DE19744653A1 - Modular composting methane gas generator is self supporting structure of modular construction - Google Patents

Modular composting methane gas generator is self supporting structure of modular construction

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DE19744653A1
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Abstract

A composting methane gas generator is a self supporting structure of integrated modular construction. The generator has a housing (21), a U-shaped tank (3) for the raw material, a heat exchanger, a tank (3) feed unit, and a gas outlet. Gas is collected under a foil and fed to the outlet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Er­ zeugung von Biogas und ein Verfahren zum Betreiben der An­ lage.The present invention relates to a system for Er Generation of biogas and a method for operating the plant location.

Herkömmliche Biogasanlagen werden individuell auf die Bedürfnisse des Nutzers vor Ort angepaßt und dann zusam­ mengestellt und vor Ort aufgebaut. Eine derartig aufgebaute Biogasanlage war somit fest beim Nutzer installiert. Auf­ grund dieser festen Installation wägten viele Nutzer ver­ ständlicherweise ab, ob die Anschaffung einer derartigen herkömmlichen Biogasanlage wirtschaftlich sei. Hinzu kommt, daß nach Ablauf der Nutzungsdauer die veraltete Biogasan­ lage umständlich und individuell entsorgt werden mußte, um nicht weiterhin den dafür reservierten Stellplatz zu bele­ gen. Ebenso war es für den Nutzer der herkömmlichen Bio­ gasanlagen notwendig sowohl während der Bauzeit als auch während der Einlaufphase sowohl Kapital als auch Stellplatz zur Verfügung zu stellen. Aufgrund der Individualität der einzelnen Biogasanlagen ist eine Ersatzteilbeschaffung so­ wohl in zeitlicher als auch in finanzieller Hinsicht er­ schwert. Darüber hinaus erfordert die individuelle Instal­ lation herkömmlicher Biogasanlagen aufwendige Baugenehmi­ gungsverfahren, die sowohl zeitraubend als auch kostenin­ tensiv sind.Conventional biogas plants are customized to the Adapted to the needs of the user on site and then together made and built on site. One constructed in this way The biogas plant was thus permanently installed at the user. On Due to this fixed installation, many users weighed it understandably depending on whether the purchase of such conventional biogas plant is economical. Come in addition, that after the useful life the outdated biogasan was cumbersome and had to be disposed of individually do not continue to use the reserved parking space It was the same for the user of conventional organic gas systems necessary both during construction and as well Both capital and parking space during the running-in phase to provide. Because of the individuality of the Individual biogas plants are procured for spare parts probably in terms of time as well as financially sword. In addition, the individual instal requires lation of conventional biogas plants complex building permits methods that are both time consuming and costly are intensive.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage zur Erzeugung von Biogas sowie ein Verfahren zum Betreiben der Anlage so zu verbessern, daß die Produk­ tionskosten und die Installationszeiten gering sind, damit die Anschaffung einer Biogasanlage wirtschaftlich ist.In contrast, it is an object of the present invention a plant for the production of biogas and a process to improve the operation of the system so that the produc tion costs and installation times are low, so the purchase of a biogas plant is economical.

Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Er­ findung eine Anlage zur Erzeugung von Biogas zu schaffen, deren Wirkungsgrad erhöht wird. It is also another object of the present Er to create a plant for the production of biogas, whose efficiency is increased.  

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 12 gelöst.These tasks are with the features of claim 1 and of claim 12 solved.

Erfindungsgemäß wird die Anlage zur Erzeugung von Bio­ gas in einer Modulbauweise aus vorgefertigten Bauteilen er­ stellt, um somit mobileingesetzt zu werden. Aufgrund die­ ser Mobilität kann beispielsweise die Fertigung und der Probelauf der gesamten Anlage bereits im Werk erfolgen, so daß der Nutzer eine bereits betriebsfertige Anlage erhält. Die Modulbauweise ermöglicht eine einfache Serienprodukti­ on, so daß ein günstiges und betriebsfertiges Produkt ange­ liefert werden kann. Die Betriebsbereitstellung wird da­ durch erreicht, daß nach Anlieferung der Anlage der kom­ plette Faulraum lediglich mit Impfstoff gefüllt werden muß. Herkömmliche Biogasanlagen mußten bislang über Wochen ein­ gefahren werden.According to the plant for the production of organic gas in a modular design from prefabricated components to be used in mobile applications. Because of the For example, mobility and manufacturing Test run of the entire system is already carried out in the factory, see above that the user receives an already operational system. The modular design enables simple series production on, so that a cheap and ready-to-use product can be delivered. The operational availability is there achieved by that the com complete lazy room only needs to be filled with vaccine. Conventional biogas plants have had to run for weeks be driven.

Auch die bislang vorzunehmende Vorortmontage beim Kun­ den wird aufgrund der Mobilität bzw. der Modulbauweise beim Nutzer nicht mehr notwendig, so daß der Nutzer keine Zeit durch Bautätigkeiten verliert. Darüberhinaus kann die er­ findungsgemäße Anlage geleast werden, wodurch der Nutzer den Vorteil der geringen Kapitalbindung erhält.Also the on-site assembly to be carried out at the customer due to the mobility or the modular design of the User no longer necessary, so the user has no time lost through construction work. In addition, he can system according to the invention are leased, whereby the user receives the advantage of low capital commitment.

Durch die Mobilität der Anlage ist ein Rückkauf oder Verkauf wieder möglich. Darüber hinaus kann der Kunde bei Unzufriedenheit oder Betriebsaufgabe die erfindungsgemäße Anlage als solche veräußern. Die Modulbauweise ermöglicht, daß die Instandsetzung insbesondere bei größeren Schäden im Werk erfolgen kann, wobei dem Nutzer aufgrund der Mobilität der Gesamtanlage lediglich eine Ersatzanlage zur Verfügung gestellt werden muß, um den Gesamtbetriebsablauf aufrecht­ erhalten zu können. Mit der erfindungsgemäßen Anlage wird somit eine höchstmögliche Kundenzufriedenheit erzielt. Je nach Anforderung und Bedarf wird aufgrund der Mobilität der erfindungsgemäßen Anlage auch der Vorteil erzielt, daß die vorhandene Heizanlage des Nutzers ergänzt werden kann.Due to the mobility of the system is a buyback or Sales possible again. In addition, the customer can Dissatisfaction or operational abandonment of the invention Sell plant as such. The modular design enables that the repair, especially in the event of major damage Work can be done with the user due to mobility only a replacement system is available for the entire system must be placed to maintain the overall operational flow to be able to receive. With the system according to the invention thus achieving the highest possible customer satisfaction. Each according to requirements and needs due to the mobility of the  Plant according to the invention also achieved the advantage that existing heating system of the user can be supplemented.

Aufgrund des Betreibens der erfindungsgemäßen Anlage, d. h. der Umwandlung des Substrats in regenerativen Strom und Wärme mittels Methanisierung, wird der Nutzer durch die Eigenstromerzeugung vom Strompreis unabhängig. Auch ver­ schafft sich der Nutzer generell einen gewissen Grad an Energieunabhängigkeit, und kann bei Stromausfall des öf­ fentlichen Netzes seinen Betrieb aufrechterhalten, bei­ spielsweise in Form einer Notstromfähigkeit.Due to the operation of the system according to the invention, d. H. the conversion of the substrate into renewable electricity and heat by means of methanation, the user is through the Own electricity generation independent of the electricity price. Also ver the user generally acquires a certain degree Energy independence, and can in the event of power failure of the public public network to maintain its operation for example in the form of an emergency power capability.

Um die erfindungsgemäße Anlage baurechtlich installie­ ren zu dürfen, fallen lediglich die Kosten einer Baugeneh­ migung an. Die Baugenehmigung vereinfacht sich durch das Vorlegen von Standardplänen. Eventuelle Planungskosten für individuell installierten Anlagen entstehen nicht.To install the system according to the building law To be allowed to do so only the cost of a building owner approval. The building permit is simplified by that Submission of standard plans. Possible planning costs for individually installed systems are not created.

Aufgrund der Mobilität ermöglicht die erfindungsgemäße Anlage auch im landwirtschaftlichen Mittel- oder Kleinbe­ trieb den effektiven und kostengünstigen Einsatz der Bioga­ stechnologie. So kann zum Beispiel in einem landwirtschaft­ lichen Betrieb mit 60 Großvieheinheiten (entspricht etwa 35 Kühen mit Nachzucht) Biogas kostendeckend erzeugt werden. Aufgrund der Modulbauweise ist die Gesamtanlage auch belie­ big erweiterbar, beispielsweise in Form einer Serienschal­ tung der Kompaktmodule. Die Mobilität bzw. die Modulbau­ weise wird durch Integration in einem Gehäuse erreicht, welches einen Tank zur Aufnahme des zur Erzeugung von Bio­ gas nötigen Substrats, ein Biogassammelsystem, zumindest einen Wärmetauscher, eine Einrichtung zum Einbringen des Substrats in den Tank und ein Energieentnahmevorrichtung aufweist.Due to the mobility of the invention Plant also in medium or small agricultural areas drove the effective and cost-effective use of Bioga technology. For example, in an agriculture operation with 60 livestock units (corresponds to around 35 Cows with offspring) biogas to cover costs. Due to the modular design, the entire system is also available big expandable, for example in the form of a series scarf device of the compact modules. Mobility or modular construction wise is achieved through integration in a housing, which has a tank to hold the bio gas necessary substrate, a biogas collection system, at least a heat exchanger, a device for introducing the Substrate in the tank and an energy extraction device having.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 12 zum Betreiben der Biogasanlage enthält in vorteilhafter Weise folgende Schritte, nämlich Einfüllen eines zur Erzeugung eines Biogases zu verwendenden Substrates in einen Tank mit einem Tankvolumen zwischen 20 m3 bis 120 m3, vorzugsweise 40 m3 bzw. 60 m3 und Lagerung des Substrates in dem Tank mit einer Verweildauer von 7 bis 14 Tagen, vorzugsweise 10 Tagen. Mit dieser Spezifikation wird ein extrem hoher Durchsatz erreicht, der insbesondere die Wirtschaftlichkeit der Anlage unterstreicht. Aufgrund der besonderen Ausge­ staltung der Methanisierungsstufe und insbesondere wegen der hohen Faulraumbelastung wird eine hohe Gasleistung pro Kubikmeter Faulraum herbeigeführt. Aufgrund der erfindungs­ gemäßen Verweildauer in der Methanisierungsstufe wird somit weniger Prozeßenergie verbraucht.The method according to the invention for operating the biogas plant advantageously includes the following steps, namely filling a substrate to be used for producing a biogas into a tank with a tank volume between 20 m 3 to 120 m 3 , preferably 40 m 3 or 60 m 3 and storage of the substrate in the tank with a residence time of 7 to 14 days, preferably 10 days. With this specification, an extremely high throughput is achieved, which particularly underlines the economic efficiency of the system. Due to the special design of the methanation stage and in particular due to the high digestion, a high gas output per cubic meter of digestion is achieved. Because of the time spent in accordance with the invention in the methanation stage, less process energy is thus consumed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are Subject of the subclaims.

Wird beispielsweise gemäß Anspruch 2 der Tank U-förmig ausgestaltet und der Tank mit einer Gasfolie abgedeckt, so bestehen die Vorteile der U-Form des Tanks darin, daß zur Wartung des Tanks die gesamte Folie entfernt werden kann und beispielsweise das Rührwerk von oben zugänglich ist. So kann das Rührwerk in einem Stück in den Tank eingesetzt werden, wohingegen es bislang im Werk zusammengesetzt und/oder geschweißt werden mußte. Ferner muß bei Wartungs­ arbeiten am Rührwerk der Reaktor nicht zwingend entleert und belüftet werden, wodurch das Rührwerk ohne Entleerung entnommen werden kann. Mit der als Biogassammelsystem aus­ gestalteten Gasfolie wird der Vorteil erzielt, daß gleich­ zeitig sowohl eine geruchsdichte und gasdichte Abdeckung vorliegt als auch ein Gasspeicher bereitgestellt wird. Es ist weiterhin von Vorteil, wenn zur Entschwefelung Bewuchs­ flächen im Gasraum, d. h. zwischen Gasfolie und Substrat, angebracht werden.For example, according to claim 2, the tank is U-shaped designed and the tank covered with a gas film, so the advantages of the U-shape of the tank are that for Maintenance of the tank can remove all of the film and for example the agitator is accessible from above. So the stirrer can be inserted into the tank in one piece whereas it has so far been assembled in the factory and / or had to be welded. Furthermore, maintenance work on the agitator the reactor is not necessarily emptied and be ventilated, leaving the agitator without emptying can be removed. With the as a biogas collection system designed gas film has the advantage that the same both an odor-tight and gas-tight cover is present as well as a gas storage is provided. It is still an advantage if vegetation is used for desulphurization areas in the gas space, d. H. between gas foil and substrate, be attached.

Wird hingegen gemäß Anspruch 3 das Biogassammelsystem als ein mit dem Tank verbundener Gasdom zur Gasentnahme ausgebildet, so besteht die Möglichkeit, das gesamte Tank­ volumen mit dem Substrat zu füllen und das Gaspräparat im Gasdom zu sammeln. Ferner wird dadurch gewährleistet, daß eine Lokalisierung des Biogases in der Gesamtanlage vorge­ nommen wird, welches dann entschwefelt werden kann.However, according to claim 3, the biogas collection system as a gas dome connected to the tank for gas extraction trained, so there is the possibility of the entire tank  fill volume with the substrate and the gas preparation in the Collect gas dome. It also ensures that a localization of the biogas in the entire plant is taken, which can then be desulfurized.

Zusätzlich kann beispielsweise in der Überdachung der Biogasanlage gemäß Anspruch 4 ein weiterer Gasspeicher vor­ gesehen sein, um die verbrauchsorientierte Verwertung des Biogases sicherzustellen.In addition, for example, in the canopy Biogas plant according to claim 4 before another gas storage be seen to the consumer-oriented recycling of the Ensure biogas.

Wird gemäß Anspruch 6 ein Substrat-Substrat-Wärme­ tauscher und ein Wasser-Substrat-Wärmetauscher außerhalb des Tanks angeordnet sowie ein Wasser-Substrat-Wärme­ tauscher innerhalb des Tanks, so besteht die Möglichkeit, daß die Arbeitstemperatur auf einfache Weise und wirt­ schaftlich einstellbar ist, da sonst Prozeßenergie durch dieses neu entwickelte Wärmerückgewinnungssystem, welches darüber hinaus eine Intervallsteuerung enthält, eingespart wird. Generell wird davon ausgegangen, daß bei der Umwand­ lung des erzeugten Biogases Strom und Wärme als Energieträ­ ger bereitgestellt werden. Der eigens erzeugte Strom wird zum einen vom Nutzer zum Versorgen des Betriebes genutzt. Zum anderen wird der Stromüberschuß zu Bedingungen des Stromeinspeisegesetzes in das öffentliche Netz abgegeben. Die ebenfalls erzeugte Wärme wird somit für die Erhitzung des Substrates und für die Beheizung des Wohnhauses und der Betriebsgebäude oder anderweitig genutzt. Die überschüssige Wärme wird über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben. Durch die spezielle Anordnung der Wär­ metauscher wird auf wirtschaftliche Weise die von der Anla­ ge produzierte Energie umgesetzt.According to claim 6, a substrate-substrate heat exchanger and a water-substrate heat exchanger outside the tank arranged as well as a water-substrate heat exchanger inside the tank, so there is the possibility that the working temperature in a simple way and hosts is economically adjustable, otherwise process energy through this newly developed heat recovery system, which also contains an interval control, saved becomes. It is generally assumed that the conversion the generated biogas electricity and heat as energy ger are provided. The electricity generated is on the one hand, used by the user to supply the company. On the other hand, the excess electricity is subject to the conditions of Electricity feed-in law passed into the public network. The heat also generated is thus used for heating of the substrate and for heating the house and the Company building or otherwise used. The excess Heat is transferred to the via a water-air heat exchanger Environment. Due to the special arrangement of the heat Metauscher becomes economically that of the Anla energy produced.

Um die aus der Anlage gewonnene Energie sofort umzuset­ zen, wird gemäß Anspruch 7 darüber hinaus ein Blockheiz­ kraftwerk zur Strom- und Wärmegewinnung als Energieentnah­ mevorrichtung vorgesehen. Durch die Integration dieser Energieentnahmevorrichtung in der Anlage wird gewährlei­ stet, daß kein Übertragungsverlust der Energie aufgrund langer Wege entsteht.To immediately convert the energy gained from the system zen, a block heater is also according to claim 7 Power plant for electricity and heat generation as energy consumption device provided. By integrating this Energy extraction device in the system is guaranteed  Continues that there is no loss of energy transmission long distances arises.

Wird gemäß Anspruch 8 als Substrat Gülle und/oder ver­ flüssigter Festmist oder andere organische Bioabfälle, die zur Methanisierung geeignet sind, verwendet, so ist der Einsatzbereich der Biogasanlage insbesondere auf Bauernhö­ fen oder aber mit der Tieraufzucht oder Tierhaltung befaß­ ten Gehöften bestens einsetzbar.Is according to claim 8 liquid manure and / or ver liquid solid manure or other organic waste that are suitable for methanation, so the Field of application of the biogas plant especially on farms fen or concerned with animal rearing or animal husbandry ten homesteads.

Wird gemäß Anspruch 10 das Tankvolumen zwischen 20 bis 120 m3 gewählt oder vorzugsweise 40 m3 bzw. 60 m3 ausge­ wählt, so ist die Gesamtdimensionierung der Anlage opti­ miert.If, according to claim 10, the tank volume is selected between 20 to 120 m 3 or preferably 40 m 3 or 60 m 3 , the overall dimensioning of the system is optimized.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Further advantageous configurations are the subject of further subclaims.

Unter Berücksichtigung der Zeichnung wird eine vorteil­ hafte Ausgestaltungsform des vorliegenden Gegenstandes dar­ gestellt. Es zeigen:Taking into account the drawing will be an advantage adhesive embodiment of the present subject posed. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Anmeldegegenstandes; Fig. 1 is a side view of the subject of the application;

Fig. 2 eine Draufsicht des Anmeldungsgegenstandes; Figure 2 is a top view of the subject of the application;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Anmeldegegenstandes; und Fig. 3 is a front view of the registration object; and

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des in dem Anmelde­ gegenstand verwendeten Tanks. Fig. 4 shows a further embodiment of the tank used in the application.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, weist die erfindungsgemäße Biogasanlage 1 einen Tank 3 als Methanisierungsstufe, der eine Rührwelle mit schraubenförmig angeordneten Rührarmen enthält, sowie ein Wasser-Substrat-Wärmetauscher 7 auf, der beispielsweise auch in der Rührwelle integriert sein kann. Weist das Substrat Sinkstoffe auf, kann die Rührwelle dazu genutzt werden, die Sinkstoffe einer Austragsvorrichtung zuzuführen. Der Wärmetauscher 7 dient dazu, das Substrat, beispielsweise die Gülle, auf der bestmöglichen Arbeitstem­ peratur zu halten oder gegebenenfalls auch vorzuwärmen. Das Wasser wird hierbei beispielsweise von der Abwärme des Blockheizkraftwerkes 9 erwärmt. Bevor das Substrat in Form von Gülle oder flüssigem Festmist in die als Tank 3 ausge­ bildete Methanisierungsstufe eingefüllt wird, wird das Substrat von einem Pumpsystem 11 vorzugsweise mit Exzenter­ schneckenpumpe, über einen Substrat-Substrat-Wärmetauscher 13 von dem aus dem Tank 3 austretenden Substrat gegebenen­ falls weiter erwärmt und schließlich über einen Wasser- Substrat-Tauscher 15 weiter auf die erforderliche Arbeits­ temperatur erwärmt. Nach erfolgter Erwärmung wird das Substrat in den Tank eingelassen. Oberhalb des Tanks 3 ist ein Gasdom 17 mit Einfüllungs- und Gasentnahmevorrichtung vorgesehen. Um einen Druckausgleich des Heizungssystems zu gewährleisten, ist ferner ein Ausdehnungsgefäß 19 vorgese­ hen. Die gesamte Biogasanlage 1 wird von einem Gehäuse 21 umschlossen, und ist somit auf einfache Weise mobil und transportfähig. Oberhalb des Gehäuses 21 ist ein Dach vor­ gesehen, indem ein Gasspeicher 23 eingebaut werden kann (s. Fig 3) oder das die Gasfolie vor Umwelteinflüssen schützt.As shown in FIG. 1, the biogas plant 1 according to the invention has a tank 3 as a methanation stage, which contains an agitator shaft with helically arranged agitator arms, and a water-substrate heat exchanger 7 , which can also be integrated in the agitator shaft, for example. If the substrate has suspended matter, the agitator shaft can be used to feed the suspended matter to a discharge device. The heat exchanger 7 is used to keep the substrate, for example the liquid manure, at the best possible working temperature or, if necessary, to preheat it. The water is heated, for example, by the waste heat from the combined heat and power plant 9 . Before the substrate in the form of liquid manure or solid manure is filled into the methanation stage formed as tank 3 , the substrate is given by a pump system 11, preferably with an eccentric screw pump, via a substrate-substrate heat exchanger 13 from the substrate 3 emerging from the tank if heated further and finally further heated to the required working temperature via a water-substrate exchanger 15 . After heating, the substrate is let into the tank. A gas dome 17 with a filling and gas extraction device is provided above the tank 3 . To ensure pressure equalization of the heating system, an expansion tank 19 is also hen vorgese. The entire biogas plant 1 is enclosed by a housing 21 and is thus mobile and transportable in a simple manner. Above the housing 21 , a roof is seen in which a gas storage unit 23 can be installed (see FIG. 3 ) or which protects the gas film from environmental influences.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Bio­ gasanlage 1 zu sehen, insbesondere der Methanisierungsstu­ fe. Unterschiedlich zu der vorausgehenden Ausführungsform ist, daß der Tank 103 eine spezielle geometrische Gestal­ tung aufweist, um optimal den zur Verfügung stehenden Raum auszunutzen. Eine der vielfältigen geometrischen Ausgestal­ tungen ist beispielsweise die Ausgestaltung des Tanks als ein nach oben geöffnetes U, wobei die Form des U's ledig­ lich im Rundungsbereich abgerundet sein kann oder mit Ecken versehen sein kann. Im letzteren Fall erhöht sich das Reak­ torvolumen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Oberseite des U's durch eine Gasfolie 125 abgedichtet. Mit dieser Aus­ gestaltung entfällt somit der Gasdom gemäß den Fig. 1 bis 3. Unterhalb der Gasfolie 125 wird an eventuell vorge­ sehenen Zwischenverstrebungen 127 Bewuchsflächen 129 vorge­ sehen, die eine Entschwefelung des oberhalb des Substrats vorhandenen Biogases ermöglichen. Der Zwischenraum zwischen dem Substrat und der Gasfolie 125 dient somit als Gasspei­ cher.In FIG. 4, a further embodiment of the bio gas plant is 1 to see fe particular Methanisierungsstu. Different from the previous embodiment is that the tank 103 has a special geometric design to optimally use the available space. One of the diverse geometric configurations is, for example, the design of the tank as an upwardly open U, the shape of the U only being able to be rounded in the rounding area or provided with corners. In the latter case, the reactor volume increases. According to this embodiment, the top of the U is sealed by a gas film 125 . With this design, the gas dome according to FIGS . 1 to 3 is thus omitted . Below the gas film 125 , growth areas 129 are provided on possibly provided intermediate struts 127 , which enable desulfurization of the biogas present above the substrate. The space between the substrate and the gas film 125 thus serves as a gas storage.

Bei der oben ausgeführten erfindungsgemäßen Biogasan­ lage wird das in der Tierhaltung anfallende Substrat über eine Verdrängerpumpe durch ein Substrat-Substrat -Wärme­ tauscher 13 und anschließend durch einen Substrat-Wasser- Wärmetauscher 15 gefördert. Das Substrat wird dann auf die Temperatur des Methanisierungsreaktors erhitzt, vorzugs­ weise auf 38° (mesophil) unter Umständen aber auch auf 55° Celsius (thermophil), was dann eine Verkürzung der Verweildauer mit sich bringt, und der Methanisierung zuge­ führt.In the above-described biogas plant according to the invention, the substrate obtained in animal husbandry is conveyed via a positive displacement pump through a substrate-substrate heat exchanger 13 and then through a substrate-water heat exchanger 15 . The substrate is then heated to the temperature of the methanation reactor, preferably to 38 ° (mesophile) but possibly also to 55 ° Celsius (thermophile), which then leads to a reduction in the residence time and leads to methanization.

Nach einer durchschnittlichen Verweildauer von bei­ spielsweise 10 Tagen gelangt das Substrat über den Substrat-Substrat-Wärmetauscher in das vom Betrieb vorgese­ hene Substratlager (nicht gezeigt). Mit der genannten Anla­ ge kann somit aus 1 m3 zugeführtem Substrat, beispielsweise Gülle, ungefähr 30 m3 Biogas mit einem Methangehalt von 60% erzeugt werden.After an average dwell time of 10 days, for example, the substrate reaches the substrate storage (not shown) via the substrate-substrate heat exchanger. With the above-mentioned system, approximately 30 m 3 of biogas with a methane content of 60% can thus be produced from 1 m 3 of substrate, for example liquid manure.

Die den Wirkungsgrad optimierte Methanisierungsstufen haben ein Volumen von 40 m3 bzw. 60 m3 und werden mittels eines vorzugsweise liegenden Haspelrührwerks durchmischt. Die maximal täglich zuführbare Substratmenge liegt somit bei 4 m3 bzw. 6 m3 (zuführbare Substratmenge = Tankvolu­ men/Verweildauer), wobei die maximal erzeugbare Biogasmenge somit bei 120 m3 liegt. Das Biogas wird gemäß einer Ausfüh­ rungsform im Gasdom der Methanisierungsstufe mittels Sauer­ stoffzufuhr entschwefelt und über einen Gasfolienspeicher mit 30 m3 mit Dachstuhl gepuffert. Das Blockheizkraftwerk erzeugt aus 1 m3 Biogas mit 6 kW Energieinhalt, 2 kWh Strom (d. h. Wirkungsgrad gleich 33%) und 3 kWh thermische Leistung (d. h. Wirkungsgrad gleich 50%), so daß der Gesamtwirkungsgrad gleich 83% ist. Ein Blockheizkraftwerk mit 20 kW elektrischer Leistung kann somit 12 Stunden unter Vollast betrieben werden.The methanization stages, which are optimized in terms of efficiency, have a volume of 40 m 3 or 60 m 3 and are mixed by means of a preferably arranged reel agitator. The maximum amount of substrate that can be supplied daily is thus 4 m 3 or 6 m 3 (amount of substrate that can be supplied = tank volume / residence time), the maximum amount of biogas that can be generated thus being 120 m 3 . According to one embodiment, the biogas is desulfurized in the gas dome of the methanation stage by supplying oxygen and buffered via a 30 m 3 gas film store with a roof structure. The combined heat and power plant generates 1 m 3 of biogas with 6 kW energy content, 2 kWh of electricity (ie efficiency equal to 33%) and 3 kWh thermal output (ie efficiency equal to 50%), so that the total efficiency is 83%. A combined heat and power plant with 20 kW electrical power can thus be operated for 12 hours under full load.

Ferner ist es generell denkbar, ein Substratentwässe­ rungssystem der Pumpe nachzuschalten, das dem zugeführten Substrat Flüssigkeit entzieht, um die organische Belastung je m3 Reaktorvolumen zu erhöhen, wodurch sich auch die Gas­ ausbeute je m3 Reaktorvolumen erhöht. Das Substrat wird in einem perforierten Rohr entwässert. Der hierfür notwendige Gegendruck wird durch eine einstellbare Rückhaltevorrich­ tung, vorzugsweise eine federbelasteten Klappe aufgebaut. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird am Prozeß vorbeigeleitet und muß somit nicht als Balast durch den Prozeß geschleust werden. Daraus ergibt sich bei gleichem Energieaufwand eine höhere Nutzenergieausbeute. Die Flüssigkeit läuft durch ein perforiertes Rohrstück ab, wobei das eingedickte Substrat in den nachfolgenden Substrat-Substrat-Wärmetauscher ge­ pumpt wird.Furthermore, it is generally conceivable to connect a substrate drainage system to the pump which removes liquid from the supplied substrate in order to increase the organic load per m 3 of reactor volume, which also increases the gas yield per m 3 of reactor volume. The substrate is dewatered in a perforated tube. The back pressure required for this is built up by an adjustable retaining device, preferably a spring-loaded flap. The separated liquid is directed past the process and therefore does not have to be passed through the process as a ballast. This results in a higher useful energy yield with the same amount of energy. The liquid runs through a perforated piece of pipe, the thickened substrate being pumped into the subsequent substrate-substrate heat exchanger.

Generell ist die gesamte Biogasanlage zur Vermeidung von Wärmeverlust mit einer geeigneten Isolierung versehen.Generally, the entire biogas plant is to be avoided Provide suitable insulation from heat loss.

Claims (19)

1. Anlage zur Erzeugung von Biogas und zur Umwandlung des Biogases in einen Energieträger gekennzeichnet durch
eine Modulbauweise aus vorgefertigten Bauteilen, um mo­ bil eingesetzt zu werden,
wobei die Bauteile in einem Gehäuse (21) integriert sind und einen Tank (3; 103) zur Aufnahme des zur Er­ zeugung von Biogas verwendeten Substrats; ein Biogas­ sammelsystem; zumindest einen Wärmetauscher (7; 13; 15); eine Einrichtung zum Einbringen des Subtrats in den Tank (3; 103) und eine Energieentnahmevorrichtung auf­ weisen.1. Plant for generating biogas and converting the biogas into an energy carrier characterized by
a modular construction from prefabricated components to be used mo bile,
wherein the components are integrated in a housing ( 21 ) and a tank ( 3 ; 103 ) for receiving the substrate used for generating biogas; a biogas collection system; at least one heat exchanger ( 7 ; 13 ; 15 ); have a device for introducing the substrate into the tank ( 3 ; 103 ) and an energy extraction device. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (3; 103) U-förmig gestaltet ist und das Biogassam­ melsystem aus einer den Tank (3; 103) abdeckenden Gas­ folie besteht, wobei vorzugsweise zur Entschwefelung Bewuchsflächen vorgesehen sind.2. Plant according to claim 1, characterized in that the tank ( 3 ; 103 ) is U-shaped and the Biogassam mel system consists of a gas film covering the tank ( 3 ; 103 ), wherein vegetation areas are preferably provided for desulfurization. 3. Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogassammelsystem ein mit dem Tank verbundener Gasdom (17) zur Gasentnahme ist.3. Plant according to claim 1, characterized in that the biogas collection system is a gas dome ( 17 ) connected to the tank for gas extraction. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Gasspeicher (23) vorgesehen ist.4. Plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that a gas storage device ( 23 ) is provided. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet ferner durch eine in dem Tank angeordneten Rührwelle (5). 5. Plant according to one of claims 1 to 4, further characterized by an agitator shaft ( 5 ) arranged in the tank. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Substrat-Substrat-Wärmetauscher (13') und ein Wasser-Substrat-Wärmetauscher außerhalb des Tanks sowie ein Wasser-Subtrat-Wärmetauscher (7) innerhalb des Tanks vorgesehen ist.6. Installation according to one of claims 1 to 5, characterized in that a substrate-substrate heat exchanger ( 13 ') and a water-substrate heat exchanger outside the tank and a water-subtrate heat exchanger ( 7 ) are provided inside the tank is. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Energieträger Wärme und/oder Strom ist, wobei die Energieentnahmevorrichtung einen Heizungsverteiler und ein Blockheizkraftwerk zur Strom­ gewinnung umfaßt.7. Plant according to one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that the energy source heat and / or Is electricity, wherein the energy extraction device is one Heating distributor and a combined heat and power plant for electricity extraction includes. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Substrat Gülle und/oder verflüs­ sigter Festmist oder andere organische Bioabfälle, die zur Methanisierung geeignet sind, ist.8. Plant according to one of claims 1 to 7, characterized ge indicates that the substrate liquefies and / or liquefies solid manure or other organic waste that are suitable for methanation. 9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einbringen des Substrats ein Pumpsystem (11), vorzugsweise mit Exzen­ terschnecke, ist, dem vorzugsweise ein Substratentwäs­ serungssystem nachgeschaltet ist.9. Plant according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device for introducing the substrate is a pump system ( 11 ), preferably with an eccentric screw, which is preferably connected downstream of a system of substrate removal. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Tankvolumen zwischen 20m3 bis 120m3, vorzugsweise 40m3 bzw. vorzugsweise 60m3 ist.10. Plant according to one of claims 1 to 9, characterized in that the tank volume is between 20m 3 to 120m 3 , preferably 40m 3 or preferably 60m 3 . 11. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gasdom (17) zur Gasentnahme ein Entschwefelungssystem aufweist.11. Plant according to one of claims 3 to 9, characterized in that the gas dome ( 17 ) has a desulfurization system for gas extraction. 12. Verfahren zum Betreiben einer mobilen Biogasanlage, welche die Schritte aufweist:
  • a) Einfüllen eines zur Erzeugung eines Biogases zu ver­ wendendes Substrats in einen Tank mit einem Tankvo­ lumen zwischen 20m3 bis 120m3, vorzugsweise 40m3 bzw. vorzugsweise 60m3;
  • b) Methanisierung des Substrats in dem Tank mit einer durchschnittlichen Verweildauer von 7 bis 14 Tagen, vorzugsweise 10 Tagen.
12. Method for operating a mobile biogas plant, which comprises the steps:
  • a) filling a substrate to be used for producing a biogas into a tank with a tank volume between 20m 3 to 120m 3 , preferably 40m 3 or preferably 60m 3 ;
  • b) Methanization of the substrate in the tank with an average residence time of 7 to 14 days, preferably 10 days.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat über einen Substrat-Substrat-Wärmetauscher (13) und einen Substrat-Wasser-Wärmetauscher (15) dem Tank (3; 103) zugeführt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the substrate via a substrate-substrate heat exchanger ( 13 ) and a substrate-water heat exchanger ( 15 ) is fed to the tank ( 3 ; 103 ). 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat nach der im Tank (3; 103) stattfindenden Methanisierungsstufe über den Substrat-Substrat-Wärme­ tauscher ausgelagert wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the substrate after the methanation stage taking place in the tank ( 3 ; 103 ) is outsourced via the substrate-substrate heat exchanger. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb der Anlage gleichmäßig über den Tag verteilt der Quotient aus Tankvolumen und Verweildauer an Substrat zugeführt wird.15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized characterized that evenly in the operation of the plant the quotient of tank volume and Residence time is supplied to the substrate. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogas über ein am Tank (3; 103) befindlichen Gasdom (17) entschwefelt wird.16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the biogas is desulfurized via a gas dome ( 17 ) located on the tank ( 3 ; 103 ). 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogas von einer einen u-förmi­ gen Tank abdeckenden Gasfolie (125) gesammelt wird.17. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the biogas is collected from a gas film ( 125 ) covering a u-shaped tank. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat Gülle, verflüssigter Festmist oder andere organische Bioabfälle, die zur Me­ thanisierung geeignet sind, verwendet wird.18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized characterized in that liquid manure as a substrate Solid manure or other organic biowaste that is used for me thanization are used. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Umwandlung des Biogases entstehende Energie in Form von Wärme und Strom vor­ liegt.19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized characterized in that during the conversion of the biogas  generated energy in the form of heat and electricity lies.
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