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
 
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