Verfahrenstechnische Anforderungen für das Betreiben von … · Verfahrenstechnische Anforderungen...
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 1/53
Verfahrenstechnische Anforderungen für
das Betreiben von Biogasanlagen
Katrin Kayser
Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
Bertha-von-Suttner-Straße 9, 37085 Göttingen
Tel.: 0551 900 363-0, Fax: 0551 900 363-29
www.KriegFischer.de
Blekendorf,
6. November 2012
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 2/53
Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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Ingenieurbüro zur Planung und zum Bau von Biogasanlagen
Gründung: 1999
Team: 23
Erfahrung: > 25 Jahre
Referenzen: ca. 150 Biogasanlagen
in: Deutschland, Japan, Niederlande, Österreich, Schweiz,
Litauen, Italien, Slowakei, Kanada, USA, Spanien,
Frankreich, Irland
Partner: Japan, Korea,
USA, Kanada,
Bulgarien, Frankreich, Ungarn,
Türkei, Polen, Italien,
Spanien, Irland, England,
Serbien und Griechenland
Einführung
Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 4/53
• Geschäftsführer der Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
gegründet 1999 durch Andreas Krieg
und Torsten Fischer
• Ausbildung: Dipl. Ing. Schiffbau
• Erfahrungen im Bereich Biogas seit 1992
Spezialgebiete: Bioabfall, industrielle Biogasanlagen,
Anlagensicherheit
• Lehraufträge an den Fachhochschulen Höxter und Gießen
• Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger
der Ingenieurkammer Niedersachsen
Einführung
Torsten Fischer
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• Studien, Gerichtsgutachten, Sachverständigengutachten für
Versicherungen und Banken, Anlagenbegutachtungen,
Sicherheitstechnische Überprüfungen
• Vorplanung, Auswahl Verfahrenstechnik
• Genehmigung (Baurecht, BImSchG)
• Planung, Ausschreibungen Angebotskontrolle
• Bauüberwachung, Kostenkontrolle
• Inbetriebnahme, Betreiberservice, Optimierung,
Sicherheitstechnische Überprüfungen
Kunden: Private (Landwirte, Industrie), Generalunternehmer,
Planungsbüros, Energieversorger, öffentliche Auftraggeber
Einführung
Leistungsspektrum
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Anla
genzahl
Insta
llierte
ele
ktris
che L
eis
tung
Einführung
Entwicklung in Deutschland
Quelle: Fachverband Biogas e.V.
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Gülle-Gemeinschaftsanlage
NaWaRo Anlage
Speiserestevergärung Bioabfallvergärung
Gülle-NaWaRo Anlage
Kartoffelverarbeitungsreste Die Auslegung der
Biogasanlage ist
abhängig vom
Substrat!
Einführung
Anlagenbeispiele in Deutschland
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Prince Edward Island
Cudworth Pork
Inland Empire
Tottori
Prato
Montargull Noyon
Einführung
Referenzen weltweit
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Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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Typisch für Deutschland
Einsatzstoffe
Nachwachsende Rohstoffe (NaWaRo)
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Einsatzstoffe
Organische Reststoffe und Abfälle
Weltweit
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Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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• Sonstige und Kombinationen
• Hoher Fermenter, Zentralrührwerk
• Flacher Fermenter, seitliches Rührwerk
• Liegender Fermenter, Haspelrührwerk
Stützluft-Gebläse
Auslauf
Tragluftdach
Gasmembran
Isolierung
Gasspeicherraum Getriebemotor
Rohrheizung
Mittelstütze
Podest
Großflügel-Rührwerk
Füllstand
Fermenter- und Anlagentypen
Unterschiedliche Fermentertypen
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Fermenter- und Anlagentypen
Baumaterial: Beton
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Fermenter- und Anlagentypen
Baumaterial: (Emaillierter) Stahl
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Rührwerk
„Futter“
Wärmetauscher
Produkt
• Zentral von oben gerührt
• Maximales Volumen: 5.000 m3
Wärmetauscher
Fermenter- und Anlagentypen
Hoher Fermenter
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Gärrest
Lagerung und
Ausbringung
Behandlung
Gasverwertung
BHKW
Direkte Nutzung
Aufbereitung
Vorlagebehälter
Eintragssystem
Schnecke (Feststoffe)
Pumpe (Flüssigkeiten, Mischungen)
Hoher Fermenter
ZRW
Pumpe
Wärmetauscher
Biogas
Substrate
Gülle, Mist
Organische Abfälle
Energiepflanzen
Nachgärer
mixer
Fermenter- und Anlagentypen
Anlagenkonzept mit hohem Fermenter
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Hoher Fermenter
Zentralrührwerk
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Hoher Fermenter
Zentralrührwerk
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• Bau: 2006
• Substrate: Maisilage,
GPS
• Hoher Fermenter
Fermenter: 2.560 m³
Stahlbehälter
• BHKW: 650 kWel
Gasmotor
• Gasspeicher über
Nachgärbehälter,
Wärmenutzung,
thermophiler Betrieb
Hoher Fermenter
BGA Ameln
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• Bau: 2011
• Substrate: Reststoffe
Zuckerverarbeitung
• Hoher Fermenter, 4 x
4.485 m³ Stahlbehälter
• Gasaufbereitungs-
anlage mit Biomethan-
einspeisung
• Gasspeicher über
Nachgärbehälter,
Wärmenutzung,
mesophiler Betrieb
Hoher Fermenter
BGA Dinteloord, Niederlande
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Tragluft-
Gebläse
Gasspeicher-
dach Speichermem-
bran
innenligende
Heizung
Seitliches
Rührwerk
Füllstand
Fermenter- und Anlagentypen
Flacher Fermenter
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Vorlagebehälter Fermenter Pumpe
Biogas
RW RW
Fermenter- und Anlagentypen
Anlagenkonzept mit flachem Fermenter
Gärrest
Lagerung und
Ausbringung
Behandlung
Gasverwertung
BHKW
Direkte Nutzung
Aufbereitung
Eintragssystem
Schnecke (Feststoffe)
Pumpe (Flüssigkeiten, Mischungen)
Substrate
Gülle, Mist
Organische Abfälle
Energiepflanzen
Nachgärer
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Flacher Fermenter
Seitliches Rührwerk
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Flacher Fermenter
Tauchmotorrührwerk
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Flacher Fermenter
Rührwerke/ Mischer – Sondersysteme
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 27/53
• Bau: 2005
• Substrate: Speisereste,
Scheinegülle,
Pferdemist
• Flacher Fermenter:
1.205 m³ Beton-
behälter
• BHKW: 2 x 190 kWel
Gasmotor
• Zweistufige, mesophile
Verfahrenstechnik
Flacher Fermenter
BGA im Brahm
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• Bau: 2007
• Substrate: Schweine-
gülle, Fette, Schlacht-
hausschlämme
• Fermenter (2.080 m³)
und Nachgärer mit
Gas-speicherdach
• BHKW: 364 kWel
• spezieller Gaskühler
auf-grund der hohen
Außen-temperatur
• Kosten 820.000 €
+ 40° C
Außentemperatur
Flacher Fermenter
BGA Montargull, Spanien
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Vorlagebehälter Fermenter Pumpe
Biogas
Nachgärer
stirrer paddle
RW
Gärrest
Lagerung und
Ausbringung
Behandlung
Gasverwertung
BHKW
Direkte Nutzung
Aufbereitung
Eintragssystem
Schnecke (Feststoffe)
Substrate
Gülle, Mist
Organische Abfälle
Energiepflanzen
Fermenter- und Anlagentypen
Anlagenkonzept mit liegendem Fermenter
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 30/53
Liegender Fermenter
Durchmischung
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Liegender Fermenter
Durchmischung
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 33/53
Fermenter- und Anlagentypen
Trockenfermentation/ Garage
Quelle: Bekon
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Fermenter- und Anlagentypen
Trockenfermentation/ Garage
Quelle: Bekon
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Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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• Schneckeneintrag
• Presskolben • Rachentrichterpumpe
• Annahmegrube
Eintragssysteme
Typische Systeme
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Eintragssystem: Annahmegrube
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Eintragssystem
Schneckeneintrag
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Eintragssystem
Rachentrichterpumpe
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Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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Beheizung
Interne Heizung
Material:
Edelstahl oder
hitzebeständige PE-Leitungen
Einschränkungen:
Temperaturunterschiede
Schwierige Wartung im Behälter
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Beheizung
Externer Wärmetauscher
Ausführung:
Spiralwärmetauscher (Alumi- niumguss)
Doppelrohrwärmetauscher
Vorteile:
Effektiver Wärmeeintrag
Wartung ohne Fermenterentleerung
Beheizung mehrerer Behälter möglich
Einschränkungen:
Wärmeverlust aus Fermenter
Umpumpen Gärsubstrat
Freier Kugeldurchgang
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Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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Biogas Konzepte
Biogasleitung
Gasnetz
Biogas-
aufbereitung
Elektrizität
Wärme
Elektrizität
Wärme
Biomethan Verkauf von Biomethan
Elektrizität
Wärme
Transport von Biogas
Lokale Nutzung
BHKW
BHKW
BHKW
Biogas-
aufbereitung
Durchleitung von Biomethan
Einspeisung von Biomethan
Lokale
Wärmenutzung
Stromnetz
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Gasverwertung
Blockheizkraftwerk (BHKW)
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Gasverwertung
Blockheizkraftwerk (BHKW)
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Gasverwertung
Biogasaufbereitung – DWA/ PSA
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Gasverwertung
Biogasaufbereitung – DWW
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Gasverwertung
Notfackel
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Inhalt
• Einführung/ Vorstellung Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
• Einsatzstoffe
• Fermenter- und Anlagentypen
• Eintragssysteme
• Fermenterbeheizung
• Gasverwertung
• Gärrestverwertung
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 51/53
Fermenter
vorher
nachher
Gärrestverwertung
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• Nutzung als Flüssigdünger
• Behandlung
– feste Phase der Separation Kompostierung (Dünger) Trocknung (Brennstoff, Dünger), …
– Flüssige Phase
• Nutzung als Prozesswasser
• Weitere Behandlung (Umkehrosmose, Ultrafiltration, Eindampfung)
Gärrestverwertung
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Verfahrenstechnische Anforderungen für
das Betreiben von Biogasanlagen
Katrin Kayser
Krieg & Fischer Ingenieure GmbH
Bertha-von-Suttner-Straße 9, 37085 Göttingen
Tel.: 0551 900 363-0, Fax: 0551 900 363-29
www.KriegFischer.de
Blekendorf,
6. November 2012
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Zentralrührwerk
Einbau
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Krieg & Fischer Ingenieure GmbH Referentin: Katrin Kayser 6. November 2012 55/53
Zentralrührwerk
Einbau