WO2012049290A1 - Biogasanlage und verfahren zur gewinnung von biogas durch trockenfermentation - Google Patents

Biogasanlage und verfahren zur gewinnung von biogas durch trockenfermentation Download PDF

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Günther JOBST
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Js Energietechnik Gmbh
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    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a biogas plant for the production of biogas by dry fermentation with the features mentioned in the preamble of claim 1, a method for the production of biogas by dry fermentation with the features mentioned in the preamble of claim 1 1.
  • the production of biogas by dry fermentation is known.
  • dry fermentation the material to be fermented is not stirred into a liquid bevel as z. B. in the liquid fermentation of biowaste is often the case, but that in a fermenter introduced fermentation substrate is kept moist.
  • a so-called percolate is withdrawn from the bottom of the fermenter and sprayed over the biomass again.
  • optimal living conditions for the bacteria are achieved.
  • the percolate is thus first returned from the fermentation tank in a percolate tank and at least partially from the percolate tank back into the fermentation tank.
  • the invention is therefore based on the object to provide a biogas plant and a method for the production of biogas by dry fermentation, which are characterized by a simple structure and enable effective operation. Furthermore, the invention has for its object to provide a biogas plant, which is flexible and is characterized by high energy efficiency. According to the invention the object is achieved by a biogas plant with the features mentioned in claim 1.
  • the biogas can be generated overall in a very effective manner and, moreover, the biogas produced can be used very effectively for obtaining energy, in particular electrical energy.
  • FIG. 1 is a block diagram of a biogas plant according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic perspective view of a biogas plant
  • FIG. 3 schematically shows a detail of the biogas plant
  • FIG. 1 shows the block diagram of a biogas plant, designated overall by 10.
  • the biogas plant 10 comprises a plurality of fermentation tanks 12, a plurality of percolate tanks 14 and a plurality of gas storage tanks 16.
  • the number of the fermentation tanks 12, percolate tanks 14 and gas storage tanks 16 may vary. In the example shown, three containers are provided in each case. Conceivable is a smaller or larger number of containers.
  • the number of fermentation tanks 12, percolate tanks 14 and gas storage tanks - 16 not be identical. For example, three fermentation tanks 12, two percolate tanks 14 and, for example, four gas storage tanks 16 may be present.
  • the fermentation tanks 12 serve to receive biomass 18 indicated here.
  • biomass renewable organic raw materials, biowaste or the like can be used.
  • the fermentation tanks 12 are connected to the percolate tanks 14 via a process water drainage system 20.
  • the process water conduit system 20 is constructed such that each fermentor 12 has at least one connection to each percolate container 14.
  • valves 22 and each Perkulatbe- container 14 associated valves 24 are involved.
  • the percolate containers 14 are further connected via a process water supply system 26 with the fermentation tanks 12.
  • a process water supply system 26 associated with the percolation containers 14 valves 28 and the fermentation tanks 12 associated valves 30 are involved.
  • the process water supply system 26 is constructed so that each percolate container 14 is connected to each fermentation tank 12.
  • the biogas plant 10 further comprises a gas line system 32 to which the fermentation tanks 12, the percolate tanks 14 and the gas storage tanks 16 are connected.
  • an energy recovery device such as a gas pressure motor / turbine 40 is involved.
  • the energy recovery device 40 is in this case arranged in series with the gas storage containers 16 and in series with the parallel connected fermentation tanks 12 and percolate containers 14.
  • the biogas plant 10 comprises a further gas line system 42, which connects the gas storage tank 16 with a further energy generating device 44, for example a gas pressure motor / turbine.
  • the gas storage containers 16 are each associated with valves 46.
  • each pressure sensors 50 are arranged.
  • the pressure sensors 50 are connected via signal lines, not shown, to a control device 52 of the biogas plant 10.
  • the tax Direction 52 are further the valves 22, 24, 28, 30 connected in the process water discharge system 20 and the process water supply system 26 via control lines, not shown.
  • the valves 34, 36, 38 of the gas line system 32 and the valves 46 of the gas line system 42 via control lines, not shown, connected to the controller 52.
  • the signal lines and control lines can be wired or wireless.
  • the biogas plant 10 shown in FIG. 1 has the following function:
  • the biomass 18 is filled in a suitable manner. Subsequently, the biomass 18 is inoculated with process water, so that the fermentation begins. During this fermentation begins the biogas production (methane gas production).
  • the fermentation tanks 12 are pressure-tight, that is, the valves 22, 30 and 34 are closed. As fermentation progresses, the pressure inside the fermenters 12 increases. At the moment when the pressure in a fermentor 12 exceeds an adjustable threshold, the associated valve 22 is opened.
  • the process water accumulating in the fermentation tank 12 is then forced through the process water drainage system 20 in a lower pressure percolate tank 14.
  • the corresponding valve 24 is also opened.
  • the corresponding valve 22 and the corresponding valve 24 in the process water drainage system 20 are closed again.
  • the biogas produced in the fermentation tanks 12 is conveyed by opening the corresponding valves 34 and 38 in the gas line system 32 from the pressurized fermentation tank 12 into a pressureless or less pressurized gas storage tank 16. After pressure equalization, the corresponding valve 34 and the corresponding valve 38 is closed again.
  • valve 30 of the process water supply system 26 is now opened.
  • a valve 28 of the percolate container 14 is opened, from which the process water is to be returned to the fermentation tank 12.
  • the corresponding percolate container 14 is pressurized by opening the valve 38 of a pressurized gas storage container 16 and the valve 36 of the gas line system 32 associated with the percolate container 14.
  • valves 30, 28 of the process water supply system 26 and the valves 38 and 36 of the gas line system 32 are closed again. Subsequently, the fermentation process in the respective fermentation tank 12 is repeated with the biogas production and the corresponding pressure build-up in the fermentation tank 12.
  • these gas pressure differences can be used simultaneously to generate electrical energy.
  • the biogas can be transferred via the gas line system 32 into the gas storage tank 16 by opening the associated valves 34 and 38.
  • the pressure difference between the input side and the output side can be converted into mechanical energy, from which electrical energy can then be obtained.
  • the pressure difference can serve, for example, for driving a turbine, which in turn drives a generator.
  • the valves 34 and 38 can be driven to drive the energy harvesting device 40 in such a way that a pressure difference as uniform as possible is always applied to the energy harvesting device 40.
  • Another way of generating energy by means of the energy recovery device 44 which is also preferably designed as a gas pressure motor / turbine.
  • the biogas collected in the gas storage containers 16 is conducted into the gas line system 42 at the prevailing minimum pressure by opening the corresponding valve 46.
  • the biogas flows to its intended use, for example burning in a combined heat and power plant.
  • Mechanical energy can also be generated on this flow path via the energy recovery device 44 by the applied pressure difference, and electrical energy can be generated therefrom.
  • the biogas plant 10 can be realized, for example, in container construction.
  • a container 54 which forms a framework by construction elements 56, which is clad with wall panels 58.
  • the wall elements 58 are manufactured in a sandwich construction and firmly connected to the construction elements 56.
  • the wall elements 58 are connected in a pressure-tight and gastight manner to the construction elements 56, for example by screwing, riveting, welding, gluing or the like.
  • the construction elements 56 and the wall elements 58 may be made of metal, plastic or other suitable materials, for example.
  • a pressure-tight container 54 is formed which can be used as a fermentation tank 12, percolate container 14 or gas storage tank 16.
  • FIG. 3 shows an exemplary substructure 60 for the container 54 shown in FIG. 2.
  • Stiffening structures 62 can be seen which can provide the necessary strength of the container 54 due to the pressures that are there, for example 0.5 bar above normal pressure (1 bar) , to care.
  • An economical driving style of the system results for example at 16 bar.
  • Figure 4 shows an example of the construction of a wall element 58. Shown are the construction elements 56, which are formed for example of hollow sections. Between the construction element 56, the stiffeners 62 are arranged. The cavities between the stiffeners 62 are filled by hollow chamber plates 64, which are pressure-tightly connected to the construction elements 56 and the stiffening elements 62. Insulated regions 66 thus occur between the stiffening elements 62 and the construction elements 56. Lines 68 indicated here are laid within the structural elements 56 or stiffening elements 62 designed as hollow profiles. These conduits 68 may form the process water drainage system 20, the process water supply system 26, the gas line systems 32 and 42, as well as control lines to the valves and other supply lines, for example, for power supply and the like.
  • the wall elements 58 can comprise heating and / or cooling devices by means of which the interior of the containers 54 can be tempered, that is, cooled or heated, if necessary. In this way, the operating temperature, for example in the fermentation tank 12, are controlled within narrow limits, which is very conducive to the methane-forming bacterial cultures.
  • the containers 54 further include the respective valves and the gas pressure sensors 50 and not shown pressure relief valves (safety valves) and temperature sensors.
  • the biogas plant 10 is characterized by a low consumption of electrical and thermal energy, has a simple structure, with few compact components being used.
  • percolate container 14 and gas storage tank 16 internationally standardized transport units can be used, which can be transported quickly and easily and build on site. Due to the container construction, adaptation to different amounts of biomass 19 to be fermented is possible in a simple manner, for example by several containers being operated in parallel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation, mit wenigstens einem Gärbehälter, mit wenigstens einen den Gärbehälter hydraulisch verbundenen Perkulatbehälter, mit wenigstens einen mit dem Gärbehälter pneumatisch verbundenen Gasspeicherbehälter. Es ist vorgesehen, dass eine Überführung von Perkulat aus dem Gärbehälter in den Perkulatbehälter bzw. eine Rücküberführung zumindest einer Teilmenge von Perkulat aus dem Perkulatbehälter in den Gärbehälter mittels in Verbindungsleitungen zwischen Gärbehälter und Perkulatbehälter geschalteter ansteuerbarer Ventile erfolgt, wobei eine Ansteuerung der Ventile in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen dem Gärbehälter und dem Perkulatbehälter erfolgt.

Description

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Beschreibung
Biogasanlage und Verfahren zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation Die Erfindung betrifft eine Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen, ein Verfahren zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation mit dem im Oberbegriff des Anspruch 1 1 genannten Merkmalen. Die Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation ist bekannt. Bei der Trockenfermentation wird das zu vergärende Material nicht in eine flüssige Fase eingerührt, wie dies z. B. bei der Flüssigvergärung von Bioabfällen oft der Fall ist, sondern, dass in einem Fermenter eingebrachte Gärsubstrat wird ständig feucht gehalten. Hierzu wird ein so genanntes Perkulat am Fermenterboden abgezogen und über der Biomasse wieder versprüht. Somit werden optimale Lebensbedingungen für die Bakterien erreicht. Das Perkulat wird also zunächst aus dem Gärbehälter in einem Perkulatbehälter und zumindest teilweise aus dem Perkulatbehälter wieder in den Gärbehälter rücküberführt wird.
Bekannt ist für dieses Überführen beziehungsweise Rücküberführen des Perkulats in die Ver- bindungen zwischen Gärbehälter und Perkulatbehälter Pumpen einzusetzen. Diese Pumpen bedingen einen relativ hohen konstruktiven Aufwand und führen zu einem zusätzlichen Energieverbrauch, der die Effektivität der gesamten Biogasanlage beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Biogasanlage und ein Verfahren zur Ge- winnung von Biogas durch Trockenfermentation zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und eine effektive Betriebsweise ermöglichen. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Biogasanlage zu schaffen, die flexibel einsetzbar ist und sich durch hohe Energieeffizienz auszeichnet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Biogasanlage mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass eine Überführung von Perkulat aus dem Gärbehälter in den Perkulatbehälter bzw. eine RückÜberführung zumindest einer Teilmenge an Perkulat aus dem Perkulatbehälter in den Gärbehälter mittels ein in Verbindungsleitungen zwischen Gärbehälter und Perkulatbehälter geschalteter ansteuerbare Ventile erfolgt, wobei eine Ansteuerung der Ventile in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen dem Gärbehälter und dem Perkulatbe- - - hälter erfolgt, ist vorteilhaft möglich, auf den Einsatz von Pumpen zu verzichten. Die Ansteue- rung der Ventile erfolgt in Abhängigkeit von Gasdruckdifferenzen, die bei der Trockenfermentation sich sowieso ergeben. Insofern ist die Bereitstellung zusätzlicher elektrischer Energie für die Überführung und RückÜberführung des Perkulats nicht erforderlich. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den in Anspruch 11 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass sowohl das Überführen als auch das Rücküberführen des Perkulats durch Ausnutzung von Druckdifferenzen zwischen dem Gärbehälter und dem Perkulatbehälter erfolgt, ist vorteilhaft möglich, unter Ausnutzung von Gasdruckdifferenzen die flüssigen Medien bei der Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation zu bewegen. Hierdurch ergibt sich eine einfache und effektive Arbeitsweise des Verfahrens.
Mittels der erfindungsgemäßen Biogasanlage kann insgesamt auf sehr effektive Weise das Biogas erzeugt werden und darüber hinaus das erzeugte Biogas sehr effektiv zur Gewinnung von Energie, insbesondere elektrischer Energie, eingesetzt werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Biogasanlage;
Figur 2 eine schematische Perspektivansicht einer Biogasanlage;
Figur 3 schematisch ein Detail der Biogasanlage und
Figur 4 eine schematische Schnittansicht durch ein weiteres Detail der Biogasanlage. Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer insgesamt mit 10 bezeichneten Biogasanlage. Die Biogasanlage 10 umfasst eine Vielzahl von Gärbehältern 12, eine Vielzahl von Perkulatbehältern 14 und eine Vielzahl von Gasspeicherbehältern 16. Die Anzahl der Gärbehälter 12, Perkulatbehälter 14 und Gasspeicherbehälter 16 kann variieren. Im gezeigten Beispiel sind jeweils drei Behälter vorgesehen. Denkbar ist eine kleinere oder auch größere Anzahl von Behältern. Dar- über hinaus muss die Anzahl der Gärbehälter 12, Perkulatbehälter 14 und Gasspeicherbehälter - - 16 nicht identisch sein. Beispielsweise können drei Gärbehältern 12 zwei Perkulatbehälter 14 und beispielsweise vier Gasspeicherbehälter 16 vorhanden sein.
Die Gärbehälter 12 dienen der Aufnahme von hier angedeuteter Biomasse 18. Als Biomasse 18 können nachwachsende organische Rohstoffen, Bioabfälle oder dergleichen eingesetzt werden.
Die Gärbehälter 12 sind über ein Prozesswasserableitungssystem 20 mit den Perkulatbehältern 14 verbunden. Das Prozesswasserleitungssystem 20 ist so aufgebaut, dass jeder Gärbehälter 12 zu jedem Perkulatbehälter 14 wenigstens eine Verbindung hat. In dieses Prozesswasserableitungssystem 20 sind jedem Gärbehälter 12 zugeordnete Ventile 22 und jedem Perkulatbe- hälter 14 zugeordnete Ventile 24 eingebunden.
Die Perkulatbehälter 14 sind ferner über ein Prozesswasserzuleitungssystem 26 mit den Gärbehältern 12 verbunden. In das Prozesswasserzuleitungssystem 26 sind den Perkulatbehältern 14 zugeordnete Ventile 28 und den Gärbehältern 12 zugeordnete Ventile 30 eingebunden. Das Prozesswasserzuleitungssystem 26 ist so aufgebaut, dass jeder Perkulatbehälter 14 mit jedem Gärbehälter 12 verbunden ist.
Die Biogasanlage 10 umfasst ferner ein Gasleitungssystem 32, an das die Gärbehälter 12, die Perkulatbehälter 14 sowie die Gasspeicherbehälter 16 angeschlossen sind. Eine Verbindung der Gärbehälter 12 mit dem Gasleitungssystem 32 erfolgt über Ventile 34, eine Verbindung der Perkulatbehälter 14 mit dem Gasleitungssystem 32 erfolgt über Ventile 36 und eine Verbindung der Gasspeicherbehälter 16 mit dem Gasleitungssystem 32 erfolgt über Ventile 38.
In das Gasleitungssystem 32 ist eine Energiegewinnungseinrichtung, beispielsweise ein Gas- druckmotor/Turbine 40 eingebunden. Die Energiegewinnungseinrichtung 40 ist hierbei in Reihe zu den Gasspeicherbehältern 16 und in Reihe zu den parallel geschalteten Gärbehältern 12 und Perkulatbehältern 14 angeordnet.
Die Biogasanlage 10 umfasst ein weiteres Gasleitungssystem 42, das die Gasspeicherbehälter 16 mit einer weiteren Energieerzeugungseinrichtung 44, beispielsweise einen Gasdruckmotor/Turbine verbindet. Den Gasspeicherbehältern 16 sind hierbei jeweils Ventile 46 zugeordnet.
In den Gärbehältern 12, den Perkulatbehältern 14 und den Gasspeicherbehältern 16 sind jeweils Drucksensoren 50 angeordnet. Die Drucksensoren 50 sind über nicht dargestellte Signal- leitungen mit einer Steuereinrichtung 52 der Biogasanlage 10 verbunden. Mit der Steuerein- - - richtung 52 sind ferner die Ventile 22, 24, 28, 30 im den Prozesswasserableitungssystem 20 und den Prozesswasserzuleitungssystem 26 über nicht dargestellte Steuerleitungen verbunden. Ebenso sind die Ventile 34, 36, 38 des Gasleitungssystems 32 und die Ventile 46 des Gasleitungssystems 42 über nicht dargestellte Steuerleitungen mit der Steuereinrichtung 52 verbunden. Die Signalleitungen und Steuerleitungen können drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein.
Die in Figur 1 dargestellte Biogasanlage 10 zeigt folgende Funktion:
In den oder die Gärbehälter 12 wird die Biomasse 18 auf geeignete Art und Weise eingefüllt. Anschließend wird die Biomasse 18 mit Prozesswasser geimpft, damit die Vergärung einsetzt. Während dieser Vergärung beginnt die Biogasproduktion (Methangasbildung). Die Gärbehälter 12 sind druckdicht verschlossen, das heißt, auch die Ventile 22, 30 und 34 sind geschlossen. Mit fortschreitender Vergärung erhöht sich der Druck innerhalb der Gärbehälter 12. In dem Moment wo der Druck in einem Gärbehälter 12 einen einstellbaren Schwellwert überschreitet, wird das zugeordnete Ventil 22 geöffnet.
Das sich in dem Gärbehälter 12 ansammelnde Prozesswasser wird dann über das Prozesswasserableitungssystem 20 in einem unter niedrigeren Druck stehenden Perkulatbehälter 14 gedrückt. Hierzu wird das entsprechende Ventil 24 ebenfalls geöffnet. Nachdem das Prozess- wasser aus dem Gärbehälter 12 in den Perkulatbehälter 14 überführt wurde, wird das entsprechende Ventil 22 und das entsprechende Ventil 24 im Prozesswasserableitungssystem 20 wieder geschlossen. Das in den Gärbehältern 12 entstandene Biogas wird durch Öffnen der entsprechenden Ventile 34 bzw. 38 in dem Gasleitungssystem 32 von dem unter Druck stehenden Gärbehälter 12 in einen drucklosen oder unter geringerem Druck stehenden Gasspeicher- behälter 16 befördert. Nach erfolgtem Druckausgleich wird das entsprechende Ventil 34 und das entsprechende Ventil 38 wieder geschlossen.
Zur erneuten Überführung von Prozesswasser in den Gärbehälter 12 wird nunmehr das Ventil 30 des Prozesswasserzuleitungssystems 26 geöffnet. Gleichzeitig wird ein Ventil 28 des Per- kulatbehälters 14 geöffnet, aus dem das Prozesswasser in den Gärbehälter 12 zurücküberführt werden soll. Hierzu wird der entsprechende Perkulatbehälter 14 durch Öffnen des Ventils 38 eines unter Druck stehenden Gasspeicherbehälters 16 und das dem Perkulatbehälter 14 zugeordneten Ventils 36 des Gasleitungssystems 32 unter Druck gesetzt. Durch öffnen des dem entsprechenden Perkulatbehälter 14 zugeordneten Ventils 28 in dem Prozesswasserzulei- tungssystem 26 kann nunmehr eine gewünschte Teilmenge an Prozesswasser von dem ent- - - sprechenden Perkulatbehälter 14 in den entsprechenden Gärbehälter 12 zurücküberführt werden. Nachdem ausreichend Prozesswasser dem Gärbehälter 12 zugeführt ist, werden die Ventile 30, 28 des Prozesswasserzuleitungssystems 26 und die Ventile 38 und 36 des Gasleitungssystems 32 wieder geschlossen. Anschließend wiederholt sich der Vergärungsprozess im jeweiligen Gärbehälter 12 mit der Biogasproduktion und dem entsprechenden Druckaufbau in dem Gärbehälter 12.
Neben dem Ausnutzen von Gasdruckdifferenzen zum Transport flüssiger Medien in der Biogasanlage 10 können diese Gasdruckdifferenzen gleichzeitig auch zum erzeugen elektrischer Energie eingesetzt werden.
Bei Erreichen eines vorgebbaren Druckes in zumindest einen der Gärbehälter 12 kann durch Öffnen der zugeordneten Ventile 34 und 38 das Biogas über das Gasleitungssystem 32 in die Gasspeicherbehälter 16 überführt werden. In dieser Verbindung befindet sich die insbesondere als Gasdruckmotor ausgebildete Energiegewinnungseinrichtung 40. Durch den an der Energie- gewinnungseinnchtung 40 anliegenden Druckunterschied zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite kann eine Umwandlung in mechanische Energie erfolgen, aus der dann elektrische Energie gewonnen werden kann. Der Druckunterschied kann beispielsweise zum Antreiben einer Turbine dienen, die wiederum einen Generator antreibt. Durch das gleichzeitige Betreiben einer Vielzahl von Gärbehältern 12 und das Vorhandensein einer Mehrzahl von Gasspeicherbehältern 16 kann zum Antreiben der Energiegewinnungseinrichtung 40 eine Ansteuerung der Ventile 34 und 38 derart erfolgen, dass immer eine möglichst gleichmäßige Druckdifferenz an der Energiegewinnungseinrichtung 40 anliegt. Eine weitere Möglichkeit der Energiegewinnung besteht mittels der Energiegewinnungseinrichtung 44, die ebenfalls vorzugsweise als Gasdruckmotor/Turbine ausgebildet ist. Das in den Gasspeicherbehältern 16 gesammelte Biogas wird bei entsprechenden herrschenden Mindestdruck durch Öffnen des entsprechenden Ventils 46 in das Gasleitungssystem 42 geleitet. Hier strömt das Biogas zu seiner bestimmungsgemäßen Verwendung, beispielsweise dem Verbren- nen in einem Blockheizkraftwerk. Auf diesem Strömungsweg kann über die Energiegewinnungseinrichtung 44 durch den anliegenden Druckunterschied ebenfalls wieder mechanische Energie und aus dieser elektrische Energie erzeugt werden.
In den nachfolgenden Figuren 2 - 4 wird schematisch eine mögliche konstruktive Gestaltung der Biogasanlage 10 gezeigt. - -
Gemäß Figur 2 kann die Biogasanlage 10 beispielsweise in Containerbauweise realisiert sein. Dargestellt ist ein Container 54, der durch Konstruktionselemente 56 ein Gerüst bildet, das mit Wandplatten 58 verkleidet ist. Den Wandelementen 58 sind in einer Sandwichbauweise hergestellt und fest mit den Konstruktionselementen 56 verbunden. Hierbei werden die Wandele- mente 58 druckfest und gasdicht mit den Konstruktionselementen 56 verbunden, beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Schweißen, Kleben oder dergleichen. Die Konstruktionselemente 56 und die Wandelemente 58 können beispielsweise aus Metall, Kunststoff oder anderen geeigneten Werkstoffen bestehen. Durch die Wandelemente 58 und die in Figur 2 nicht dargestellten Decken und Bodenelemente entsteht ein druckdicht verschlossener Container 54 der als Gär- behälter 12, Perkulatbehälter 14 oder Gasspeicherbehälter 16 eingesetzt werden kann. Je nach Einsatz ist klar, dass in den Container 54 in entsprechenden Öffnungen zum Befüllen und Entnehmen der Biomasse 18 zum Einbringen der Prozesswässer und der Anbindung des Pro- zesswasserableitungssystem 20, des Prozesswasserzuleitungssystem 26 sowie der Gasleitungssysteme 32 bzw. 42 entsprechende Anschlüsse aufweist, die in Figur 2 nicht dargestellt sind.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Unterkonstruktion 60 für den in Figur 2 dargestellten Container 54. Zu erkennen sind Versteifungsstrukturen 62, die für die notwendige Festigkeit des Containers 54 aufgrund der dort gefahrenen Drücke, die beispielsweise 0,5 bar über Normaldruck (1 bar) liegen können, sorgen. Eine wirtschaftliche Fahrweise der Anlage ergibt sich beispielsweise bei 16 bar.
Figur 4 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Wandelementes 58. Dargestellt sind die Konstruktionselemente 56, die beispielsweise von Hohlprofilen gebildet sind. Zwischen den Konstruk- tionselement 56 sind die Versteifungen 62 angeordnet. Die Hohlräume zwischen den Versteifungen 62 sind von Hohlkammerplatten 64 ausgefüllt, die druckdicht mit den Konstruktionselementen 56 bzw. den Versteifungselementen 62 verbunden sind. Zwischen den Versteifungselementen 62 und den Konstruktionselementen 56 kommt es somit zu isolierten Bereichen 66. Innerhalb der als Hohlprofile ausgebildeten Konstruktionselemente 56 bzw. Versteifungselemente 62 sind hier angedeutete Leitungen 68 verlegt. Diese Leitungen 68 können das Pro- zesswasserableitungssystem 20, das Prozesswasserzuleitungssystem 26, das Gasleitungssystem 32 und 42 sowie Steuerleitungen zu den Ventilen und anderen Versorgungsleitungen beispielsweise zur Energieversorgung und dergleichen bilden. - - Ferner können die Wandelemente 58 Heiz- und/oder Kühleinrichtungen umfassen mittels denen das Innere der Container 54 bei Bedarf temperiert, das heißt, gekühlt oder erwärmt werden kann. Hierdurch kann auch die Betriebstemperatur, beispielsweise im Gärbehälter 12, in engen Grenzen geregelt werden, was die Methan bildenden Bakterienkulturen sehr förderlich ist. Die Container 54 enthalten ferner die entsprechenden Ventile sowie die Gasdrucksensoren 50 sowie nicht dargestellt Überdruckventile (Sicherheitsventile) und Temperatursensoren.
Zusammenfassend lässt sich also festhalten, dass die erfindungsgemäße Biogasanlage 10 sich durch einen niedrigen Verbrauch von elektrischer und thermischer Energie auszeichnet, einen einfachen Aufbau besitzt, wobei wenige kompakte Bauteile Verwendung finden. Durch die Nutzung gleicher Bauteile für die Gärbehälter 12, Perkulatbehälter 14 und Gasspeicherbehälter 16 können international genormte Transporteinheiten Verwendung finden, die sich schnell und einfach transportieren und vor Ort aufbauen lassen. Durch die Containerbauweise ist eine Anpassung an unterschiedlichen Mengen von zu vergärender Biomasse 19 in einfacher Weise möglich, indem beispielsweise mehrere Container parallel betrieben werden. Darüber hinaus kann auf den Einsatz anfälliger mechanischer Bauteile wie Rührwerk, Pumpen und dergleichen verzichtet werden. Durch den Verzicht auf Pumpen ergibt sich eine effektive Einsparung an elektrischer Energie, so dass die durch die vorgesehenen Energiegewinnungseinrichtungen 40 bzw. 44 erzeugte elektrische Energie höher ist als der Eigenverbrauch der Biogasanlage 10.
. .
Bezugszeichenliste
10 Biogasanlage
12 Gärbehälter
14 Perkulatbehälter
16 Gasspeicherbehälter, Biogassammelbehälter
18 Biomasse
20 Prozesswasserableitungssystem
22 Ventil
24 Ventil
26 Prozesswasserzuleitungssystem
28 Ventil
30 Ventil
32 Gasleitungssystem
34 Ventil
36 Ventil
38 Ventil
40 Energiegewinnungseinrichtung, Gasdruckmotor/Turbine
42 Gasleitungssystem
44 Erzeugungseinrichtung
46 Ventil
50 Drucksensor
52 Steuereinrichtung
54 Container
56 Profilelemente, Konstruktionselemente
58 Wandplatten
60 Unterkonstruktion
62 Versteifungsstrukturen
64 Hohlkammerplatten
66 isolierter Bereich
68 Leitungen

Claims

Patentansprüche
1. Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation, mit wenigstens einem Gärbehälter, mit wenigstens einen den Gärbehälter hydraulisch verbundenen Perku- latbehälter, mit wenigstens einen mit dem Gärbehälter pneumatisch verbundenen Gasspeicherbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überführung von Perkulat aus dem Gärbehälter (12) in den Perkulatbehälter (14) bzw. eine RückÜberführung zumindest einer Teilmenge von Perkulat aus dem Perkulatbehälter (14) in den Gärbehälter (12) mittels in Verbindungsleitungen zwischen Gärbehälter (12) und Perkulatbehälter (14) geschalteter ansteuerbarer Ventile erfolgt, wobei eine Ansteuerung der Ventile in Abhängigkeit einer
Druckdifferenz zwischen dem Gärbehälter (12) und dem Perkulatbehälter (14) erfolgt.
2. Biogasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gärbehälter (12) mit dem wenigstens einem Perkulatbehälter (14) über einen Prozesswas- serableitungssystem (20) verbunden ist, wobei der Gärbehälter (12) ein Ventil (22) und dem
Perkulatbehälter (14) ein Ventil (24) zugeordnet ist, über die eine Verbindung mit dem Pro- zesswasserableitungssystem (20) öffnenbar oder schließbar ist.
3. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Perkulatbehälter (14) mit dem wenigstens einem Gärbehälter (12) über ein Prozesswasserzuleitungssystem (26) verbunden ist, wobei dem Perkulatbehälter (14) ein Ventil (28) und dem Gärbehälter (12) ein Ventil (30) zugeordnet ist, über die eine Verbindung mit dem Prozesswasserzuleitungssystem (26) öffnenbar oder schließbar ist.
4. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gärbehälter (12), der wenigstens eine Perkulatbehälter (14) und der wenigstens eine Gasspeicherbehälter (16) über ein Gasleitungssystem (32) verbunden sind, wobei dem Gärbehälter (12) ein Ventil (34), dem Perkulatbehälter (14) ein Ventil (36) und dem Gasspeicherbehälter (16) ein Ventil (38) zugeordnet ist, über die eine Verbindung mit dem Gasleitungssystem (32) öffnenbar oder schließbar ist.
5. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (22, 24, 28, 30, 34, 36, 38) über Steuerleitungen mit einer zentralen Steuereinrichtung (52) verbunden sind. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gasleitungssystem (32) eine Energiegewinnungseinrichtung (40) eingebunden ist.
Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gasspeicherbehälter (16) mit einem Gasleitungssystem (42) verbunden ist, wobei dem Gasspeicherbehälter (16) ein Ventil (46) zugeordnet ist, über das eine Verbindung zu dem Gasleitungssystem (42) öffnenbar oder schließbar ist.
Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gärbehälter (12), der wenigstens eine Perkulatbehälter (14) und der wenigstens eine Gasspeicherbehälter (16) jeweils ein Drucksensor (50) umfasst, die über Signalleitungen mit der zentralen Steuereinrichtung (52) verbunden sind.
Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gärbehälter (12), Perkulatbehälter (14) und Gasspeicherbehälter (16) als Container (54) ausgebildet sind.
0. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswasserableitungssystem (20) das Prozesswasserzuleitungssystem (26), das Gasleitungssystem (32) und/oder das Gasleitungssystem (42) in Konstruktionselemente (56), Versteifungselemente (62) und/oder Wandelemente (58) der Container (54) integriert sind.
1. Verfahren zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation bei dem in einem Gärbehälter eine Feststoffmethanisierung erfolgt, wobei ein hier entstehenden Perkulat in einen Perkulatbehälter überführt wird und zumindest eine Teilmenge des Perkulats in den Gärbehälter rücküberführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Überführen als auch das Rücküberführen des Perkulats durch Ausnutzung einer Druckdifferenz zwischen dem Gärbehälter (12) und dem Perkulatbehälter (14) erfolgt.
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