Regenerative Energie
Einfluss von Vorbehandlung und anaerober Vergärung auf die Faserzusammensetzung von Reisstroh
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2014)
Im Rahmen des Deutsch-Ägyptischen Projektes CEMUWA wurden Möglichkeiten der stofflichen und energetischen Verwertung von Reisstroh untersucht, wobei intensive Untersuchungen im Bereich anaerobe Vergärung durchgeführt wurden. Zur Beurteilung des Einflusses der Vorbehandlung in Kombination mit dem Anaerobprozess auf die Faserzusammensetzung bzw. den Faserabbau wurde die In-Sacco-Methode angewandt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wirkung der Vorbehandlung von Reisstroh gut in der Änderung der Faserzusammensetzung sichtbar ist. Eine Tendenz der Zunahme des Biogas- bzw. Methanertrages im Zusammenhang mit der Zunahme des Hemizelluloseanteils bzw. der Verringerung des Zellulosegehaltes konnte beobachtet, aber statistisch nicht gesichert werden.
Bilanzierung der Treibhausgasemissionen einer Biogasanlage - Ergebnisse aus der Praxis
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Die Erzeugung von Biogas steht häufig unberechtigt in der öffentlichen Kritik. Um dieser mit handfesten Zahlen entgegenzuwirken, kann die Berechnung einer Treibhausgasbilanz hilfreich sein. Der landwirtschaftliche Sektor war im Jahr 2011 für 7,7 % der in Deutschland emittierten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die in diesem Zusammenhang wichtigsten Treibhausgase (THG) sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O).
Untersuchungen zur Entwicklung der Biogasausbeute von Gras und Grassilagen in Abhängigkeit vom Schnittzeitpunkt
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Als wichtigstes Koferment zur Gülle hat sich die Maissilage mit ihren hohen spezifischen Gasausbeuten, hohen Methanhektarerträgen und einer guten Wirtschaftlichkeit durchgesetzt. Aufgrund der vielfachen Kritik hinsichtlich des regional übermäßigen Maisanbaus und der Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion nahmen in den letzten Jahren Bemühungen zu, alternative Substrate wie Getreideganzpflanzen Zuckerrüben oder bisher wenig bekannte Pflanzen wie die durchwachsene Silphie für den Einsatz in der Biogaserzeugung zu prüfen. Als Alternative ist auch immer wieder Gras bzw. Grassilage im Gespräch. Zwar hat sich gezeigt, dass Grünlandaufwüchse bzw. Grassilagen grundsätzlich als Kosubstrat für Biogasanlagen geeignet sind. Hinsichtlich der unterschiedlichen Grasqualitäten und deren Biogaspotenzial besteht jedoch Untersuchungsbedarf.
Hygienisierung von Rindergülle durch einen thermophilen Biogasprozess
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Gärreste sind flüssige oder feste Rückstände aus der Vergärung von Biomasse in einer Biogasanlage. Nach der neuen deutschen Rechtsgrundlage (Erneuerbare- Energien-Gesetz: EEG 2012), sollte die Verwendung von Mais oder anderen nachwachsenden Rohstoffen in Anlagen zur Methanproduktion reduziert werden (bis zu 60 % w/w Mono-Substrat). Daher wurde die Beimischung von Gülle attraktiver und wurde durch das EEG 2012 zusätzlich vergütet. Die Verwendung von unbehandelter Gülle als organischer Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen führt jedoch zu einem geschlossenen Kreislauf. Es können daher möglicherweise Krankheitserreger in die Umwelt gelangen. Dabei zeigten Arbeiten von Lebuhn, Philipp und Hölzle, dass bereits mesophil betriebene Biogasanlagen zu einer Abnahme von Enterobakterien und Enterokokken um mehrere Zehnerpotenzen führen können, auch wenn Langzeitstudien an einer realen Biogasanlage noch nicht publiziert sind.
Holzvergaser im kleinen Leistungsbereich bis 250 kWel. - Stand der Technik, Wirtschaftlichkeit und Best-Practice-Beispiele
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Die Entwicklung der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien (EE) ist in den letzten Jahren in Deutschland ausgesprochen dynamisch gewesen. Das EEG hat sich bisher zu einer Erfolgsgeschichte auf dem Weg hin zu einer nachhaltigen Energiewende entwickelt.
Insbesondere im Bereich der Biomasse sind heute Technologien bekannt, die neben Strom auch Wärme erzeugen und damit beide Energieformen gleichzeitig nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bereit stellen können. Seit etwa 3 Jahren hat hier bei den Festbrennstoffen eine interessante Technologie auf sich aufmerksam gemacht: die Holzvergasung, basierend auf fester Biomasse wie Holzhackschnitzel und Holzpellets.
Hydrolysecontainer - flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen
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Biogas nimmt eine wichtige Rolle im Energiemix ein. Als bisher einzige speicherbare Energiequelle unter den erneuerbaren Energien, kann es flexibel dem schwankenden Energiebedarf entsprechend verwertet werden. Aus diesem Grund und um den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2030 auf 50 % zu erhöhen (EEG 2012), ist ein weiterer Ausbau der Biogasproduktion unerlässlich. Seit der Einführung des EEG 2012 ist aufgrund stark veränderter Rahmenbedingungen ein Rückgang des Anlagenzubaus festzustellen. Die Chancen für einen weiteren Ausbau der Biogasproduktion liegen daher in der Optimierung und Effizienzsteigerung bestehender Anlagen sowie in der Entwicklung bedarfsangepasster Konzepte für Neuanlagen.
Energetische Nutzung agrarischer Reststoffe mittels thermo-chemischer Wandlung in Wirbelschichtreaktoren
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Wirbelschichtverbrennungsanlagen zeichnen sich durch eine hohe Effizienz in der Ausnutzung des energetischen Brennstoffpotentials aus und bieten sich aufgrund der gegenüber Rostfeuerungen niedrigeren Betriebstemperaturen für die Nutzung von Brennstoffen mit problematischen Ascheschmelzverhalten an. Durch die Verwendung von Wirbelbettmaterialien auf Calciumbasis bzw. durch entsprechendes Additivieren der Reststoffe mit calciumhaltigen Adsorbentien lässt sich das Aufschmelzen der Aschen beeinflussen. Darüber hinausgehend kann durch luftgestufte Verbrennung dem hohen emissionsfähigen Brennstoff-Stickstoffanteil von halmgutartigen Reststoffen effektiv entgegengewirkt werden.
Perspektiven der Biomethanerzeugung und -nutzung nach der EEG-Novelle
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Die Biomethanerzeugung und -nutzung in Deutschland wurde seit 2006 kontinuierlich ausgebaut. Antrieb war bis heute vor allem die Vergütung des Stroms aus Biomethan nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG). Durch die anstehende Novellierung des EEG sind diesbezüglich starke Einschnitte vorgesehen, die eine Verstromung von Biomethan in nahezu allen Fällen unwirtschaftlich machen. Dies betrifft sowohl Biomethan aus neuen Erzeugungsanlagen, als auch aus Bestandsanlagen, welche aufgrund auslaufender Absatzverträge gezwungen sein können, neue Vermarktungswege zu erschließen.
Flexible Biogaserzeugung durch technische und prozessbiologische Verfahrensanpassung
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Die zukünftige Energieversorgung wird auf einem hohen Anteil fluktuierender Energien, z.B. Wind und Sonne, basieren. Um witterungsbedingte Schwankungen in der Energieversorgung auszugleichen sind regelbare Energieerzeuger erforderlich. Mit Biogas betriebene Verstromungsanlagen bieten den Vorteil, Strom zeitlich unabhängig von Sonne und Wind bereitstellen zu können.
Einsatz von Natriumhydrogencarbonat in landwirtschaftlichen Biogasanlagen
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Durch häufige Substratwechsel innerhalb von Biogasanlagen und einer stark schwankenden Futterqualität kann es zu sinkenden Prozessstabilitäten und einer zunehmenden Versäuerung des Fermenters kommen. Im kontinuierlichen Labormaßstab wurde erfolgreich der präventive und akute Einsatz von Natriumhydrogencarbonat (Bicar®) zur Behebung von Versäuerungen nachgewiesen. Die Überführung und Anwendung der Erkenntnisse aus den Laborversuchen in eine landwirtschaftliche Praxisanlage war Gegenstand der Arbeit. Grundlage bildeten zwei baugleiche Biogasanlagen, wobei eine nachweislich durch Überfütterung in ihrer Prozessstabilität beeinträchtigt war und daraufhin mit Bicar® behandelt wurde, während die zweite Anlage stabil lief und als Kontrolle diente. Beide Anlagen gehörten zu einem Anlagenkomplex und wurden vor dem Versuch unterschiedlich in Art/ Menge und während des Versuches mit identischen Substraten versorgt. In der überfütterten Praxisanlage konnte Bicar® sowohl zur Akutapplikation wie auch als Präventionsmittel erfolgreich eingesetzt werden und bestätigt damit bisherige Ergebnisse aus Laborversuchen. Zudem zeigte sich die leistungsfördernde Wirkung in Form einer höheren Biogasausbeute bei gleichzeitig hohen Methanqualitäten und einer Reduzierung klimarelevanter Spurengase im Gärrest.
