Bei vielen Biogasanlagen schlummert noch Potenzial im Gärrestlager, bei der Eigenstromversorgung oder dem Wärmeverkauf. Beim Projekt „REzAB“ haben Wissenschaftler ermittelt, wie Sie die Produktion verbessern können.

Sätze wie: „Das haben wir immer schon so gemacht“ haben die Beteiligten im Forschungsprojekt „Repoweringmaßnahmen hinsichtlich zukünftiger Aufgaben von Biogasanlagen“ (kurz: REzAB) auf vielen Biogasanlagen zu hören bekommen. Denn das Beratungsnetzwerk C.A.R.M.E.N. aus Straubing hat zwei Jahre lang zusammen mit der Technischen Hochschule Ingolstadt, der Fachhochschule Münster und weiteren Partnern 14 Biogasanlagen aus Nordrhein-Westfalen und Bayern untersucht.

Ziel war es, herauszufinden, welchen Modernisierungsbedarf Biogasanlagen haben, die nach dem Ende ihrer EEG-Laufzeit an Ausschreibungen für die zehnjährige Verlängerung teilnehmen wollen. Dazu analysierten die Mitarbeiter den baulichen Zustand und das technische Optimierungspotenzial der 14 Anlagen, die für den Biogaspark in Deutschland repräsentativ sind.

Von den Maßnahmen haben wir fünf wichtige herausgegriffen. Den gesamten Leitfaden „Biogas nach dem EEG – (wie) kann’s weitergehen“ können Sie unter www.carmen-ev.de kostenlos herunterladen.

1. Verschwenden Sie keine Rohstoffe!

Mit einer besseren Ausnutzung der Biomasse im Fermenter können Biogasanlagenbetreiber Rohstoffe im Wert von etlichen Tausend Euro pro Jahr sparen. Die Wissenschaftler und Berater haben in dem Projekt in einem 60-tägigen Laborversuch untersucht, wie viel Gas sich noch aus dem Gärrest herausholen lässt. Ergebnis: Bei einigen Anlagen überstieg das Restgaspotenzial teilweise 8%. Das bedeutet: Diese Anlagen haben bei der Vergärung nur 92% des möglichen Biogases gewonnen, der Rest geht verloren. „Als Faustzahl sollten Betreiber ein Restgaspotenzial von maximal 5% anstreben“, sagt Victoria Grüner von der Abteilung Biogas und Landwirtschaft an der FH Münster.

Mit diesen Maßnahmen lässt sich die Energieausbeute erhöhen:

• hydraulische Verweilzeit mithilfe von mehr Fermentervolumen oder reduzierter Fütterung verlängern,
• Sinkschichten vermeiden wie z.B. Sandablagerungen, die auch das Fermentervolumen reduzieren,
• Substrat vorbehandeln,
• Kurzschlussströme vermeiden, damit kein unvergorenes Material in das Endlager gelangt,
• Logistik verbessern: kurze Transportwege vor allem bei Wirtschaftsdünger,
• kurze Lagerdauer, weniger Silierverluste mit einer guten Verdichtung und ausreichend Vorschub, keine offene Lagerung.

2. Nutzen Sie die Wärme!

Viele Biogasanlagenbetreiber nutzen die im Blockheizkraftwerk (BHKW) entstehende Abwärme. Aber nicht jeder Betreiber weiß genau, wie viel Wärme zusätzlich verkauft bzw. genutzt werden könnte. „Dabei helfen Wärmemengenzähler“, sagt Grüner (Bild 2, S. 34).

Die Projektpartner haben bei den Anlagen die Wärmenutzung ermittelt. Die meisten beheizen mit der Abwärme das eigene Wohnhaus sowie die Gärbehälter. Auf zehn Anlagen gab es zudem eine Trocknung. Nur wenige haben weitere Wohnhäuser versorgt, zwei der Betriebe auch jeweils eine Gärtnerei.

Um weitere Wärmesenken zu erschließen, empfiehlt Grüner den Betreibern, auf einer Karte mit einem Zirkel Kreise rund um die Anlage zu schlagen. Damit können sie ermitteln, welche Abnehmer sich in Entfernungen von 1 bis 3 km befinden.

Doch auch bei bestehender Wärmenutzung kann der Betreiber die zur Verfügung stehende Wärme nutzen:

• Nachrüstung eines Wärmetauschers am Ladeluftkühler,
• größere Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur im Wärmenetz: Das reduziert die Verluste;
• Installation eines Speichers sowie einer intelligenten Steuerung des Wärmenetzes.

„Nur wenn es keine weiteren Wärmesenken gibt, empfehlen wir die Nachrüstung einer Anlage zur Nachverstromung“, sagt Grüner. Das können Organic-Rankine-Cycle (ORC)-Anlagen sein, die mithilfe der Wärme Strom erzeugen.

3. Weniger stromkosten

Das BHKW, der Substrateintrag und die Rührtechnik sind die Hauptstromverbraucher in einer Biogasanlage. Der Verbrauch hängt jedoch stark vom jeweiligen Anlagenkonzept und dem Substratmix ab. „Wir haben einen hohen Stromverbrauch bei einer Anlage mit Biomethanaufbereitung und sehr wenig bei einer Güllekleinanlage festgestellt“, sagt Grüner.

Anhand der Ergebnisse haben die Projektbeteiligten Maßnahmen abgeleitet, um den Stromverbrauch zu senken:

• Generalüberholung am BHKW etwa alle 40000 Stunden, um den Wirkungsgrad zu steigern,
• Anpassung des Substratmixes, um den Rührbedarf zu senken: Einer hoher TS-Gehalt im Fermenter sorgt für höheren Eigenstrombedarf,
• Nachrüstung von Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung an den Rührwerken,
• Einsatz von Langsamläufern bei pastösen oder viskosen Substraten,
• Überprüfen des Substrateintrags: Anzahl und Länge der Förderschnecken bzw. Pumpstrecken (Bild 3) und Stromverbrauch bei der Substrataufbereitung bzw. Einbringung.

4. WEniger Methanlecks

Fast auf jeder Biogasanlage gibt es kleinere Methanlecks. Mit einem Methandetektor lassen sie sich meistens schnell finden und abstellen, zeigt das REzAB-Projekt. Die Wissenschaftler haben dabei einige neuralgische Punkte in den 14 Anlagen ausgemacht:

• offene Vorgruben, offene Überläufe,
• Schraubverbindung am Service-Schacht des Tragluftdachsystems,
• Dichtungen bei Schaugläsern, Schächten, Drucksicherungen,
• Verschraubungen und Abdichtung der Gasmembran,
• Seildurchführung von Tauchmotorrührwerken und Flanschverbindungen,
• Feststoffeinträge.

„Abgeleitet von der TRAS 120 empfehlen wir eine wöchentliche Prüfung mit einem einfachen Methandetektor“, sagt Victoria Grüner. Die Prüfung ist ebenfalls sinnvoll nach Erweiterungen oder anderen Arbeiten. Etwa alle drei Jahre sollte ein Dienstleister die Anlage mit einer Gaskamera auf versteckte Lecks untersuchen (Bild 4). „Wichtig ist ein Prüfplan, damit man bestimmte Bereiche nicht übersieht“, sagt Grüner.

Abhilfe schaffen regelmäßiges Nachfetten der Seildurchführung, das Nachziehen von Schrauben usw. Auch sollten Dichtungen zeitnah getauscht werden, wenn sie verschlissen sind.

5. Zusätzliche Messtechnik

Mit einer intelligenten Messtechnik lässt sich der Betrieb einer Biogasanlage komfortabel überwachen. Neben der üblichen Messtechnik, die heute Stand der Technik ist, gibt es aber weitere Parameter, deren Messung die Anlagensteuerung unterstützen kann:

• Betriebsstunden beim Notkühler und der Gasfackel: Sie zeigen, ob zu viel Wärme oder Gas abgegeben wird.
• Gasqualität im Gasraum und vor dem BHKW: Daran lassen sich Prozessstörungen erkennen und die Funktion der Gasreinigung prüfen.
• Biogasmenge (volumetrische Messung): Hieran können Sie die Güte des Gärprozesses erkennen und nachvollziehen, ob die Fütterung sowie die Stromerzeugung zur erzeugten Biogasmenge passen.
• Wärmemenge für Verbraucher und Eigenwärmebedarf: Sie zeigt, ob es noch ungenutzte Restwärme gibt. Außerdem können Sie die Wärmelieferung an den Wärmelastgang anpassen und damit optimieren.
• Biologische Prozessparameter wie den FOS/TAC- oder H2-Wert (Bild 5): Sie zeigen Fehlentwicklungen und Tendenzen an, anhand derer Sie z.B. die Substratversorgung anpassen können.

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