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Konzept

Gasnutzung




Mikrobiogasanlagen


Ein zentraler Schritt in die Zukunft:
Energie-Abfall vermeiden und Abfall-Energie nutzen!


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Das Konzept Mikrobiogas

Biogasanlagen werden üblicherweise kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben. In jedem Fall muß bei der klassischen Betriebsweise beim Eintrag von frischer Biomasse teilvergorene Restbiomasse aus dem Fermenter entfernt werden. Das ist zum einen mit hohem Arbeitsaufwand verbunden, zum anderen enthält die ausgetragene Restbiomasse immer noch nicht genutzte Energie.

Klassische Mikrobiogasanlagen müssen daher eine gewisse Mindestgröße von ca. 50 kWh elektrischer Leistung haben, damit sich der Arbeitsaufwand rentiert.

Ziel des hier vorgestellten Anlagenkonzeptes ist es, den Arbeitsaufwand zu reduzieren, und dadurch auch kleinere Anlagen wirtschaftlich rentabel betreiben zu können. Die Nutzbarkeit extrem kleinräumig anfallender Abfall-Biomasse wird so stark verbessert.

Das Grundkonzept sieht vor, die Austragung von nur teilvergorener Biomasse möglichst vollständig zu vermeiden. Das wird erreicht, indem als Substrat nur Biomasse verwendet wird, die sich vollständig vergären läßt. Auf den expliziten Austrag von Biomasse kann konsequent verzichtet werden, da sich das Biomassevolumen im Laufe des Gärprozesses sehr stark reduziert, so daß ohne vorherigen Materialaustrag frische Biomasse nachgefüllt werden kann. Vorbild ist hier der altbekannte Komposthaufen, auf den Jahr für Jahr frisches Material aufgehäuft wird, das durch den Rotteprozeß so stark zusammensinkt, daß er auch über Jahre hinweg kaum größer wird. Dieses Verhalten wird im vorligenden Anlagenkonzept genutzt, um den Arbeitsaufwand für Materialaustrag auf ein Minimum zu reduzieren. Lediglich das in der Biomasse enthaltene Wasser sammelt sich in der Anlage an und muß in Abständen von mehreren Jahren abgelassen werden. Es kann als hochwertiger gülleähnlicher Flüssigdünger verwendet werden.

Da bei dieser Betriebsart nicht die Notwendigkeit besteht, teilvergorene Biomasse auszutragen und weiterzuverarbeiten, kann die Biomasse bis zur vollständigen energetischen Verwertung in der Anlage verbleiben, und der Arbeitsaufwand ist dadurch nahezu halbiert.

Auch der Steuerungs- und Regelungsaufwand der Anlage ist sehr viel geringer, da es nicht zwingend erforderlich ist, den Fermenter ständig unter optimalen Fermentationsbedingungen zu betreiben. Der Fermentationsprozeß verläuft zwar langsamer, aber vollständiger.

Die einzige grundlegende Voraussetzung für den Betrieb einer derartigen Mikrobiogasanlage ist die möglichst kontinuierliche Temperierung im "Wohlfühbereich" der Methanbakterien. (Wobei die bisherigen Versuche gezeigt haben, daß die Gasbildung auch nach Einfrieren der Anlage problemlos wieder einsetzt, wenn die Betriebstemperatur wieder erreicht wird.) Damit eignet sich diese Technologie bestens dafür, diffuse Abwärme beliebiger vorgeschalteter Prozesse nahezu restlos noch zu verwerten, da die optimalen Lebensbedingungen der Methanbakterien nur geringfügig über der Umgebungstemperatur in den gemäßigten Breiten liegen.

Das Anlagenkonzept läßt sich daher wie folgt zusammenfassen:

Biomasse, die sowieso anfällt - z.B. aus der Pflege von Grünanlagen - wird weitgehend ohne zusätzlichen Arbeitaufwand der vollständigen Vergärung zu Biogas zugeführt; das anfallende Biogas wird mit möglichst geringem Arbeitsaufwand einer geeigneten Verwertung zugeführt.

Mikrobiogasanlagen sind bestens dafür geeignet, sie mit anderen Konzepten des (micro-) energy-harvesting zu koppeln, wie zum Beispiel mit dem Anlagenkonzept des KIT, das ebenfalls bereits als Demonstrationsanlage vorliegt (DemoSNG), oder dem System Biobatterie des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.

Auch die Kombination mit kleinen stationären Feuerungsanlagen, z.B. Heizungsanlagen in Ein- oder Mehrfamilienhäusern, die mit Erdgas betrieben werden, ist problemlos möglich. Das erzeugte Biogas kann dem Erdgas direkt beigemischt werden, so daß keinerlei Notwendigkeit besteht, Speichermöglichkeiten vorzusehen. Das ist insbesondere hinsichtlich der Genehmigung derartiger Anlagen von größter Wichtigkeit: Da die Mikrobiogasanlage praktisch "gasfrei" betrieben werden kann (alles entstehende Gas wird sofort abgesaugt und in die bestehende Erdgasleitung eingespeist), entfallen vermutlich kostspielige gesetzliche Sicherheits- und Genehmigungs-Auflagen, die "klassische" Biogasanlagen zwingend erfüllen müssen. Entsprechende Prüfungen stehen jedoch noch an.




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