Massenbilanzierung von Biogasanlagen - Möglichkeiten und Herausforderungen für die Effizienzbewertung von Biogasanlagen

Für die Entwicklung und den effizienten Betrieb von Biogasanlagen ist die Kenntnis des Abbauverhaltens der einzelnen Substrate bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen von entscheidender Bedeutung. Dabei bietet die Massenbilanzierung zusammen mit der Erfassung prozessbegleitender Messwerte und Laboranalysen vielfältige Möglichkeiten für eine zweckmäßige Anlagenauslegung und kontinuierliche Effizienzbewertung der Gärstrecke.
Im vorliegenden Beitrag wird eine systematische Methode zur vollständigen Massenbilanzierung einer Biogasanlage auf Basis der fermentierbaren organischen Trockensubstanz (FoTS) vorgestellt.

Für die Auslegung und die Effizienzbewertung von Biogasanlagen werden die Möglichkeiten einer Massenbilanzierung auf Basis der fermentierbaren organischen Trockensubstanz (FoTS) vorgestellt. Ausgehend von den fermentierbaren Bestandteilen der zugeführten Substrate lässt sich der Umsatz im Fermenter bei stationärem Anlagenbetrieb anhand von üblichen Messdaten über Biogasvolumenstrom, Restgaspotential, kinetische Reaktionsraten und die Gehalte an Trockensubstanz (TS) sowie Asche im Gärrest berechnen. Das Biogasbildungspotential der Substrate ist dabei über den Gehalt an fermentierbaren Nährstoffen und die Stöchiometrie ihrer Umsetzung zu Methan und Kohlendioxid unter zusätzlichem Wassereinbau definiert. Unter Annahme, dass 5% der FoTS in Bakterienbiomasse inkorporiert werden, ergaben die stöchiometrischen Berechnungen für Halm- und Körnerfrüchte im Mittel ein Gasbildungspotential von 809 m³ Biogas und 420 m³ Methan je kg umgesetzter FoTS. Der entsprechende stöchiometrische Wassereinbau in das Biogas betrug dabei 11,25 %.

Die bisherige Methode zur Schätzung der Gehalte an FoTS in pflanzlicher Biomasse beruht auf der Auswertung von vorliegenden Datensammlungen zur Verdaulichkeitsmessung an Schafen (in-vivo-Methode). Aufgabe der Zukunft wird es sein, eine standardisierbare Labormethode (in-vitro-Methode) für die Bestimmung der Fermentierbarkeit der oTS aus pflanzlicher Biomasse sowie aus Abfall- und Reststoffen zu entwickeln. Weitere Forschungsarbeiten sollten auf Labormethoden für die Bestimmung der substratspezifischen Größen Biogasbildungspotential je MasseeinheitFoTS und kinetische Reaktionskonstante gerichtet sein.



Copyright: © Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock
Quelle: 8. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2014)
Seiten: 11
Preis: € 5,50
Autor: Dipl.-Ing. Sören Weinrich
Prof. Dr. agr. habil. Friedrich Weißbach
Dr.-Ing. Jürgen Pröter
Dr.-Ing. Jan Liebetrau
Prof. Dr. Michael Nelles
 
 Diesen Fachartikel kaufen...
(nach Kauf erscheint Ihr Warenkorb oben links)
 Artikel weiterempfehlen
 Artikel nach Login kommentieren


Login

ASK - Unser Kooperationspartner
 
 


Unsere content-Partner
zum aktuellen Verzeichnis



Unsere 3 aktuellsten Fachartikel

Nutzung von Batteriespeichern im Rahmen der Netzampel
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Die Zunahme erneuerbarer Stromerzeugung sowie flexiblen Stromverbrauchern im Verteilnetz erfordert neue Koordinierungskonzepte zur Nutzung der dort bestehenden Flexibilität wie im Rahmen des Engpassmanagements. Ein Ansatz ist das quotenbasierte Netzampelkonzept, mit dem in der gelben Ampelphase prognostizierte Engpässe vermieden und in der roten Phase unvorhergesehene Engpässe im Echtzeitbetrieb beherrscht werden. Steuerbare Kundenanlagen wie Batteriespeicher können in beiden Phasen den sicheren Betrieb des zukünftigen Stromnetzes unterstützen.

Gastransportnetze als Partner der Energiewende - Herausforderungen und Potenziale
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Die Gastransportsysteme werden einen wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten. Zunächst ist der Einsatz von Gas anstelle anderer fossiler Brennstoffe eine schnell wirksame und effektive Maßnahme zur Verlangsamung des Anstiegs der COâ‚‚-Emissionen. Eine Umstellung des Energieverbrauchs auf regenerativ erzeugten Strom erfordert einen Ausbau der Energietransportsysteme. Auch hier können die Gasnetze einen wichtigen Beitrag leisten, indem klimaneutral erzeugte Gase transportiert und verteilt werden.

Aufwertung der Wasserkraft bei wasserrechtlichen Abwägungsentscheidungen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2020)
Die Entwicklung des wissenschaftlichen Kenntnisstands wie auch der gesellschaftlichen und politischen Aufmerksamkeit ist in Deutschland in das Klimaschutzgesetz mit verbindlichen Klimazielen gemündet. Die Wasserkraft stellt einen wichtigen Baustein der notwendigen und dringlichen Energiewende dar. Soweit Konflikte mit der Gewässerökologie sich als Hemmnis darstellen, sind diese über das wasserrechtliche Ausnahmeregime einzelfallbezogen lösbar. Die Rechtsprechung erkennt dies zunehmend an. Die zuständigen Behörden sind verpflichtet, im Rahmen der Verhältnismäßigkeit den Belangen der Wasserkraft angemessen Rechnung zu tragen.