateinbringung, Fermenter mit Rührwerk, Gasspeicher, Gärrückstandslager und Biogasverwertung (z. B. Blockheizkraftwerk oder Gasaufbereitung). In der Vorgrube werden die Substrate zwischengelagert, wenn nötig zerkleinert, verdünnt und vermischt und gelangen von hier in den isolierten und beheizten Fermenter. Er ist das Kernstück der Anlage und muss gas- und wasserdicht sowie lichtundurchlässig ausgeführt sein. Entsprechende Rührtechnik gewährleistet die Homogenität des Gärsubstrates und unterstützt die Gasbildung. Das Biogas gelangt in den Gasspeicher, während das ausgegorene Substrat in das Gärrestlager transportiert wird, das i. d. R. auch als Nachgärbehälter dient. <br /> | Eine landwirtschaftliche Biogasanlage besteht aus den Grundelementen Vorgrube/Substrateinbringung, Fermenter mit Rührwerk, Gasspeicher, Gärrückstandslager und Biogasverwertung (z. B. Blockheizkraftwerk oder Gasaufbereitung). In der Vorgrube werden die Substrate zwischengelagert, wenn nötig zerkleinert, verdünnt und vermischt und gelangen von hier in den isolierten und beheizten Fermenter. Er ist das Kernstück der Anlage und muss gas- und wasserdicht sowie lichtundurchlässig ausgeführt sein. Entsprechende Rührtechnik gewährleistet die Homogenität des Gärsubstrates und unterstützt die Gasbildung. Das Biogas gelangt in den Gasspeicher, während das ausgegorene Substrat in das Gärrestlager transportiert wird, das i. d. R. auch als Nachgärbehälter dient. <br /> | ||
Der flüssige oder feste Rückstand der Vergärung wird als Gärrest oder Biogasgülle bezeichnet und von den Landwirten wegen seiner hohen Nährstoffgehalte meist als organischer Dünger verwendet | |||
Der flüssige oder feste Rückstand der Vergärung wird als Gärrest oder Biogasgülle bezeichnet und von den Landwirten wegen seiner hohen Nährstoffgehalte meist als organischer Dünger verwendet. | |||
'''Zur Abbildung:''' <br /> | '''Zur Abbildung:''' <br /> | ||
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|valign="top"|[[Bild:Umwelt nawaro biogas fermentation.png|thumb|230px| Schematische Darstellung des Fermentationsprozesses - Quelle: [[FNR]] ]] | |valign="top"|[[Bild:Umwelt nawaro biogas fermentation.png|thumb|230px| Schematische Darstellung des Fermentationsprozesses - Quelle: [[FNR]] ]] | ||
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Der Vergärungsprozess im Fermenter läuft prinzipiell in vier voneinander abhängigen Teilschritten unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) ab, an denen jeweils verschiedene Gruppen von Mikroorganismen beteiligt sind. | Der Vergärungsprozess im Fermenter läuft prinzipiell in vier voneinander abhängigen Teilschritten unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) ab, an denen jeweils verschiedene Gruppen von Mikroorganismen beteiligt sind. Das gebildete Gasgemisch besteht überwiegend aus Methan (50-75 %), Kohlendioxid (25-45 %) und geringen Anteilen an Wasserdampf, Sauerstoff , Stickstoff, Schwefelwasserstoff und weiteren Spurengasen. <br /> | ||
Das so gebildete Gasgemisch besteht überwiegend aus | Das so gebildete Gasgemisch besteht überwiegend aus | ||
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* < 2 % Spurengasen. | * < 2 % Spurengasen. | ||
Grundsätzlich finden die vier Phasen zeitgleich und parallel statt. Aufgrund der unterschiedlichen Milieubedingungen der verschiedenen Mikroorganismen muss | Grundsätzlich finden die vier Phasen zeitgleich und parallel statt. Aufgrund der unterschiedlichen Milieubedingungen der verschiedenen Mikroorganismen muss daher ein Kompromiss der optimalen Parameter, wie insbesondere Gärtemperatur, pH-Wert oder Nährstoffversorgung, gefunden werden. | ||
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|valign="top"|[[Bild:Umwelt nawaro biogas aufbereitung.png|thumb|250px| Verfahrensschritte zur Biogasaufbereitung <br /> Quelle: [[FNR]] ]] | |valign="top"|[[Bild:Umwelt nawaro biogas aufbereitung.png|thumb|250px| Verfahrensschritte zur Biogasaufbereitung <br /> Quelle: [[FNR]] ]] | ||
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Biogas bietet eine Vielzahl von Nutzungsoptionen. Es kann sowohl für die Strom- und Wärmeerzeugung als auch als Kraftstoff und Erdgas-Äquivalent eingesetzt werden. | Biogas bietet eine Vielzahl von Nutzungsoptionen. Es kann sowohl für die Strom- und Wärmeerzeugung als auch als Kraftstoff und Erdgas-Äquivalent eingesetzt werden. Hinzu kommt, dass Biogas speicherbar und über das Erdgasnetz transportierbar ist und dadurch jederzeit und unabhängig vom Entstehungsort zur Verfügung steht. Die Energieerzeugung aus Biogas unterliegt keinen tages- und jahreszeitlichen oder witterungsbedingten Schwankungen und kann somit bedarfsgerecht und auch kontinuierlich erfolgen. | ||
Hinzu kommt, dass Biogas speicherbar und über das Erdgasnetz transportierbar ist und dadurch jederzeit und unabhängig vom Entstehungsort zur Verfügung steht. Die Energieerzeugung aus Biogas unterliegt keinen tages- und jahreszeitlichen oder witterungsbedingten Schwankungen und kann somit bedarfsgerecht und auch kontinuierlich erfolgen. | |||
Dank fester Vergütungssätze für die Verstromung ist die Erzeugung von Strom und Wärme direkt an der Biogasanlage die derzeit vorrangige Nutzungsart von Biogas. Sie | Dank fester Vergütungssätze durch das [[EEG]] für die Verstromung ist die Erzeugung von Strom und Wärme direkt an der Biogasanlage die derzeit vorrangige Nutzungsart von Biogas. Sie erfolgt in [[Blockheizkraftwerk]]en (BHKW), man spricht dabei von [[Kraft-Wärme-Kopplung]] (KWK), weil Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. | ||
erfolgt in [[Blockheizkraftwerk]]en (BHKW), man spricht dabei von [[Kraft-Wärme-Kopplung]] (KWK), weil Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. | Grundsätzlich eignet sich Biogas auch als Energieträger für Brennstoffzellen, Stirlingmotoren und Mikrogasturbinen. Vorteile dieser Technologien, wie größere Wirkungsgrade oder geringere Betriebskosten, werden derzeitig noch durch die höheren Kosten überlagert. | ||
In den letzten Jahren hat sich außerdem die Aufbereitung und Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz zunehmend etabliert. Ende 2014 produzierten 170 Biogasaufbereitungsanlagen etwa 100.000 Normkubikmeter Biomethan pro Stunde. Bei der Aufbereitung wird das gewünschte Methan von Kohlendioxid und anderen Begleitgasen abgetrennt und das Biomethan (auch Bioerdgas genannt) ist als Erdgassubstitut nutzbar. Durch die vorhandene Infrastruktur des Erdgasnetzes kann das Biomethan dann über beliebige Distanzen transportiert werden und entkoppelt von der Produktion an Orten mit großer Nachfrage in KWK-Anlage oder zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Ebenfalls als Kraftstoff in Erdgasfahrzeugen wird Biomethan verwendet – mit steigender Tendenz. | |||
'''Zur Abbildung:''' <br /> | |||
Biogas ist vielfältig nutzbar. Bei der direkten Verstromung über ein Blockheizkraftwerk entsteht neben „grünem“ Strom auch Wärme, die z. B. im landwirtschaftlichen Betrieb oder zu Heizzwecken in Bioenergiedörfern genutzt werden kann. | |||
Größere Anlagen bereiten Biogas oft zu Biomethan auf und speisen es als Bioerdgas in das Erdgasnetz ein. So kann Biomethan dort, wo es benötigt wird, zur kombinierten Strom- und Wärmenutzung, zur ausschließlichen Wärmenutzung oder zum Tanken in Erdgasfahrzeugen zum Einsatz kommen. Biomethan lässt sich im Erdgasnetz mit den vorhandenen Erdgasspeichern oder auch begrenzt anlagennah speichern und bedarfsgerecht einsetzen. | |||
=== Was muss beachtet werden? === | === Was muss beachtet werden? === | ||
Für die Errichtung und den anschließenden Betrieb von Biogasanlagen sowie die Ausbringung der | Für die Errichtung und den anschließenden Betrieb von Biogasanlagen sowie die Ausbringung der Gärreste ist eine Vielzahl von Gesetzen und Verordnungen zu beachten. Diese Anforderungen umfassen das Planungs-, Bau-, Wasser-, Naturschutz- und Abfallrecht. Ebenso sind die Vorschriften von Immissionsschutz-, Düngemittel- und Hygienerecht relevant. | ||
beachten. Diese Anforderungen umfassen das Planungs-, Bau-, Wasser-, Naturschutz- und Abfallrecht | |||
Biogas ist brennbar und in Mischungen mit 6–12 % Luft explosiv. Aus diesem Grund sind die Sicherheitsregeln für Biogasanlagen und die entsprechenden allgemeinen Regelwerke zu beachten (siehe Literaturverzeichnis). Grundsätzlich sind die Entstehung und das Entweichen von gefährlichen Gasen zu vermeiden. <br /> | |||
Die Betreiber haben eine Vielzahl von Nachweisen zu erbringen und Prüfungen durchzuführen,welche den sicheren Betrieb gewährleisten. Hierbei sind die europäischen und nationalen Vorschriften sowie die technischen Normen und Regelwerke (wie z. B.VDI, DVGW, [[DIN]]) zu beachten. Bei Einhaltung der gesetzlichen Vorgaben und Erfüllung der Sicherheitsstandards stellt der Umgang mit Biogas kein größeres Risiko dar als der mit Erdgas. | |||
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|Rohstoffe ||[[Energiepflanzen]]; Gülle und [[Organischer Reststoff|organische Reststoffe]] | |Rohstoffe ||[[Energiepflanzen]]; Gülle und [[Organischer Reststoff|organische Reststoffe]] | ||
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|Jahresertrag je Hektar ||4. | |Jahresertrag je Hektar ||4.945 m³/ha bzw. 3560 kg<sup>1)</sup> | ||
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|Kraftstoff-Äquivalent || 1kg Methan ersetzt ca. 1, | |Kraftstoff-Äquivalent || 1kg Methan ersetzt ca. 1,5l Ottokraftstoff o. 1,3 l Diesel | ||
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|Marktpreis || | |Marktpreis ||1,10 - 1,15 EUR/kg | ||
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| | |THG-Minderung || 16 g/CO2 äq/MJ für Biomethan aus Gülle (Vergleichskraftstoff Benzin: 83,8 g/CO2 äq/MJ) | ||
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|Technische Hinweise || | |Technische Hinweise ||Biomethan kommt ohne technische Anpassung in Erdgasfahrzeugen zum Einsatz (DIN 51624) | ||
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<sup>1)</sup> Grundlage: Flächenertrag von Mais | <sup>1)</sup> Grundlage: Flächenertrag von Mais 50 [t/ha*a]; Biogasausbeute 200 [m³/t]; Methangehalt 53 % <br /> | ||
<sup>2)</sup> Standardwerte für THG-Emissionen nach EU-RL 2009/28EG | |||
{{{TabH1/2}} Rohstofferträge zur Herstellung von Biomethan | {{{TabH1/2}} Rohstofferträge zur Herstellung von Biomethan | ||
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== Quelle == | == Quelle == | ||
* [http://www.bio-kraftstoffe.info www.bio-kraftstoffe.info] | * [http://www.bio-kraftstoffe.info www.bio-kraftstoffe.info] | ||
* http://mediathek.fnr.de/broschuren/bioenergie/bioenergie.html - Abgerufen: | * http://mediathek.fnr.de/broschuren/bioenergie/bioenergie.html - Abgerufen: 11.08.2017 | ||
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