DE202005021968U1 - Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas - Google Patents

Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas Download PDF

Info

Publication number
DE202005021968U1
DE202005021968U1 DE202005021968U DE202005021968U DE202005021968U1 DE 202005021968 U1 DE202005021968 U1 DE 202005021968U1 DE 202005021968 U DE202005021968 U DE 202005021968U DE 202005021968 U DE202005021968 U DE 202005021968U DE 202005021968 U1 DE202005021968 U1 DE 202005021968U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fermenter
products
fermented
biogas
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202005021968U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA TDS GmbH
Original Assignee
GEA TDS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEA TDS GmbH filed Critical GEA TDS GmbH
Priority to DE202005021968U priority Critical patent/DE202005021968U1/de
Publication of DE202005021968U1 publication Critical patent/DE202005021968U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/44Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of volume or liquid level
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48Automatic or computerized control
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas, insbesondere aus in der Landwirtschaft anfallenden Produkten, mit einer Biogas-Anlage (1), bestehend aus einem Fermenter (2), mit einem Zulauf (2a) zur Zufuhr von zu fermentierenden Produkten (P), wobei durch die Fermentation zumindest Biogas, Sedimente und/oder Substrat entsteht und die zu fermentierenden Produkte (P) zum einen als Biosubstrat (Rohware) (A) in Form wenigstens einer stückigen Phase und zum anderen als wenigstens eine weitere Komponente in Form einer kontinuierlichen Phase (G) in Bereitstellungsbehältern (3) bereitgestellt werden, wobei die stückige Phase (A) zerkleinert und zusammen mit der kontinuierlichen Phase (G) der Fermentation zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, • dass zwischen dem Bereitstellungsbehälter (3) für die stückige Phase (A) und dem Fermenter (2) ein die stückige Phase (A) auf eine Schnittlänge im Bereich von 1 bis 3 mm bereitstellender Zerkleinerer (4) angeordnet ist, • dass dem Zerkleinerer (4) ein Anmischbehälter...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Neuerung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas, insbesondere aus in der Landwirtschaft anfallenden Produkten, mit einer Biogas-Anlage, bestehend aus einem Fermenter, mit einem Zulauf zur Zufuhr von zu fermentierenden Produkten, wobei durch die Fermentation zumindest Biogas, Sedimente und/oder Substrat entsteht und die zu fermentierenden Produkte zum einen als Biosubstrat (Rohware) in Form wenigstens einer stückigen Phase und zum anderen als wenigstens eine weitere Komponente in Form einer kontinuierlichen Phase in Bereitstellungsbehältern bereitgestellt werden, wobei die stückige Phase zerkleinert und zusammen mit der kontinuierlichen Phase der Fermentation zugeführt wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Biogas besteht zu etwa 50 bis 60% aus Methan, welches brennbar ist und einen hohen Heizwert hat, und aus Kohlendioxyd. Es entsteht in der Natur überall dort, wo organisches Material von Mikroorganismen in Abwesenheit von Sauerstoff (anaerob) umgewandelt wird. Biogas lässt sich in entsprechend dafür konstruierten Biogas-Anlagen gewinnen, wobei als Ausgangsmaterialien folgende in Frage kommen:
    • • Belebtschlamm aus Kläranlagen;
    • • Abfallprodukte der Tierhaltung wie Dung oder Gülle;
    • • Pflanzenmaterial wie beispielsweise Stroh, Gras, Heu, Rüben, Mais und Ganzpflanzensilage (GPS) wie Grünroggen;
    • • Rückstände der Nahrungsmittelproduktion wie Schlachthofabwässer, Brauereischlamm, Abwässer der Molkereien und Zuckerfabriken und Rückstände biotechnologischer Produktionsbetriebe und/oder
    • • Hausmüll.
  • Grundsätzliches Problem bei Vorrichtungen zur Erzeugung von Biogas ist die Durchmischung des vorgelegten und mit geeigneten Mikroorganismen geimpften Ausgangsmaterials, beispielsweise der Gülle. Wünschenswert ist eine möglichst intensive Durchmischung der Gülle, da dadurch die Ausbeute an Biogas erhöht werden kann. Weiterhin sind die zu fermentierenden Produkte auf Fermentierungstemperatur zu erwärmen, da eine nicht hinreichende Temperatur im Fermenter den Fermentationsprozess verlangsamen und dadurch die Ausbeute an Biogas vermindern würde. Ähnliche Auswirkungen hat ein Überschreiten der optimalen Fermentierungstemperatur, beispielsweise durch Überhitzung des Fermentationsprozesses.
  • Durch die DE 202 18 022 U1 ist bereits eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas bekannt, die sich zum Ziel gesetzt hat, Biogas in hoher Ausbeute zu produzieren, wobei die Vorrichtung darüber hinaus wartungsfreundlich und standardisierbar sein soll. Mit der bekannten Vorrichtung kann ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas durchgeführt werden, wobei einem von einem Behälter umfassten Fermenter über einen Zulauf und ein im Fermenter angeordnetes Einfüllmittel zu fermentierendes Produkt zugeführt werden und der Inhalt des Fermenters über mindestens eine am Boden desselben angeordnete Düse bedüst wird. Über die Düse wird ein Gemisch umfassend Biogas und/oder Substrat unter einem Druck in den Fermenter eingedüst. Durch das Verfahren wird sowohl eine horizontale als auch eine vertikale Durchmischung des Fermenterinhalts bewirkt, wodurch eine höhere Ausbeute an Biogas erfolgt. Durch die Eindüsung von einem Gemisch aus Biogas und/oder zumindest teilweise fermentiertem Substrat, welches vorzugsweise im Kreislaufverfahren dem Fermenterinhalt bzw. dem Gasdom bzw. dem Gaslagerbehälter entnommen werden, wird bei der Eindüsung eine horizontale und vertikale Durchmischung des Fermenterinhalts erzielt.
  • Der bekannten Vorrichtung wird bevorzugt über den Zulauf ein Gemisch aus zu fermentierenden Produkten und 20 bis 75 Gew% Rübensilage, bezogen auf die Gesamtmenge, zugeführt. Dabei werden nach der Ernte die für die Rübensilage vorgesehenen Rüben vermust, einsiliert und vom Rübenlagerbehälter beispielsweise mittels einer Dosierpumpe in den Fermenter eingegebracht. Hierbei wird in der Pumpe oder erst nachgeschaltet die Vermischung der Rübensilage mit den weiteren zu fermentierenden Produkten, insbesondere Gülle, vorgesehen.
  • Des Weiteren ist der Einsatz von Mais, umfassend die gesamte Pflanze einschließlich des Kolbens, oder Ganzpflanzensilage (GPS) oder Grassilage bekannt, wobei dieser jeweilige Bestandteil die Komponente Biosubstrat (Rohware) innerhalb der zu fermentierenden Produkte bildet. Das jeweilige Biosubstrat wird dabei in einem Häcksler üblicherweise auf eine Schnittlänge im Bereich von 5 bis 15 mm zerkleinert und bildet in diesem Zustand die stückige Phase innerhalb der zu fermentierenden Produkte.
  • Der vorgenannte Stand der Technik offenbart, dass sich die Bemühungen zur Erhöhung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas auf Maßnahmen innerhalb des Fermenters konzentrieren und dass das diesbezügliche Entwicklungspotenzial weitestgehend ausgeschöpft scheint.
  • Aus der DE 32 28 895 A1 ist ein kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Biogas aus Müll und Klärschlamm bekannt, bei dem der Müll zerkleinert und in einem bestimmten Mengenverhältnis mit Klärschlamm vermischt wird, bevor dieses Gemisch einem Reaktor zugeführt wird. Dabei zerkleinert man den Müll auf eine maximale Korngröße mit weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, besonders weniger als 2 mm, speziell weniger als 1,5 mm. Die Zerkleinerung des Mülls auf eine günstige Korngröße ist wichtig, da dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird. Eine untere Korngröße ist nicht kritisch, da die Reaktionsgeschwindigkeit desto größer ist, je kleiner der Müll zerkleinert wurde.
  • Die Druckschrift DE 20 2005 003 070 U1 beschreibt einen Behälter einer Dosiereinrichtung für Biogas-Anlagen, in dem die Zerkleinerung der stückigen Phase unter Anwesenheit der kontinuierlichen Phase erfolgt und somit dieser Behälter als Anmischbehälter fungiert. Aus diesem Anmischbehälter wird das Gemisch aus stückiger und kontinuierlicher Phase dem nachgeordneten Gärbehälter über eine Austragvorrichtung mit nachfolgenden Transportschnecken zugeführt. Die äußere Mantelfläche des Behälters der Dosiereinrichtung ist, ganz oder teilweise, mit einem Heizkörper belegt, um das in den Gärbehälter einzubringende Material vorzuwärmen. Dadurch kann beispielsweise einem jahreszeitlich bedingten Temperaturabfall im Gärbehälter, wodurch die Gasbildung behindert wird und sich die Gasmenge und Gasqualität verringern, entgegen gewirkt werden.
  • Aus der Druckschrift FR 2 464 297 A1 oder FR 2 466 502 A2 ist jeweils eine Anordnung mit einer Biogas-Anlage bekannt, bestehend aus einem Fermenter, mit einem Zulauf zur Zufuhr von zu fermentierenden Produkten, wobei durch die Fermentation zumindest Biogas, Sedimente und/oder Substrat entsteht und die zu fermentierenden Produkte zum einen als Biosubstrat in Form wenigstens einer stückigen Phase und zum anderen als wenigstens eine weitere Komponente in Form einer kontinuierlichen Phase in Bereitstellungsbehältern bereitgestellt werden und wobei die stückige Phase zerkleinert und zusammen mit der kontinuierlichen Phase der Fermentation zugeführt wird. Zwischen dem Bereitstellungsbehälter für die stückige Phase und dem Fermenter ist ein Zerkleinerer angeordnet und dem Zerkleinerer ist ein Anmischbehälter nachgeordnet, wobei letzterer weiterhin einen Anschluss zur Zufuhr der kontinuierlichen Phase aufweist. An den Anmischbehälter ist ein Wärmeaustauscher über eine Eintrittsleitung und eine Austrittsleitung angeschlossen, über den das im Anmischbehälter befindliche Gemisch aus den zu fermentierenden Produkten im Kreislauf umgewälzt und vorgewärmt wird. An dem Fermenter ist ein Wärmeaustauscher derart angeschlossen, dass aus dem Fermenter ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten entnommen, im Kreislauf über den Wärmeaustauscher umgewälzt und dabei in diesem erwärmt wird.
  • Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Neuerung, bei einer Anordnung der gattungsgemäßen Art die Ausbeute an Biogas weiter zu steigern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER NEUERUNG
  • Der grundlegende neuerungsgemäße Gedanke besteht darin, das Augenmerk bei der Bemühung, die Ausbeute an Biogas zu steigern, nunmehr auf die Vorbehandlung der stückigen Phase der zu fermentierenden Produkte, des Biosubstrats (der Rohware), zu richten und diese stückige Phase über das durch Häckselung und/oder Zerkleinerung bisherige Maß hinausgehend zu zerkleinern und anschließend mit der kontinuierlichen Phase zu mischen. Durch diese neue Qualität der Zerkleinerung wird die spezifische Oberfläche des Reaktionspartners stückige Phase erhöht, wodurch eine signifikante Intensivierung des Stoffaustauschs im Rahmen des Fermentationsprozesses und damit eine Verbesserung der Gasausbeute in diesem Prozess erreicht werden und sich darüber hinaus ein gut pumpfähiges Gemisch ergibt. Die Flüssigeinbringung ist darüber hinaus geeignet, die Mischung aus den zu fermentierenden Produkten vor und räumlich getrennt von ihrer Fermentation einer Vorwärmung durch einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher außerhalb des Fermenters zu unterziehen. Durch die diesbezügliche Vorwärmung der zu fermentierenden Produkte auf die notwendige Fermentationstemperatur unterbleiben die ansonsten in der Regel hinzunehmenden Temperaturschwankungen innerhalb des Fermenters und die damit einhergehende Verlangsamung des Fermentationsprozesses und Verminderung der Ausbeute an Biogas.
  • Mit der vorgeschlagenen Anordnung erfolgt das Mischen der zu fermentierenden Produkte, bestehend aus der stückigen Phase und der kontinuierlichen Phase, räumlich getrennt von der Fermentation. Die zu fermentierenden Produkte werden quasi „flüssig” dem Fermentationsprozess zugeführt. Diese sog. „Flüssigeinbringung” findet bevorzugt Anwendung beim Bau neuer Biogas-Anlagen.
  • Eine Überhitzung des Fermenters hat vergleichbare Auswirkungen auf den Fermentationsprozess, wie eine unzureichende Erwärmung der zu fermentierenden Produkte.
  • Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass die Gasausbeute bei Einsatz der neuerungsgemäß zerkleinerten Rohware (Mais) gegenüber der bisher eingesetzten, üblich zerkleinerten Rohware um 10 bis 12% (Δ = 0,1–(0,12)) höher ausfällt.
  • Die neuerungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bereitstellungsbehälter für die stückige Phase (Biosubstrat/Rohware) und dem Fermenter ein die stückige Phase auf eine Schnittlänge im Bereich von 1 bis 3 mm bereitstellender Zerkleinerer angeordnet ist, dass dem Zerkleinerer ein Anmischbehälter nachgeordnet ist, wobei letzterer weiterhin einen Anschluss zur Zufuhr der kontinuierlichen Phase aufweist, und dass an den Anmischbehälter ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher über eine Eintrittsleitung und eine Austrittsleitung angeschlossen ist, über den das im Anmischbehälter befindliche Gemisch aus den zu fermentierenden Produkten im Kreislauf umgewälzt und vorgewärmt wird. Durch diese Anordnung wird die Bereitstellung eines pumpfähigen Gemisches erreicht.
  • Die neuerungsgemäße Anordnung ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz von Mais, umfassend die gesamte Pflanze einschließlich des Kolbens, oder von Ganzpflanzensilage (GPS) oder Grassilage geeignet. Diesbezüglich wird vorgeschlagen, das jeweilige stückige Biosubstrat (Rohware) auf eine Schnittlänge im Bereich von 1 bis 3 mm zu zerkleinern. Als kontinuierliche Phase der zu fermentierenden Produkte kommt in beiden vorg. Ausgestaltungen der Anordnung in vorteilhafter Weise Gülle zum Einsatz. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass die Gasausbeute bei Einsatz der neuerungsgemäß zerkleinerten Rohware (Mais) gegenüber der bisher eingesetzten, üblich zerkleinerten Rohware um 10 bis 12% (Δ = 0,1–(0,12)) höher ausfällt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Anordnung gemäß der Neuerung sieht vor, dass an den Fermenter ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher derart angeschlossen ist, dass aus dem Fermenter ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten entnommen, im Kreislauf über den Rohrbündel-Wärmeaustauscher umgewälzt und dabei in diesem erwärmt wird. Diese Lösung ist geeignet, um bestehende Anlagen zur Erzeugung von Biogas mit den Vorteilen einer „externen” Beheizung der zu fermentierenden Produkte mittels eines geeigneten Rohrbündel-Wärmeaustauschers auszustatten.
  • Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Anordnung gemäß der Neuerung ist an den Fermenter ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher derart angeschlossen ist, dass aus dem Fermenter ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten entnommen, im Kreislauf über den Rohrbündel-Wärmeaustauscher umgewälzt und dabei in diesem gekühlt wird. Diese Ausführungsform ist im Gegensatz zu „internen” und „externen” Heizvorrichtungen nach dem Stand der Technik besonders gut geeignet, um beispielsweise die zu fermentierenden Produkte im Fermenter vor Überhitzung zu schützen. Eine derartige „externe” Kühlung der zu fermentierenden Produkte ist beispielsweise dann angezeigt, wenn im Sommer über mehrere Wochen eine Außentemperatur ϑa > 25°C herrscht, so dass im Fermenter ohne Kühlung eine optimale Fermentationstemperatur von ca. ϑF = 37°C nicht einzuhalten ist. Als Wärmeträgermedium (Kühlmedium) kommt vorzugsweise Brunnenwasser zur Anwendung. Eine Überhitzung des Fermenters hat vergleichbare Auswirkungen auf den Fermentationsprozess, wie eine unzureichende Erwärmung der zu fermentierenden Produkte.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Erzeugung von Biogas gemäß der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen
  • 1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Erzeugung von Biogas gemäß der Neuerung mit sog. „Flüssigeinbringung” und
  • 1a in perspektivischer Darstellung die Anlage gemäß 1.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Eine Biogas-Anlage 1 (1 und 1a), in der eine sog. „Flüssigeinbringung” der zu fermentierenden Produkte P in einen Fermenter 2 realisiert ist, besteht, vereinfacht dargestellt, auf wesentliche Komponenten beschränkt und in Richtung des Stoffflusses gesehen, aus einem Bereitstellungsbehälter 3, einem von einem Antriebsmotor 5 angetriebenen neuerungsgemäßen Zerkleinerer 4, einem Anmischbehälter 6, einem zu letzterem parallel geschalteten Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 und dem Fermenter 2. Die vorstehend beschriebene Anordnung der Biogas-Anlage 1 wird gewählt, wenn Neuanlagen zur Erzeugung von Biogas mit den neuerungsgemäßen Merkmalen ausgestattet werden.
  • Im Bereitstellungsbehälter 3 wird eine stückige Phase A der zu fermentierenden Produkte P bereitgestellt. Im Ausführungsbeispiel soll es sich um das Biosubstrat (Rohware) Mais, umfassend die gesamte Pflanze einschließlich des Kolbens, handeln, wobei der Mais mit einem üblichen Maishäcksler geerntet und auf eine Schnittlänge im Bereich von 5 bis 15 mm zerkleinert wurde. Als Biosubstrat A lässt sich vorteilhaft auch Ganzpflanzensilage (GPS) oder Grassilage einsetzen. Der Bereitstellungsbehälter 3 hat zweckmäßig einen Rauminhalt, der die halbe Tagesmenge an Rohware aufnehmen kann, so dass er alle 12 Stunden befüllt werden muss. Die stückige Phase A wird über eine Auslaufleitung 3a und ggf. in Verbindung mit einer Förderschnecke am Boden des Bereitstellungsbehälters 3 entnommen und dem neuerungsgemäßen Zerkleinerer 4 zugeführt. In letzterem wird die stückige Phase A, der gehäckselte Mais oder die vorg. anderen stückigen Biosubstrate A, auf eine Schnittlänge im Bereich von 1 bis 3 mm zerkleinert.
  • Das derart zerkleinerte stückige Biosubstrat A (Rohware; stückige Phase A) besitzt beispielsweise bei Mais eine Trockensubstanz von ca. 30% (TS ca. 30%) und wird vom Zerkleinerer 4 über eine Überführungsleitung 4a dem Anmischbehälter 6 zugeführt. Letzterer hat bevorzugt einen Rauminhalt, der eine 12 bis 18malige „Fütterung” des nachgeordneten Fermenters 2 über einen Zeitraum von 24 Stunden erforderlich macht. Der Anmischbehälter 6 weist einen Anschluss 6a zur Zufuhr einer kontinuierlichen Phase G, vorzugsweise Gülle, auf, wobei dem Anmischbehälter 6 unter anderem die Aufgabe zukommt, für eine hinreichende Durchmischung der zu fermentierenden Produkte P zu sogen, bevor diese in den Fermenter 2 überführt werden.
  • Der dem Anmischbehälter 6 nachgeordnete Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 ist an diesen über eine Eintrittsleitung 7a und eine Austrittsleitung 7b angeschlossen, wodurch das im Anmischbehälter 6 befindliche Gemisch aus den zu fermentierenden Produkten P, beispielsweise aus dem neuerungsgemäß zerkleinerten Mais A und der Gülle G, eine Umwälzung U im Kreislauf erfährt und dabei auf die erforderliche Fermentationstemperatur im Fermenter 2 vorgewärmt wird. Der zum Einsatz kommende Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 muss die besondere Eignung besitzen, durch die stückige Phase A, die sich ggf. zu relativ langen faserigen Bestandteilen agglomerieren kann, nicht verstopft zu werden.
  • Die Zufuhr der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten P (A + G) in den Fermenter 2 erfolgt über einen Zulauf 2a. Im Fermenter 2 entsteht durch den Fermentationsprozess aus den zu fermentierenden Produkten P, dem stückigen Biosubstrat A und der Gülle G, das Biogas B (Methan und Kohlendioxyd) sowie Sedimente und/oder Substrat S.
  • In den 1, 1a ist nicht gezeigt, wie ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 mit dem Fermenter 2 verrohrt sein muss, um eine Erwärmung der im Fermenter 2 vorgelegten zu fermentierenden Produkte P zu erreichen. In diesem Falle ist an den Fermenter 2 der Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 derart anzuschließen, dass aus dem Fermenter 2 ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten P entnommen, im Kreislauf über den Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 umgewälzt und dabei in diesem erwärmt werden kann.
  • Darüber hinaus zeigen die 1, 1a nicht, wie ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 mit dem Fermenter 2 verrohrt sein muss, um eine Kühlung der im Fermenter 2 vorgelegten zu fermentierenden Produkte P zu erreichen. In diesem Falle ist an den Fermenter 2 der Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 derart anzuschließen, dass aus dem Fermenter 2 ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten P entnommen, im Kreislauf über den Rohrbündel-Wärmeaustauscher 7 umgewälzt und dabei in diesem gekühlt wird. Als Wärmeträgermedium (Kühlmedium) wird hierbei vorzugsweise Brunnenwasser eingesetzt.
  • Die Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas durch die neuerungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen ist signifikant und offenkundig. Dass die neuerungsgemäßen Maßnahmen sich auch wirtschaftlich rechnen, wird nachfolgend beispielhaft und überschlägig an einer Biogas-Anlage mit einer in das Stromnetz eingespeisten elektrischen Leistung von Pelektr = 500 kW aufgezeigt. BERECHNUNGSBEISPIEL Daten
    • In das Stromnetz eingespeiste elektr. Leistung: Pelektr = 500 kW
    • Wirkungsgrad der Energieumwandlung Biogas → elektrische Energie: η = 0,9
    • Täglicher Durchsatz (stückige Phase A): Q = 20 t Mais/d
    • Energieaufwand für die Zerkleinerung der stückigen Phase A auf eine Schnittlänge im Bereich von ca. 1–3 mm: WZ = 9–10 kWh/t Mais
    • Erhöhung der Gasausbeute durch die neuerungsgemäße Zerkleinerung (10–(12)%): Δ = 0,1–(0,12)
    • Einspeisevergütung: p = 0,16 EUR/kWh
  • Der zusätzliche jährliche Gewinn g in EUR/a ohne Inverstitions- und Verschleißkosten des neuerungsgemäßen Zerkleinerers berechnet sich mit den vorg. Daten überschlägig aus der nachfolgenden Formel (1): g = [Pelektr 24 (h/d) η Δ – Q WZ] 365 (d/a) p (1).
  • Darin bedeuten: Pelektr 24 (h/d) η Δ = 500 kW 24 h/d 0,9 0,1 = 1.080 kWh/d (1a) den zusätzlichen täglichen Energieertrag der Anlage und Q × WZ = 20 t/d × 10 kWh/t = 200 kWh/d (1b) den täglichen Energieaufwand für die neuerungsgemäße Zerkleinerung.
  • Damit beträgt g = [1.080 kWh/d – 200 kWh/d]365 d/a 0,16 EUR/kWh (1) g = 880 kWh/d 365 d/a 0,16 EUR g = 51.392 EUR/a.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Biogas-Anlage
    2
    Fermenter
    2a
    Zulauf
    3
    Bereitstellungsbehälter
    3a
    Auslaufleitung/Förderschnecke
    4
    Zerkleinerer
    4a
    Überführungsleitung
    5
    Antriebsmotor
    6
    Anmischbehälter
    6a
    Anschluss
    7
    Rohrbündel-Wärmeaustauscher
    7a
    Eintrittsleitung
    7b
    Austrittsleitung
    A
    stückige Phase (Biosubstrat/Rohware; z. B. Mais, GPS, Grassilage)
    B
    Biogas
    G
    kontinuierliche Phase (Gülle)
    P
    zu fermentierende Produkte (A + G)
    S
    Sedimente und/oder Substrat
    U
    Umwälzung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 20218022 U1 [0004]
    • DE 3228895 A1 [0008]
    • DE 202005003070 U1 [0009]
    • FR 2464297 A1 [0010]
    • FR 2466502 A2 [0010]

Claims (3)

  1. Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas, insbesondere aus in der Landwirtschaft anfallenden Produkten, mit einer Biogas-Anlage (1), bestehend aus einem Fermenter (2), mit einem Zulauf (2a) zur Zufuhr von zu fermentierenden Produkten (P), wobei durch die Fermentation zumindest Biogas, Sedimente und/oder Substrat entsteht und die zu fermentierenden Produkte (P) zum einen als Biosubstrat (Rohware) (A) in Form wenigstens einer stückigen Phase und zum anderen als wenigstens eine weitere Komponente in Form einer kontinuierlichen Phase (G) in Bereitstellungsbehältern (3) bereitgestellt werden, wobei die stückige Phase (A) zerkleinert und zusammen mit der kontinuierlichen Phase (G) der Fermentation zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, • dass zwischen dem Bereitstellungsbehälter (3) für die stückige Phase (A) und dem Fermenter (2) ein die stückige Phase (A) auf eine Schnittlänge im Bereich von 1 bis 3 mm bereitstellender Zerkleinerer (4) angeordnet ist, • dass dem Zerkleinerer (4) ein Anmischbehälter (6) nachgeordnet ist, wobei letzterer weiterhin einen Anschluss (6a) zur Zufuhr der kontinuierlichen Phase (G) aufweist, • und dass an den Anmischbehälter (6) ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher (7) über eine Eintrittsleitung (7a) und eine Austrittsleitung (7b) angeschlossen ist, über den das im Anmischbehälter (6) befindliche Gemisch aus den zu fermentierenden Produkten (P; A, G) im Kreislauf umgewälzt und vorgewärmt wird.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fermenter (2) ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher (7) derart angeschlossen ist, dass aus dem Fermenter (2) ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten (P) entnommen, im Kreislauf über den Rohrbündel-Wärmeaustauscher (7) umgewälzt und dabei in diesem erwärmt wird.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fermenter (2) ein Rohrbündel-Wärmeaustauscher (7) derart angeschlossen ist, dass aus dem Fermenter (2) ein Teil der Mischung aus den zu fermentierenden Produkten (P) entnommen, im Kreislauf über den Rohrbündel-Wärmeaustauscher (7) umgewälzt und dabei in diesem gekühlt wird.
DE202005021968U 2005-07-02 2005-07-02 Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas Expired - Lifetime DE202005021968U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202005021968U DE202005021968U1 (de) 2005-07-02 2005-07-02 Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202005021968U DE202005021968U1 (de) 2005-07-02 2005-07-02 Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202005021968U1 true DE202005021968U1 (de) 2012-01-19

Family

ID=45756404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202005021968U Expired - Lifetime DE202005021968U1 (de) 2005-07-02 2005-07-02 Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202005021968U1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2464297A1 (fr) 1979-09-03 1981-03-06 Wilkie Bernard Installation de desodorisation et de mise en valeur de dechets organiques par fermentation
FR2466502A2 (fr) 1979-10-04 1981-04-10 Wilkie Bernard Installation de desodorisation et de mise en valeur de dechets organiques par fermentation
DE3228895A1 (de) 1982-08-03 1984-02-09 Institut Fresenius Chemische und Biologische Laboratorien GmbH, 6204 Taunusstein Verfahren zur gewinnung von biogas und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE20218022U1 (de) 2002-11-21 2003-04-24 Ostendorf, Joseph, 46354 Südlohn Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas
DE202005003070U1 (de) 2005-02-25 2005-05-12 B. Strautmann & Söhne GmbH u. Co. KG Behälter einer Dosiereinrichtung für Biogasanlagen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2464297A1 (fr) 1979-09-03 1981-03-06 Wilkie Bernard Installation de desodorisation et de mise en valeur de dechets organiques par fermentation
FR2466502A2 (fr) 1979-10-04 1981-04-10 Wilkie Bernard Installation de desodorisation et de mise en valeur de dechets organiques par fermentation
DE3228895A1 (de) 1982-08-03 1984-02-09 Institut Fresenius Chemische und Biologische Laboratorien GmbH, 6204 Taunusstein Verfahren zur gewinnung von biogas und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE20218022U1 (de) 2002-11-21 2003-04-24 Ostendorf, Joseph, 46354 Südlohn Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas
DE202005003070U1 (de) 2005-02-25 2005-05-12 B. Strautmann & Söhne GmbH u. Co. KG Behälter einer Dosiereinrichtung für Biogasanlagen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007024378B4 (de) Fermenter zur Erzeugung von Biogas aus pumpbarem organischen Material
EP2927308B1 (de) Biogasanlage und verfahren zur erzeugung von biogas aus stroh
AT507469B1 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen hydrolyse von organischen substraten
EP2935595B1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von biogas aus lignocellulosehaltiger biomasse
EP3141595B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von biogas
DE60218132T2 (de) Verfahren und Anlage zur Konversion biologisch abbaubarer Materialien in ein Produktgas
AT509319A4 (de) Verfahren und vorrichtung zur hydrolyse von vorzugsweise festen, organischen substraten
EP3574080B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von biogas
DE19809299A1 (de) Biogasanlage und Verfahren zur Herstellung von Biogas
DE102010000580A1 (de) System und Verfahren zur Bereitstellung einer Mischung aus unterschiedlichen Biomassen für eine Anlage zur Gewinnung eines Reaktionsprodukts aus den unterschiedlichen Biomassen
DE102005030980A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas
DE102010000578A1 (de) Reaktor zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse und Verfahren zum Betrieb des Reaktors
DE102012208649A1 (de) Einrichtung zum aufschluss von lignozellulosehaltigen substraten
DE202005021968U1 (de) Anordnung zur Verbesserung der Gasausbeute in Anlagen zur Erzeugung von Biogas
DE102010000576B4 (de) Anlage und Verfahren zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse
DE102004035997A1 (de) Biogasanlage zur Bereitstellung von methanhaltigen Gasen
WO2005017091A1 (de) Biogasfermentationsanlage
DE102014003159A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung einer Biomassezubereitung, insbesondere aus Einsatzstoffen mit hohem Lignin-Gehalt
DE202014004906U1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer Biomassezubereitung, insbesondere aus Einsatzstoffen mit hohem Lignin-Gehalt
DE10254309A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Biogas
EP3114208B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung einer biomassezubereitung
DE20218022U1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas
DE29803829U1 (de) Biogasanlage
Budde Improving digestibility of cattle waste by thermobarical treatment
DE10254308A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Biogas

Legal Events

Date Code Title Description
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
R207 Utility model specification

Effective date: 20120315

R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years

Effective date: 20130808

R071 Expiry of right