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Auf den ersten Blick sieht der Betrieb einer Biogasanlage einfach aus. Substrate, Maissilage in den Fermenter und schon entsteht Methan.
Bei näherer Betrachtung stellt man aber fest, dass sich im System Biogasanlage eine Vielzahl biologischer Prozesse abspielen, die alle optimale Bedingungen vorfinden müssen. Probleme entstehen immer dann, wenn diese Prozesse gestört sind und dadurch der Biogasertrag sinkt.

Im Normalfall werden Werte wie Temperatur, pH-Wert, Verhältnis von TS/oTS, Stickstoffgehalt und Säuregehalt im Fermenter gemessen. Dennoch reichen diese Parameter allein nicht aus. Ein geeigneter Parameter um eine Veränderung im Prozessgeschehen frühzeitig feststellen zu können - eigentlich der Fußabdruck Bakterieller Aktivität - ist die Pufferkapazität (Quelle : renewable-energy-concepts.com).

Klassische Laboranalysen können helfen einen Überblick über die Situation zu gewinnen. Ein Nachteil von Laboranalysen ist allerdings der zeitliche Aufwand sowie die nicht unerhebliche Zeitspanne zwischen Probenahme und Ergebnis, die ein frühzeitiges Erkennen einer Überlastung bzw. Störung nur bedingt ermöglicht.

Für die Bioanalytik wäre eine direkte Messung im Gärsubstrat ohne manuelle Probenahme wünschenswert, um die komplexen und sensiblen biologischen Prozesse zu überwachen.

Und genau hierfür gibt es ein neuartiges Verfahren mit einer automatischen Probenentnahme und Analyse. Um mir dieses Verfahren einmal im Betrieb anzusehen bin ich ins Allgäu gefahren.

Hier steht eine 135KW Nawaro Hofanlage mit einem 900m³ Fermenter, welche täglich mit 3-4 Tonnen Mais- und Grassilage gefüttert wird.

Starke Veränderungen bei der Futterumstellung führten zu einer Übersäuerung des Gärsubstrates und einem Einbruch der Gasproduktion. Die Laboranalytik konnte hier nur bedingt helfen. Der Einbau des Messgerätes brachte den entscheidenden Durchbruch bei der Revitalisierung der Prozessbiologie und der Steuerung der Anlage.

„… ich bin mit meiner neuen Biogasanlage in ein Problem reingelaufen. … letztendlich habe ich die Anlage übersäuern lassen … “ (Bauer Kling)

Video : Zusammenstellung Besuchsverlauf mit kurzem Interview
(Sorry, die Aufnahmequalität lässt etwas zu wünschen übrig
- wird beim nächsten Mal besser, versprochen !)

Mit dem neuartigen Gerät zur kontinuierlichen Bestimmung biologischer Prozessparameter (Pufferkapazität) wird direkt im Gärsubstrat des Fermenters eine Probe entnommen und automatisch analysiert. Veränderungen des Milieus können so kontinuierlich, wenn nötig im Minutentakt, erfasst werden.

Das Messgerät (Quelle : APAS BASiC der Fa. ibk bioanalytik) entnimmt eine repräsentative Probe aus der schlammführenden Leitung des Fermenters. Die ausgewerteten Daten werden am lokalen Display angezeigt und fließen über Datenkabel in die Steuerung der Anlagen mit ein.

“… auf Grund des Gerätes habe ich jetzt jeden Tag einen Überblick … “ (Bauer Kling)

Um dauerhaft günstige Bedingungen für die Prozessbiologie zu ermöglichen, müssen anhand der Analysedaten Maßnahmen, aus eigenen Erfahrungen oder aus einer Beratung heraus, abgeleitet werden.

Futtermengen und Fütterungsintervalle werden direkt und zeitnah überwacht und an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst, sodass kritische Prozessbedingungen schon im Vorfeld vermieden werden bzw. ein Anfahren des Fermenters immer im optimalen Bereich stattfindet.

Bauer Kling konnte seine Probleme bei der Befütterung innerhalb von ca. 3 Wochen abstellen. Die Biogasproduktion stiegt in dieser Zeit von 39 KW auf 105 KW.

Ein toller Sommer 2009 mit viel Sonne und wenig Regen. Da kommen schnell die Gedanken an eine Photovoltaik Solaranlage. Wie viel KWh sind hierzulande möglich, wie hoch sind die Erträge durch die Einspeisvergütung, was muss bei der Auslegung beachtet werden und wie kann die Solaranlage optimiert werden ?

Es lohnt sich darüber nachzudenken, das zeigt der seit 2007 wachsende Anteil der Energiegewinnung durch Photovoltaik Solaranlagen.

Quelle : BMU

Welche Hilfsmittel (Online) sind für die Planung und den Betrieb von Solaranlagen verfügbar ?

Hier einige Berechnungshilfen :

Ertragsvorschau Sonnenenergie (Online Photovoltaik Rechner der European Commission, Joint Research Centre )

Neu : (01/2010) Photovoltaik Rechner mit Erträgen aus echten PV-Anlagen

Wieviel KWh kann eine Photovoltaik (PV) Anlage erreichen ?

Der PV Rechner der Europäischen Kommission ermittelt die Sonnenenergieausbeute mit Photovoltaikmodulen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Technologien (cristalline Silicon, CIS, other).

Die mittleren Strahlungsdaten (1995-2003) beruhen auf Wetterstationen in ganz Europa und sind in einem Raster von 1×1 km eingeteilt.

Berechnen lässt sich die Solar Leistung der PV Anlage in KWh für jeden Ort in Europa und Afrika, angefangen von der jährlichen bis runter zur täglichen und stündlichen Leistung.

Berücksichtigt werden die Verluste und Einflüsse durch

• Luftzirkulation (Einfluss der Temperatur auf den Wirkungsgrad),
• Dachneigung (bei höherem Winkel ist das Risiko durch Schneeabdeckung geringer) und Ausrichtung (Himmelsrichtung),
• Tracking Systeme (Nachführung der PV Anlage mit dem täglichen Sonnenverlauf und Sonnenstand - Sommer - Winter),
• Reflektion der Solarmodule,
• Kabel und Inverter.

Das Ergebnis der Photovoltaik Berechnung ist der geschätzte tägliche und monatliche Solarstrom Ertrag (Ed, Em) in KWh.

Rentabilität der PV Anlage (Online Photovoltaik Rechner für Einspeisevergütung der Energieagentur NRW)

Wie hoch ist der Photovoltaik Ertrag, wenn ich den Strom in das öffentliche Netz einspeise ?

Für die Berechnung der Einspeisevergütung von Solaranlagen bis 30 KWp (Kilowatt peak - Spitzenleistung in Kilowatt) werden alle größeren Orte in NRW zur Auswahl angeboten (näheres zu den Strahlungsdaten erfährt man im NRW Solaratlas).  Strahlungsdaten können auch aus den Sonnenkarten für Deutschland entnommen werden.

Die Einspeisevergütung von 43,01 Cent/KWh (Inbetriebnahme 2009) wird für unterschiedliche

• Photovoltaik Anlageformen (Aufdach, Dachintegriert),
• Ausrichtungen (Dachneigung und Ausrichtung),
• Jahre der Inbetriebnahme,
• Kosten der PV Anlage,
• Rücklagen,
• Zählergebühren,
• Kreditkonditionen incl. Zinsen und Tilgung

berücksichtigt. Im Ergebnis des Solarrechners sind die Vergütungen und die Restschuld in EURO über 20 Jahre dargestellt.

PV Anlagen kosten 3000-4000 EUR/KW Nennleistung - mit fallender Tendenz.

Photovoltaik Auslegung (Online Photovoltaik Rechner für Schnee- und Windlasten der Renewable Energy Concepts)

Was muss bei der statischen Auslegung berücksichtigt werden ?

PV Anlagen müssen statisch ausgelegt sein, so dass Sie den örtlichen Gegebenheiten genügen. Für die statische Berechnung der Solaranlage sind hier die gleichzeitig wirkenden Flächenlasten von Wind- und Schnee zu berücksichtigen.

Deutschland, Österreich und die Schweiz sind in sogenannte Schneelastzonen eingeteilt. In diesen Zonen gelten die nationalen Normen (DIN 1055-5, ÖNORM EN 1991-1-3 Ausgabe : 2005-11-01, SIA 261). Die einzuhaltenen Werte sind aus diesen Normen abzulesen oder zu berechnen.

Die Windlasten (Geschwindigkeitsdruck - Staudruck) sind in Deutschland nach DIN 1055-4 in Windlastzonen eingeteilt.

Die zu berücksichtigende statische Last für Wind und Schnee ist

• vom Ort bzw. der Höhe über NN (Schneelast),
• von der Höhe über ebenem Grund (Windlast),
• der Neigung der Photovoltaik und
• den Schnee- bzw. Windlastzonen

abhängig.

Für einen anzunehmenden Winddruck bis zu einer Höhe von 10m über ebenem Grund sind die Windlastzonen in der DIN 1055-4 definiert. Für Anlagen auf oder an höheren Gebäuden erhöht sich dieser Wert. Dann bestimmen die Geländeeigenschaften (Rauhigkeitsklassen - Oberflächenbeschaffenheit) die anzunehmende Windlast in der Höhe der Solaranlage. Die Basis für den Windlast Rechner ist eine auf dem Dach aufliegenden Solaranlage (sonst entstehen ggf. noch Sogkräfte) und die Werte der jeweiligen Windlastzone.

Allgemein gilt :

Steigt der Neigungswinkel wird

• die Schneelast kleiner,
• die Gefahr einer Schneedecke sinkt und
• die Windlast steigt.

Im Ergebnis des Rechners werden die Schneelast und die Windlast in kN/m² und kg/m² angegeben.

Beispiel : Garmisch Partenkirchen liegt in der Schneelastzone 4 in 700m Höhe über NN (Meeresspiegel). Bei einer horizontal aufgestellten PV Anlage kommen da recht ordentliche Schneelastwerte zusammen (3,09 KN/m² entspricht ca. 315 kg/m²). In diesem Gebiet gilt die Windlastzone 1mit 0,32 KN/m² (ca. 32 kg/m²).

Beispiel : Wilhelmshaven liegt in der Windlastzone 4 in einer Höhe von 2m über NN. Bei einer 45° Grad Neigung der Photovoltaik Anlage werden 0,56 KN/m² (ca. 57 kg/m²) angesetzt. Die Schneelastwerte liegen bei 0,27 KN/m² (ca. 27 kg/m²).

In den höheren Lagen in Österreich kommen horizontal aufgestellte PV Anlagen i.A. nicht in Frage, denn eine in 1700 m Höhe horizontal aufgestellte Photovoltaik Anlage (St.Christoph / Arlberg) muss einer Schneelast von 15,5 kN/m² (ca. 1500 kg/m²) genügen.

Optimierung von Solaranlagen

Bei der Optimierung des Ertrages von Solaranlagen sind mir zwei Ansätze aufgefallen :

1. Nachführung der Solaranlage
2. Verbesserung der Transmission (Durchlässigkeit)

Eine Nachführung der Solaranlage kann in horizontaler (Tagesverlauf der Sonne) und vertikaler (Sonnenstand – Winter Sommer) Drehrichtung erfolgen. Dabei können in Deutschland abhängig vom Standort 20-30% mehr Leistung (siehe PV Rechner) erreicht werden.

Davon nimmt die horizontale Nachführung den größten Anteil, von ca. 85%, ein.

Durch saubere Oberflächen bzw. durch entsprechende Beschichtung (Antireflex) kann der PV Ertrag um ca. 3% (Stand 2009) gesteigert werden.

Entwicklung Biogasanlagen:

Seit dem Stromeinspeisegesetz (StrEG) 1991 erhielt die Biogasproduktion eine wirtschaftliche Grundlage und erlebt seither einen enormen Aufschwung.

Allein in den letzten 10 Jahren hat sich die Anzahl der Biogasanlagen versechsfacht, Ende des Jahres 2008 gab es in Deutschland rund 4000 Biogasanlagen, bis Ende 2009 wird ein Anstieg auf 4780 erwartet.

Quelle: Fachverband Biogas

Biogas ist ein Gasgemisch aus Methan und CO2 und entsteht beim anaeroben bakteriellen Abbau von Biomasse.

Die Zusammensetzung des eingeführten Substrats variiert von Anlage zu Anlage, wobei grundsätzlich zwei Typen unterschieden werden.

Auf der einen Seite stehen die sog. NaWaRo- Anlagen, denen ausschließlich nachwachsende Rohstoffe als Substrat zugeführt werden. Ihnen gegenüber stehen Co-Fermentationsanlagen, bei denen das Substrat eine Mischung aus Tierexkrementen (Gülle, Mist, Jauche) und Biomasse oder festen organischen Abfällen ist (1).

Prozesskontrolle

Um eine Biogasanlage optimal zu nutzen und ihre Effizienz steigern zu können, müssen eine regelmäßige Überwachung, die Überprüfung von bestimmten chemischen Werten und konstant günstige Prozessbedingungen gewährleistet sein.

Im Normalfall werden Werte wie Temperatur, pH-Wert, Verhältnis von TS/oTS, Stickstoffgehalt und Säuregehalt im Fermenter gemessen.

Dennoch reichen diese Parameter allein nicht aus, um eine Überlastung der BGA frühzeitig zu erkennen und auszuschließen. Ein geeigneter Parameter um eine Veränderung im Prozessgeschehen frühzeitig feststellen zu können, ist die Pufferkapazität.

Pufferkapazität

Pufferstoffe – wie zum Beispiel Carbonat - sind Stoffe, die den pH-Wert konstant halten.

Beim Abbau des Substrats entstehen flüchtige organische Säuren (FOS), die im Biogasprozess zu Methan umgebaut werden.

Pufferstoffe, wie z.B Bicarbonat (Hydrogencarbonat), sind im Substrat enthalten. Sie nehmen freie Protonen der Säuren auf und halten so den pH-Wert konstant. Allerdings sind diese Pufferstoffe nur begrenzt im Substrat verfügbar, sodass es zu einer Übersäuerung im Fermenter kommt, wenn sie „verbraucht“ sind.

Das passiert in der Regel, wenn mehr Substrat zugeführt wird, als die Bakterien abbauen können.

Misst man also zusätzlich zum pH-Wert noch die Pufferkapazität, gibt dies Auskunft darüber, ob der Prozess stabil abläuft, oder ob suboptimale Milieu-Bedingungen vorliegen.

Bei Abnahme der Pufferkapazität sollte die Substratzufuhr vermindert werden, sodass die Bakterien freie organische Säuren verstoffwechseln können.

Methoden zur Bestimmung der Pufferkapazitäten

Bei der FOS/TAC-Bestimmung wird der Quotient aus der Säurekonzentration (FOS) und der Pufferkapazität im Gärsubstrat gebildet. Diese Bestimmung kann mittels eines Titrationsverfahren und bestimmter Berechnungen vorgenommen werden (Berechnungsmethode: Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, →Nordmann-Methode)

Liegt der Wert in einem Bereich zwischen 0,3 und 0,4 so verläuft der Prozess normal.

Diese Methode ist sehr zeitaufwendig, da Probennahme und Analyse manuell vorgenommen werden und die Berechnung ebenfalls durchgeführt werden muss.

Schon 1994 ist an der University of Glamorgan (Hawkes et al. 1994) eine Methode zur Bestimmung des Bicarbonatgehaltes und somit der Pufferkapazität entwickelt worden.

Bei dieser Methode wird einer Faulschlammprobe Salzsäure zugesetzt. Die Säure reagiert mit dem CO2-gesättigten Faulschlamm. In Abhängigkeit der im Substrat enthaltenen Pufferstoffe wird eine bestimmte Menge an CO2, freigesetzt. Die Menge an freigesetztem CO2 gibt Auskunft über die Pufferkapazität.

Technologie

Neue Technologien ermöglichen vollautomatische Probenentnahmen und Analysen, dabei werden diese Geräte in den Kreislauf des Fermenters eingebunden.

Mehr Informationen dazu finden sich unter FOS/TAC Werte

Beim Betrieb einer Biogasanlage sind die Substrate (z.B. Gülle oder Jauche) immer in Bewegung. Sie werden aus dem Stall oder der Vorgrube (z.B. unter Zugabe von Kofermenten, Grünabfällen - Schlachtabfällen) in den Faulbehälter befördert und von dort in das Endlager überführt. Zur Befüllung und um die Höhenunterschiede zwischen den Behältern zu überwinden werden Pumpen eingesetzt.

Was macht den Pumpen einer Biogasanlage das Leben schwer ?

Kofermente erhöhen Biogasertrag

In einer Untersuchung zur “Energetische Nutzung von Biogas
aus der Landwirtschaft” des bayrischen Landesamtes für Umweltschutz ist zu lesen :
“Während bei reiner Güllevergärung nur ca. 30 m³ Gas / m³ Substrat erzielt wurden, erreichte die Anlage mit 62,5 % Co-Substrat Spitzenwerte von 150 m³ Gas /m³ Substrat”

Kofermentate auch Kofermente oder Co-Substrate genannt, sind organische Reststoffe oder nachwachsende Rohstoffe, welche oft einen hohen energetischen Nutzen (Bioabfall, Gemüseabfälle, Maissilage, Grassilage…) haben. Nachwachsende Rohstoffe, wie Mais oder Weizen (Energiepflanzen), lassen auch bei verhältnismässig kleinen Fermentervolumina hohe Biogasausbeuten zu, da sich mit diesen Pflanzen hohe Raumbelastungen einstellen lassen.

Einige dieser Kofermente erfordern jedoch eine Vorbehandlung, in Form einer Hygienisierung und/oder Sortierung.

Für die Biotonne besteht die Hygienisierungs - und Sortierungspflicht, bei Schlachtabfällen die Hygienisierungspflicht während bei Ernterückständen, Grünabfälle, Obst- und Gemüseabfälle keine Hygiensisierungspflicht besteht und i.d.R. auch keine Sortierung erforderlich ist. (Quelle : Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft). Hier sind eine Reihe von abfallrechtlichen und düngemittelrechtlichen Vorschriften einzuhalten. Die gesetzlichen Hygienevorschriften finden Sie unter BMU -Abfallwirtschaft - BioAbfV.

Eine Möglichkeit den Biogasertrag, bei konstantem Speichervolumen, zu erhöhen ist also der Zusatz von Kofermenten, dies stellt jedoch erhöhte Anforderungen an die Pumptechnik.

Konsequenzen aus der Veränderung der Fließeigenschaften durch Kofermente 

Beeinflussend auf die Fließeigenschaften wirken alle faserigen und eher festen Stoffe, wie Futterreste, Einstreu oder Kofermente. Diese Substrate erhöhen den Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) und enthalten auch Störstoffe aus mineralischen oder metallischen Stoffen. Diese Störstoffe, wie Sand und Lehm, kommen u.a. durch den Weidegang der Tiere.
Um ein homogenes Substrat zu erhalten, erfordert eine Erhöhung des TS-Gehalts gleichzeitig auch einen erhöhten Leistungsbedarf der Pump- und Rührtechnik. Zum Schutz der Pumpen, sowie zur Vorbeugung vor Leitungsverstopfungen ist es ratsam Feststoffabscheider oder Steinfänge sowie Mazeratoren (Zerkleinern und Homogenisieren von Feststoffen) vor einer ggf. notwendigen Hygienisierung einzusetzen. Je nach Einbringtechnik und Anlagenaufbau sind Rückfluss-Sperren sinnvoll.

Wie wirkt sich ein hoher TS-Gehalt auf den Prozessablauf aus ?

Bei einem Fermenter-Volumen von 3000 m³ müssen ca.  75 - 150 m³ pro Tag eingebracht werden.

Im Idealfall erfolgt eine kontinuierliche Beschickung (Befüllung oder Fütterung) des Fermenters mit einem homogenen und in der Zusammensetzung konstanten Substrat, damit ein stabiler Gärprozess erreicht wird und die Störanfälligkeit des Leitungs- und Pumpsystems verringert wird.

Oft wird in der Praxis der Substratstrom, über Zeitschaltuhren oder Prozessrechner, in mehreren Portionen über den Tag verteilt eingespeist.
Bei dieser Portionierung des Substratstromes wirkt sich das gute Sedimentationsverhalten (Ablagerungsverhalten) bei hohem TS-Gehalt positiv aus. Dies verringert die Verstopfungsgefahr in den Rohrleitungen.

Pumptechnik

Die Pumpen bestehen aus einer Saugseite und einer Druckseite. An der Saugseite wird das Substrat angesaugt und mit einem Förderdruck in die Druckleitung gepumpt.
Bei einer Gesamtförderhöhe von 12m wird beispielsweise 3m angesaugt und 9m gedrückt.
Die Pumpen müssen gut zugänglich eingebaut werden, damit bei Wartungen, Verstopfungen oder dem Austausch von Verschleißteilen die Anlage nicht ausser Betrieb genommen werden muss.

Ich habe mir zwei Arten von Pumpen, die in Biogasanlagen eingesetzt werden, angesehen.

Die Kreiselpumpen und die Verdrängerpumpen.

Kreiselpumpen

Die Kreiselpumpe enthält eine Art Schaufelrad, welches durch seine hohe Drehgeschwindigkeit (oft ca. 3000 U/min) das Substrat befördert. Das Prinzip der Förderung begegnet uns im täglichen Leben, steckt man einen Mixer in eine Flüssigkeit steigt die Flüssigkeit am Rand hoch, so ist auch das Schaufelrad der Kreiselpumpe zu verstehen.
Kreiselpumpen werden bei kleineren Trockensubstanzgehalten (bis 8%) und bei hohen Fördermengen in kurzer Zeit (2 - 6m³/min) eingesetzt. Kreiselpumpen sind robust und haben den Vorteil, daß sie trockenlaufen können und somit wenig störungsanfällig sind.

Tauchmotorkreiselpumpen (vollständig in das Substrat eingetaucht) müssen nicht angegossen werden. Steht die Kreiselpumpe jedoch außerhalb der Güllegrube muss diese angegossen werden, weil sie nicht selbstansaugend sind. 

Das heißt, solange die Pumpe leerläuft kann sie über die Ansaugleitung keine Gülle aus der Grube oder dem Behälter ansaugen und über das Steigrohr nach oben drücken. Erst wenn die Kreiselkammer und die Ansaugleitung mit Wasser oder mit einer anderen Flüssigkeit gefüllt werden, kann die Kreiselpumpe arbeiten.

Die Laufräder werden so ausgeführt, dass sie auch als Schneid- bzw. Reißwerkzeug eingesetzt werden.

Verdrängerpumpen

Im Gegensatz zu Kreiselpumpen sind die Verdrängerpumpen selbstätig ansaugend und eher für dickflüssigere Substrate geeignet. Daher werden in Biogasanlagen auch häufig Verdrängerpumpen wie Exzenterschnecken- oder Drehkolbenpumpen eingesetzt. Diese Pumpen dürfen nicht trockenlaufen, um keinen Schaden zu erleiden. Es muß also bei Verwendung solcher Verdrängerpumpen ständig überwacht werden, ob noch Gülle in der Grube oder dem Güllebehälter vorhanden ist. Diese Pumpen haben eine etwas höhere Leistungsaufnahme sind aber für höhere TS-Gehalte geeignet.

Exzenterschneckenpumpen

Auf Biogasanlagen werden ein oder zwei stufige Exzenterschneckenpumpen eingesetzt.

Angetrieben von Getriebemotoren arbeiten sie mit Förderdrücken von bis zu 5 bar und pumpen flüssiges Substrat mit einem TS-Gehalt bis 15%. Um den Verschleiß zu minimieren, werden Pumpen-Drehzahlen von 200 - 250 rpm angestrebt, welche 0,1 -  1,5m³/min fördern. Rotoren sind in der Regel mit einer Hartverchromung beschichtet. Die das Pumpengehäuse dichtenden Gleitringdichtungen müssen an die besonderen landwirtschaftlichen Bedingungen angepasst werden.

Zur Überwachung der Funktion und evtl. Fehlermeldung sind häufig Druck-Manometer und Temperatursensoren eingebaut.

Die Saughöhe der auf Biogasanlagen eingesetzten Exzenterschneckenpumpen ist im Gegensatz zu den Kreiselpumpen etwas geringer und liegt bei 1-3m. Bei der Installation der Pumpen ist deswegen auf saugseitig kurze Wege zu achten. Diese Pumpen wird nachgesagt, dass sie empfindlich auf faserige Stoffe reagieren. 

Drehkolbenpumpe

Drehkolbenpumpen haben zwei- bis vierflüglige Drehkolben in einem ovalem Gehäuse, welche einen Unterdruck (Vakuum) an der Ansaugseite erzeugen. Der Maximaldruck liegt zwischen 2 - 10 bar Fördermengen liegen zwischen 0,5 und 4m³/min, bei einer Antriebsleistungen von 7,5 - 55 KW. Im Vergleich zu Exzenterschneckenpumpen gleicher Leistungsaufnahme erlauben diese Pumpen die Förderung größerer Fremdkörper und Faserstoffe.

Wie kann die Störanfälligkeit verringert werden ?

Um die Störanfälligkeit der Pumpen zu verringern, ist es sinnvoll im Zulauf mit Zerkleinerungsförderschnecken und/oder Mazeratoren zu arbeiten, um die Pumpe vor grobstückigen faserigen Bestandteilen zu schützen und für eine Zerkleinerung abbaubarer organischer Stoffe zu sorgen und die Entstehung von Biogas zu fördern.

Zerkleinerungsförderschnecke und Drehkolbenpumpe

Kombinationsprodukte aus Zerkleinerungsförderschnecke und Drehkolbenpumpe sind auf dem Vormarsch.

Dabei werden dem angesaugten Güllestrom über eine Zerkleinerungsförderschnecke Kofermente zugeführt und damit der TS-Gehalt erhöht. Bei einem Förderdruck um 2,5 bar und ca. 1,25m³/min Fördervolumen beträgt die Leistungsaufnahme ca. 18 KW.

Der TS-Gehalt kann über entsprechende Sensorik im Aufbau berechnet werden (max. 15%).

Bei der Einbringung ist ein Lufteinschluss von 3-5% Luft durchaus erlaubt, die Mikroorganismen bedanken sich. Ein Gasaustritt hingegen ist lebensgefährlich, eine H2S-Konzentration von 0,1% wirkt nach wenigen Minuten und eine Konzentration von 0,5% nach wenigen Sekunden tödlich!  

Störanfälligkeit der Rohrleitungen in Biogasanlagen

Bei längeren Standzeiten des Substrats in den Leitungen, kann sich Gas in den Leitungen bilden, welches zu Problemen bei den Pumpen führt. Ein in sich abgeschlossener Leitungsstrang kann bersten. Zu Problemen führen auch zu geringe Fließgeschwindigkeiten bei niedrigem TS-Gehalt, bei denen es zu Ablagerungen kommt oder zu geringe Rohr-Durchmesser, die zu Verstopfungen neigen.  

Störungen dieser Art äußern sich in Meldungen wie dieser :

08.06.2009 | 10:39 Uhr
POL-IZ: Arkebek: Rohrleitung einer Biogasanlage geplatzt
Kreis Dithmarschen (ots) - Zwischen Sonntag (23.30 Uhr) und Montag (3.15 Uhr) platzte im Schrumer Weg aus bisher unbekannter Ursache die Druckleitung einer Biogasanlage. Es traten mehrere Kubikmeter Gülle aus, die die Straße und den angrenzenden Graben auf einer Länge von etwa 500 Meter verschmutzen. …

Wenn nicht angegeben habe ich meine Informationen aus folgender Quelle www.renewable-energy-concepts.com

Wie auch BEOLINGUS ist der Vokabeltrainer (beta) in drei Sprachen zu bedienen. Möchte man anonym bleiben kann der Vokabeltrainer auch ohne Anmeldung benutzt werden.

                             

                                Bild : BEOLINGUS Vokabellisten

Als registrierter Nutzer können eigene Vokabellisten auch für andere Benutzer zur Verfügung gestellt werden.

Über Statistiken kann man sich jederzeit über seinen eigenen Lernerfolg informieren und natürlich ist es möglich seine eigenen Vokabellisten als Vokabelheft ausdrucken.

Nach vier Tagen gibts bereits über 800 User - wenn das keine Empfehlung ist !

Erweiterungs- und Änderungswünsche werden gerne entgegengenommen.

Für Berechnung und Auslegung von Solaranlagen sind die erzielbaren elektrischen Leistungen, die Wärmeenergiemengen, die technische und statische Auslegungen und natürlich die Kosten von Bedeutung.

Die Sonne liefert konstant 1.367 Watt pro Quadratmeter auf die äußere Erdatmosphäre.

Was bleibt davon übrig ?

Zwischen den Breitengraden 47 – 55, also Deutschland, Österreich und dem größtsten Teil der Schweiz ergeben sich bei

• Sonnenschein, klarer bis leicht diffuser Himmel
  • Sommer: 600 - 1000 W/m²
  • Winter: 300 - 500 W/m²
• Sonnenschein bei leichter bis mittlerer Bewölkung
  • Sommer: 300 - 600 W/m²
  • Winter: 150 - 300 W/m²
• stark bewölkt bis nebelig-trüb
  • Sommer: 100 - 300 W/m²
  • Winter: 50 - 150 W/m²

(Quelle : renewable-energy-concepts)

Wer’s genauer haben will kann in einer Sonnenkarte für Europa auch die durchschnittlichen Energiewerte für seine Region ablesen.

Was nun an energetischer Leistung aus der Solaranlagen herauskommt hängt im wesentlichen von dem Wirkungsgrad der Solarkollektoren ab.

Ist die Solaranlage richtig eingestellt wird der Wirkungsgrad nur um einige Prozent durch die angeschlossenen Anlage vermindert (beispielsweise Wärme- und Leitungsverluste).

Ich habe mir zwei dieser Verfahren, welche sich dieser kostenlosen Energiequelle bedienen, angesehen

• Solarthermie

Wärmegewinnung aus der solaren Einstrahlung z.Z. ca. 250-500 KWh/m² bei optimalen Bedingungen (47-55 Breitengrad)

• Photovoltaik

Stromgewinnung aus der Sonneneinstrahlung z.Z. ca. 80-150 KWh/m² bei optimalen Bedingungen (47-55 Breitengrad)

Solarthermie

Bei der Solarthermie wird meist eine Flüssigkeit erhitzt und durch einen Wärmetauscher in nutzbare Wärmeenergie (Brauchwasser, Heizung) umgewandelt.

Bei der Parabolrinnen- oder Fresneltechnik werden sehr hohe Temperaturen (< 400°C) erreicht die zum Antrieb einer Turbine und damit zur Stromerzeugung genutzt werden.

Für kleinere Anwendungen sind Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren (guter Wärmeübergangskoeffizient / Isolation durch Vakuum) als Dachinstallation geeignet.

Der Wirkungsgrad dieser Anlagen liegt bei über 50%. Dieser sinkt aber je höher die Temperaturdifferenz zwischen dem Absorber (Energie aufnehmende Fläche – gibt die Wärme an die Flüssigkeit ab) und der Außenluft ist. Über ein Jahr verteilt schneiden Vakuumröhrenkollektoren etwas besser ab, da Sie in kalten Jahreszeiten eine bessere Energieausbeute haben.

Bild 1 : Abhängigikeit der Energieausbeute von der Jahreszeit

Typische Arbeitstemperaturen von Flachkollektoren liegen bei ca. 80°C.

Bei Vakuumröhrenkollektoren können Betriebstemperaturen von über 200°C erreicht werden.

Je nach Ausführung der Vakuumröhre und Solaranlage kann mit der Durchflussmenge auch die Temperatur am Kollektor gesteuert werden.

Diese Solaranlagen müssen gut gegen Wärmeverluste isoliert sein.

Photovoltaik (PV)

Bei der Photovoltaik wird die Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt.

Die Wirkungsgrade liegen zwischen 5-25% abhängig vom Typ der Solarzelle.

Massivzellen wie mono- und polykristallines Silizium Wirkungsgrad bis 25%.

Dünnschichtzellen - photoaktive Halbleiter werden als dünne Schichten auf ein Trägermaterial aufgedampft - Wirkungsgrad bis 20%.

Anders wie bei den Solarthermiekollektoren müssen diese gut belüftet werden da der Wirkungsgrad mit steigenden Temperaturen abnimmt. Mehr zu einzelnen Wirkungsgraden.

Wirkungsgrade Solarthermie und Photovoltaik

Bild 2 : Temperaturabhängige typische Wirkungsgrade von solarthermischen Kollektoren und Solarzellen (Solare Einstrahlung 800 W/m²)

Technische Auslegung und Berechnung der Statik

Die geografische Lage bestimmt die maximale Energieausbeute. Um an das Maximum heranzukommen müssen die Dachneigung und die Verschattung der Solarmodule optimiert werden.

Insbesondere bei Solarzellen wirkt sich eine Verschattung von Solarmodulen erheblich auf die Energieausbeute aus.

Zur statischen Berechnung sind auch Schnee- und Windlasten zu berücksichtigen.

Eine schnelle überschlägige Berechnung der Schnee- und Windlasten nach DIN 1055-5 findet man unter Schneelast Berechnung.

Kosten der Anlagen

Photovoltaik

Die Kosten für ein Photovoltaik Komplettsystem liegen je nach installierter Leistung und Montageart bei ca. 3500 - 4000 € pro KW (8-10m²) ca. 400 – 800 € /m² je nach Solarzellentyp

Solarthermie

500-1000 € /m² Flachkollektoren - 1000-2000 € /m² Vakuumröhrenkollektoren

Einspeisevergütung nach dem erneuerbare Energien Gesetz (EEG)

Für Solaranlagen gibt es eine Förderung beispielsweise

Installation der Photovoltaik Solaranlage (bis 30 KW) in 2009. Die konstante Vergütung wird für das laufende Jahr 2009 und weitere 20 Jahre lang gewährt (43,01 Cent /kWh).

Weitere Informationen zur Förderung von Solaranlagen sind im EEG beschrieben.

Da hier eine langfristige Planung aufgemacht wird, sollte auch die Degradation des Wirkungsgrades (Alterungsverhalten) einbezogen werden. In der Photovoltaik liegt dieser bei ca. 10 Prozent in 25 Jahren.

Flachkollektoren (beispielsweise Absorberschichten) haben nach 3 Jahren extremer Nutzung kaum nennenswerte Leistungsverluste (1-2%) (Quelle:itw UNI Stuttgart).

Da das Vakuum bei den Vakuumröhrenkollektoren den Wirkungsgrad entscheidend beeinflusst stellt sich hier die Frage: Wie lange hält das Vakuum ?

Viele Informationen und auch einen Schneelastrechner habe ich unter www.renewable-energy-concepts.com gefunden.

Mixing – keeping methane digester production up

Mixers play a vital role in keeping biogas yield at an optimum level. Mixers and agitators homogenizing the digester substrate convey fresh nutrients to the biogas-bacteria doing all the work. This provides a constant supply of necessary food and makes sure that anaerobic digestion can deliver methane undisturbed.

Taking a look into the mechanical purpose of mixing, mixers prevent crust building and subsequent sealing of the liquid surface stopping methane to travel freely into the gas holder.

Furthermore heavier particles are kept in suspension and layer formation is prevented.

For more information please see the basics of anaerobic digester biology.

How to adjust the mixers – mixing intervals

Independent from the agitator design in most cases mixers homogenizing the main digester work for 10 - 20 minutes every 2 hours. For the secondary digester (if two stages are applied) the mixing intervals stay the same, the actual mixer operating time ranges between 5 - 15 min. (ILT 2006)

A Study carried out by the University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna revealed average mixing times of 3 – 4 hours per day (Hoepfner-Sixt, 2006).

Power Consumption

As a first estimate the overall daily power consumption can be calculated as such:  

Daily energy consumption (kWh) = number of mixers * 3 – 4 hours * power input (kW).

The impact of mixers

Mixers are an important factor when it comes to run a stable anaerobic digester process. Mixers installed wrongly or worst case broken down lead to formation of heavy bottom sludges and lighter particles to float and form a solid crust. With methane production going down due to insufficient nutrient supply the economics of the complete system suffer.  Separation and layer formation within the digester lead to depleted areas and a shift in microbial population. This can cause sever odor problems and a possible complete failing of the digester.

Mixing technology 

According to a survey conducted by the German Federal Agricultural Research Centre (2006) 60% of anaerobic digesters installed since 2004 operate submersible mixers. 40% paddle, long shaft, central mixers or a combination of them.

Recently paddle mixers and long shaft mixers gained some market share. Whilst in older plants often only one mixer does the job, more recent installations rely on two to three mixers, often a combination of multiple mixer types.

Types of mixers

Submersible mixers

Submersible mixer operate completely submerged. Mounted to a movable slide bar the direction of the mixer can be adjusted or the unit can be lifted for maintenance.

Submersible mixers can rapidly homogenize the digester content. With increasing dry matter content energy demand and wear and tear will rise.

An eighty foot across digester tank would normally be equipped with 2 - 3 submersible mixers.

Pic.: Anaerobic digester. Flow pattern for one and two submersible mixers

Long shaft mixers

Gas tight wall bushings on the upper section of the digester tank wall take the shaft of the mixer. The longer end (inside the digester) facing downwards towards the middle of the digester holds 1 or 2 propellers. Motor, Gearbox and all electrical connections are located outside the digester.

 3 - 4 shaft mixers or in combination with submersible mixers ensure a proper homogenization of the digester content.

Paddle mixer

Paddle mixers are slow moving agitators with the ability to handle high solid loads. With 10 rpm fixed pitch paddles welded onto a shaft cross the complete volume of the digester making sure that the biomass is properly mixed and fresh substrate is well-dispersed.

Motor, gearbox and all electrical connection are located outside the digester.  

Pic.: Anaerobic digester. Flow pattern for paddle mixer in combination with submersible mixer

For more information please see the chapter mixing in the biogas section of renewable-energy-concepts.com

Mikrogasnetze – Energie-effiziente dezentrale Lösung zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades von Biogasanlagen.

Das Biogasanlagen, bedingt durch ihre Inputstoffe eher dezentral im ländlichen Raum zu finden sind, steht eigentlich außer Frage und läst sich eindrucksvoll an Hand der knapp 5000 Biogas-Installationen in Deutschland nachvollziehen.

Andererseits finden sich Kraftwerke in Deutschland eher in Regionen mit einer hohen Verbraucherdichte – in hoch industrialisierten Regionen oder Ballungsgebieten – die eine kontinuierliche Energieabnahme sicherstellen.

Unter dem Aspekt des ressourcenschonenden Umgangs mit fossilen Brennstoffen und der Effizienzsteigerung bestehender und zukünftiger alternativer Energiesysteme zeigt sich, dass im Kraftwerksbereich anfallende Wärmemengen nur begrenzt transportfähig sind. Die Rentabilität von Nahwärmesystemen sinkt mit zunehmender Leitungslänge.

Auf der anderen Seite steht das durch Biogasanlagen produzierte Biogas, das nur nach einer speziellen Gasaufbereitung in das öffentliche Gasnetz einspeissbar und damit transportfähig wird.

Mikrogasnetze können hier einen Weg aufzeigen, eine maximale energetische Nutzung des erzeugten Biogases trotz räumlicher Entfernung zwischen Produktions- und Verwertungsort zu erreichen.

Mikrogasnetze beschreiben kleinräumige Versorgungsnetze zur dezentralen Energieversorgung von Haushalten und Industriebetrieben. Biogasanlagen liefern als Ausgangspunkt der Gasproduktion ein Methangas-Gemisch, welches abhängig vom Methananteil unterschiedliche Brennwerte liefert. Je nach Ausgangssubstrat variiert die Höhe des Methananteils und der daraus resultierenden Brennwerte zwischen 4 – 7,5 kW/m3. Auf dem Weg zum Verbraucher wird das erzeugte Biogas gereinigt und getrocknet um störende Wasser- und Partikelanteile zu entfernen.

Gaswaschtrocknung, Quelle: 2G Energietechnik

Ein Verbrennungsmotor und ein damit verbundener Generator nehmen das Gas und wandeln es in Elektrizität und Wärme um.

Wird Biogas auf diese Weise in Blockheizkraftwerken verstromt, verspricht die Errichtung von Mikrogasnetzen eine Erhöhung des energetischen Gesamtwirkungsgrades von Biogasanlagen. Lokal konzentrierte Verbraucher bzw. Betriebe werden mit erneuerbarer Energie versorgt. Die Umsetzung einer Kraft-Wärme-Kopplung liefert erneuerbare Energie mit einem weitaus besseren Effizienzgrad. 

Fördermöglichkeiten

Neben den im EEG 2009 festgeschriebenen Vergütungssätzen für Kraft-Wärme-Kopplung bestehen weitere Fördermöglichkeiten für Nahwärmenetze im Rahmen des KfW-Programms Erneuerbare Energien No. 128. Unter der Vorraussetzung, das Wärme aus hocheffizienter KWK Technik bzw. zu 50% aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, bestehen folgende Fördermöglichkeiten für den Ausbau von Nahwärmenetzen:

- 60 Euro bei erstmaliger Erschließung (Neubaugebiet) je neu errichtetem Meter Trassenlänge.

- 80 Euro je neu errichtetem oder verstärktem Meter Trassenlänge, höchstens aber 1.000.000 Euro.

- bis 20 Euro wenn gem. §7a KWKG Anspruch auf Zuschlagszahlung besteht.

- Nettoinvestitionskosten für jede Hausübergabestation (max. 1800 Euro)

Mikrogasnetze bzw. Biogasleitungen für unaufbereitetes Biogas inkl. Gasverdichter, Gaswaschtrockner und anteilige Planungskosten können ab einer Leitungslänge von 300m im Rahmen des KfW-Programm Erneuerbare Energien No. 128 mit bis zu 30% der Investitionskosten gefördert werden.

Weitere länderspezifische Programme zur Förderung von Mikrogasnetzen gibt es in:

- Baden-Würtemberg: CO2 Minderungsprogramm: „Heizen und Wärmenetze mit Regenerativen Energien“.

- Brandenburg: REN Programm: Energieeffizienz und Nutzung erneuerbarer Energien – Biomasse“.

- Nordrhein Westfalen: Richtlinie Rationelle Energieverwendung, Regenerative Energien und Energiesparen.

Mikrogasnetze in der Paxis.

Die Machbarkeit und die effektive Umsetzung eines Mikrogasnetzes konnte im Herbst 2008 in einem Projekt in Holland unter Beweis gestellt werden. Ein externes BHKW liefert hier Strom und Wärme für ein Neubaugebiet. Mehr als 500m³ Biogas strömen stündlich über eine 6km lange Gasleitung vom Ort ihres Entstehens zu einem Verbrennungsmotor. Kraft-Wärm-Kopplung ermöglicht so eine effiziente Versorgung der Haushalte mit erneuerbarer Energie.

Neben der dezentralen kommunalen Energieversorgung finden Mikrogasnetze auch in der Industrie Anwendung. Industrien mit großem Wärmebedarf, wie zum Beispiel Molkereien, nutzen dezentrale Konzepte zur Deckung des Wärmbedarfs. 

Ein Molkereibetrieb im Nordwesten von NRW nutzt das Gas aus einer 1km entfernten Biogasanlage. Angeliefert über eine Gasleitung wandelt ein BHKW-Modul das Biogas in Strom und Wärme um. Der kontinuierliche Bedarf der Molkerei an Heißwasser für die Flaschen-Waschanlage oder für die Reinigung der Tanks, ergibt eine vollständige Nutzung der Wärme über das ganze Jahr. Überschüssiger generierter Strom wird in das öffentliche Netz eingespeißt.

Der richtige Einsatz der Rührwerke für Biogasanlagen (Güllerührwerke, Güllerührer) ist einer der wesentlichen Faktoren für eine optimale Biogasausbeute. 

Durch das Rühren wird eine optimale Nährstoffverfügbarkeit für Biogas Bakterien im Fermenter der Biogasanlage bereitgestellt.
So bekommen die Bakterien kontinuierlich neues Futter . Deshalb nennt man die Substrateinbringung in den Fermenter auch “Befütterung”.

Der anaerobe (sauerstofffreie) Abbau der Biomasse und damit die Erzeugung von Biogas wird so optmiert.
Die Rührtechnik ist so einzustellen, dass keine Schwimmdecken auf dem Substrat, Sinkschichten oder Ablagerungen entstehen.

Wer einen Überblick über die biologischen Randbedingungen haben will findet diese unter Biogas-Grundlagen.

Wie wird das Rührwerk eingestellt ?

Unabhängig von der Art des eingesetzten Rührwerks wird in den meisten Anwendungsfällen stündlich oder alle 2 Stunden für 10 – 20 Minuten der Fermenterinhalt durchgemischt.
Die gleichen Intervalle gelten für Nachfermenter, aber die Rührzeit ist mit 5 – 15 Minuten etwas geringer. (Quelle : ILT 2006)

Im Mittel haben die untersuchten Biogasanlagen eine Rührzeit von 3 – 4 Stunden pro Tag (Quelle : HOPFNER-SIXT, 2006).

Energieverbrauch der Rührtechnik

Überschlägige Berechnung des Energieverbrauchs der Rührtechnik.

Energiebedarf pro Tag und Rührwerk [KW] = 3-4 Stunden * Leistungsaufnahme [KW]

Welchen Einfluß hat die Rührtechnik ?

Wenn das Rührwerk falsch eingestellt oder ohne Funktion ist, entstehen innerhalb weniger Stunden Sink- und Schwimmdeckenschichten.
Dies führt nicht nur zu geringerer Biogasausbeute sondern kann im Extremfall zum Umkippen des Substrates führen - d.h. der Fermenter muss entleert werden.
Entsteht ein Überdruck entweicht dieser durch das Überdruckventil und es kommt ggf. zu einer Geruchsbelastung. (Beispiel : Rührwerk fällt aus)

Rührwerk Typen

In Biogasanlagen werden unterschiedliche Rührwerke und Rührtechniken angewendet.

• 60% der Biogasanlagen werden mit Tauchmotorrührwerken ausgestattet, die restlichen
• 40% teilen sich auf Langachsrührwerke, Paddelrührwerke und Zentralrührwerke.

In älteren Biogasanlagen ist oft nur ein Rührwerk vorhanden - heute werden üblicherweise 2-3 Rührwerke, oft in Kombination mit Tauchmotorrührwerken, in einen Fermenter eingebaut.  Hier gewinnen die langsam laufenden Paddelrührwerke oder Langachsrührwerke zunehmend an Bedeutung.

Strömungsverhalten in der Rührtechnik

Um Sinkschichten und Ablagerungen von schweren Partikeln zu minimieren ist das Strömungsverhalten einzustellen. 

Tauchmotorrührwerke

Ein Tauchmotorrührwerk ist vollständig in das Substrat eingetaucht.
Für Wartungszwecke wird es herausgefahren.

Strömungen : Ein und zwei Tauchmotorrührwerke im Fermenter

Tauchmotorrührwerke laufen mit einer hohen Drehzahl. Der Fermenterinhalt wird schnell durchgemischt und dicke Schwimmschichten und schwere Bodenablagerungen werden eingemischt.
Bei höherem Trockensubstanz (TS)-Gehalt steigt die Energiebedarf und die mechanische Beanspruchung. Oft hilft eine Drehzahlregulierung insbesondere beim Anfahren des Systems.

Üblicherweise werden 2-3 Tauchmotorrührwerke im Fermenter eingesetzt.

Langachsrührwerke

Langachsrührwerke werden durch eine gasdichte Aussparung schräg in den Fermenter eingebaut.
Das Rührwerk wird am Fermenterboden fixiert oder schwimmend ausgeführt.
Der Motor befindet sich am Ende der Rührwelle außerhalb des Fermenters.

Langachsrührwerke laufen mit geringer Drehzahl und sind für höhere TS-Gehalte anwendbar.
Üblicherweise werden 3-4 Langachsrührwerke im Fermenter eingebaut.

Paddelrührwerke

Paddelrührwerke sind langsam laufende Großrührwerke. Das Paddelrührwerk wird ähnlich dem Langachsrührwerk durch eine gasdichte Aussparung im Fermenter eingebaut. Die Achse wird horizontal eingeführt und liegt auf einer Stahlkonstruktion im Fermenter. Der Motor befindet sich am Ende der Rührwelle außerhalb des Fermenters.

Strömungen : Kombination Paddelrührwerk mit Tauchmotorrührwerk (mit Neigung nach unten)

Diese Rührwerke werden bei höheren Trockensubstanz-Werten eingesetzt. 
Beim Austausch des Rührwerks muss der gesamte Fermenter entleert werden.

Mehr Informationen zur Rührtechnik und Kenndaten erhalten Sie unter Rührwerke und Rührwerkstechnik 

Foliendächer oder Tragluftdächer als Siloabdeckungen von Fermentern in Biogasanlagen. Was hat es mit den unterschiedlichen Verfahren und Techniken auf sich ? Wieso ist die richtige Auswahl der Siloabdeckung für einen störungsfreien Betrieb der Biogasanlage so wichtig ?

Ich habe mir Foliendächer als

• einfache Siloabdeckungen
• doppelmembran Siloabdeckungen und
• Tragluftdächer

für Biogasanlagen angesehen.

Drei Verfahren die unabhängig von der Ausführungsart des Rundsilo’s (Beton, Stahl oder Kunststoff) anwendbar sind.

Warum gibt es diese unterschiedlichen Verfahren ?

Die unterschiedlichen Verfahren sorgen mehr oder weniger für einen störungsfreien Betrieb der Biogasanlage. Dabei geht es u.a. darum, dass das angeschlossene Blockheizkraftwerk kontinuierlich mit Biogas versorgt wird. Es soll also ein möglichst stabiler Biogasdruck im Fermenter herrschen, dies vereinfacht den Gasregelprozess. Weitere Gründe der Flexidächer sind der variable Gasspeicher, Gasdichtigkeit (Sicherheit) und Bau (Einfacher als Betondach).

A - gasdichte und witterungsbeständige äußere Siloabdeckung (i.d.R. vorgespannt)

B - innere Membran

1 - Substrate 2 - Gasraum 3 - druckloser Gasraum beim Doppelmembran Verfahren

Was passiert bei einem Überdruck bzw. Unterdruck des Biogases im Fermenter ?

Im Fermenter kann es aufgrund von Störungen sowohl zum Aufbau eines Biogasunterdrucks wie auch zum Entstehen eines Biogasüberdrucks kommen. Daher ist auch für jeden Fermenter eine besondere Vorsorge für eine Über- bzw. Unterdrucksicherung erforderlich und vorgeschrieben.

Ein Unterdruck kann in dem Fermenter insbesondere dann entstehen, wenn das in die Biogasanlage integrierte Blockheizkraftwerk mehr Gas aus dem Fermenter abzieht als dort produziert wird - das Blockheizkraftwerk schaltet ab.

Ein Überdruck im Fermenter kann entstehen, wenn das Blockheizkraftwerk weniger Gas aus dem Fermenter abzieht, als in diesem produziert wird.

Über- oder Unterdrücke können zur Zerstörung des Fermenters führen (Quelle : Gefahren).

Wie funktionieren die drei unterschiedlichen Verfahren der Siloabdeckung ?

Bei allen drei Verfahren wird mit unterschiedlichen Methoden versucht den Druck des Biogases auf einem konstanten Niveau zu halten, bevor das Biogas durch ein Leitungssystem zum Blockheizkraftwerk geführt und ggf. unterwegs getrocknet wird.

Einfache Siloabdeckung

Der Fermenter wird mit einer gasdichten und witterungsbeständigen, meist vorgespannten, Folie (A)abgedeckt. Der Druck im Gasraum baut sich je nach den chemischen- und technischen Randbedingungen auf.

Doppelmembrantechnik

Unterhalb der gasdichten und witterungsbeständigen Siloabdeckung (A) wird eine weitere Folie (B)(Membran) abgehängt. Diese schließt einen drucklosen Raum (Umgebungsdruck) ein. Durch die innere Membran wird der Druck des Biogases auf einem Niveau (1-3 mbar) gehalten.

Tragluftdach

In dieser Variante wird mit dem äußeren gasdichten und witterungsbeständigen Foliendach (A) und einer darunterliegenden Folie ein Luftsack aufgebaut. Mit Hilfe eines Gebläses erzeugt dieser Luftsack einen konstanten Druck im Inneren des Fermenters. So ergibt sich auch die typische gewölbte Form von Fermentern mit Tragluftdach. Der Vorteil ist : Im Gasraum herrscht meist ein konstanter etwas höherer Druck von 3 - 5 mbar (Quelle : Tragluftdach).

Da beim Tragluftdach oft keine tragende Konstruktion enthalten ist, kann es in sehr stürmischen Gebieten passieren, dass das Tragluftdach eingedrückt wird. So kann durch das Eindrücken des Tragluftdaches kurzzeitig ein Überdruck entstehen. Läßt der Wind nach und das Tragluftdach nimmt wieder die Normalform an kann ein Unterdruck entstehen.

Weitere Information zu Biogasanlagen

Two renewable energy output calculators to estimate the KW hours possible with anaerobic digesters and wind turbines.

We have seen oil prices climbing to an all time high in 2008. Even though oil prices stabilized over the last couple of month, there is a growing demand for alternative energy sources.

In 2008 the installed wind power capacity in the U.S. totaled to more than 22,000 MW (-1-). Also biomass to energy became a greater contributor to overall power production. According to the US EPA (2007) there are 111 anaerobic digesters in operation that produce an estimated 215 million kWh equivalent of useable energy (-2-) every year.

The two renewable energy calculators can help to estimate the possible power yield for anaerobic digesters and wind turbines.

kWh biomass / anaerobic digesters – estimate methane production and power output

The biogas calculator allows a rough estimate on yearly methane production and resulting power output of anaerobic digesters. The total kWh produced describe the total energy content of the bio-methane. When biogas engines combust the methane total energy faces a split into electrical and thermal power.

The calculator also helps to get a first indication on how different substrates influence the methane production. Farm materials like cattle and hog manure or off farm materials such as leftovers from food and meat production all have different resulting renewable energy outputs.

Biogas calculator in KWh

This particular tool can serve as a first indication. The actual methane production is strongly depending on product quality, feeding regime and process control.

kWh wind power – estimating possible power output of wind turbines

The wind power calculator allows a rough estimate on yearly wind power production according to local wind speeds, land scape and geographic structures.

The energy shown in W/m² describes the average power yield possible for a specific area and a specific height. The attached wind map helps to find average local wind speeds. Geographical structures and their local influence are described in a roughness length chart.

Wind power calculator - kWh

According to yearly overall weather conditions total possible wind power production may vary up to +/- 30%.

More information can be obtained > here

Leider passiert es ja immer mal wieder, dass unsere Abhängigkeit vom Erdgas “spürbar” wird. Kann Biogas hier helfen ? Ob zur Befeuerung eines Heizkessels, zur Verbrennung in einem Blockheizkraftwerk (BHKW), gereinigt und komprimiert als Treibstoff - CNG (Compressed Natural Gas) oder aufbereitet zur direkten Gaseinspeisung ins Erdgasnetz.

Wie entsteht Biogas, wie funktioniert eine Biogasanlage und wie wird diese aufgebaut.

Biogas entsteht durch die Vergärung von organischer Substanz wie Gülle und Festmist oder auch speziell angebauten nachwachsenden Rohstoffen (Nawaro). Dieser Vergärungsprozess wird in einer Biogasanlage optimiert. Im Fermenter (Faulbehälter) gären die Substrate und Biogas wird erzeugt. Zur weiteren Behandlung wird das Biogas, beispielsweise in ein Blockheizkraftwerk, zur Stromerzeugung weitergeleitet. 

Die Strom- oder Bioerdgasproduktion ist von der Menge des erzeugten Biogases abhängig. Pro Großvieheinheit kann man jährlich rund 400 - 500 m³ Biogas erzeugen. Bei nachwachsenden Rohstoffen sind zwischen 6.000 - 12.000 m³ Biogas pro ha Anbaufläche zu erwarten.

Für die Stromerzeugung kann, je nach Methananteil, ein Kubikmeter Biogas etwa 0,6 l Heizöl ersetzen (Quelle: Blockheizkraftwerke).

Das Wissen um die Einflüsse und Effekte jedes einzelnen Substrates sowie der Substratmischung sind der Schlüssel zum effektiven Betrieb der Biogasanlage.

Für diejenigen die es genauer wissen wollen, gibt es unter Renewable Energy Concepts Details zum Aufbau und Funktion einer Biogasanlage. Hier werden alle Komponenten angefangen von der Mikrobiologie, über die Funktion bis hin zum Aufbau und der technologischen Umsetzung einer Biogasanlage beschrieben.

Fachlich einwandfrei und auch in Englisch verfügbar !

Einspeisevergütungen

Die größten Biogasanlagen in Deutschland erzeugen Bioerdgas / Biomethan für rund 1.300 Vier-Personen-Haushalte (Quelle: Bioerdgas in Deutschland (2007) ) .

Biogasanlagen für die Stromeinspeisung erstrecken sich von ca. 30 kW bei kleinern Biogasanlagen bis zu mehreren MW bei größeren Biogasanlagen. Neuanlagen liegen derzeit bei ca. 400-500 kW.

Die Vergütung für aus Biomasse erzeugtem Strom ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt. Die Grundvergütung für im Jahr 2008 in Betrieb genommener Anlagen beträgt

• Biogasanlagen bis 150KW      - 10,83 Cent/kWh bis 142.000,- €
• Biogasanlagen bis 500KW      - 09,32 Cent/kWh bis 427.000,- €
• Biogasanlagen bis 5000KW    - 08,38 Cent/kWh bis 3.775.000,- €
• Biogasanlagen bis 20000KW  - 07,91 Cent/kWh bis 14.160.000,- €

(ohne Gewähr)

Die Bundesregierung setzt zunehmend auf die regenerativen Energien und die Nutzung von Biomasse. Hier sind länderspezifische Zuschüsse möglich, beispielsweise in NRW gibt es bis zu 50.000 €.

Kosten einer Biogasanlage

Die Investitionskosten je kW installierter Leistung betragen zwischen ca. 3.000 €/kW und rund 4.000 €/kW je nach größe der Biogasanlage (Fachverband Biogas).

Drei Energierechner für eine überschlägige Ermittlung der KWh aus Sonnenenergie, Bioenergie und Windkraft.

Der Energiemarkt ist in den letzten Jahren stürmisch gewachsen. Mit 39,4 TWh übernimmt in Deutschland die Windkraft die führende Rolle unter den erneuerbaren Energien.

Bis zum Jahr 2030 könnten in Deutschland sogar 65 000 Megawatt Leistung in Betrieb sein und rund ein Drittel des deutschen Stromverbrauchs abdecken, so der reichlich optimistische Ausblick des deutschen Windenergie Institutes.

Deutschland ist zwar nach installierter Kapazität der führende Windenergiemarkt weltweit, das größte Wachstumspotenzial liegt jedoch in den USA, China, Spanien und Indien. Dies gilt auch für die Photovoltaik und für den Biogas-Biomasse Markt, welcher 2007 noch den 2.ten Platz unter den erneuerbaren Energien einnahm.

Eine überschlägige Einschätzung der regionalen Energiemengen in KWh liefern die folgenden drei Energie Kalkulatoren für Photovoltaik, Biogas und Windkraft.

KWh Photovoltaik – Energie Berechnung

Berechnen lässt sich die Solarleistung in KWh, angefangen von der jährlichen bis runter zur täglichen und stündlichen Leistung.

Als Basis wird eine Weltkarte mit der Sonnenbestrahlung für alle Standorte geboten. Eine deutsche Website ist nicht verfügbar. Eine kleine deutsche Beschreibung gibt es unter Solarrechner deutsche Hilfe

Regionaler Photovoltaik Kalkulator

Die berechneten KWh können nach aktuellen Wetterbedingungen um bis zu 100% variieren.

KWh Biogas – Energie Berechnung

Berechnen lässt sich die jährliche Energieproduktion in KWh. Die Energie wird in elektrische Energie und Wärme Energie unterteilt.

Eingabeparameter sind die Substrate aus der Landwirtschaft, nachwachsende Rohstoffe und die Überreste aus der Industrie.

KWh Wind – Energie Berechnung

Berechnen läßt sich die jährliche Windenergieleistung in KWh. Die Windenergie läßt sich in verschiedenen Höhen an beliebigen Standorten errechnen.

Eingabeparameter ist die mittlere Windgeschwindigkeit, welche aus einer Windkarte entnommen wird. Zusätzlich wird die Rauhigkeitslänge in einer Tabelle angeboten.

Windenergie Kalkulator in KWh

Den Windenergie Rechner gibt es in deutsch und englisch. Die angegebene Windleistung kann je nach Jahreswetterlage um bis zu +-30% schwanken.

Alle drei Rechner geben nur grobe Anhaltpunkte für die zu erwartenden Energiemengen in KWh. Für eine erste Einschätzung aber durchaus ausreichend.

Mehr zur Thema “erneuerbare Energien und Konzepte“.

Wer seine Website für eine Suchmaschine optimieren will, vorzugsweise Google, muss eine Suchmaschinenoptimierung ( SEO-Search Engine Optimization ) durchführen. Um einen schnellen Überblick über die Maßnahmen für eine Optimierung zu bekommen, bieten sich SEO Seminare oder jetzt auch SEO Video-Schulungen an. 

Das der Besuch von Schulungen und Seminaren nicht nur Wissen vermittelt, sondern auch einen flexibleren Einsatz des Erlernten ermöglicht, belegt bereits eine Studie aus dem Jahre 2002 ( Studie Seminare ). Ein Seminar scheint also eine gute Vorausetzung um schnell die wesentlichen Inhalte zu erlernen.

Suchmaschinenoptimierung heißt Onsite / Onpage Optimierungen und Offsite / Offpage Optimierungen.

Bevor ein Seminarbesuch in Frage kommt, muss das Optimierungspotenzial für diese Optimierungen festgestellt werden.

Onpage - sind alle Maßnahmen die direkt auf der Website stattfinden ( z.B. Keywords im Titel Onsite / Onpage Check)

Offpage - sind alle Maßnahmen die nicht direkt auf der Website stattfinden ( z.B. Linkpopularität (PageRank)  Offsite / Offpage Check)

Inhalte eines SEO Seminars 

• wie Suchmaschinen funktionieren,
• wie Besucher suchen,
• wie das Besucherpotenzial festgestellt wird,
• wie Suchbegriffe festgestellt und Keywords ausgewählt werden,
• was Keyword Ranking heißt,
• wie und wo Keywords für die Suchmaschinenoptimierung (Onsite Optimierung) eingesetzt werden,
• welche Bedeutung die Linkpopularität hat und wie Sie funktioniert (Offsite Optimierung),
• welche Maßnahmen für einen kontinuierlichen Optimierungablauf festzulegen sind,
• welche Fehler bei der Suchmaschinenoptimierung unbedingt vermieden werden sollten und
• wie ein Content Managementsysteme für die Onsite Optimierung genutzt wird.

Vorort SEO Seminare

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SEO Seminare als Online Video-Schulung

Einen sofortigen Überblick bekommt man durch ein SEO Video-Seminar. Diese Video-Schulungen sind direkt Online zu buchen und sofort anzusehen. Schaffen Sie sich dafür eine ruhige Umgebung und kalkulieren Sie dafür mindestens die doppelte Laufzeit.

 SEO Google Video-Seminar (ca. 30 Minuten)

Wissenswertes zur Suchmaschinenoptimierung finden Sie auch unter

Washington, DC - Mit überragender Mehrheit (92 zu 2 Stimmen) hat der U.S. Senat für den “Renewable Energy and Job Creation Act 2008″ (H.R. 6049) und damit für eine Verlängerung der Steuervergünstigungen für erneuerbare Energien gestimmt.

Die für die Windenergie geltenden Steuernachlässe des Production Tax Credits (PTC) sollen damit bis Ende 2009, für andere erneuerbare Energien bis 2010 verlängert werden. Die im Solarbereich und für Brennstoffzellen gültigen Investment Tax Credits (ITC) werden um ganze acht Jahre bis 2016 ausgedehnt.

Die steuerlichen Vergünstigungen werden für die ersten für zehn Jahre gewährt und belaufen sich auf 1,9$cent pro Kilowatt-Stunde (kWh).

In der heutigen Zeit wird die moderne Homepagepflege von Kreativität und Innovationen geleitet. Diese Kreativität läßt jeden Tag tausende innovative neue Produkte entstehen während andere wieder in der Versenkung verschwinden.

Die Halbwertzeit, also die Zeit zwischen Entstehung und Versenkung, eines Produktes, einer Produktbeschreibung oder auch einer Homepage verkürzt sich ständig.

“Die Geschwindigkeit spielt heute die zentrale Rolle, denn was wir heute nicht tun - tut morgen ein anderer - und übermorgen ist das Produkt schon wieder verschwunden”.

Wie geht das ? McDonalds und andere machen es uns vor - “Immer wieder dasselbe in einer anderen Kombination”.

Was hat das mit Homepage Pflege zu tun ?

Ohne die technischen Routinetätigkeiten zu berücksichtigen, ist das Ziel einer Homepage Pflege :

Die schnelle Anpassung der Homepage an die Besucher - und Käufergewohnheiten

Dies beinhaltet eine kontinuierliche Beobachtung des Zielmarktes und die Untersuchung und Auswertung der Besucher- und Käufergewohnheiten. Neue Suchbegriffe müssen ermittelt werden und in Keywords umgesetzt werden. Diese Keywords fließen in die ONPAGE Optimierung ein und der Inhalt (Content) der Website muss barrierefrei angepasst werden.

Innovativ ist, die eigenen Produkte auf neue passende Keywörter zu optimieren. Kreativität ist gefordert um die Produktpräsentationen auf der Homepage in emotionale Elemente zu verpacken. 

Zusätzlich müssen neue Technologien und Entwicklungen beobachtet werden. Hier ist z.Z. WEB 2.0 das Schlagwort. Wichtiger werdende Elemente aus WEB 2.0 sind Abonnementdienste (beispielsweise NEWS) oder neue Techniken wie AJAX (unterstützt Arbeitsweisen wie auf dem Desktop).

Mehr zum Thema Homepage Pflege unter

http://homepage-pflege.top-ranking-internet-beratung.de/

Informationen und Seminarangebote zu den Themen Suchmaschinenoptimierung, Kundengewinnung und Business Partner Netzwerke gibts unter http://www.top-ranking-internet-beratung.de oder www.os4i.de

Biogas from renewable resources – Algal biomass to energy

Renewable energy produced from biomass, such as farm-based materials or remains from food production already make an important contribution to the future energy demand.

“There is still a massive potential for improvements in the field of renewable energy production from organic resources”, stresses Professor Dr. Olaf Kruse from the Biology Department at Bielefeld University in Germany.

In November 2007 a research and development consortium was founded in Bielefeld, including the biological and genetic institutes at Bielefeld University, Bielefeld Public Utilities Company and BIOGAS NORD AG, an anaerobic digester manufacturer and service provider.

The partners intend to cooperate on all levels, from fundamental biotechnological research to technical plant construction, investigating the use of biogas coming from anaerobic digesters as an alternative energy source for municipal power supply.

The project leader Dr. Olaf Kruse considers the prime goal of the consortium to be the optimization of the feed substrates already used in anaerobic digesters, such as traditional on-farm materials and other organic resources, whilst at the same time investigating and tapping into new substrates that do not compete with the human food chain.

One main focal point of the Bielefeld project will be the utilization of algae as a potential future alternative source of renewable material suitable for anaerobic digestion and biogas production.

The necessary basis for the success of the project is intensive research and development at all stages of the respective processes and procedures. The Bielefeld consortium provides an ideal forum, as all skills of the participating partners cover the complete processing chain.

Literally all organic material has the potential to serve an anaerobic digester to produce biogas. In case of the traditional on-farm materials the research will focus on how to maximize the energy yield of these products.

Research related to substrates not competing with the human food chain will focus on algae. “Algae will be an important future component for anaerobic digestion” Dr. Olaf Kruse is convinced.

For this reason, an anaerobic digester system, established in accordance with commercial principles and with an output of half a megawatt, is planned.

The digester system will be equipped with suitable measurement and monitoring, which will enable researchers from Bielefeld University and BIOGAS NORD to carry out biochemical test and technological research. “Such a cooperation of key partners in the biogas sector is probably unique”, comments Dr. Olaf Kruse, “and opens up completely new possibilities for increasing effectiveness of such facilities.”

For more information please also see our webpage www.biogasnord-us.com

Solange eine semantische Auswertung der Suchergebnisse durch Suchmaschinen (deutscher Ansatz http://www.semager.de/) auf sich warten läßt muss man wohl noch auf alt Bewährtes zurückgreifen. Die Keywortdichte oder Keyword Dichte ist z. Z. noch ein Kriterium für die großen Suchmaschinen.

Keywort Dichte - KD (in %) = (Anzahl der Keywords / Gesamte Anzahl der Wörter) * 100

Die Keywort Dichte bezieht sich auf den Content Bereich.

Da Pronomen (http://de.wikipedia.org/wiki/Pronomen) häufig als Stoppworte interpretiert werden fallen auch Bezüge wie “diese ist” unter den Tisch . Bei Substantiven ist es also besser “diesen” noch einmal zu wiederholen, vorausgesetzt Ihr Text weist eine zu geringe Keywort Dichte auf. Im Content Bereich sollte die Keywort Dichte zwischen 4 und 7 % liegen.

Die Keywort Dichte ist auch ein Kriterium für die Onsite (Onpage) Optimierung. Eine Onsite Optimierung beinhaltet alle Maßnahmen die direkt auf der Website vorgenommen werden können um diese suchmaschinenfreundlich aufzubereiten. Einen Onsite Check finden Sie unter http://suchmaschine-optimieren.top-ranking-internet-beratung.de/

Weitere Informationen und Seminare zu den Themen Interessentengewinnung, Kundengewinnung und Business Partner Netzwerke finden Sie unter http://www.top-ranking-internet-beratung.de/

BIOGAS NORD US Inc. Green Energy Calculator available online

Evaluating biogas production of substrates available is always the first step to actually prove the feasibility of an anaerobic digester project. To calculate the potential green energy yield BIOGAS NORD has it’s green energy calculator available online.

The calculator helps to get a first indication on what to expect in regards of potential biogas production and resulting renewable energy of different substrates and materials.

For more information see Biogas Calculator