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Die Biogasanlage auf dem Hof Sandbrink
Nachdem die Bundesregierung im Jahr 2000 die ökologisch sinnvolle Gewinnung von regenerativen Energien durch das Energieeinspeisegesetz ökonomisch attraktiv machte, wurden die herkömmlichen landwirtschaftlichen Produktions-zweige um einen weiteren Betriebs-schwerpunkt ergänzt. Nach 5-monatiger Bauzeit wurde die Biogasanlage im April 2001 in Betrieb genommen.
Die Vorgänge im Innern von Biogasanlagen bedienen sich des biologischen Grundprinzips der Vergärung. Ein Nebenprodukt der Stromerzeugung ist die Abwärme der Motoren. Sie wird auf dem ganzen Hof genutzt und ergänzt vorhandene Systeme.
2008 wurde die Anlage von einer Abfallvergärungs-anlage auf eine Nawaro-Anlage umgestellt. Die Besonderheit dieser Anlage ist, dass sie nun ausschließlich mit nach-wachsenden Rohstoffen und Gülle betrieben wird.

Warum Biogas?
Das Voranbringen alternativer Energien ist in Anbetracht der Endlichkeit der konventionellen Energieträger unabdingbar. Biogastechnologie kann auch in Zukunft nur ein Baustein für eine zukunftsfähige Energieversorgung sein, bietet aber besondere Vorteile gegenüber anderen Alternativenergien und nimmt einen wichtigen Stellenwert im Zusammenspiel mit ihnen ein.
Die Biogastechnik trägt dem Gedanken der umweltgerechten Kreislaufwirtschaft und der dezentralen Abfallverwertung Rechnung.
 
Ein wesentlicher Vorteil der Biogastechnologie liegt in der Verminderung treibhauswirksamer Immissionen, insbesondere Methan, CH4 und Lachgas NO2 und Kohlenstoffdioxid CO2.
 
Ein weiterer Vorteil ist die dezentrale Energieproduktion und daraus resultierend geringere Netzverluste.
Durch die sinnvolle Nutzung von Kraft-Wärme-Kopplung werden konkurrenzlose Wirkungsgrade erreicht. Mit keinem anderen Kraftwerk kann die Energieausbeute konstant so hoch gehalten werden; über 80% der anfallenden Energie wird genutzt. Im Gegensatz zu anderen Alternativen Energien kann zudem durch den Einsatz von Reglern an den Motoren deren Stromerzeugung gezielt gesteuert werden. Vor allem dieser Beitrag zur Netzstabilität zeichnet Biogas unter den Alternativen Energien aus.
Die Reglertechnik in Verbindung mit den Leistungen der Händler an den Strombörsen, die durch die Beobachtung der Schwankungen am Markt und der Einbeziehung von Prognosewerten einen Lastwechsel rechtzeitig erkennen, ermöglicht auch die kurzfristige Bedienung eines erhöhten Bedarfs in der Region.
In Zukunft wird es möglich sein, Bioenergie aus regelfähigen Kraftwerken auch als Primärregelleistung zur Verfügung zu stellen.

Nutzung der Endprodukte
Als Endprodukte entstehen bei dem Betrieb einer Biogasanlage Strom, Wärme und ausgegorenes Substrat.
 
Der Strom wird über einen betriebseigenen Transformator ins Mittelspannungsnetz (10 KV) des Energieversorgers eingespeist. Vermarktet wird der Stromertrag von der Strombörse Leipzig. Von dort aus wird auch die Motorenleistung durch Regler an den einzelnen Motoren stabil gehalten resp. an die Bedürfnisse der dezentralen Energieversorgung in der Region angepasst.
 
Das ausgegorenes Substrat wird als Gärrest bezeichnet und als organischer Mehrnährstoffdünger (NPK) deklariert. Als Hauptnährstoffe sind 0,5 % Gesamtstickstoff, 0,4 % Phosphat und 0,55 % Gesamt-Kaliumoxid vorhanden. Durch die vorausgegangene Vergärung sind diese Nährstoffe von den Pflanzen sehr gut aufnehmbar. Des Weiteren nimmt die Vergärung den gülletypischen Geruch. Biogasgülle ist daher im Vergleich zu unvergorener Gülle ein wertvollerer Pflanzendünger.
 
Wärme entsteht als Abwärme der Motoren. Diese Wärme dient der Heizung der Behälter und wird über Fernwärmeleitungen in den umliegenden Hof-Gebäuden genutzt.
Von zunehmender Bedeutung in den letzen Jahren ist der Aufbau eines Nahwärmenetzes. Das Nahwärmenetz erstreckt sich auf eine Gesamtlänge von ca. 3km. Mehr als ein Dutzend Industriebetriebe und Privathäuser im Ortsteil Hastrup werden mit der für den Endverbraucher kostengünstigen Wärmeenergie beliefert.
Leitungsbau
Leitungsbau
Funktionsweise einer Biogasanlage (Schematische Darstellung)
Biogasanlage auf dem Hof Sandbrink

Im Wesentlichen besteht die Biogasanlage aus drei großen, isolierten Stahlbetonbehältern. Diese Behälter sind jeweils mit einer Wandheizung und mehreren Rührwerken ausgestattet. Diese Einrichtungen sorgen für ein temperaturstabiles, homogenes Substrat im Behälterinneren. Die Behälter sind gasdicht abgedeckt mit einem Tragluftdach.
Das zu verfütternde Material wird dem ersten Behälter, dem Fermenter, in kleinen Portionen (stündlich) über einen Feststoffdosierer zugeführt. Der Gülleanteil wird ebenso computergesteuert, mehrmals am Tag eingemischt. Im Behälter kommt es durch eine anaerobe (unter Luftausschluss) Vergärung über verschiedene Abbaustufen letztlich zu dem erwünschten Biogas. Dieses besteht bei NaWaRo-Anlagen zu ca. 52 % aus Methan. Weitere Bestandteile des Biogas sind CO2 und Schwefel. Schwefel ist hierbei ein unerwünschtes Begleitprodukt, dessen Anteil durch verschiedene Verfahren (Lufteinperlung und Aktivkohlefilter) minimiert und laufend kontrolliert wird. Schwefel ist stark korrosiv und führt zu Schäden an mit Biogas betriebenen Motoren.
Nach einer Verweildauer von 50 Tagen wird das Substrat mit einer Pumpe in den zweiten Behälter, den Nachgärbehälter, befördert. Dort findet eine Nachvergärung statt. Hier entsteht ein Gas mit höheren Methan-Anteilen.

Anders als in der Literatur nachzulesen, sind Biogasbakterien sehr flexibel und können im Bereich von 28° bis 55°C Höchstleistungen bringen. Wichtig ist dabei, dass man die Anlage auf ein Temperaturniveau einstellt und dieses konstant hält. Maximale Absenkung pro Tag max. 0,2°C.
Nach weiteren 30 Tagen wird das Substrat aus dem Nachgärer in den dritten Behälter, das Endlager, gepumpt. Hier entsteht nur noch weinig Gas, dieses ist aber das qualitativ hochwertigste. Das ausgegorene Substrat lagert hier bis es als landwirtschaftlicher Dünger auf den Nutzflächen des Betriebes ausgebracht wird.
Das Biogas wird durch eine Gasleitung der Gaskühlung zugeführt. Durch die Absenkung auf 4°C kondensiert die enthaltene Feuchtigkeit im Gas und es entsteht ein trockenes Gas, welches in den Motoren, denen das Gas jetzt zugeleitet wird, keine Schäden bei der Verbrennung verursacht. Ursprünglich waren zwei Zündstrahlmotoren der Firma Deutz in der Anlage angebracht, 2007 jedoch ersetzte ein 525 KW starker Motor der Firma Jenbacher sie, weil dieser Motor einen verbesserten elektrischen Wirkungsgrad von rund 40% hat.
Jährlich werden ca. 4,4 Mio. Kilowattstunden Strom erzeugt und über das Transformatorhäuschen in das örtliche Netz eingespeist.

Sicherheitsaspekte

Biogasanlage auf dem Hof Sandbrink Vor Inbetriebnahme der Biogasanlage hat eine Abnahme durch einen unabhängigen Sachverständigen zu erfolgen. Diese Überprüfung der Sicherheitsstandards wird in regelmäßigen Abständen wiederholt um zu gewährleisten, dass alle Sicherheitseinrichtungen dem jeweiligen Stand der Technik und den Anforderungen der aktuellsten Normen entsprechen.
Alle für den Betrieb der Anlage wichtigen Parameter werden computergesteuert erfasst und archiviert, so dass auch im Nachhinein Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Anlage erkennbar sind.
Durch jährliche Messungen an den Abgaskaminen der Motoren muss der Betreiber auch die Einhaltung der TA-Luft nachweisen. In Räumen, die von Personen betreten werden können, sind Gaswarngeräte und Brandmelder vorgeschrieben.
Alle Störungen im Betrieb der Anlage werden über eine Alarmanlage an eine ständig besetzte Stelle gemeldet. Dabei wird die Art der Störung telefonisch mitgeteilt. Zusätzlich sind in der Anlage Kameras zur Überwachung der Betriebsabläufe installiert.


 
Biogasanlage vom Acker gesehen
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