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Technik &Management

Technik &Management Wasser/Abwasser HöhereDurchmischung fürbesseren Biogas-Ertrag Eine speziell auf Bioreaktoren ausgelegte Breibeschickung nutzt ein Pumpensystem, das die Gasausbeute und damit den Wirkungsgrad ihres Fermenters deutlich erhöht. Thorsten Gilles Gras, Mais, Ganz-Pflanzen-Silage – rund 50 Tonnen Rohmaterial setzt die Biogasanlage im oberbayerischen Schainbach/Ehekirchen täglich um. Ein angeschlossenes Blockheizkraftwerk erzeugt aus dem Gas 1Megawatt Strom. Die zugleich entstehende Wärme dient teilweise zur Temperierung desFermenters,der Rest heiztüber ein kleines Fernwärmenetz die Wohnhäuser des Betreibers und seiner Nachbarn. Ein nachhaltiges Nutzungskonzept war damit zwar gegeben, darüber hinaus wollte derBetrieb fürBioenergie jedoch auch die Effizienz des Bioreaktors verbessern.Zielwar es,die RührzeitenimFermenterauf maximal15Minutenpro Stundezubeschränkenund die benötigte Inputmenge im Vergleich zu einer Standard-Biogasanlage um 5bis 8Prozentzureduzieren. Jedes Rühren kostet Strom Problematisch waren bei diesen Anforderungen zum einen die Materialeigenschaften der Biomasse und zum anderen der chemische Prozess im Fermenter selbst: Die fasrigen Rohstoffe lassen sich inder Regel nur schwer vermischen und verklumpen schnell. Dadurch können sich die Gärungsbakterien und die für sie wichtige Prozesswärme nicht gleichmäßig verteilen. Auch neigen die Feststoffe dazu, aufzusteigen und eine Schwimmdecke im Behälter zu bilden, die die Gasproduktion behindert und im Extremfall das biologischeGleichgewicht derAnlagen kippen lässt. Um das zu verhindern, wird ein Rührwerk eingesetzt, das die Schicht aufbricht und durch die Durchmischung zudemden vollständigen Abbau des Substrats verbessern soll. Allerdings kostet jedes Rühren Strom und störtden Gärprozess. Bild: Netzsch Zur Homogenisierung der Inputstoffe von Biogasanlagen hat Netzsch Mohnopumpen eine spezielle Mischpumpe entwickelt. Mischen vor dem Fermenter Umgehen lässt sich dieser Zwiespalt durch eine sorgfältige Vermischung der Eingangsmaterialien zu einemteils flüssigen Medium, noch bevor sie in den Fermenter kommen. Diese Form der Breibeschickung reduziert zum einen die nötige Rührwerkslaufzeit. Zum anderen wird das neue Material bereits währenddes Mischens mitaktiven Bakterien durchsetzt, sodass diesesofortanfangen können zu arbeiten. Ein Anmaisch-Bottich wird damit überflüssig. Da sich die Rohstoffe durch die vergrößerteOberflächeleichtererwärmenlas- sen, kommt es im Winter außerdem nicht zu einer partiellen Auskühlung. Als zusätzlicher Vorteil ist die Beschickung mit dem Substratbrei über Leitungen möglich, wodurch mehrereFermenter von einer Zentralstelle aus gefüttert werden können. Neue Mischpumpe entwickelt Um die dazu notwendige Homogenisierung der Rohstoffe zuerreichen, hat der Pumpenhersteller Netzsch Mohnopumpen aus Waldkraiburg eigens die Nemo B.Max Mischpumpe entwickelt. Die Anlage besteht aus einer Mischschnecke, die über einenTrichterbefüllt wird, einem daran anschließenden Stopfraum und einer Exzenterschneckenpumpe zur Förderung des Breis in den Fermenter. Für die gründliche Vermengung der Eintragsmaterialien sorgen vor allem die Steigung und die Segmentierung der Mischschnecke. Da- 38 UmweltMagazin Januar -Februar2012

Schematischer Überblick über ein Biogasanlagenkonzept. Grafik: Netsch durch bildetsichein hoherVolumenstrom, es wirdmehrSubstratinden Stopfbereich bewegt alsdie Exzenterschneckeabtragen kann. Das überschüssige Medium fließt daher zurück in die Mischkammer,wodurch Turbulenzen in der Zirkulation entstehen. Um diesen Effekt nochzuverstärken, wirdRezirkulat aus dem Fermenter entgegen der Förderrichtung in die Kammereingespeist. Der Zuführstutzen wurdedabei so ausgerichtet, dass sich weitere Verwirbelungen im Substrat entwickeln. Mischschnecke speziell beschichtet Dank dieser Vermischung lassen sich verschiedene Arten vonBiomasse –von Maissilage biszuHühnertrockenkot –zu einempumpfähigen Medium verarbeiten. Fördermengenvon biszu70Kubikmeternpro Stundebei biszu48bar Druckkönnen damit realisiert werden.Standardmäßig sind alle NemoB. Max-Pumpenauf mindestens 12 barausgelegt. Da die meisten herkömmlichen Anwendungen nur ein bis 3bar benötigen, verschleißen die Anlagen kaum und zeichnen sich durch hohe Standzeitenaus.Umdarüber hinaus denbesonders strapazierten Mischbereich zu schützen,wurde dasGehäuse verstärkt und der Fülltrichter sowie die Mischschnecke speziell beschichtet, wasdas Metall vorKontakt mit abrasiven und aggressiven Medienbewahrt. Einbringung im unteren Drittel des Fermenters Die Mischpumpe in Schainbach wird über einen Dosierer und einenExtruder,der die Rohstoffezerfasert,befüllt. Rund 40 Kubikmeter Biomasse-Brei werden hierpro Stundemit maximal 3bar gefördert.Die Menge wirdimunterenDritteldes Fermenters eingebracht. Dadurch entsteht Bewegung in einemBereich,imdem das Rührwerksonstnur schlecht arbeitenkann. Dassorgt dafür, dass derganzeBehältergenutzt werdenkann. DieBefüllung vonuntenerhöht auchdie EigenkonvektionimFermenterund verhindert, dasssichauf dem Medium eine Schwimmschicht bildet. So können die Bakterien unteridealenBedingungen arbeitenund das erzeugte Gasungehindert aufsteigen. Bei dieser Technik wird für dieselbe Menge Gas etwa 8Prozent weniger Substrat benötigt. Die Rührwerklaufzeitkonnteum40Prozentzurückgefahren werden. Thorsten Gilles, Netzsch Mohnopumpen GmbH, Waldkraiburg, thorsten.gilles@netzsch.com Hervorragende Berufsperspektiven für Führungs- und Fachkräfte Weiterbildender Masterstudiengang der TU Berlin „Urbane Versorgungsinfrastrukturen (M.Sc.)“ I Hochaktuelle Forschung I Anwendungsorientierte Praxis I Ganzheitliche Perspektive Bewerbungsfrist 29. Februar 2012 Einzigartige Weiterbildung auf Universitätsniveau | Schwerpunkt Wertschöpfungsbereiche von Querverbundunternehmen | Ab Sommersemester 2012 | Eigener Campus mit Reallaborcharakter in Berlin | Exzellentes Netzwerk für Forschungs- und Praxisprojekte | Elektrizität, Gas,Wärme,Wasser,Entsorgung, Projektmanagement, Informationstechnik | Intensive Betreuung | Studiengebühr 5.000 Euro pro Semester | Maßgeschneiderte Angebote für Unternehmen | Stipendienvergabe möglich Infos unter: www.campus-euref.tu-berlin.de und info@campus-euref.tu-berlin.de UmweltMagazin Januar -Februar2012 39

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