Bio- und Deponiegas Fachtagung, 17. April 2007, Nürnberg

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„Fallbeispiele aus dem Beratungsalltag Biogas-gut-beraten“ Jan Naeve, DAS - IB GmbH Kiel

DAS – IB GmbH LFG - & Biogas - Technology Biogas-, Klärgas- und Deponiegastechnologie: •Beratung, Planung, Projektierung •Schulung von Betreiberpersonal •Sachverständigentätigkeit u.a. nach § 29a BImSchG und öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger bei der IHK zu Kiel

Preetzer Str. 207 D - 24147 Kiel (techn. Sitz) Flintbeker Str. 55 D – 24113 Kiel (Kaufm. Sitz) Tel.: # 49 / 431 / 683814 Fax # 49 / 431 / 2004137 www.das-ib.de Email: [email protected]

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3. Statik dynamischer Systeme I

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Fermenter-Rührwerke

nicht gesichertes Rührwerk - > Hebelwirkung Gegen Schwingungen gesichertes Rührwerk

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Gliederung

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1. Einleitung 2. Ergebnisse einer Umfrage 2.1. Biogasausbeute 2.2. Fermenterproduktivität 2.3. Verweildauer 2.4. Auswirkung der Raumbelastung auf die Gasausbeute

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Gliederung

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3. Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz einer Biogasanlage 3.1 Ökonomische Maßnahmen 3.2 Technische Maßnahmen 3.3 Biologische Maßnahmen 4. Fallbeispiele aus der Praxis 5. Fazit

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1. Einleitung

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Alles Neu, Alles Anders ?!?! - Neuer Betriebszweig in der Landwirtschaft! - Neue technische Lösungen, Anlagen und Maschinen! - Neues Produkt ! - Neuer Vermarktungsweg !

- Pflanzenproduktion „eigentlich“ wie gehabt! - Einige Technik von Landwirtschaft übernommen! - Wettbewerbs- und Kostendruck - Synergieneffekte nutzen! 5

1. Einleitung

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Gibt es Optimierungsbedarf in der Praxis? Wie werden diese Schwachstellen in den Anlagen lokalisiert? - Umfrage und Gespräche mit Biogasanlagenbetreibern - Häufungen von Schadensfällen - Große Unterschiede bei relevanten Kennzahlen in der Praxis - Austausch zwischen Biogasanlagenbetreibern - Neue Lösungsansätze aus der Forschung und dem Beratungsalltag

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2. Ergebnisse einer Umfrage

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2.1 Biogasausbeute

Biogasausbeute m³ je t FM

Biogasausbeute von Silomais 250,00

Mittelwert: 180 m3/t FM

200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Anlagen

Schwankung:155 m3 bis 200 m3 fast 30%!!! 7

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2. Ergebnisse einer Umfrage

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2.1 Biogasausbeute Auswirkungen von verschieden Biogasausbeuten auf die Gestehungskosten von Biogas

Vollkosten je ha

Ertrag t/ha FM

Gasausbeute m³ je t FM

Gasmenge/ ha

Preis je m³ Biogas

Rel. Kosten/m3 Gas (180m³ je t FM = 100%)

1.100 €

40

160

6400

0,172 €

112,5%

1.100 €

40

180

7200

0,153 €

100,0%

1.100 €

40

200

8000

0,138 €

90,0%

1.100 €

40

220

8800

0,125 €

81,8%

Bei einer „500 KW Anlage“ würde die eine Schwankung im Aufwand von 90.000€ jährlich bedeuten!!! 8

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2. Ergebnisse einer Umfrage

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2.2 Fermenterproduktivität

täglich Gasproduktion je m³ Fermentervolumen

Fermenterproduktivität 3,00 2,50

„Kofermenteranlage“

2,00

Mittelwert: 1,1m3Gas/m3 Fermentervolumen

1,50 1,00 0,50 0,00 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

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Anlagen

- Effektivität je m3 Fermenterraum

Bezug auf die spez. Investitionskosten 9

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2. Ergebnisse einer Umfrage

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2.3 Verweildauer

Gasausbeute je t Mais FM

Auswirkung von Verweilzeit auf Gasausbeute 250 200 150 100 50 0 0

20

40

60

80

100

120

Verweilzeit in Tagen

10

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2. Ergebnisse einer Umfrage

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2.3 Auswirkungen der Raumbelastung auf die Gasausbeute

Biogasausbeute je t FM Mais

Biogasausbeute nach Raumbelastungsklassen 250 200 150 100 50 0 1-2 kg

2-3 kg

3-4 kg

4-5 kg

Raumbelastungsklassen 11

3. Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz einer Biogasanlage

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Ökonomische Maßnahmen

Technische Maßnahmen

Biologische Maßnahmen

Erfolgreicher Anlagenbetrieb

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3. Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz einer Biogasanlage

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3.1 Ökonomisch Maßnahmen - Spezifische Investitionskosten des Anlagetyps anpassen und gering halten - Betriebskosten minimieren (Substratkosten, Stützfeuerung, Eigenstrombedarf, Zusatzstoffe) - Anfahrzeit minimieren! - Gasausbeute optimieren!

Problem: - Die meisten Punkte zur Kostenminimierung müssen bereits bei der Bauplanung der Biogasanlage berücksichtigt werden. - Für die meisten Bauherren und zukünftige Betreiber ist es die erste Biogasanlage - „Die Zweite Anlage wird meist anders gebaut als die Erste“ - Optimierungspotentiale werden oft verkannt oder falsch eingeschätzt. 13

3. Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz einer Biogasanlage

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3.2 Technische Maßnahmen - Sparsame und effiziente Anlagentechnik verbauen - Haltbare, wartungs- und reparaturfreundliche Technik einsetzen - Wartungs- und Betriebsanleitungen umsetzen!

Problem: - Einige Grundsätze widersprechen denen der „Okönomischen Maßnahmen“ z.B.: Investitionskosten gering halten - Meist handelt es sich um neu entwickelte Anlagentechnik die noch nicht länger Erprobt wurde - Fehlende: Einweisungen, Betriebsanleitungen und Schulung der Betreiber - Jede Anlage weist andere Betriebsbedingungen auf. 14

3. Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz einer Biogasanlage

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3.2 Biologische Maßnahmen - optimales Inputmaterial in der Richtigen Zusammensetzung einsetzen - Futterration der Fermenterbiologie anpassen und optimieren - Kennzahlen und Fakten sammeln und auswerten (Inputstoff, Gärsubstratzusammensetzung, Output)

Problem: - Fehlende: Datendokumentation, Analysemethoden und Untersuchungen - Fehlende: Einweisungen und Schulung der Betreiber - Für „Viele“ ist ein Fermenter eine „Blackbox“ - Jede Anlage weist andere Betriebsbedingungen auf 15

4. Fallbeispiele aus der Praxis

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Anfahrzeit minimieren durch: - Betreuung und Planung der Anfahrphase bis zum erreichen der Volllast! - regelmäßige Messung der wichtigen Parameter und Anpassung des Anfahrplans - Befüllung der Anlage mit Animpfmaterial - Sofortige Reaktion auf negative Veränderungen im Fermenter - Erhöhung der Futtermenge bei Absinken des FOS/TAC Wertes unter einen „akzeptablen Wert.

Problem: säurebildende Bakterien haben eine Kürzere Generationszeit als Methanbildende Bakterien

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4. Fallbeispiele aus der Praxis

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Anfahren einer Biogasanlage: Input: - Speisereste (?? t), - Rindergülle (350 t), - Animpfmaterial (150 t)

Analyse des Gärsubstrats „Normalwerte“ < 140 1450 34,8 4,9 1,3 < 100 0,22

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4. Fallbeispiele aus der Praxis

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Rohgaswerte im Fermenter 4000

90

3500

80

3000

70 60

2500

50

2000

40

1500

30

1000 7,15 7,7 7,8

500 5,5

5,5

3,4

7,97 1,5

7,97 1

7,8 0,4

07 .0 1. 20 03 08 .0 1. 20 03 09 .0 1. 20 03 10 .0 1. 20 03 11 .0 1. 20 03 12 .0 1. 20 03 13 .0 1. 20 03 14 .0 1. 20 03 15 .0 1. 20 03

0

20 8,2810 0,3 0

H2S ppm Ch4 Co2 O2 ph in der Suppe

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4. Fallbeispiele aus der Praxis

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Fermenteranalyse 16 14 12 10 8

Kalkung

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In der Suppe Start pH wert: ml bis pH 5 ml bis pH 4,4

4 2 0

07 .0 1 08 .20 .0 03 1 09 .20 .0 03 1 10 .20 .0 03 1 11 .20 .0 03 1 12 .20 .0 03 1 13 .20 .0 03 1 14 .20 .0 03 1 15 .20 .0 03 1 16 .20 .0 03 1 17 .20 .0 03 1 18 .20 .0 03 1 19 .20 .0 03 1 20 .20 .0 03 1 21 .20 .0 03 1 22 .20 .0 03 1. 20 03

8,4 8,2 8 7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4

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4. Fallbeispiele aus der Praxis

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FOS/TAC Wert in der Anfahrphase

1,6

FOS/TAC Wert

1,4

Kalkung

1,2 1 0,8 0,6 0,4

Gewünschtes Niveau

0,2 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Tag 20

4. Fallbeispiele aus der Praxis

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Fermenter-Rührwerke

verbaut Ende 2000 verbaut Mitte 2006

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5. Fazit

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- In fast jeder Biogasanlage steckt noch Optimierungspotential! dies zu nutzen verspricht meist mehr Gewinn als eine Neuinvestition viele Anlagen müssen noch besser werden vor dem Hintergrund steigender Produktionskosten Biogas muss effizienter werden um sich eine gesamtgesellschaftlich Akzeptanz zu sichern

Wie wird dieses Ziel erreicht: - Betreibertreffen

lernen aus der Praxis

- Beratung auf alle Teildisziplinen (Ökonomie, Technik, Biologie) - Zusammenarbeit mit der Forschung und Entwicklung - Kosequente Datensammlung und Auswertung

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Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit!

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