Geld aus Gülle

Höhere Wirtschaftlichkeit durch industrielle Fertigung

Schon die durchs Erneuerbare-Energien-Gesetz festgelegte Vergütung macht die Erzeugung von Strom aus Biogas attraktiv. Borsig Energy liefert dazu Anlagen, die bezüglich Qualität und Wirtschaftlichkeit neue Maßstäbe setzen. Den Beweis tritt der Anlagenbauer im Biogaspark Rinteln an.

26. Juni 2001

Kernkraft und Kohle, die Stützen der deutschen Stromproduktion, haben für Rintelns Bürger bald wenig Bedeutung. Die Stadt im Weserbergland wird ihren Energiebedarf bald aus regenerativen Energieträgern decken können. Windkraft und Sonnenenergie sollen den Strom für die Bürger liefern, Biogas schließt die Versorgungslücke bei Windstille und Sauwetter.

Für Rinteln ist der Griff zur Biogasanlage naheliegend: Die 30.000-Einwohner-Stadt verfügt über eine ausreichende Landwirtschaft, um durch Nutzen der anfallenden Biomasse rund die Häfte ihres Stromhungers stillen zu können. Rund 2 bis 3 kWh Strom und 3 bis 5 kWh Wärme lassen sich mit der Gasmenge erzeugen, welche die Gülle eines Schweins oder einer Kuh hervorbringt. Dazu muss die frische Gülle aber zunächst vergärt werden, denn das methanhaltige Biogas entsteht, wenn organische Masse unter Luftabschluss abgebaut wird.

Rund 30 Tage dauert das Vergären bei einer Temperatur von 30 bis 38 °C, bei 45 oder gar 55 °C lässt sich diese Zeitspanne sogar auf die Hälfte verkürzen. Dabei entsteht ein Gas, das zu rund zwei Dritteln aus Methan besteht, zu etwa einem Drittel aus Kohlendioxid. Der Rest entfällt auf Spurengase. Dieses Gasgemisch lässt sich problemlos in einem Blockheizkraftwerk verbrennen. Keine neue Technik, aber eine Methode der Energieerzeugung, die durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) massiv an Attraktivität gewonnen hat. Seit Inkrafttreten des EEG wissen Investoren: Wer Anlagen mit weniger als 500 kW elektrischer Leistung betreibt, kann für seinen Strom 20 Pf/kWh einstreichen, bei größeren Anlagen sieht der Gesetzgeber eine geringere Vergütung vor.

Eine Lawine könnte das EEG lostreten: Entschlössen sich alle potenziellen Anwender, Biogaskraftwerke zu errichten, würden 220.000 Einheiten in Deutschland entstehen können. Rund 8,7 Mrd. m³ Biogas würden dann produziert, ausreichend, um 4,4 Mio. Haushalte mit Strom zu versorgen und 1,7 Mio. Haushalte zu heizen. Das ergab eine Schätzung des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten.

Einen Beitrag zur Substitution fossiler Energieträger (oder Kernkraft) leistet Rinteln. Nach Fertigstellung der Biogasanlagen kann der Park bis zu 2,5 MWel erzeugen und erspart der Umwelt somit rund 8.000 t CO2, vergleicht man Stromerzeugung in Biogasanlagen mit der in fossil befeuerten Kraftwerken.

Unter Region Regenerativ Rinteln ist das Projekt bekannt. Dahinter verbirgt sich eine Gesellschaft, die ihren Namen dem Bau von 20 landwirtschaftlichen Biogasanlagen verdankt - ein Job für die Borsig Energy in Oberhausen. Das Unternehmen bietet mit der thermischen Desintegration ein Konzept, das eine möglichst hohe Energieausbeute sicherstellen soll. Als Planer tritt das Unternehmen Archea aus Rinteln auf. Durch den großen Anlagenpark, der in Rinteln entsteht, ist eine hohe Verfügbarkeit der Strom- und Wärmeversorgung gesichert, ein Lastmanagement steuert den Verbund von Blockheizkraftwerken. So lassen sich Motoren in verbrauchsarmen Zeiten abschalten, etwa nachts, und das Gas wird zwischengespeichert. Am Morgen, wenn der Strombedarf wieder ansteigt, laufen die Maschinen wieder und speisen den Strom ins Netz des Versorgers Wesertal ein.

Für Borsig Energy bietet das ehrgeizige Projekt in Rinteln die Chance, die Effizienz ihres Anlagenkonzepts unter Beweis zu stellen. Die Kraftwerke nutzen die in der Biomasse enthaltene Energie noch besser als herkömmliche Typen. Schlüssel zur Energieeffizienz ist aber nicht die Energieumwandlung im Blockheizkraftwerk, sondern der Vergärungsprozess: Wie bei anderen Verfahren auch, wird zunächst ein Fermenter aus einer monolithischen Vorgrube mit Gülle beschickt. In dem 200 bis 300 m³ großen Behälter gärt die Masse 15 Tage bei 38 °C. Rund drei Viertel der potenziellen Gasausbeute wird als Biogas freigesetzt.

Dabei bieten die von Borsig Energy eingesetzten liegenden Stahltankfermenter gegenüber herkömmlicher Bauart eine hohe Betriebssicherheit: Auch bei schwierigen Inputstoffen, die zur Bildung von Schwimmschichten, (zum Beispiel bei Gras) oder Sinkschichten (etwa bei Hühnermist) neigen, wird eine optimale Durchmischung erreicht und Schwerstoffe, wie anhaftender Sand und Kies, die einfache Fermenter lahmlegen können, werden problemlos enfernt.

Jetzt kommt der effizienzsteigernde Trick: Aus dem Fermenter gelangt das Güllesubstrat in die Therm-Des-Stufe, die ihren Namen wegen der thermischen Desintegration trägt. Hier wird das Substrat auf 70 °C erhitzt, was ein Freisetzen weiteren organischen Materials, das im Nachfermenter vergoren wird, zur Folge hat. Rund 20 % mehr Biogas ist das Resultat der mehrstufigen Anlagentechnik. Das aus einem Gasspeicher beschickte Blockheizkraftwerk ist hinter der Therm-Des-Anlage aufgestellt. So lässt sich die Motorwärme effektiv zum Heizen der Therm-Des-Stufe und des Hauptfermenters einsetzen. Die übrige Wärme kann zum Heizen, beispielsweise der Gebäudeoder der Stallungen, verwendet werden.

Ein angenehmer Effekt der thermischen Desintegration: Im Substrat vorhandene Krankheitserreger werden zerstört. Für die Energiegewinnung ist das nicht wichtig, dennoch profitieren die Landwirte davon, denn eine zusätzliche Hygienisierung ist nicht notwendig. Die wäre bei herkömmlichen Verfahren erforderlich, um das Gülle-Kofermentat-Gemisch ausbringen zu dürfen. Zudem verursacht die Gülle nach dieser Art der Vergärung eine geringere Geruchsbelästigung und belastet die Umwelt weniger als unbehandelte.

Wer neben Gülle auch Maisstroh, Küchenabfälle oder beispielsweise Mähgut verwerten möchte, ist mit dem Therm-Des-Verfahren auf der sicheren Seite: Dank Hygienisierung kann auch Endsubstrat als Düngemittel dienen. Sogar die Ernte von stillgelegten Flächen können Energiewirte als Kofermentate zusetzen, ohne auf entsprechende Prämien verzichten zu müssen.

Die erste Anlage mit Therm-Des-Anlage hat Borsig Energy auf dem Hof von Heinrich Schnare in Rinteln aufgestellt. Handelte es sich hierbei noch um einen Prototyp, können künftige Investoren auf Serienprodukte zurückgreifen, denn das Unternehmen möchte ihre Technik im großen Stil vermarkten. Borsig Energy-Manager Dietmar Kestner prognostiziert dem Anlagenkonzept gute Chancen, denn bisher gab es weder Anlagen, die in Industriequalität gefertigt wurden, noch ein derartig wirtschaftliches Verfahren.

Typisch für die Industriequalität ist auch die von Borsig Energy eingesetzte Steuerung der Anlagen. Bei dieser Steuerung können alle wichtigen Inputparameter, wie Abfallarten, tägliche Eintragsmengen und Zeitpunkte eingegeben werden. Dadurch ist eine lückenlose Dokumentation, zum Beispiel nach den Kriterien der Bioabfallverordnung, möglich. Zudem werden die Füllstände in den einzelnen Anlagenbereichen automatisch überwacht und dokumentiert. Pumpen und Rührwerke schaltet die Steuerung automatisch ein- und aus. Damit lässt sich der Betreuungsaufwand erheblich reduzieren.

Strom aus Mist - so funktioniert´s

Unter Luftabschluss können Bakterien organische Substanzen, zum Beispiel Gülle, zu Biogas umwandeln. Dieser Prozess läuft in vier Stufen ab: Zunächst werden die Eingangsstoffe in die Stoffklassen Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette gespalten. Im nächsten Schritt werden diese Bausteine in vorläufige Gärendprodukte gewandelt, die in der dritten Stufe zu Stoffen werden (unter anderem Essigsäure und Wasserstoff), aus denen Methanbakterien Methan produzieren können. Die Methanbakterien produzieren dann das Biogas, das bis zu 70 % Methan enthalten kann. Das Gas lässt sich in Blockheizkraftwerken verbrennen und so zur Erzeugung von Strom und Wärme nutzen. Das ausgefaulte Substrat, also das, was nach dem Vergären von der Gülle übrig bleibt, kann als Dünger Verwendung finden.

Die Biogasproduktion funktioniert auch mit anderen Stoffen, Gülle dient dann lediglich als Trägerstoff zur Vergärung. Beispielsweise kommen Maissilage, Steckrübenmus oder Zuckerrübenblattsilage als Substrat in Frage oder industrielle Abfälle wie Apfeltrester, Rückstände aus Fettabscheidern und andere Bioabfälle.

Erschienen in Ausgabe: 04/2001