Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Innovative Prozessführung für eine neue Generation von Biogasanlagen zur Flexibilisierung der Stromwirtschaft; Teilvorhaben 1: Methanisierung im Schlaufenreaktor und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung - Akronym: NextGenBioGas

Anschrift
Hochschule Hamm-Lippstadt
Marker Allee 76-78
59063 Hamm
Projektleitung
Prof. Dr. Dieter Bryniok
Tel: +49 2381 8789-115
E-Mail schreiben
FKZ
22409317
Anfang
01.02.2019
Ende
31.03.2022
Ergebnisverwendung
Im Perkolator wurden hohe Konzentrationen an flüchtigen Fettsäuren, vor allem die leicht verwertbaren Säuren Essigsäure (2,5 g/l) und Buttersäure (1,4 g/l) gebildet. In der Gasphase wurden jeweils bis zu 17% H2 und CO2 gemessen, Methan wurde nur anfangs in geringen Spuren produziert, im Laufe der Versuchsdauer wurde die Methanbildung vollständig unterdrückt. Von Proben aus der Anfangsphase der Perkolationsversuche wurden am Fraunhofer IGB Metagenomanalysen durchgeführt. Die Änderungen der mikrobiellen Population durch die Temperaturerhöhung von 46,2°C auf 52°C und die pH-Wert-Senkung sind plausibel und konsistent mit den ermittelten Säurekonzentrationen. In den ersten fünf Tagen verdoppelte sich der Anteil von Lactobacillus amylovorus durch den im Vergleich zur Biogasanlage, aus der das Inokulum stammte, deutlich niedrigeren pH-Wert. Nach weiteren fünf Tagen hatte der Anteil der Milchsäurebakterien signifikant abgenommen. Dafür vermehrten sich vor allem Clostridien. Obwohl die Methanbildung unterdrückt war, wurden auch methanogene Archaeen nachgewiesen. Mikrofiltration in Rohrmodulen oder durch Crossflow-Filtration erwies sich als ungeeignet für die Feststoffelimination aus der Umlaufflüssigkeit des Perkolators. Es wurden daher verschiedene Alternativen zur Partikelentfernung durch eine Kombination von Feinsiebung (< 500 µm) und Mikrofiltration (< 20 µm) aufgezeigt, Rückspülfilter (< 30 µm) oder eine Kombination aus Feinsiebung und Rückspülfilter. Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse zur Flexibilisierung von Biogasanlagen wurde anhand verschiedener Fallbeispiele mit verschiedenen Varianten durchgeführt. Eine relativ kleine Anlage zur Güllebehandlung lässt sich aufgrund dieser Analyse nur durch eine mindestens vierfache Überbauung wirtschaftlichen betreiben. Auch für eine mittlere NaWaRo-Anlage mit 652 kWel führt erst eine möglichst hohe Überbauung zum entsprechend hohem Grad der Flexibilisierung.
Aufgabenbeschreibung
Bioenergie stellt, abgesehen von Wasserkraft, den einzigen regenerativen Energieträger dar, der ohne sogenannte Fluktuationen im Angebot jederzeit verfügbar ist. Infolgedessen bildet die Nutzung biogener Energieträger eine ideale Ergänzung des mit der Energiewende assoziierten Umbaus des Energiesystems hin zur Nutzung von Sonnen- und Windenergie. Weil das· Angebot von Sonne und Wind stets von natürlichen Fluktuationen geprägt ist, gilt es für ausreichend Systemflexibilität zu sorgen. Die Ansprüche an infrastrukturelle Einrichtungen, flexibel auf Netzzustände reagieren zu können die sich in Versorgungsnetzen einstellen, werden im Laufe der weiteren Energiesystemtransformation rapide steigen. In diesem Kontext bieten sich Biogasanlagen an, die diese die für die Stromnetzsteuerung elementare Förderung der sogenannten Fahrplantauglichkeit inhärent erfüllen. Damit können Biogasanlagen wichtige Funktionen für die Netzstabilität übernehmen und die hierfür energiewirtschaftlich arrangierten Flexibilitätsmärkte bedienen. Das vorrangige Ziel liegt daher in der Nutzung flexibler Biogasanlagen zur verursachernahen Ausregelung von Störungen, die aus dem Einsatz fluktuierender erneuerbarer Energien wie Wind- oder Solarstrom resultieren, in den Verteilnetzebenen. Die übergeordneten Ziele dieses Verbundprojektes sind: - eine bedarfsgesteuerte Biogasproduktion für eine flexible Stromproduktion durch bioprozesstechnische Maßnahmen, mit denen im Bedarfsfall die Methanproduktion signifikant schneller hochgefahren wird als nach dem bisherigen Stand der Technik und der Forschung - Konzepte für neue Biogasanlagen, die auf diesen Verfahrensvarianten aufbauen und für die kostengünstige Nachrüstung von Bestandsanlagen - neue Geschäftsmodelle für die Betreiber von Biogasanlagen Das wird mit einem neuartigen Verfahren erreicht, in dem Hydrolyse/Acidogenese konsequent von der Methanogenese getrennt werden, was ein Hochfahren der Methanproduktion innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne ermöglicht

neue Suche