Regenerative Energie
Hydrolysecontainer - flexible Anlagenkomponente zur Steigerung der Substratausnutzung in Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2014)
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
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2014)
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
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock (6/2014)
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.
Wirkung von Enzymzusätzen auf die rheologischen Eigenschaften von Fermenterschlämmen
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In Versuchen zur Bestimmung der Fließeigenschaften von Fermenterschlämmen hat die Behandlung mit dem Enzymprodukt BC.ZYM eine Verbesserung der Fließfähigkeit bewirkt. In weiteren Versuchen wurden Batch-Tests durchgeführt, bei denen fermentierte Enzymprodukte Fermenterschlämmen zugegeben wurden. Die Präparate decken ein individuelles, auf die Situation im Fermenter ein- gestelltes Multienzymspektrum ab bzw. setzen sich aus einer spezifischen Kombinationen der Enzyme zusammen. Erste Auswertungen zeigen zum Teil deutlich positive Effekte der spezifischen Enzymmischungen auf die Geschwindigkeit der Gaserzeugung. Die Versuchsanordnung zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften der behandelten Fermenterschlämme ist Teil einer laufenden Bewertung.
Steinklee - eine Energiepflanze für trockene Standorte
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Unter den aktuellen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen werden auf den trockenen Sandstandorten Norddeutschlands nur sehr wenige Fruchtarten angebaut. Bekannte Probleme enger Fruchtfolgen verstärken sich in diesen Regionen durch das insgesamt niedrige Ertragsniveau und das Fehlen bodenfruchtbarkeitsfördernder Kulturen.
Bestimmung der Effizienz von Biogasanlagen mithilfe der Methode der theoretischen 100 %
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Die gesamte Biogas-Branche steht in Anbetracht der Entwicklung der Rohstoffkosten und der öffentlichen Diskussion um die 'Vermaisung' vor ihrer größten Herausforderung. Aus diesem Grund ist die Verbesserung des Ertrags von Bio- gasanlagen durch Substrat seitige Kostensenkungen und die Steigerung der Effizienz des Fermentationsprozesses derzeit ein vorherrschendes Thema bei allen Beteiligten in der Biogasbranche. Ein objektiver und zuverlässiger Wirkungsnachweis der jeweiligen Maßnahmen ist zur Bewertung der getroffenen Maßnahmen und zur Ermittlung weiteren Handlungsbedarfs unerlässlich.
Technisch-ökonomische Optimierung von flexiblen Biogaskonzepten im Kontext des EEG
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Mit der im EEG 2012 eingeführten Direktvermarktung und der Flexibilitätsprämie wurden weitere Anreize geschaffen, die auf eine stärker systemorientierte Stromeinspeisung von Biogasanlagen (BGA) abzielen. Inwieweit diese an Vor-Ort-Verstromungsanlagen formulierte Erwartungshaltung umgesetzt wird, entscheidet die Wirtschaftlichkeit über die Gesamtbetriebslaufzeit. Um sowohl Neu- als auch Bestandsanlagen in eine flexible Betriebsweise zu überführen, sind i.d.R. Investitionen in ein neues und/oder größeres BHKW, einen zusätzlichen Gas- und/ oder Wärmespeicher sowie weitere technische Komponenten notwendig. Die derzeitigen Analysen zeigen, dass die Flexibilitätsprämie im Rahmen des Marktprämienmodells den größten Anreiz für die flexible Strombereitstellung aus Biogasanlagen darstellt. Zudem können durch eine intelligente Managementoptimierung Mehrerlöse an der EPEX Spot SE und dem Regelenergiemarkt erzielt werden. Die Zusatzerlöse, die mit einer flexiblen Betriebsweise der BGA einhergehen, sind allerdings stark von der jeweiligen Anlage abhängig. Eine Verdopplung der installierten elektrischen Leistung stellt für eine durchschnittliche Modellanlage gegenwärtig die wirtschaftlich sinnvollste Variante dar.
Prozesscharakteristik und Spurenelemente einer thermophilen Biogasanlagemit Rindergülle als Hauptsubstrat: Einfluss weiterer Temperaturerhöhung
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Der Schwerpunkt dieses Projekts lag auf der Ammoniumtoleranz, Abbaueffizienz und den gelösten, bioverfügbaren Spurenelementkonzentrationen bei verschiedenen Temperaturen in drei parallelen Biogasreaktoren eines Milchlandwirts. Erhöhte thermophile Bedingungen sollten das Gesundheitsrisiko bei der Verwendung von Gärresten als Dünger vermindern, aber auch die Effizienz der gut gehenden Hofanlage weiter steigern. Allerdings gibt es aufgrund älterer Literatur über schwach belastete Anlagen eine allgemeine Furcht vor einer Ammoniakinhibierung und damit so gut wie keine thermophil betriebenen Gülle-Biogasanlagen in Deutschland. Wir zeigen, dass es thermophil mit um mehrere hundert Prozent effektiveren Raumzeitausbeuten geht, wenn man konventionelle Biogasanlagen damit vergleicht.
