Optimierung der Verfahrenstechnik landwirtschaftlicher Biogasanlagen

Das Projekt wurde mit dem Ziel durchgeführt, Defizite im Bereich Technik und Anlageneffizienz auf landwirtschaftlichen Biogasanlagen zu ermitteln. Dabei wurde beabsichtigt, durch die Untersuchungen Betreibern eine Hilfestellung zur Sicherung eines stabilen Anlagenbetriebes zu geben sowie Neueinsteigern wertvolle Ratschläge zur Anlagenplanung bereit zu stellen. Die intensive Datenerhebung an zehn bayerischen Biogas-Pilotbetrieben lieferte die Datengrundlage für die Beurteilung des Anlagenbetriebes.

Bei einigen der untersuchten Anlagen wurden sehr zufriedenstellende Werte in der elektrischen Auslastung erreicht. Leistungseinbrüche hatten recht unterschiedliche Gründe. Bisweilen konnten Ausfälle technischer Komponenten wie Rührwerke oder Eintragstechnik für die Defizite verantwortlich gemacht werden. Bei drei der zehn Anlagen waren prozessbiologische Hemmungen die Ursache für den Leistungsrückgang.
Die Untersuchungen zeigten, dass bei vielen der untersuchten Biogasanlagen vor allem in der warmen Jahreszeit große Anteile der thermischen Energie ungenutzt blieben. Die Entwicklung geeigneter Wärmekonzepte stellte sich in vielen Fällen als schwierig heraus.

Zur Bewertung des Abbaugrades der Einsatzstoffe wurden Restgaspotentialmessungen durchgeführt. Es zeigte sich, dass bei einer Verweilzeit von unter 100 Tagen auch in mehrstufigen Anlagen mit einem erhöhten Restgaspotential von mehr als 1 % gerechnet werden muss. Für die Einschätzung des Restgaspotential-Niveaus kann mit Einschränkungen der Gehalt an flüchtigen Fettsäuren in der Gärrestprobe herangezogen werden. Anlagen mit einer Konzentration von weniger als 500 mg Essigsäureäquivalent/kg wiesen meist ein Restgaspotential von weniger als 1% auf. Auf Grundlage des verfügbaren Datensatzes konnte jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Gesamtverweilzeit und Restgaspotential formuliert werden.

Es wurden verschiedene Verfahren zur Substratkonditionierung an einer Praxis-Biogasanlage untersucht. Bei Verwendung eines Nasszerkleinerers konnte eine merkliche Reduzierung der durchschnittlichen Partikellänge bewirkt werden. Eine signifikant positive Auswirkung auf die Biogasausbeute konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. Weiterhin wurde der Effekt eines Verfahrens zum Substrataufschluss mittels Hochspannung geprüft.

In sieben der zehn untersuchten Anlagen kamen zumindest zeitweise Gärhilfsstoffe zum Einsatz. Einige der Stoffe sollten zur Steigerung der Biogasausbeute beitragen. Hier konnte kein eindeutiger Effekt auf die erreichte Biogasausbeute nachgewiesen werden.

Die Untersuchungen zeigten, dass bereits nach wenigen Betriebsjahren bei verschiedenen Anlagenkomponenten Verschleiß feststellbar ist. Die Eintragstechnik sowie die Lager von Rührwerken zeigten sich dabei besonders anfällig. Für den Betreiber ist es dringend notwendig, bereits bei der Anlagenplanung die eingesetzte Technik und die beabsichtigten Einsatzstoffe aufeinander abzustimmen.