Energieumsetzung in Biogasanlagen : Ergebnisse messtechnischer Untersuchungen an landwirtschaftlichen Biogasanlagen

Abstract

?oeber eine Messperiode von drei Jahren wurden verfahrenstechnische Kenndaten an vier landwirtschaftlichen Biogasanlagen messtechnisch erhoben. Es handelt sich um Anlagen mit einer elektrischen Leistung von 160 kWel und 200 kWel, die aus dem zugeführten Substrat zwischen 1.642 m³/d und 1.941 m³/d Biogas erzeugten. Im Nachgärer wurde ein Anteil von bis zu ein Drittel der gesamten Gasproduktion erzielt. Das Resultat spricht damit aus ökonomischer sowie ökologischer Sicht für die Ausstattung des Nachgärers mit einem Foliengasspeicher. Weiterhin wurden Versuche zur Ermittlung der Gasausbeute einzelner Substrate durchgeführt. Das Bio-gas enthielt 52,3-59,7 % Methan und 143,2-357,8 ppm Schwefelwasserstoff. Der elektrische Wirkungsgrad der acht untersuchten Blockheizkraftwerke (BHKW) beziffert sich bei den beiden 80 kWel-Motoren im Durch-schnitt auf 31,4 % und bei den sechs 100 kWel-Motoren auf 36,5 %. Die 80 kWel-Motoren erzielten einen thermischen Wirkungsgrad in Höhe von lediglich 29,4 % und die 100 kWel-Motoren von nur 28,9 %. Der elektrische Wirkungsgrad fällt mit 36,5 % auffallend hoch aus, während der thermische Wirkungsgrad deutlich niedriger lag als in der Literatur zu finden ist. Der durchschnittliche Heizölanteil der acht BHKW belief sich auf 13,6 % und erfüllt damit nicht die Forderung der Energieversor-gungsunternehmen von maximal 10 %. Die BHKW er-reichten 8.333 Betriebsstunden pro Jahr und damit eine Auslastung von 95,1 %. Die Anlagen produzierten 3,9-8,1 kWhel/(m³* d) elektrische Energie bezogen auf das Fermentervolumen bzw. 1,0-3,1 kWhel/(m³* d) bezogen auf das Nachgärervolumen. Für die Prozessenergie zum Betrieb der Anlagen wurde im Mittel 157,9 kWhel/d (3,7 %) an elektrischer Energie verbraucht. Die Substrat-analysen der Anlagen im Fermenter ergaben im Durch-schnitt einen pH-Wert von 7,7 (Nachgärer: 7,9), einen Trockensubstanzgehalt (TS) von 6,2 % (Nachgärer: 5,2 %) und einen organischen Trockensubstanzgehalt (oTS) von 44,5 kg/m³ (Nachgärer: 34,7 kg/m³). Das entspricht einer Abbaurate von 16 % TS und 22 % oTS von Fermenter zu Nachgärer, bei einer gesamten durchschnittlichen Verweilzeit von 105 Tagen. Im Gärrest des Nachgärers der Anlagen waren 4,3 kg/m³ Stickstoff, 2,3 kg/m³ Ammonium, 1,5 kg/m³ Phosphor und 3,9 kg/m³ Kalium enthalten.