Background, Aim and Scope:
Der weltweite Energiebedarf nimmt stetig zu. Steigende Preise, aber auch eine zukünftige Sicherheit in der Versorgung, lassen die intensivere Nutzung eigener Ressourcen weiter in den Blickpunkt von Politik und Wirtschaft rücken. Neben ökonomischen Gesichtspunkten, aber auch vor dem Hintergrund möglicher klimatischer Auswirkungen durch den Einsatz fossiler Energien, erlangen besonders die nachwachsenden Rohstoffe (NawaRo) als Primärenergieträger mit ihrem engen C-Kreislauf eine immer größere Bedeutung. Von besonderem Interesse ist dabei die Produktion von Biogas. Sie ist ökologisch sinnvoll und stellt für die Landwirtschaft eine Einnahmequelle dar.
Materials and Methods:
Der Anlagenbetreiber nutzt in einer Anlage mit hohen Investitionskosten ein komplexes, biologisches System. Ein ökonomischer Betrieb ist nur möglich, wenn die Prozessparameter optimiert sind und die Eigenschaften der Substrate und Kofermentate bekannt sind. Für die Ermittlung des Biogasertragspotenzials wird in der vorliegenden Arbeit ein leistungsfähiges, robustes, leicht zu handhabendes und preiswertes System vorgestellt, das gemeinsam vom LHL und dem LLH im Landwirtschaftszentrum Eichhof entwickelt wurde. Dieses Verfahren ermöglicht auch Aussagen zur Umsetzungsdynamik und ist, da die Kofermentate in praxisüblicher Konsistenz eingesetzt werden, auch zur Beurteilung des Gärverhaltens in Abhängigkeit von der Teilchengröße geeignet.
Results:
Mit der beschriebenen Gärapparatur wird neben der Mit der beschriebenen Gärapparatur wird neben der potenziellen Biogas- bzw. der Methanentwicklung auch der Verlauf der Vergärung bewertet. Die ermittelten Summenkurven lassen Rückschlüsse über die Umsetzungsdynamik und damit auch über eine Optimierung des Verfahrens zu. Die erweiterte Apparatur ermöglicht die Bestimmung des Gärverhaltens und des Gasertrages bei verschiedenen Verweilzeiten und Faulraumbelastungen. Wie bei der Bestimmung des Biogasertragspotenzials werden die Messergebnisse auch bei der kontinuierlichen Vergärung mit Hilfe eines Korrekturfaktors, der aus dem Standard berechnet wird, auf eine bestimmte Substrataktivität bezogen.
Discussion:
Voraussetzung für eine ökonomische Prozessführung sind Kenntnisse über die erzielbaren Gaserträge und das Gärverhalten der Substrate und Kofermentate. Qualitätsgrundlage für die mit dieser Methode erzielten Ergebnisse ist, wie bei anderen Gärversuchen auch, eine sichere Kalibrierung. Für die Untersuchungen muss ein möglichst homogenes Substrat eingesetzt werden, das eine gleichmäßige biologische Aktivität in den Behältern gewährleistet. Die Möglichkeit mit der Apparatur optimale Verweilzeiten und Raumbelastungen in Reihenuntersuchungen zu ermitteln erspart aufwendige Versuche am Großreaktor.
Conclusions:
Die bisher durchgeführten Versuche zeigten, dass die ursprünglich zur Biogasertragsermittlung entwickelte Gärapparatur mit den beschriebenen apparativen Ergänzungen sehr gut zur Beurteilung der Wirkung verschiedener Faulraumbelastungen und Verweilzeiten geeignet ist.
Recommendations and
Perspectives:
Fragen zur Eignung und dem Potenzial der Materialien, die Reaktoroptimierung und die Kombination verschiedener Verfahren der Energiegewinnung aus dem regenerativen, aber auch aus dem konventionellen Bereich, werden in den nächsten Jahren zunehmend Gegenstand von Laboruntersuchungen sein. Folgende Themenbereiche sind dabei besonders zu berücksichtigen: – Überprüfung unterschiedlicher Materialien auf ihre Eignung – Sicherheit in der Beurteilung bekannter und neuer Kofermentate – Richtlinien für Mischungen zur Optimierung des Reaktors – Rezepturen für die, dem einzelnen Betreiber zur Verfügung stehenden verschieden Substrate und Kofermentate (auch mit Hilfe von Simulationsmodellen) – Verarbeitung wechselnder Mengenanteile einzelner Pflanzenarten aus einer zur Energiegewinnung geänderten Fruchtfolge – weitere Einflussgrößen wie Vorgärung, Teilchengröße und Gärzusätze.
Perspectives:
Diese Untersuchungen, die so praxisnah wie möglich konzipiert wurden, sollen mit dazu beitragen, den Prozess der Biogasproduktion sicherer zu führen, die Gasausbeute zu optimieren und zur Kalibration weniger aufwändiger Verfahren, wie das der Nahen Infrarot Spektroskopie (NIRS), dienen.
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