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Biogas - Referat
2. Zusammensetzung und Eigenschaften von Biogas
Biogas (=Faulgas,Sumpfgas).Vor der Aufbereitung ist es eine wassergesättigte Gasmischung mit den Hauptkomponenten Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2). In geringen Mengen sind meist auch Stickstoff ((N2), Sauerstoff (O2), Schwefelwasserstoff (H2S), Wasserstoff (H2) und Ammoniak (NH3) enthalten.
Zusammensetzung von Biogas
Quelle: Boxer-Infodienst
Methan 40-75 %
Kohlendioxid 25-55 %
Wasserdampf 0-10 %
Stickstoff 0-5 %
Sauerstoff 0-2 %
Wasserstoff 0-1 %
Ammoniak 0-1 %
Schwefelwasserstoff 0-1 %
Aufgrund des hohen Gehaltes an Energie lässt sich Biogas als Energieträger für die Wärme- und Krafterzeugung nutzen. Der durchschnittliche Heizwert eines Kubikmeters Biogas entspricht etwa 0,6 Liter Heizöl.
Eigenschaften von Biogas
Quelle: Boxer-Infodienst
Dichte 1,2 kg/m³
Heizwert 4-7,5 kWh/m³
(abhängig vom Methangehalt)
Zündtemperatur 700 °C
Zündkonzentration Gasgehalt 6-12 %
Geruch aufgrund des Schwefelwasserstoffs
nach faulen Eier
Zusammenfassung der wichtigen Zahlen: Das Biogas aus 1 Tonne organischer Reststoffe ersetzt circa 60 Liter Heizöl oder 120k/Wh Strom und vermindert den Schadstoffausstoß von Kohlenstoffdioxid um 195 Kilogramm! Eine Kuh produziert pro Tag etwa 10-20kg Mist. Von dieser Menge können 1-2 Kubikmeter Biogas hergestellt werden. Die Biomasse die eine Kuh durchschnittlich im Jahr erzeugt, entspricht der Energie von etwa 300 Liter Heizöl.
3.Technik der Biogaserzeugung
Das Gas (Methan) entsteht in Gärbehältern und wird in Dampfkesseln oder Motoren zur Stromerzeugung verbrannt.
Als Ausgangsstoffe für die Biogaserzeugung kommen so ziemlich alle Arten von Biomasse in Frage, deren Hauptkomponenten Eiweiße , Kohlenhydrate, Fette, Hemicellulose und Cellulose sind. Die für die Produktion von Biogas nutzbaren organischen Stoffe (= Gärsubstrate) sind zumeist Rest- oder Nebenprodukte verschiedener Bereiche in unserer Wirtschaft:
• In der Landwirtschaft: Flüssiger und Fester Mist, Reststoffe der Pflanzenproduktion (z.B. Rübenblätter)
• In der Lebensmittelindustrie (d.h. Schlachthofabfälle und Metzgereiabfälle)
• bei der Müllentsorgung (d.h. organische Anteile des Hausmülls (Biotonne), Klärschlamm, Lebensmittelabfälle der Industrie, Speisereste des Hotel-, Gaststätten- und Großküchengewerbes)
Für die Biogasherstellung gilt, dass der Trockensubstanzgehalt des Gärgemisches zwischen 2,5% und 12% liegen sollte, damit ein leichtes Umrühren gewährleistet ist, und auch die Umsetzung effizient erfolgen kann. Da die einzelnen Inhälter sehr unterschiedlich in ihrer Zusammensetzung sind, sind hier von den wichtigsten die maximal möglichen Gaserträge pro Tonne Material zusammengestellt :
Maximal mögliche Gaserträge pro Tonne Material
Rindergülle 25 m³/t
Schweinegülle 36 m³/t
Molke 55 m³/t
Biertreber 75 m³/t
Grünabfall 110 m³/t
Bioabfall 120 m³/t
Speiseabfälle 220 m³/t
Flotatfette
400 m³/t
Altfett (zB. Fritierfett) 600 m³/t
Als Substrat zur Biogaserzeugung wird die bei der Tierhaltung anfallende Gülle oder Mist verwendet. Um die Gasgewinn zu erhöhen, werden meistens auch andere organische Reststoffe, sogenannte Co- Substrate, zugesetzt. Das Funktionsprinzip einer Biogasanlage ist einfach: Die Gülle bzw. der Mist gelangt zusammen mit den eventuell zusätzlich eingesetzten Co-Substraten zum Vergären in den Gärbehälter (Fermenter). Dieser Fermenter besitzt bei den meisten Biogasanlagen der Landwirtschaft ein Volumen von bis zu 500 m³. Im Fermenter verweilt das Gemisch mehrere Tage, wobei durch die Aktivität der Mikroorganismen Biogas gebildet wird. Um die Bildung von Schwimmdecken zu verhindern, muss das Gemisch ständig gerührt werden. Dadurch wird zusätzlich das Entweichen der entstanden Gase erleichtert. Die Menge gebildeten Gases hängt neben dem Gemisch von der Verweildauer und der Betriebstemperatur ab. Deshalb verbleibt das Substrat um so länger im Gärbehälter, je geringer die Temperatur ist. Die meisten Anlagen werden im mesophilen Temperaturbereich betrieben, d.h. bei etwa 35-40°C. Das vergorene Substrat gelangt im Anschluss in ein Endlager (Schlammbehälter), das möglichst geschlossen sein sollte, da auch hier noch einmal Biogas gewonnen werden kann. Die Verweildauer im Gärbehälter wird jedoch maßgeblich darüber festgelegt, wie bei höchstem Durchsatz das meiste Biogas gewonnen werden kann
Das frisch erzeugte Biogas muss als erstes gereinigt werden: Durch Sauerstroffzufuhr wird es entschwefelt und anschließend in einem Kondensatabscheider getrocknet. Bis zur Verbrennung wird das Biogas zum Beispiel in flexiblen Folienkissen gelagert.
Der runde Behälter ist der Güllevorrat, rechts daneben das Häuschen für den Gasbehälter, den Motor mit dem Generator und die Steuerung. Unterhalb des großen Behälters sieht man die Fermenenterdecke (große Betonfläche). Hier wird gerade Mist über den Einfüllstutzen in den Fermenter gefüllt. Mit dem Rohr gelangt flüssige Gülle in den Fermenter und erleichtert so das Mischen mit dem Rührwerk.
Auf dem Fermenter befindet sich das Rührwerk. Es ist in Höhe und Neigung verstellbar, die Kontrolle erfolgt über Sichtfenster. Das Rühren verhindert die Bildung von Schwimmdecken und Sinkschichten. Die Temperatur wird bei 35-40°C konstant gehalten. Ein umgebauter Dieselmotor arbeitet mit Biogas (und ca. 10% Dieselzusatz zur Schmierung) und treibt den Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom. Die Abwärme des Motors dient wiederum zum Beheizen des Fermenters oder sogar des Hauses.
Die aus der Vergärung übriggebliebene Biomasse eignet sich hervorragend als biologischer Dünger. Neben dem reinen Energiegewinn aus der Biogasanlage bringt die Güllevergärung weitere Vorteile mit sich, die von wirtschaftlichen Nutzen sein können:
• Dungwertverbesserung: Da bei der Vergärung Kohlenstoff abgebaut wird, verengt sich das C/N- Verhältnis der Gülle. Damit wird der Stickstoff besser verfügbar und seine Wirkung besser kalkulierbar.
• Die Gülle ist durch die Vergärung dünnflüssiger: Dadurch dringt sie besser in den Boden ein. Letzteres vermindert gasförmige N -Verluste.
• Geruchsreduzierung: Kann gerade in Feriengebieten einen großen Vorteil darstellen.
• Hygienisierung: Je höher die Betriebstemperatur der Biogasanlage, desto mehr Keime werden abgetötet. Im allgemein üblichen mesophilen Temperaturbereich ist sie somit von untergeordneter Bedeutung.
• Abtöten von Unkrautsamen: Je länger Unkrautsamen in der Gülle verbleiben, desto stärker werden sie abgetötet.
Fremdwörterverzeichnis:
anaerob: Sauerstoffausschluss (im Fermenter)
mesophil: Temperaturbereich in der Biogasanlage 30-35°C
Cellulose : Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände ; Zellstoff
Hemicellulose: Halbzellulose - gehächselte Rinde Bäume, usw…
Trockensubstanz: Als Zusatz kommen in den Fermenter auch noch Mist; Grünabfall, usw…
Flotatfette: Fettabfälle im Schlachthof
Fermenter: Der „Reaktor“ der Biogasanlage - der geschlossene Gärbehälter, in dem das Gemisch aus Gülle; Mist; Trockensubstanz,usw…das Gas produziert.
C/N-Verhältnis der Gülle: Kohlenstoff/ Stickstoff Verhältnis der Gülle nach dem Vergären
N-Verluste: Stickstoff-Verluste (in der Gülle - nach dem Vergären)
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: XPHILX
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