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Stand: 14. Mai 2009 | |
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Biogas
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Gliederung:
Am Freitag, den 8. Mai 2009 besichtigten die Mitglieder des Arbeitskreises Umwelttechnik des VDI Bezirksvereins Braunschweig (vgl. Abb. 1) die Biogasanlage des Abwasserbandes Braunschweig und das Biogas Blockheizkraftwerk (BHKW) von BS|ENERGY. Herr Bernhard Teiser (4. v.l.), der Geschäftsführer vom Abwasserband Braunschweig, und Frau Verena Stroot (5. v.l.) von BS|ENERGY hatten die Aufgabe übernommen, uns zu informieren und uns die Anlage(n) zu zeigen.
Abb. 1: Die Teilnehmer der Exkursion
Der Abwasserverband verregnet ca. 2/3 der geklärten Abwässer der Stadt Braunschweig auf den Feldern der Mitgliedslandwirte. Die Abwässer weisen einen hohen Reinheitsgrad auf, nutzen beispielsweise die Grenzwerte der Klärschlammverordnung nur zwischen 20 und 30 % aus. Durch diese Verregnung wird die Bodenqualität verbessert (Düngung) und teilweise erst eine landwirtschaftliche Nutzung möglich. Vor einigen Jahren wurden von einigen Lebensmittelunternehmen erhöhte Anforderungen an die Qualität der eingesetzten Lebensmittel gestellt. So wurde beispielsweise verlangt, dass die Felder nicht mit Klärschlamm bzw. (gereinigtem) Abwasser gedüngt werden. In der Folge kam es zu Absatzproblemen bei einigen Landwirten. Um dieses Problem zu lösen und die Absatzchancen der angebauten landwirtschaftlichen Produkte zu verbessern entschied sich der Abwasserverband zur Produktion von Biogas. Für diese Biogasproduktion können Energiepflanzen in der Region angebaut werden und die Bauern haben neben der Lebensmittelproduktion einen weiteren Absatzmarkt für Ihre Produkte.
Zunächst plante der Abwasserverband den Bau von zwei kleinen Anlagen. Es stellte sich jedoch schnell heraus, dass eine große Anlage wirtschaftlicher betrieben werden konnte.
Ursprünglich war geplant, das erzeugte Biogas in Hillerse in einem Blockheizkraftwerk zu Strom und Wärme zu veredeln. Allerdings war die erzeugte Wärme nur sehr begrenzt nutzbar und so entstand die Idee, das Biogas dorthin zu transportieren, wo neben dem Strom auch die Wärme wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll verwertet werden kann.
BS|ENERGY schlug dem Abwasserverband vor, das Biogas abzunehmen, es nach Braunschweig-Ölper zu transportieren, um es hier in einem Biogas-Blockheizkraftwerk einzusetzen. Im Gegensatz zu dem Standort in Hillerse bestand so Möglichkeit, neben dem erzeugten Strom auch die erzeugte Wärme durch das Einspeisen in das Braunschweiger Fernwärmenetz sinnvoll zu nutzen. Es wurde ein Vertrag zwischen dem Abwasserverband und BS|ENERGY mit einer 20jährigen Laufzeit und einer Mindestabgabe von 38.000 MWh Biogas pro Jahr geschlossen.
Zusätzlich zum BHKW von BS|ENERGY in Ölper mit einer Leistung von 2 MW betreibt der Abwasserverband ein eigenes, kleines BHKW mit einer Leistung von 0,5 MW. Dieses BHKW erzeugt die notwendige Prozesswärme für die Erzeugung des Biogases und speist den Strom ins Netz.
Im ersten Jahr gab es einige Anlaufprobleme, bis die richtigen Bedingungen für die Bakterien der Biogasproduktion gefunden wurden. Insbesondere die Bakterien der 2. Stufe, die Methan "herstellen", erwiesen sich als sensible. Mittlerweile wird eine Leistung von bis zu 114 % erreicht.
In die Anlage werden täglich 120 Tonnen Material eingebracht. Das Material besteht im wesentlichen aus Biomais. Die Pflanzen werden zwischen Milch und Teigreife geerntet, also vor der Reife! Dies erklärt sich durch die zu diesem Zeitpunkt höhere Energieausbeute. Der Roggen ist mit einem Anteil von 12 % untergeordnet. Beim Mais werden ca. 55 % der Energie aus den Körnern gewonnen, beim Roggen ca. 70 % aus den Ähren. Die geerntete Biomasse kann ca. zwei Jahre gelagert werden (vgl. Abb. 2).
Abb. 2: gelagerte BiomasseBei der Planung der Anlage wurde von einer benötigten Anbaufläche von 1.000 ha ausgegangen, auf der beispielsweise 52 t Mais/ha geerntet werden sollten. Aufgrund der Erfahrungen der vergangenen Erntejahre (1. Erntejahr 55 t/ha, 2. Erntejahr 65 t/ha und 3. Erntejahr 68 t/ha) zeigte sich jedoch, dass nicht die gesamte Fläche benötigt wird.
Die Biomasse (ca. 5 t/Std. vgl. Abb. 3) wird der Anlage zugeführt (vgl. Abb. 4) und mit Zusatzstoffen ergänzt (vgl. Abb. 5). Die Masse wird den Fermentern zugeführt, in denen dann das Biogas (ca. 1.000 m³/Std.) erzeugt wird (vgl. Abb. 6).
Abb. 3: Biomasse Abb. 4: Zuführung der Biomasse
Abb. 5: Zusatzstoffe Abb. 6: Fermenter Die Qualität des Biogases wird dabei regelmäßig gemessen (vgl. Abb. 7).
Abb. 7: Zusammensetzung des BiogasesDer Biomasse wird der Kohlenstoff entzogen, die Reststoffe werden zunächst entwässert (vgl. Abb. 8) und können dann wiederum als Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden (vgl. Abb. 9).
Abb. 8: Entwässerungsbehälter Abb. 9: entwässerte Reststoffe Das erzeugte Biogas übernimmt BS|ENERGY auf der Biogasanlage in Hillerse (vgl. Abb. 10) und transportiert es über eine 20 km lange Biogasleitung nach Braunschweig Ölper (vgl. Abb. 11), um es dort in einem BHKW in Strom und Wärme umzuwandeln.
Abb. 10: Einleitung des Biogases in die Transportleitung Abb. 11: Ankunft des Biogases im BHKW
Im Anschluss an die Besichtigung der Biogasanlage in Hillerse fuhren wir zum BHKW in Braunschweig-Ölper und Frau Verena Stroot (BS|ENERGY) erläuterte uns die Funktionsweise der Anlage (vgl. Abb. 12 und BHKW-Grund-Fließbild [PDF-Datei 330 KB]).
Abb. 12: Frau Verena Stroot (BS|ENERGY)
(BHKW-Grund-Fließbild als PDF-Datei 330 KB)Einführend zeigte uns Frau Verena Stroot das Fernwärmenetz von BS|ENERGY in Braunschweig (vgl. Abb. 13), wodurch ca. 40 % des Wärmebedarfs in Braunschweig gedeckt wird. Die Fernwärme wird in fünf Heizkraft- bzw. Heizwerken erzeugt.
Außerdem konnten wir die Streckenführung der 20 km langen Biogasleitung, die unter der Autobahn A2 und dem Mittellandkanal verläuft, auf einer Karte sehen (vgl. Abb. 14). Auf dieser Karte waren auch die weiteren Biogasanlagen in der Region verzeichnet, denn die Biogasleitung ist so ausgelegt, dass auch weitere Biogaserzeuger das Gas in die Leitung einspeisen können.
Abb. 13: Fernwärmenetz in Braunschweig
(Fernwärmenetzkarte als PDF-Datei 260 KB)Abb. 14: Verlauf der Biogasleitung
(Ferngasleitungskarte als PDF-Datei 198 KB)Für den Transport des Biogases muss dieses zunächst verdichtet und getrocknet werden. Dies geschieht noch in Hillerse. In Ölper angekommen, hat das Gas eine Temperatur, die im Sommer bei ca. 15°C und im Winter bei ca. 8°C liegt. Das Biogas hat einen Methananteil von ca. 50 %. Im Vergleich dazu hat Erdgas, das direkt an die Verbraucher geliefert wird, einen Methangehalt von mehr als 85 %.
Bevor das Biogas den Motoren zur Verbrennung zugeführt wird, wird es in einem Aktivkohlefilter entschwefelt (vgl. Abb. 15).
Das Biogas wird in der BHKW-Anlage zur Strom- und Wärmegewinnung eingesetzt (vgl. Abb. 16). Aus den ca. 8 Mio. m³ Biogas , die jedes Jahr in der Anlage eingesetzt werden, werden 16 Mio. kWh Wärme (entspricht der Versorgung von ca. 1.000 Haushalten) und 15. Mio. kWh Strom (entspricht der Versorgung von ca. 3.800 Haushalten) gewonnen.
Abb. 15: Aktivkohlefilter Abb. 16: BHKW-Motor Eingespeist wird die erzeugte Wärme in das Fernwärmeinselnetz Ölper, über das die umliegenden Forschungseinrichtungen (Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und Johann Heinrich von Thünen-Institut, ehem. FAL) versorgt werden. So kann die Wärmegrundlast über die Biogas-BHKW-Anlage gedeckt werden. Wenn der Wärmebedarf im Winter steigt, wird das vorhandene Heizwerk hochgefahren. Diese Anlage besteht aus drei Heizkesseln mit einer thermischen Leistung von 25 MW und einem mit Erdgas betriebenen BHKW mit einer Leistung von 2 MW.
Schlussbemerkung
Zum Schluss bleibt festzuhalten, dass wir einen sehr interessanten Eindruck von der Produktion von Biogas und der Weiterverarbeitung zu Strom und Wärme bekommen haben. An dieser Stelle noch einmal herzlichen Dank an Herrn Teiser und Frau Stroot, die uns umfassend informiert und alle unsere Fragen beantwortet haben.
Anmerkung:
Alle Fotos: Dr. Frank Schröter
Nützliche Links zum Thema:
Biogas Blockheizkraftwerk (BHKW) von BS|ENERGY.
Arbeitskreis Umwelttechnik Arbeitskreisleiter: Dr.-Ing. Frank Schröter Kontaktadresse: St.-Wendel-Str. 4
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