WO2014012952A2 - Verfahren zum betreiben einer biogasanlage und eine derart betriebene biogasanlage - Google Patents

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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a biogas plant having the features of claim 1 and to a biogas plant having the features of claim 8.
  • the recirculation of the percolate can be used to regulate the temperature, and it is possible to add additives for process optimization.
  • Dry fermentation is necessary, for example, for very dry or particularly fibrous fermentation substrates.
  • batch operation denotes a process principle in which no further material is added or removed during the fermentation process Fermenter, the fermenter is completely emptied and then refilled.
  • the disadvantage of batch operation is that the operation of the biogas fermenter must at least then be interrupted, if the fermenter room has to be emptied and filled with fresh fermentation substrate.
  • a cogeneration plant serving to generate electricity and / or heat
  • a plurality of fermentation tanks are operated at different times in the biogas plant.
  • Biogas fermenter must be stopped. Because, as described above, then first the already fermented biomass must be removed from the respective biogas fermenter, filled the fresh biomass in the biogas digester and the
  • Percolation stands to be used. This process is controlled by the methane gas content. Although a, according to DE 10 2010 028 707 A1 constructed biogas plant, Biogas with constant and high methane content available, however, reduces the efficiency of the exhaust air operation during the beginning of percolation
  • Bioreactors in the gas space of one or more bioreactors is passed.
  • the measured values of H2S, CO2, CH4 and O2 from all bioreactors are constantly queried and the exchange between two and more bioreactors regulated.
  • Pressure and sulfur are used as values to determine when a bioreactor is ready for replacement with one or more other bioreactors.
  • the procedure specified in D4 indicates an increase in the efficiency of a biogas plant, but it also requires a considerable use of measuring and control technology.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for operating a biogas plant and a biogas plant operated in this manner, in which the efficiency in batch operation is significantly increased using structurally simple means and the continuous output of usable biogas is improved.
  • the invention relates to a method for operating a biogas plant according to the principle of dry fermentation with a plurality of biogas digesters, which are driven or operated in batch mode. At least one of the biogas fermenters has just recently been loaded with fresh biomass, and at least one of the remaining biogas digesters is in a state in which it is entering methane-containing, ie better usable, biogas produced.
  • the following method steps are provided:
  • Biogas fermenter with at least one of the other biogas producing biogas fermenters,
  • Biogas fermenter after a certain period of time.
  • the biogas from the freshly loaded biogas fermenter is converted into a single or at the same time into several other, currently operated and usable biogas biogas with high methane concentration-generating
  • Biogas fermenter recycled By mixing the lean gas with the methane-containing biogas of one or more of the remaining biogas digester, the variation of the methane concentration in the mixed biogas from all biogas digesters and the rate of change of the methane concentration can be reduced in a simple manner.
  • the biogas produced in the biogas fermenters is fed to a CHP with gas engine.
  • the gas engine is preceded by a so-called gas mixer, which mixes the biogas with the necessary air for combustion and ensures at different methane concentrations in the biogas for a combustible biogas / air mixture.
  • gas mixers have a certain inertia, so that in the event of rapid and / or strong fluctuations in the methane concentration in the biogas, under certain circumstances, a biogas / air mixture which is no longer combustible is fed to the gas engine and the gas engine dies.
  • Variation of the methane concentration is reduced and in addition, the change of the methane concentration in the mixed biogas flows from all biogas fermenters slower, so that the gas mixer can always provide a combustible biogas / air mixture for the gas engine despite its inertia.
  • the period of time determined depends on the size of the biogas plant or the number of individual biogas fermenters, the size of the individual biogas fermenters and / or the type of biomass to be fermented and is based on empirical values. The period is chosen so that after switched biogas utilization devices, eg. B. CHP with gas engine, gas treatment equipment, etc., can be supplied continuously with recyclable biogas.
  • Biogas mixture from the freshly loaded biogas fermenter takes place, so in one
  • Control device deposited that the time period parameterizable, i. manually changeable by an operator or automatically by a technical device is. For example, the length of time, depending on the size of the entire biogas plant - number of biogas digesters - and depending on the size of the biogas digester changed or
  • the biogas plant can be operated very flexible and efficient.
  • the biogas plant can be operated even more flexibly if the specific period of time can also be influenced by further parameters and / or manually by an operator while the biogas plant is in operation.
  • concentration of certain proportions of biogas in particular the methane concentration, could be measured and, depending on this, the specific period shortened or extended in order to optimize the operation time and / or quality.
  • Biogas fermenter an oxygen-free or at least as low oxygen scavenging gas is introduced into the biogas fermenter.
  • the biogas fermenter is purged before opening until it is ensured that when the biogas fermenter is opened by the incoming air no explosive biogas / air mixture can arise more. The risk of accidents is considerably reduced.
  • the process is particularly simple, since the transfer of the
  • Biogas mixtures of the at least one freshly loaded biogas fermenter by a pressure gradient takes place, which results in the mere addition of biogas fermenter loaded with fresh biomass - ambient pressure - with the other biogas fermenters - slightly increased pressure by the biogas produced. As a result, no further aids, in particular no funding necessary.
  • the methane concentration in the biogas mixture from all biogas fermenters in a biogas collecting line is measured to determine the specific period of time.
  • Biogas fermenter is chosen so that the methane concentration in the
  • Biogas manifold does not fall below a predetermined by the downstream biogas utilization device minimum value. If the methane concentration in the biogas collecting line is measured continuously or at intervals, a particularly accurate and efficient operation of the entire biogas plant is achieved since all measures for transferring the biogas can also be carried out or controlled as a function of the measured methane concentration.
  • the at least one freshly loaded biogas fermenter connected not only with a single, but with several of the remaining biogas fermenter, so that its biogas mixture is converted according to several biogas digesters.
  • the efficiency of the process can be significantly increased again.
  • a biogas plant which is suitable for carrying out the method described above has a plurality of biogas fermenters which operate on the principle of dry fermentation, each biogas fermenter having at least one
  • Biogas plant via at least one gas transfer line with a valve device through which the biogas outlet of a Biogasfermenters with the gas inlet of another is connectable for a certain period of time.
  • This biogas plant is advantageously suitable to increase the methane content of the lean gas of a freshly loaded biogas fermenter in a particularly simple manner and the
  • Biogas plant is extended.
  • a particularly advantageous embodiment of the biogas plant according to the invention has a measuring device for detecting the methane concentration in a biogas collecting line in which the biogas from all biogas digesters together.
  • control device prefferably controls and / or regulate the connection of the gas outlet of the at least one freshly loaded biogas fermenter to the gas inlet of at least one of the remaining biogas fermenters by means of the gas transfer line.
  • control / regulation only depending on the particular
  • the methane concentration in the biogas collecting line can be taken into account for this purpose.
  • Biogas fermenters as far apart as possible. In particular, these can be arranged at opposite ends of the respective biogas fermenter. As a result, it can be achieved that the methane enriched lean gas in addition to prolonged stay must also deny the longest possible transport route.
  • the gas inlet can be arranged in the bottom region of the respective biogas fermenter. As a result, the lean gas must flow through the biomass and the
  • Dwell time of the lean gas in the respective biogas fermenter is extended. Consequently, a particularly effective mixing results between lean gas and biogas produced in the biogas fermenter with high methane concentration.
  • Figure 1 is a highly schematic plan view of an inventive
  • Figure 2 is a schematic plan view of an embodiment variant
  • Figure 3 is a schematic plan view of an embodiment variant
  • Figure 4 is a schematic plan view of an embodiment variant
  • FIG. 1 shows a highly schematic plan view of a biogas plant 1 according to the invention, which operates on the principle of dry fermentation.
  • the biogas plant 1 shown here has several biogas fermenters 2a to 2d to
  • the biogas fermenters 2a to 2d are operated in so-called batch mode, that is to say that the biomasses to be fermented remain within the biogas fermenters 2a to 2d during the entire fermentation process and the biogas fermenters 2a to 2d are operated at different times.
  • Each of the biogas fermenters 2a to 2d has in each case a gas inlet 3a to 3d for introducing lean gas from a freshly loaded biogas fermenter or oxygen-poor purging gas, the gas inlets 3a to 3d preferably being arranged in the bottom region or near-bottom region of the biogas fermenters 2a to 2d.
  • each biogas fermenter 2a to 2d has a gas outlet 4a to 4d for biogas removal.
  • Gas outlets 4a to 4d to the biogas fermenters 2a to 2d is selected so that the transport path of the introduced lean gas from the respective gas inlet 3a to 3d to the gas outlet 4a to 4d is as long as possible.
  • the gas outlets 4 a to 4 d of the biogas fermenters 2 a to 2 d are combined via at least one gas line 5 in a gas collecting line 6.
  • Gas collecting line 6 becomes the biogas produced in the biogas plant
  • Biogas utilization device 6a such as a cogeneration unit 6a supplied.
  • the combined heat and power plant 6a is connected via an exhaust pipe 6b with the
  • Gas inlets 3a to 3d connectable.
  • individual biogas fermenters can selectively exhaust gas as the CHP 6a are supplied as purge gas.
  • the biogas plant 1 further has a control device 7. This is in each case via data lines 8a to 8d with a valve device 9a to 9d, which regulates the respective gas inlet at each of the gas inlets 3a to 3d,
  • valve means 9a to 9d set up.
  • the control device 7 is in each case by means of further data lines 10a to 10d to a further valve means 1 1 a to 1 1 d, the respective
  • Gas outlet at each of the gas outlets 4a to 4d regulates, connected and is set up for a corresponding actuation of the valve means 1 1 a to 1 1 d.
  • the biogas plant 1 also has at least one further valve device 12 which is connected to the control device 7 via a further data line 13. Furthermore, at least one gas transfer line 14 is provided in the biogas plant 1.
  • the gas transfer line 14 can be connected by means of the valve device 12 with one end to at least one of the gas outlets 4a to 4d and with another end to at least one of the gas inlets 3a to 3d of the biogas fermenters 2a to 2d. This means that at least one of the gas outlets 4a to 4d of the
  • Gas manifold 6 can be separated and instead connected to the gas transfer line 14.
  • the gas outlet 4 a is connected to the gas inlet 3 b by means of the gas transfer line 14.
  • the control device 7 is adapted to the gas inlets 3a to 3d, the
  • Gas outlets 4a to 4d and the valve device 12 for connecting and disconnecting the gas transfer line 14 to control and / or to regulate.
  • the valve device 12 for connecting and disconnecting the gas transfer line 14 to control and / or to regulate.
  • Valve device 12 adapted to connect or disconnect the gas transfer line 14 as needed and the respective gas outlet 4a to 4d instead of the
  • Control device 7 controls or regulates this process in a time-controlled manner and / or as a function of further parameters.
  • the data for the timing and / or the other parameters are parameterizable, i.
  • the operation of the biogas plant 1 according to the invention can proceed as described below.
  • the biogas fermenter 2a shown in FIG. 1 was shut down, switched off, emptied after the complete fermentation of a biomass contained therein and is now in a state in which it reacts with a fresh biomass to be fermented loaded or filled. After renewed commissioning of the biogas fermenter 2a, it takes some time until the biogas forming during fermentation has a methane content or a methane concentration which is a meaningful or efficient one
  • Biogsfermenter 2a produced biogas with low methane content, so-called
  • control device 7 can be precisely determined for this purpose, whether, when and for how long, i. for what period of time, a compound and / or a transfer of the lean gas from the freshly loaded biogas fermenter 2a in the rest
  • Biogas fermenter should be made.
  • the gas transfer line 14 is therefore connected at one end to the gas outlet 4a of the freshly charged biogas fermenter 2a and at the other end to the gas inlet 3b of the biogas fermenter 2b, which produces comparatively higher concentrated biogas. That's how it works
  • Biogas utilization device depends. If the biogas utilization device is a CHP, the methane content, depending on the gas engine used may not be lower than z. B. fall 40%.
  • the biogas plant 1 is now in normal operation, in which the biogas of all biogas fermenters 2a to 2d of the gas manifold 6 is supplied.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the biogas plant 1 according to the invention.
  • the gas outlet 4a of the biogas fermenter 2a it is possible for the gas outlet 4a of the biogas fermenter 2a to be simultaneously or stepwise connected to the two gas inlets 3b and 3c, i. with more than a single gas inlet the
  • Biogas fermenter 2b to 2d is connected. This means that the lean gas from the biogas fermenter 2a can be divided into several of the remaining biogas fermenters 2b to 2d.
  • FIG. 3 Another possible configuration of the biogas plant 1 is shown in FIG. 3, which likewise shows a schematic plan view of the biogas plant 1.
  • a measuring device 15 for measuring the concentration of the biogas components of the biogas mixture, in particular the methane concentration, in the biogas collecting line 6 is provided in the gas collecting line 6.
  • the measuring device 15 is connected to the control device 7 by means of a data line 16.
  • the gas transfer of the freshly loaded biogas fermenter 2a also depending on methane concentration in the biogas manifold 6, controlled and / or regulated.
  • the time determined for the gas transfer can be shortened or extended depending on the measured biogas components. It is also conceivable that the gas transfer is interrupted and resumed.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the biogas plant 1 in one
  • Embodiment provided that the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the gas transfer line 14 is to be connected to the gas inlets 3a to 3d. In this way, the routing of the
  • valve devices 9a to 9d are designed as 3-way valves.
  • all the valves 10a to 10d can also be designed as 3-way valves, as a result of which the number of components required can be further reduced.
  • this embodiment represents the simplest and least expensive variant of the biogas plant 1 according to the invention.
  • the freshly loaded biogas fermenter 2a is connected via the gas transfer line 14 with all three remaining Biogasfermentern 2b to 2d.
  • the Control device 7 it is also possible to connect the freshly loaded biogas fermenter 2a only with one or two of the other three biogas fermenter 2b to 2d.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage (1) nach dem Prinzip der Trockenfermentation mit einer Mehrzahl von Biogasfermentern (2a bis 2d), die im Batch-Betrieb gefahren werden. Wenigstens einer der Biogasfermenter (2a bis 2d) wurde gerade mit frischer Biomasse beladen und der oder die übrigen Biogasfermenter (2a bis 2d) im Zustand der Produktion von höher konzentriertem Biogas sind. Das Verfahren sieht ein Schließen des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters (2a bis 2d) und ein Verbinden des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters (2a bis 2d) mit wenigstens einem der übrigen Biogas produzierenden Biogasfermenter (2a bis 2d) vor. Des Weiteren findet eine Rückführung des Biogasgemisches aus dem wenigstens einen frisch beladenen Biogasfermenter (2a bis 2d) in wenigstens einen der übrigen Biogas produzierenden Biogasfermenter (2a bis 2d) statt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer wird die Rückführung des Biogasgemisches aus dem frisch beladenen Biogasfermenter (2a bis 2d) beendet. Die Erfindung bezieht sich auf eine Biogasanlage (1), die sich für den Betrieb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eignet.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage und eine derart betriebene
Biogasanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie auf eine Biogasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Aus der Praxis und beispielsweise aus der EP 0 934 998 A2 ist bekannt, dass bei der so genannten Trockenfermentation das zu vergärende Material nicht in eine flüssige Phase überführt wird, wie das zum Beispiel bei der Flüssigvergärung von Bioabfällen der Fall ist. Stattdessen wird das in den Biogasfermenter eingebrachte Gärsubstrat ständig feucht gehalten, indem das Perkolat am Fermenterboden abgezogen und anschließend über der Biomasse wieder versprüht wird. So werden optimale
Lebensbedingungen für die für die Vergärung benötigten Bakterien erreicht. Bei der Rezirkulation des Perkolats kann zusätzlich die Temperatur reguliert werden, und es besteht die Möglichkeit, Zusatzstoffe für eine Prozessoptimierung zuzugeben.
Notwendig ist die Trockenfermentation beispielsweise bei sehr trockenen oder besonders fasrigen Gärsubstraten.
Aus der DE 10 2008 059 803 A1 ist beispielsweise bekannt, dass Bioreaktoren oder Biogasanlagen, die nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeiten, häufig im so genannten Batch-Betrieb betrieben werden. Der Begriff„Batch-Betrieb" kennzeichnet ein Verfahrensprinzip, bei dem während des Gärprozesses kein weiteres Material zugeführt oder entnommen wird. Die einmal in den Biogasfermenter gefüllte Biomasse bzw. das Gärsubstrat verbleibt dort bis zum Ende der Verweilzeit. Am Ende der Verweilzeit des Gärsubstrats im Gärbehälter wird der jeweilige Fermenterraum vollständig entleert und dann neu befüllt. Das vergorene Substrat kann beispielsweise einer Nachkompostierung zugeführt werden. Nachteilig am Batch-Betrieb ist also, dass der Betrieb des Biogasfermenter zumindest immer dann unterbrochen werden muss, wenn der Fermenterraum entleert und mit frischem Gärsubstrat befüllt werden muss. Damit einem zur Erzeugung von Strom und/oder Wärme dienenden Blockheizkraftwerk trotzdem kontinuierlich eine ausreichende Menge Biogas zugeführt werden kann, werden in der Biogasanlage mehrere Gärbehälter zeitlich versetzt betrieben.
Die DE 10 2008 059 803 A1 greift das oben beschriebene Problem auf - nämlich dass der Batch-Betrieb ein Abschalten der einzelnen Biogasfermenter zum Entleeren und Befüllen notwendig macht, d. h. dass die Biogasproduktion zumindest eines
Biogasfermenter gestoppt werden muss. Denn, wie oben beschrieben, muss dann zunächst die bereits vergorene Biomasse aus dem jeweiligen Biogasfermenter entnommen, die frische Biomasse in den Biogasfermenter eingefüllt und die
Biogasproduktion wieder aufgenommen werden. Beim Anfahren eines frisch beladenen Biogasfermenters ist der Methananteil in dem erzeugten Biogas zunächst so gering und die Anteile an Kohlendioxid und Stickstoff sind so hoch, dass eine unmittelbare Nutzung des Biogases in einem Blockheizkraftwerk nicht möglich ist. Um diesem Problem zu begegnen, schlägt die DE 10 2008 059 803 A1 vor, die Nicht-Methanbestandteile dieses Gasgemisches, auch als Schwachgas bezeichnet, teilweise abzutrennen und das verbleibende Gasgemisch mit höherem Methananteil so lange wieder zu dem Biogasfermenter zurückzuführen, bis der Methananteil hoch genug ist. Nachteilig daran ist jedoch, dass das Gasgemisch auf diese Weise nur sehr langsam angereichert wird und das Verfahren somit nur wenig effizient ist. Ebenfalls ist nachteilig, dass in jedem Fall ein aufwendiges Abtrennen der Nicht-Methanbestandteile notwendig ist.
Aus der DE 10 2010 028 707 A1 ist ein Verfahren zur Prozessführung von Perkolatoren bzw. Fermentern in zweistufigen Biogaserzeugungsverfahren bekannt, wobei eine Biogasanlage nach dem Prinzip der Trockenfermentation, mit einer Mehrzahl von Fermentern angegeben ist, welche im Batch-Betrieb gefahren werden. Dabei ist ein zeitlicher Ablaufplan angegeben, welcher einen Abluftbetrieb zu Beginn der Perkolation vorsieht, um CO2 reiches Hydrolysegas aus dem Fermenter abzuführen. Dieses CO2 reiche und nicht energetisch nutzbare Hydrolysegas kann dann zur Verdrängung methanhaltigem Hydrolysegas in einem Perkolator, welcher vor dem Ende der
Perkolation steht, eingesetzt werden. Dieser Vorgang ist durch den Methangasgehalt gesteuert. Zwar stellt eine, nach der DE 10 2010 028 707 A1 aufgebaute Biogasanlage, Biogas mit konstantem und hohem Methangehalt zur Verfügung, jedoch vermindert sich durch den Abluftbetrieb während dem Beginn der Perkolation die Effizienz der
Einrichtung, bzw. muss das CO2 reiche Gas in einer Gasnutzungsanlage nachbereitet werden.
Einen vergleichbaren Prozess, bei dem jedoch, das CO2-haltige Spülgas durch das Substrat hindurch geleitet wird, gibt die EP 2 251 408 A1 an.
Die DE 10 2009 025 329 B4 gibt ein Verfahren zum Gasaustausch zwischen zwei oder mehreren Bioreaktoren an, wobei Gas aus dem Gasraum eines oder mehrer
Bioreaktoren in den Gasraum eines oder mehrerer Bioreaktoren geleitet wird. Dazu werden konstant die Messwerte von H2S, CO2, CH4 und O2 aus allen Bioreaktoren abgefragt und der Austausch zwischen zwei und mehreren Bioreaktoren geregelt.
Druck und Schwefel dienen als Werte zur Bestimmung des Zeitpunktes, wann ein Bioreaktor bereit für den Austausch mit einem oder mehreren anderen Bioreaktoren ist. Das in D4 angegebene Verfahren gibt eine Effizienzsteigerung einer Biogasanlage an, jedoch fordert es auch einen erheblichen Einsatz von Mess-, Steuer- und Regeltechnik.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb einer Biogasanlage sowie eine derart betriebene Biogasanlage zur Verfügung zu stellen, bei denen die Effizienz im Batch-Betrieb unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel deutlich gesteigert und die kontinuierliche Abgabe verwendbaren Biogases verbessert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine derart betriebene Biogasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage nach dem Prinzip der Trockenfermentation mit einer Mehrzahl von Biogasfermentern, die im Batch- Betrieb gefahren bzw. betrieben werden. Wenigstens einer der Biogasfermenter wurde gerade, d.h. vor kurzer Zeit, mit frischer Biomasse beladen und wenigstens einer der übrigen Biogasfermenter befindet sich in einem Zustand, in dem er ein methanhaltigeres, d.h. besser verwendbares, Biogas produziert. Bei dem Verfahren sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:
- Schließen des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen
Biogasfermenters,
- Verbinden des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen
Biogasfermenters mit wenigstens einem der übrigen Biogas produzierenden Biogasfermenter,
- Überführung des Biogasgemisches aus dem wenigstens einen frisch beladenen Biogasfermenter in wenigstens einen der übrigen Biogas produzierenden
Biogasfermenter,
- Beenden der Überführung des Biogasgemisches aus dem frisch beladenen
Biogasfermenter, nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer.
Das Biogas aus dem frisch beladenen Biogasfermenter, das so genannte Schwachgas, wird in einen einzigen oder gleichzeitig in mehrere andere, aktuell betriebene und verwendbares Biogas - Biogas mit hoher Methan konzentration - erzeugende
Biogasfermenter rückgeführt. Durch das Vermischen des Schwachgases mit dem methanhaltigeren Biogas eines oder mehrerer der übrigen Biogasfermenter lässt sich die Schwankung der Methan konzentration im Mischbiogas aus allen Biogasfermentern und die Änderungsgeschwindigkeit der Methankonzentration, auf einfache Weise verringern. Häufig wird das in den Biogasfermentern erzeugte Biogas einem BHKW mit Gasmotor zugeführt. Dem Gasmotor vorgeschaltet ist ein sogenannter Gasmischer, der das Biogas mit der notwendigen Luft zur Verbrennung mischt und bei unterschiedlichen Methankonzentrationen im Biogas für ein brennbares Biogas/Luft-Gemisch sorgt. Diese Gasmischer weisen eine gewisse Trägheit auf, so dass bei schnellen und/oder starken Schwankungen der Methankonzentration im Biogas unter Umständen ein nicht mehr brennbares Biogas/Luftgemisch dem Gasmotor zugeführt wird und der Gasmotor abstirbt. Durch die Gasüberführung gemäß der vorliegenden Erfindung wird
Schwankung der Methankonzentration verringert und zusätzlich erflogt die Änderung der Methankonzentration im Mischbiogas aus allen Biogasfermentern langsamer, so dass der Gasmischer trotz seiner Trägheit immer ein brennbares Biogas/Luft-Gemisch für den Gasmotor bereitstellen kann. Die bestinnnnte Zeitdauer richtet sich nach der Größe der Biogasanlage bzw. der Anzahl der einzelnen Biogasfermenter, der Größe der einzelnen Biogasfermenter und/oder der Art der zu vergärenden Biomasse und stützt sich auf Erfahrungswerte. Die Zeitdauer wird dabei so gewählt, dass nach geschalteten Biogasverwertungsvorrichtungen, z. B. BHKW mit Gasmotor, Gasaufbereitungseinrichtungen, usw., kontinuierlich mit verwertbarem Biogas versorgt werden können.
Vorzugsweise wird die bestimmte Zeitdauer, während der die Überführung des
Biogasgemisches aus dem frisch beladenen Biogasfermenter erfolgt, so in einer
Steuereinrichtung hinterlegt, dass die Zeitdauer parametrierbar, d.h. manuell durch einen Bediener oder automatisch durch eine technische Einrichtung veränderbar, ist. Beispielsweise kann die Zeitdauer je nach Größe der gesamten Biogasanlage - Anzahl der Biogasfermenter - und je nach Größe der Biogasfermenter verändert bzw.
eingestellt werden. Dadurch, dass die Steuereinrichtung die Überführung und/oder das Beenden der Überführung in Abhängigkeit der bestimmten Zeitdauer steuert, lässt sich die Biogasanlage besonders flexibel und effizient betreiben.
Noch flexibler lässt sich die Biogasanlage betreiben, wenn sich die bestimmte Zeitdauer auch während des laufenden Betriebs der Biogasanlage durch weitere Parameter und/oder manuell durch einen Bediener beeinflussen lässt. Beispielsweise könnte die Konzentration bestimmter Biogasanteile, insbesondere die Methan konzentration, gemessen werden und in Abhängigkeit davon, die bestimmte Zeitdauer verkürzt oder verlängert werden, um den Betriebsablauf zeitlich und/oder qualitativ zu optimieren.
Um die Betriebssicherheit der Biogasanlage zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass nach dem Schließen des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen
Biogasfermenter ein sauerstofffreies oder zumindest ein möglichst sauerstoffarmes Spülgas in den Biogasfermenter eingeleitet wird. Der Biogasfermenter wird vor dem Öffnen solange gespült, bis gewährleistet ist, dass beim Öffnen des Biogasfermenters durch die einströmende Luft kein explosives Biogas/Luft-Gemisch mehr entstehen kann. Die Unfallgefahr wird dadurch erheblich verringert. Das Verfahren gestaltet sich besonders einfach, da das Überführen des
Biogasgemisches von dem wenigstens einen frisch beladenen Biogasfermenter durch ein Druckgefälle erfolgt, das sich durch das bloße Verbinden des mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenter - Umgebungsdruck - mit den übrigen Biogasfermentern - leicht erhöhter Druck durch das erzeugte Biogas - ergibt. Dadurch sind keine weiteren Hilfsmittel, insbesondere keine Fördermittel notwendig.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des Verfahrens wird zur Bestimmung der bestimmten Zeitdauer die Methankonzentration in dem Biogasgemisch aus allen Biogasfermentern in einer Biogassammelleitung gemessen. Die Dauer der Überführung des Schwachgases in einen oder mehrere bereits Biogas produzierende
Biogasfermenter wird so gewählt, dass die Methan konzentration in der
Biogassammelleitung einen durch die nach geschaltete Biogasverwertungsvorrichtung vorgegebenen Minimalwert nicht unterschreitet. Wenn die Methankonzentration in der Biogassammelleitung dabei kontinuierlich oder in Intervallen gemessen wird, wird ein besonders genauer und effizienter Betrieb der gesamten Biogasanlage erreicht, da sämtliche Maßnahmen zur Überführung des Biogases auch in Abhängigkeit der gemessenen Methankonzentration erfolgen bzw. gesteuert werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der wenigstens eine frisch beladene Biogasfermenter nicht nur mit einem einzigen, sondern mit mehreren der übrigen Biogasfermenter verbunden, so dass sein Biogasgemisch entsprechend zu mehreren Biogasfermentern überführt wird. Dadurch lässt sich die Effizienz des Verfahrens noch mal erheblich steigern.
Es ist ebenfalls sehr zweckmäßig, wenn die Überführung bzw. die Einleitung des anzureichernden Biogases, d.h. des Schwachgases, an einer Stelle der übrigen Biogasfermenter erfolgt, die möglichst weit von der Stelle entfernt ist, an der das in dem jeweiligen Biogasfermenter erzeugte Biogas abgezogen bzw. entnommen wird.
Hierdurch wird die Verweildauer zum Anreichern des Schwachgases auf eine konstruktiv einfache Weise verlängert. Eine Biogasanlage, die sich zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens eignet, verfügt über eine Mehrzahl von Biogasfermentern, die nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeiten, wobei jeder Biogasfermenter wenigstens einen
Biogasauslass sowie wenigstens einen Gaseinlass aufweist. Weiter verfügt die
Biogasanlage über wenigstens eine Gasüberführleitung mit einer Ventileinrichtung, durch die der Biogasauslass eines Biogasfermenters mit dem Gaseinlass eines anderen für eine bestimmte Zeitdauer verbindbar ist. Diese Biogasanlage eignet sich vorteilhafterweise dazu, den Methangehalt des Schwachgases eines frisch beladenen Biogasfermenters auf besonders einfache Weise zu erhöhen und den
Schwefelwasserstoffgehalt zu reduzieren, da das Biogas nicht aus der Biogasanlage herausgeleitet, sondern innerhalb der Biogasanlage auf wenigstens einen anderer Biogasfermenter verteilt und somit die Verweildauer des Schwachgases in der
Biogasanlage verlängert wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Biogasanlage verfügt über eine Messeinrichtung zur Erfassung der Methankonzentration in einer Biogassammelleitung in der das Biogas aus allen Biogasfermentern zusammen geführt wird.
Zweckmäßig ist es, wenn die Steuereinrichtung die Verbindung des Gasauslasses des wenigstens einen frisch beladenen Biogasfermenters mit dem Gaseinlass wenigstens eines der übrigen Biogasfermenter mittels der Gasüberführleitung steuert und/oder regelt. Dabei kann die Steuerung/Regelung nur in Abhängigkeit der bestimmten
Zeitdauer und/oder auch in Abhängigkeit von einem oder mehreren Parametern der Biogasanlage erfolgen. Insbesondere kann hierfür die Methankonzentration in der Biogassammelleitung berücksichtigt werden.
Idealerweise sind der Gaseinlass für das überführte Schwachgas und der
Biogasauslass für das angereicherte bzw. verwendungsfertige Biogas in den
Biogasfermentern möglichst weit voneinander entfernt. Insbesondere können diese an sich gegenüberliegenden Enden des jeweiligen Biogasfermenters angeordnet sein. Dadurch lässt es sich erreichen, dass das mit Methan anzureichernde Schwachgas zusätzlich zur verlängerten Verweildauer auch einen möglichst langen Transportweg bestreiten muss.
Der Gaseinlass kann im Bodenbereich des jeweiligen Biogasfermenters angeordnet sein. Dadurch muss das Schwachgas die Biomasse durchströmen und die
Verweildauer des Schwachgases in dem jeweiligen Biogasfermenter verlängert sich. Folglich ergibt sich eine besonders effektive Vermischung zwischen Schwachgas und in dem Biogasfermenter erzeugtem Biogas mit hoher Methan konzentration.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass sich die
Gaseinlässe mit einer Quelle mit sauerstoffarmem Spülgas verbinden lassen. Damit kann ein Biogasfermenter vor dem Öffnen und neu beladen mit Spülgas gespült und die Bildung eines explosiven Biogas/Luft-Gemisches kann sicher verhindert werden.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
Figur 1 eine stark schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Biogasanlage mit einer Mehrzahl von Biogasfermentern
Figur 2 eine schematisierte Draufsicht einer Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Biogasanlage,
Figur 3 eine schematisierte Draufsicht einer Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Biogasanlage, und
Figur 4 eine schematisierte Draufsicht einer Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Biogasanlage.
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt eine stark schematisierte Draufsicht einer erfindungsgemäßen Biogasanlage 1 , die nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeitet. Die hier dargestellte Biogasanlage 1 weist mehrere Biogasfermenter 2a bis 2d zum
Fermentieren bzw. Vergären von schüttbaren Gärsubstraten bzw. Biomassen auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind genau vier Biogasfermenter 2a bis 2d gezeigt, wobei die Erfindung auch auf weniger oder mehr Biogasfermenter anwendbar ist.
Die Biogasfermenter 2a bis 2d werden im so genannten Batch-Betrieb betrieben, d.h., dass die zu vergärenden Biomassen während des gesamten Gärprozesses innerhalb der Biogasfermenter 2a bis 2d verbleiben und die Biogasfermenter 2a bis 2d zeitlich versetzt betrieben werden. Jeder einzelne der Biogasfermenter 2a bis 2d verfügt jeweils über einen Gaseinlass 3a bis 3d zum Einleiten von Schwachgas aus einem frisch beladenen Biogasfermenter bzw. sauerstoffarmen Spülgas, wobei die Gaseinlässe 3a bis 3d vorzugsweise im Bodenbereich bzw. bodennahen Bereich der Biogasfermenter 2a bis 2d angeordnet sind. An einer Stelle, die sich möglichst weit entfernt von den Gaseinlässen 3a bis 3d befindet, weist jeder Biogasfermenter 2a bis 2d jeweils einen Gasauslass 4a bis 4d zur Biogasentnahme auf. Die Stelle bzw. Position der
Gasauslässe 4a bis 4d an den Biogasfermentern 2a bis 2d ist so gewählt, dass der Transportweg des eingeleiteten Schwachgases vom jeweiligen Gaseinlass 3a bis 3d bis zum Gasauslass 4a bis 4d möglichst lang ist.
Die Gasauslässe 4a bis 4d der Biogasfermenter 2a bis 2d werden über wenigstens eine Gasleitung 5 in einer Gassammelleitung 6 zusammengeführt. Über die
Gassammelleitung 6 wird das in der Biogasanlage produzierte Biogas einer
Biogasverwertungsvorrichtung 6a, wie zum Beispiel einem Blockheizkraftwerk 6a zugeführt. Das Blockheizkraftwerk 6a ist über eine Abgasleitung 6b mit den
Gaseinlässen 3a bis 3d verbindbar. Damit kann einzelnen Biogasfermentern selektiv Abgas as dem BHKW 6a als Spülgas zugeführt werden.
Wie in Figur 1 dargestellt, verfügt die Biogasanlage 1 weiter über eine Steuereinrichtung 7. Diese ist jeweils über Datenleitungen 8a bis 8d mit einer Ventileinrichtung 9a bis 9d, die den jeweiligen Gaseinlass an jedem der Gaseinlässe 3a bis 3d regelt,
angeschlossen und ist für eine Betätigung der Ventileinrichtungen 9a bis 9d eingerichtet. Weiter ist die Steuereinrichtung 7 jeweils mittels weiterer Datenleitungen 10a bis 10d an einer weiteren Ventileinrichtung 1 1 a bis 1 1 d, die den jeweiligen
Gasauslass an jedem der Gasauslässe 4a bis 4d regelt, angeschlossen und ist für eine entsprechende Betätigung der Ventileinrichtungen 1 1 a bis 1 1 d eingerichtet.
Die Biogasanlage 1 verfügt außerdem über wenigstens eine weitere Ventileinrichtung 12, die über eine weitere Datenleitung 13 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden ist. Des Weiteren ist in der Biogasanlage 1 wenigstens eine Gasüberführleitung 14 vorgesehen. Die Gasüberführleitung 14 ist mittels der Ventileinrichtung 12 mit einem Ende mit wenigstens einen der Gasauslässe 4a bis 4d und mit einem anderen Ende mit wenigstens einem der Gaseinlässe 3a bis 3d der Biogasfermenter 2a bis 2d verbindbar. Das heißt, dass wenigstens einer der Gasauslässe 4a bis 4d von der
Gassammelleitung 6 getrennt und stattdessen mit der Gasüberführleitung 14 verbunden werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gasauslass 4a mit dem Gaseinlass 3b mittels der Gasüberführleitung 14 verbunden.
Die Steuereinrichtung 7 ist dazu eingerichtet, die Gaseinlässe 3a bis 3d, die
Gasauslässe 4a bis 4d und die Ventileinrichtung 12 zum Verbinden und Trennen der Gasüberführleitung 14 zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere ist die
Ventileinrichtung 12 dazu eingerichtet, die Gasüberführleitung 14 bedarfsweise an- bzw. abzukoppeln und den jeweiligen Gasauslass 4a bis 4d stattdessen von der
Gassammelleitung 6 ab- bzw. anzukoppeln. Die bedarfsgerechte Kopplung der
Gasüberführung erfolgt durch die Steuereinrichtung 7, die diesen Vorgang zeitgesteuert und/oder in Abhängigkeit von weiteren Parametern steuert bzw. regelt. Die Daten für die Zeitsteuerung und/oder die weiteren Parameter sind parametrierbar, d.h.
programmierbar.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Biogasanlage 1 kann wie nachfolgend beschrieben ablaufen.
Der in Figur 1 dargestellte Biogasfermenter 2a wurde nach der vollständigen Vergärung einer darin befindlichen Biomasse heruntergefahren, abgeschaltet, entleert und befindet sich nun in einem Zustand, in dem er mit einer frischen, zu vergärenden Biomasse beladen bzw. befüllt ist. Nach erneuter Inbetriebnahme des Biogasfermenter 2a dauert es einige Zeit, bis das sich während der Vergärung bildende Biogas einen Methangehalt bzw. eine Methankonzentration aufweist, die eine sinnvolle bzw. effiziente
Weiterverwendung in einer nach geschalteten Biogasverwertungsvorrichtung zulässt.
Erfindungsgemäß erfolgt deshalb eine Überführung des in dem frisch beladenen
Biogsfermenter 2a erzeugten Biogas mit geringem Methangehalt, sogenanntes
Schwachgas zu wenigstens einem der übrigen Biogasfermenter 2b bis 2d. In der Steuereinrichtung 7 kann hierfür genau festgelegt werden, ob, ab wann und für wie lange, d.h. für welche Zeitdauer, eine Verbindung und/oder eine Überführung des Schwachgases aus dem frisch beladenen Biogasfermenter 2a in die übrigen
Biogasfermenter erfolgen soll.
Wird der frisch beladene Fermenter 2a in Betrieb genommen, steuert die
Steuereinrichtung 7 den Gasauslass 4a bzw. die Ventileinrichtung 12 an, um den Gasauslass 4a von der Gassammelleitung 6 zu trennen und diesen stattdessen mit der Gasüberführleitung 14 zu verbinden. Die Gasüberführleitung 14 wird also mit einem Ende mit dem Gasauslass 4a des frisch beladenen Biogasfermenters 2a und mit dem anderen Ende mit dem Gaseinlass 3b des Biogasfermenters 2b, der vergleichsweise höher konzentriertes Biogas produziert, verbunden. Auf diese Weise wird das
Schwachgas aus dem Biogasfermenter 2a zu dem Biogasfermenter 2b überführt. Diese Überführung erfolgt für die in der Steuereinrichtung 7 festgelegte Zeitdauer. Im frisch beladen Biogasfermenter 2a herrscht unmittelbar nach dem Schließen
Umgebungsdruck, während in dem Biogas mit hoher Methankonzentration
produzierenden Biogasfermenter ein leichter Überdruck herrscht. Dieser
Druckunterschied führt dazu, dass Biogas mit hoher Methankonzentration in den frisch beladenen Biogasfermenter 2a strömt. Während die Biogasfermenter 2a und 2b auf diese Weise miteinander verbunden sind, beginnt die Biogasproduktion in dem frisch beladenen Biogasfermenter 2a und der Druck in dem frisch beladenen Biogasfermenter 2a steigt bis er größer als der Druck in dem Biogasfermenter 2b ist. Folglich strömt zunächst das Gasgemisch aus Schwachgas und eingeströmtem Biogas und schließlich nur noch das Schwachgas in den Biogasfermenter 2b. Nach Ablauf der in der Steuereinrichtung 7 festgelegten Zeitdauer kann davon ausgegangen werden, dass das das in dem frisch beladenen Biogasfermenter 2a erzeugte Biogas eine ausreichend hohe Methan konzentration aufweist, so dass die Gasüberführung beendet werden kann. Wird nunmehr der Biogasfermenter 2a wieder direkt mit der Biogassammelleitung 6 verbunden, bleibt die Biogasqualität bzw. die Methan konzentration in der Biogassammelleitung ausreichend hoch, d. h. sie liegt über einem bestimmten Grenzwert, der von der nach geschalteten
Biogasverwertungsvorrichtung abhängt. Ist die Biogasverwertungsvorrichtung ein BHKW darf der Methangehalt je nach verwendetem Gasmotor nicht unter z. B. 40% absinken. Die Biogasanlage 1 befindet sich nun im Normalbetrieb, in dem das Biogas sämtlicher Biogasfermenter 2a bis 2d der Gassammelleitung 6 zugeführt wird.
Ausgehend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel, lassen sich das
erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Biogasanlage auf vielfältige Weise abändern.
Eine mögliche Abwandlung ist in Figur 2, die eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Biogasanlage 1 zeigt, dargestellt. Demnach ist es möglich, dass der Gasauslass 4a des Biogasfermenter 2a gleichzeitig oder stufenweise mit den zwei Gaseinlässen 3b und 3c, d.h. mit mehr als einem einzigen Gaseinlass der
Biogasfermenter 2b bis 2d, verbunden wird. Dies bedeutet, dass das Schwachgas aus dem Biogasfermenter 2a auf mehrere der übrigen Biogasfermenter 2b bis 2d aufgeteilt werden kann.
Eine weitere mögliche Konfiguration der Biogasanlage 1 ist in Figur 3, die ebenfalls eine schematische Draufsicht auf die Biogasanlage 1 zeigt, dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass zusätzlich zu der oben beschriebenen zeitabhängigen Steuerung der Biogasüberführung auch eine Messung von bestimmten Biogasbestandteilen erfolgt. Hierzu ist in der Gassammelleitung 6 eine Messeinrichtung 15 zur Messung der Konzentration der Biogasbestandteile des Biogasgemisches, insbesondere der Methankonzentration, in der Biogassammelleitung 6 vorgesehen. Die Messeinrichtung 15 ist mittels einer Datenleitung 16 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden. Somit kann die Gasüberführung des frisch beladenen Biogasfermenters 2a auch in Abhängigkeit Methan konzentration in der Biogassammelleitung 6, gesteuert und/oder geregelt werden. Beispielsweise kann die für die Gasüberführung bestimmte Zeitdauer in Abhängigkeit der gemessenen Biogasbestandteile verkürzt oder verlängert werden. Es ist auch denkbar, dass die Gasüberführung unterbrochen und wieder aufgenommen wird.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform der Biogasanlage 1 in einer
schematischen Draufsicht dargestellt. Um die Biogasanlage 1 und insbesondere die Biogasfermenter 2a bis 2d konstruktiv einfach auszubilden, ist in dieser
Ausführungsform vorgesehen, dass die Gasüberführleitung 14 mit den Gaseinlässen 3a bis 3d zu verbinden ist. Auf diese Weise wird die Leitungsführung der
Gasüberführleitung 14 erheblich vereinfacht. In diesem Fall sind die Ventileinrichtungen 9a bis 9d als 3-Wege-Ventile ausgeführt. Es können zusätzlich auch sämtliche Ventile 10a bis 10d als 3-Wege-Ventile ausgeführt sein, wodurch sich die Anzahl der benötigen Komponenten nochmals reduzieren lässt. Insgesamt stellt diese Ausführungsform die einfachste und kostengünstigste Variante der erfindungsgemäßen Biogasanlage 1 dar.
Bei Verbindung des mit frischer Biomasse beladenen Biogasfermenters 2a mit der Gasüberführleitung 14 strömt zunächst Biogas mit hoher Methan konzentration aus den übrigen Biogasfermentern 2b bis 2d in den Biogasfermenter 2a. Die Biogasproduktion (zunächst Schwachgas) in dem frisch beladenen Biogasfermenter 2a läuft an und der Gasdruck in dem frisch beladenen Biogasfermenter 2a erhöht sich, so dass Biogas bzw. Schwachgas aus dem frisch beladenen Biogasfermentern 2a in die bereits Biogas produzierenden Biogasfermenter 2 b bis 2d strömt und sich das Schwachgas, Biogas mit geringer Methankonzentration, mit Biogas mit hoher Methankonzentration vermischt. Aufgrund der längeren Verweildauer des Schwachgases in der Biogasanlage bevor es die Biogassammelleitung 6 erreicht, erfolgt die Änderung der
Methankonzentration in der Biogassammelleitung 6 langsamer, so dass der
Gasmischer eines nach geschalteten BHKWa 6a mit Gasmotor mehr Zeit zum
Einstellen eines brennbaren Biogas/Luft-Gemisches hat.
In Fig. 4 wird der frisch beladene Biogasfermenter 2a über die Gasüberführleitung 14 mit allen drei übrigen Biogasfermentern 2b bis 2d verbunden. Über die Steuereinrichtung 7 ist es auch möglich den frisch beladenen Biogasfermenter 2a nur mit einem oder mit zweien der drei übrigen Biogasfermenter 2b bis 2d zu verbinden.
Bei einer Biogasanlage mit einer größeren Anzahl von Biogasfermentern ist es auch denkbar, dass gleichzeitig zwei oder mehr der Biogasfermenter oder nur mit geringer zeitlicher Abweichung mit frischer Biomasse neu befüllt werden und die
Gasüberführung dann verteilt auf die verbleibenden, nicht frisch befüllten
Biogasfermenter erfolgt.
Bezugszeichenliste
1 Biogasanlage
2a bis 2d Biogasfermenter
3a bis 3d Gaseinlässe
4a bis 4d Biogasauslässe
5 Gasleitung
6 Biogassannnnelleitung
6a BHKW
7 Steuereinrichtung
8a bis 8d Datenleitungen
8a bis 9d Ventileinrichtungen
10a bis 10d Datenleitungen
1 1 a bis 1 1 d Ventileinrichtungen
12 Ventileinrichtung
13 Datenleitung
14 Gasüberführleitung
15 Methansensor
16 Datenleitung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage (1 ) nach dem Prinzip der Trockenfermentation mit einer Mehrzahl von Biogasfermentern (2a bis 2d), die im Batch- Betrieb gefahren werden, wobei wenigstens einer der Biogasfermenter (2a bis 2d) gerade mit frischer Biomasse beladen wurde und der oder die übrigen Biogasfermenter (2a bis 2d) im Zustand der Produktion von höher konzentrierten Biogas sind, mit den Verfahrensschritten:
a) Schließen des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen
Biogasfermenters (2a bis 2d),
b) Verbinden des wenigstens einen mit frischer Biomasse beladenen
Biogasfermenters (2a bis 2d) mit wenigstens einem der übrigen Biogas produzierenden Biogasfermenter (2a bis 2d),
c) Rückführung des Biogasgemisches aus dem wenigstens einen frisch
beladenen Biogasfermenter (2a bis 2d) in wenigstens einen der übrigen Biogas produzierenden Biogasfermenter (2a bis 2d),
d) Beenden der Rückführung des Biogasgemisches aus dem frisch beladenen Biogasfermenter (2a bis 2d), nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte
Zeitdauer parametrierbar in einer Steuereinrichtung (7) hinterlegt wird und das Rückführen und/oder das Beenden der Rückführung des Biogasgemisches in Abhängigkeit dieser Zeitdauer von der Steuereinrichtung (7) gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
wenigstens eine mit frischer Biomasse beladene Biogasfermenter (2a bis 2d) nach dem Schließen mit einem sauerstoffarmen Spülgas gespült wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas Abgas aus einem den Biogasfermentern (2a bis 2d) nachgeschalteten
Blockheizkraftwerk (6a) oder einer Gasaufbereitungseinrichtung zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung des Biogasgemisches durch ein sich einstellendes Druckgefälle zwischen dem wenigstens einen frisch beladenen Biogasfermenter (2a bis 2d) und dem wenigstens einen der übrigen
Biogasfermenter (2a bis 2d) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der bestimmten Zeitdauer die
Methan konzentration im Biogasgemisch aus allen Biogasfermentern (2a bis 2d) gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stelle, an der dem wenigstens einen übrigen Biogasfermenter (2a bis 2d) das Biogasgemisch aus dem wenigstens einen frisch beladenen Biogasfermenter (2a bis 2d) zugeführt wird, und der Stelle, an der das höher konzentrierte Biogas aus dem wenigstens einen übrigen Biogasfermenter (2a bis 2d) abgeführt wird, ein möglichst großer Abstand vorgesehen ist.
8. Biogasanlage (1 ), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl von nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeitenden Biogasfermenter (2a bis 2d) zur Erzeugung von Biogas im Batch-Betrieb, wobei jeder Biogasfermenter einen Biogasauslass (4a bis 4d) und einen Gaseinlass (3a bis 3d) aufweist, und der Biogasauslass (4a bis 4d) wenigstens eines Biogasfermenters (4a bis 4d) mittels einer
Gasrückführleitung (14) und einer Ventileinrichtung (12) mit dem Biogaseinlass (3a bis 3d) wenigstens eines weiteren Biogasfermenters (2a bis 2d) für eine bestimmte Zeitdauer verbindbar ist.
9. Biogasanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Biogasauslässe (4a bis 4d) in einer Biogassammelleitung zusammengeführt sind und dass in der Biogassammelleitung eine Methan konzentrationssensor vorgesehen ist.
10. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (7) zur steuerbaren Verbindung der Gasrückführleitung (14) von einem der Biogasfermenter (2a bis 2d) mit dem Gaseinlass (3a bis 3d) von wenigstens einem der übrigen Biogasfermenter (2a bis 2d).
1 1 . Biogasanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (3a bis 3d) und der Biogasauslass (4a bis 4d) der
Biogasfermenter (2a bis 2d) möglichst weit voneinander entfernt und
insbesondere an gegenüberliegenden Enden des jeweiligen Biogasfermenters (2a bis 2d) angeordnet sind.
12. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseinlass (3a bis 3d) im Bodenbereich des jeweiligen Biogasfermenters (2a bis 2d) angeordnet ist.
13. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine mit frischer Biomasse beladene Biogasfermenter (2a bis 2d) mit einer Quelle sauerstoffarmen Spülgases verbindbar ist.
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