In einer Biogasanlage entsteht Biogas (Biomethan). Dies passiert in großen Fermenterboxen (Feststoffvergärung) und Rundtanks durch den anaeroben Abbau von organischen Reststoffen. Diese Abfälle sind zum Beispiel Bioabfall, Grünschnitt, Lebensmittelreste und Festmist (Pferdemist, Rindergülle, Schweinegülle, Geflügelmist).
Aber auch mit Nutzpflanzen wird in Biogasanlagen Biogas hergestellt. Diese Praxis ist jedoch verpönt und trifft meist auf herkömmliche Flüssig-Biogasanlagen zu, welche weitere Nachteile mit sich bringen.
Wie funktioniert eine Biogasanlage?
- In einer Biogasanlage werden organische Abfälle unter Ausschluss von Sauerstoff durch Bakterien abgebaut
- Dabei werden Methan, Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff, Stickstoff frei
- Zuerst werden die Substrate angemischt und anschließend in gasdichte „Garagen“ gefüllt, die sogenannten Fermenterboxen
- Die Tore der Boxen werden luftdicht verschlossen
- Das eingelagerte Substrat wird in zeitlich regelmäßigen Abständen mit Prozessflüssigkeit (Perkolat) besprüht
- Im Fermenter beginnt die Vergärung. Diese findet ohne Sauerstoff statt. Deshalb wird dieser Prozess anaerobe Vergärung genannt
- Bedingungen dafür sind konstante Temperatur und der pH-Wert
- Ist das Biogas aus dem Substrat entwichen, bleibt ein Gärrest zurück.
- Dieser kann als organischer Dünger für die Landwirtschaft verwendet werden.
Verwendung von Biogas
- Biogas für Strom und Wärme – in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird Biogas verbrannt, Strom und Wärme erzeugt. Dieser Strom wird in das Stromnetz eingespeist und die Wärme zur Beheizung von anliegenden Gebäude genutzt werden.
- Das Biogas wird in Bioerdgas (Biomethan) aufbereitet und ins Gasnetz eingespeist. Dieses kann zum Heizen oder Kochen verwendet werden.
Vorteile einer Biogasanlage
- Weder Treibstoff, Strom noch Wärme aus Biomasse setzen zusätzliches CO₂ frei
- Mit Biomasse als Rohstoff lassen sich alle Energieträgerformen produzieren
- Dauerhafte Verfügbarkeit von Biomasse
- Regionale Energie- und Nährstoffkreisläufe werden geschlossen
- Regionale Wertschöpfung
- Ökobilanz bei Nutzung Abfall-Rohstoffen
Weiterführende Informationen finden Sie auf unserer Webseite oder auf Wikipedia.
Unter Kaskadennutzung wird die Vergärung mit nachgeschalteter Kompostierung der festen Gärreste verstanden.
Ziel der Kaskadennutzung ist es dabei, die Wertstoffpotenziale der Bioabfälle optimal zu nutzen. Da die Bioabfälle sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden, stellt die Kaskadennutzung eine sehr hochwertige Form der Verwertung von Bioabfällen dar.
Das ist abhängig von der Größe der Biogasanlage, sowie der Menge der verwendeten Einsatzstoffe. Es hängt auch davon ab, ob Bio-Methan oder Strom und Wärme produziert wird. Mit unserem kostenlosen Biogasrechner können Sie das Potenzial einfach und schnell selbst simulieren. Hier geht’s zum Biogasrechner
Ein Vorteil der RSD-Technologie ist, dass Flüssigkeiten (wie z.B. Reststoffe aus der Fruchtsaftherstellung oder Glycerin) direkt in den Prozess integriert werden können. Stehen mehr flüssige Substrat zur Verfügung, bieten wir eine Hybrid-Lösung (Feststoff-Fermentation und Flüssigvergärung) an, um beide Reststoff-Ströme bestmöglich zu verwerten.
Eine breites Spektrum organischer Abfallströme und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil können mit der RSD® Technologie für Feststoff-Vergärung verwertet werden. Z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert.
Die grössten Vorteile der Trockenvergärung liegt in den geringen Anforderungen an das Substrat. Dieses kann Verunreinigungen enthalten, die nach dem Prozess als Reststoffe übrigbleiben, und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Als Beispiel sei häuslicher Bioabfall, der häufig Reststoffe wie Verpackungsmaterialien enthält, oder Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern, die Rührwerken grosses Schäden anrichten können. Darüber hinaus ist Biomüll beispielsweise kein Lebensmittel, wodurch sich die häufig in diesem Zusammenhang aufkommende Tank- oder Teller-Debatte auflöst.
Trockenvergärung beginnt dort wo herkömmliche die Flüssig-Biogasanlage- und Pfropfenstromanlage an ihre Grenzen stösst. Die Trockenvergärung hingegen ermöglicht die Vergärung trockener und faseriger Substrate (Trockensubstanz TS-Gehalt : 20%-55%), die in anderen Systemen oft zu Problemen führen.
Der Prozess läuft im Batch-Verfahren ab und liefert eine kontinuierliche Biogasausbeute. Die Anlagen bestehen aus einzelnen Fermenterboxen (Garagenfermenter), die in einem festgelegten Zyklus befüllt und entleert werden. Der manuelle Aufwand ist dabei äusserst gering, da neben der einfachen Lade- und Entladetätigkeit, selten eine Vorbehandlung des Substrats (Zerkleinerung, Schreddern) nötig ist. Zudem wird das Substart über die gesamte Verweilzeit (18-21 Tage) nicht bewegt. Es sinkt die Störanfälligkeit, sowie der Wartungsaufwand der Technik, da keine anfällige Rühr- und Pumptechnik (Vermeidung Schwimm- und Quellschichten) verwendet wird.
Eine korrekt gebaute und betriebene Biogasanlage stinkt nicht. Eine Geruchsbelästigung durch Biogasanlagen kann es nur dann geben, wenn:
- Biomasse vor oder nach dem Prozess nicht sachgerecht gelagert wird
- Biologische Prozesse aus dem Gleichgewicht kommen
- Wenn schlecht vergorenes Material, der Gärrest, wieder auf den Acker ausgebracht wird
Die Sorge vor Geruchsbelästigungen durch Biogasanlagen ist damit weitgehend unbegründet. Mehr noch: Mist und Gülle aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung, die vor ihrer Ausbringung auf die Ackerflächen zunächst in einer Biogasanlage vergoren und energetisch genutzt wurde, verursacht wesentlich geringere Geruchsbelästigungen als unvergorene Gülle. Das in der Gülle enthaltene Methan wird in der Biogasanlage zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Deshalb kann dieses extrem klimaschädliche Gas bei der Ausbringung der Gärreste, d.h. von vergorener Gülle, nicht mehr in die Atmosphäre entweichen. (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?)
Darüber hinaus sind die Nährstoffe über den Gärrest für Pflanzen wesentlich besser verfügbar. Durch die Rückführung des Gärrestes auf die Ackerflächen kann daher mit diesem wertvollen Dünger der Einsatz von künstlichen Dünger reduziert werden. So schliesst sich der natürliche Nährstoffkreislauf über die Biogasanlage. Für benachbarte Wohngebäude ist eine Biogasanlage oft ein Zugewinn, da von ihr die Wärme zur Beheizung des Wohnhauses günstiger bezogen werden kann als über die eigene Erdgas- oder Ölheizung.
Der Trockensubstanz-Gehalt, kurz TS-Gehalt, oder Trockenmasse-Gehalt, bezeichnet den prozentualen Feststoffanteil in einem Stoffgemisch. Je höher der Anteil ist, desto trockener ist dieses Gemisch. Die Einheit des TS-Gehalts ist Prozent [Gew. %].
Biogas ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen. Zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung, aber auch als Energieträger im Mobilitätssektor. Hier finden Sie mehr zu unseren Biogasanlagen für Landwirtschaft, Industrie und Kommunen.
Biogas wird aus biogenen Abfällen und Reststoffen mittels Vergärung unter Luftabschluss in einer Biogasanlage produziert. Es ist eine erneuerbare Energiequelle und kann in Erdgas-Qualität aufbereitet ins Gasnetz eingespeist werden, oder mittels eines Blockheizkraftwerks (BHKW) in Strom zur Netzeinspeisung gewandelt werden. Zudem kann es sowohl als Treibstoff als auch Wärmeenergie genutzt werden. In der Schweiz werden keine Energiepflanzen bzw. Nahrungs-/Futtermittel (z.B. Mais) speziell für die Biogas-Produktion angebaut (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).
Abhängig vom Entstehungsort und der Zusammensetzung des Gasgemischs spricht man von Sumpfgas, Faulgas, Klärgas, Grubengas, Deponiegas oder im landwirtschaftlichen Bereich von Biogas. Letzteres besteht zu 55–70 % aus dem brennbaren Methan (CH4) und zu 30–45 % aus Kohlenstoffdioxid (CO₂). Spuren anderer anorganischer (CO, H2, H2S, NH3, N2, N2O, H₂O) sowie leicht flüchtiger organischer (C1-C6) Verbindungen können zudem im Biogas zu finden sein. Biogas ist ein regenerativer Energieträger, der sich gut speichern und transportieren lässt und auch als Rohstoff in der chemischen Industrie verwendet werden kann.
Für den erfolgreichen Betrieb einer Biogasanlage ist es essenziell, alle verfügbaren Ressourcen effizient und nachhaltig zu nutzen. Dies beinhaltet die vollständige Verwertung der aus der Biogasanlage gewonnenen Energie in Form von Gas, Wärme und Strom. Ebenso wichtig ist die Verwendung des qualitativ hochwertigen Gärguts als organischer Dünger. Durch Partnerschaften, die sowohl die Beschaffung von Substraten als auch den Verkauf der Haupt- und Nebenprodukte einer Biogasanlage betreffen, können sich beidseitig vorteilhafte Situationen ergeben.
Die Rentabilität einer Biogasanlage wird stark durch die geeigneten Substratmengen beeinflusst. Abhängig vom jeweiligen Land und den dort geltenden Rahmenbedingungen, Subventionen und Vergütungen, können sich unterschiedliche Mindestmengenempfehlungen ergeben.
Schweiz und Österreich:
Für Biogasanlagen in der Schweiz und Österreich empfehlen wir eine Grundmenge von rund 5.000 Tonnen pro Jahr.
Zum Vergleich: Diese Menge entspricht dem Mist von zirka 1.000 Rindern oder 500 Pferden.
Deutschland:
In Bezug auf Biogasanlagen in Deutschland raten wir zu einer Grundmenge von etwa 10.000 Tonnen jährlich.
Zum Vergleich: Das entspricht dem Mist von rund 2.000 Rindern oder 1.000 Pferden.
Hier geht’s zum Biogasrechner
Die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage hängt maßgeblich von den optimalen Substratmengen ab. Je nach Land und den zugehörigen Bedingungen, Förderungen und Vergütungen können die empfohlenen Mindestmengen variieren.
Deutschland:
In Deutschland liegt unsere Empfehlung für die Basismenge bei etwa 10.000 Tonnen jährlich. Aufgrund der besonderen deutschen Bedingungen und den zugehörigen Vergütungen ist eine größere Substratmenge wirtschaftlich vorteilhaft.
Das ist vergleichbar mit dem Mist von etwa 2.000 Kühen oder 1.000 Pferden.
Schweiz und Österreich:
In der Schweiz und in Österreich raten wir zu einer Basismenge von ungefähr 5.000 Tonnen jährlich. Diese Menge berücksichtigt die besonderen Bedingungen und potenziellen Zuschüsse in beiden Ländern, die den Projekterfolg beeinflussen können.
Das ist vergleichbar mit dem Mist von etwa 1.000 Kühen oder 500 Pferden.
Hier geht’s zum Biogasrechner
Ja, mit einer Trockenvergärung ist es möglich Pferdemist optimal zu entsorgen, bzw. zu verwerten.
Die Trockenvergärung hat geringe Anforderungen an das Substrat. Diese kann Verunreinigungen enthalten und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern können im Fermenter (Boxen) keine Schäden anrichten können, da das Substrat während des gesamten Vergärungsprozess nicht bewegt wird. Pferdemist Entsorgung ist in herkömmlichen Flüssiganlagen eher aufwändig in der Vorbehandlung und riskant für die Rührwerke, weshalb Pferdemist trotz hohem Gasertrag ungern oder nicht angenommen wird. (Biogas Verfahren im Überblick)
Neben der gewonnenen Energie wird der Pferdemist zu einem wertvollen bodenverbessernden organischem Dünger aufgewertet.
Biogas ist CO₂-neutral. Das bedeutet, dass die Biomasse, die in der Biogasanlage vergoren wird, in der Vergangenheit in Pflanzenform genau die Menge an CO₂ gebunden hat, die bei der Verbrennung des späteren Biogases wieder freigesetzt wird. Das Biogas verursacht somit keinen zusätzlichen Ausstoss von CO₂. Ein weiterer Pluspunkt in der allgemeinen Klimabilanz ist, dass Biogas vor Ort produzierbar ist.
Beides ist Methan (CH4). Erdgas und Biogas unterscheiden sich lediglich in der Entstehung. Erdgas ist in Millionen von Jahren aus biogenen Stoffen unter der Erdoberfläche entstanden und gilt als fossile Energiequelle. Biogas hingegen wird aus biogenen Abfällen und Reststoffen mittels Vergärung unter Luftabschluss hergestellt. Biogas ist eine erneuerbare Energiequelle und kann in Erdgas-Qualität aufbereitet ins Gasnetz eingespeist werden.
In einer Biogasanlage entsteht Biogas. Das geschieht durch den anaeroben Abbauprozess organischer Abfälle in grossen Fermenterboxen. Diese organischen Abfälle und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil aus dem kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Bereich sind zum Beispiel Bioabfall, Grünschnitt, Lebensmittelreste, Schlachtabfälle und Festmist (Pferde, Rinder, Schwein, Geflügel).
Die Fermenterboxen werden, zeitlich versetzt innerhalb weniger Tage, mit den verfügbaren organischen Feststoffen befüllt (diskontinuierlicher Prozess). Zum Starten und Aufrechterhalten des thermophilen Biogasprozesses wird die Biomasse mit erwärmter Prozessflüssigkeit (Perkolat) besprüht, welche durch die Biomasse sickert und anschliessend wieder dem Tank zugeführt wird. Durch diesen geschlossenen Kreislauf werden die im Perkolat enthaltenen Mikroorganismen, essenziellen Nährstoffe, Feuchtigkeit und Wärme gleichmäßig in der Biomasse verteilt. Die Biomasse wird während der gesamten Verweilzeit nicht bewegt, weshalb die Feststoff-Fermentation ohne aufwändige und anfällige Pump-, Rühr- und Heiztechnik auskommt. Das Resultat ist eine wartungsfreundliche Anlage mit hoher Verfügbarkeit und Lebensdauer, sowie mit geringem Wärme- und Eigenenergiebedarf.
Während des anaeroben Abbauprozesses entsteht Biogas, das in einem BHKW zu Strom und Wärme umgewandelt werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, das erzeugte Gas zu Biomethan (Erdgas-Qualität, >96 % Methan) aufzubereiten, welches dann direkt ins Gasnetz eingespeist wird. Durch die zeitversetzte Befüllung der Boxen entsteht, über alle Fermenterboxen kumuliert, ein kontinuierlicher Gasertrag wie im Diagramm oben dargestellt. Das Gärprodukt, welches eine Massenreduktion gegenüber der eingesetzten Biomasse erfährt, kann direkt als hochwertiger Dünger und zum Humusaufbau auf die Felder ausgebracht oder zu Kompost aufbereitet und vermarktet werden. Störstoffe in der Biomasse haben weder auf die robuste Anlagentechnik noch auf den stabilen biologischen Abbauprozess irgendeinen Einfluss.
Biogas wird aus Biomasse gewonnen, indem die in den pflanzlichen Rohstoffen (Reststoffe, Abfälle) gespeicherte Sonnenenergie durch mikrobielle Vergärung nutzbar gemacht wird. Biomasse besteht aus der Trockensubstanz (wie Eiweiss, Fett und Kohlenhydraten und Mineralien) und einem bestimmten Wassergehalt. Während des anaeroben Abbauprozesses (Fermentation, Vergärung) wird der verfügbare Kohlenstoff zu Biogas (CH4 und CO₂) umgesetzt. Im Gärprodukt (Rest nach dem anaeroben Abbau) finden sich schwer abbaubare Stoffe (in erster Linie holzige Bestandteile) sowie die Nährstoffe des Ausgangsmaterials (N,P,K) und Wasser. Das im Biogas enthaltene erneuerbare Methan stellt dabei als brennbares Gas den Energieträger dar (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).
In der Regel alle stapelbaren organischen Reststoffe, wie z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Alles was innerhalb eines Jahres gewachsen ist kann eingesetzt werden, da der Holzanteil noch nicht stark ausgeprägt ist. Holz kann nicht in einer Biogasanlage abgebaut werden. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert. Ist dieser gegeben, kann man auch Stoffe mit weniger Struktur, die evtl. nicht stapelbar sind einmischen (z.B. Trester).
Biogasanlagen zur Trockenvergärung eignen sich dafür optimal. Faserreiche Biomasse, wie z.B. strohreicher Stallmist, wird bisher nur wenig zur Energiegewinnung verwendet. Meist verrottet diese in der Landschaft oder wird in einer Kompostierung „entsorgt“, ohne die darin enthaltene Energie z.B. in einer Biogasanlage zu nutzen. Der Grund hierfür ist, dass diese faserreiche und möglicherweise störstoffbelastete Biomasse (z.B. Sand, Steine, Metalle, Plastik …) in einer Nassvergärung zur Bildung von Schwimm- und Sinkschichten neigt, was zu erhöhtem Stromverbrauch und Wartungsaufwand führt. Des Weiteren sind Verstopfungen von Rohrleitungen sehr wahrscheinlich und Pumpen sowie Eintragstechnik der Flüssigbiogasanlagen müssen häufig gewartet werden. All dies schränkt die Verfügbarkeit dieser Anlagen bei Einsatz von faserreichen Substraten erheblich ein und führt zu hohen Betriebskosten. In der Feststoff-Fermentation von Renergon gibt es diese Nachteile nicht. Neben der gewonnenen Energie wird zudem der Mist zu einem wertvollen bodenverbessernden Humus Dünger aufgewertet.
Der natürliche Stoffkreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, der Gärrest (Gärprodukt), nach der Vergärung in der Biogasanlage mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden zurückgegeben wird. Neben der Düngewirkung durch Nährstoffe zeigt sich in der praktischen Anwendung, die eine Verbesserung der Bodenstruktur mitsamt der stetigen Erhöhung des Humusanteils auf den Ackerflächen. Dieser Humusaufbau verbessert dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens drastisch. Deshalb werden in trockenen Zeiten bis zu 70% der Ernteausfälle vermeidbar.
