Abschätzung des Restgaspotentials an Biogasanlagen

Durch die VDI-Richtlinie 3475 Blatt 4 wird bisher genehmigungsrechtlich und unter grob methodischen Vorgaben die Emissionsminderung aus Biogasanlagen geregelt. Zur Messung des Effizienzpotentials fehlen festgeschriebene Methoden bisher gänzlich.

Ziel dieser Arbeit war es zum einen den Zusammenhang zwischen Verweilzeit eines Substrats in der Biogasanlage und dessen Restgaspotential zu überprüfen sowie mögliche weitere Einflussgrößen zu identifizieren. Des Weiteren sollen auf dieser Basis auch Rückschlüsse und Ansatzmöglichkeiten für eine in wissenschaftlichen Arbeitsgruppen abgestimmte einheitliche Messmethode abgeleitet bzw. erarbeitet werden.

Den Ergebnissen liegen nach der statistischen Plausibilitätsanalyse Daten aus 96 Bestimmungen des Restgaspotentials von Gärresten zugrunde. Die 60 tägigen Gärversuche wurden nach den Vorgaben der VDI-Richtlinie 3475, Blatt 4 und in Anlehnung an die VDI 4630 bei 20 °C (bildet das Emissionspotential ab) und 37 °C (dient als Effizienzparameter) Gärtemperatur durchgeführt. Die Gärreste werden vor und nach dem Versuchsansatz nasschemisch (TS, oTS, FOS/TAC und das Spektrum an Flüchtigen Fettsäuren) untersucht, um diese zusammen mit den technische Prozessparameter der jeweiligen Biogasanalgen in einer Sensitivitätsanalyse bewerten zu können.

Bei der Auswertung des breiten Datensatzes (n=96) zeigte sich, dass keiner der untersuchten Anlagenparameter (Verweilzeit, der Gehalt der flüchtigen Fettsäuren (FFS), die Raumbelastung, der Gehalt an organischer Trockensubstanz (oTS) im Gärrest und der Wirtschaftsdüngeranteil am Einsatzstoffmix) alleine die Variation im Restgaspotential ausreichend erklärt. Die statistische Analyse auf eine Kombination von Parametern nutzte die Raumbelastung, den Gehalt der organischen Trockensubstanz im Gärrest sowie den Gülleanteil am Einsatzstoffmix, um den Einflusses auf das Restgaspotential mit 63 % zu erklären. Dies wiederlegt die Hypothese, wonach das Restgaspotential alleine durch die hydraulische Verweilzeit bestimmt wird.

Zusätzlich zeigte sich, dass die Ergebnisse bei 20 °C (Emissionsparameter) und 37 °C (Effizienzparameter) nicht zwingend zur selben Aussage führen und daher getrennt voneinander betrachtet werden müssen (Abbildung 1).

Abbildung 1: Zusammenhang zwischen der hydraulischen Verweilzeit und der Höhe des Restgaspotentials sowie die Vergleichbarkeit der Ergebnisse bei Versuchen mit 20 °C und 37 °C (n=96).

Eine Untersuchung über die Streuung der Messmethoden der Labore in der Praxis, führte zur Erkenntnis, dass die Vorgaben zur Bestimmung des Restgaspotentials derzeit noch nicht ausreichend sind, um vergleichbare und zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten. Jedoch zeigten sich auch trotz eines einheitlichen Datensatzes und definierter Methode Unsicherheiten im Vergleich zwischen thermophil und mesophil betrieben Anlagen bei der Messung des Emissionspotentials.

Um in Zukunft eine vergleichbare und repräsentative Messung erreichen zu können, wurde in der Novelle der VDI-Richtlinie 4130 ein Kapitel zur Methodik der Restgaspotentialmessung (Effizienzparameter), basierend auf diesen neun Erkenntnissen, in einer Arbeitsgruppe erarbeitet. Damit soll unter anderem der Einfluss der Diskrepanz zwischen Versuchs- und Betriebstemperatur berücksichtigt werden. Die Festlegung einer standardisierten Messmethode zum Emissionspotential steht jedoch noch aus.