BioGas Maritim: Kooperationsnetzwerk zur Technologieentwicklung für die energetische Verwertung maritimer Abfälle
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Umweltschutz und Energieeffizienz sind zentrale Themen im maritimen Wirtschaftssektor. Neben hohen Schiffsemissionen, insbesondere während der Hafenliegezeiten, fallen enorme Abwasser- und Abfallmengen an. Das Ziel des Netzwerkes liegt in der Erschließung maritimer Abfallströme, deren energetischen Verwertung durch angepasste Biogastechnologien sowie deren klimafreundlichen Entsorgung unter Einhaltung rechtlicher Vorschriften. Auf diese Weise soll es gelingen Emissionen zu reduzieren, Entsorgungskosten zu verringern und einen Beitrag zur umweltfreundlichen Energieversorgung zu leisten.

Exergoökonomische Analyse der Biogaserzeugung aus Rest- und Abfallstoffen für den Einsatz in Energieumwandlungsanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Biogene Rest- und Abfallstoffe unterliegen anderen Rahmenbedingungen als sonstige nachwachsende Rohstoffe. Auch die Ziele für deren Einsatz in Umwandlungsanlagen sind andere. Während beim Einsatz nachwachsender Rohstoffe die Energieumwandlung zur Strom-und Wärmeerzeugung fokussiert wird, geht es bei biogenen Rest- und Abfallstoffen vorrangig um deren Entsorgung. Unter Zuhilfenahme des Nachhaltigkeitsansatzes „cradle to cradle” („von der Wiege bis zur Wiege”) wird die Suche nach weiteren Nutzungsmöglichkeiten dieser Einsatzstoffe interessant.

Anbaueignung von Riesenstaudenknöterich als alternatives Substrat für Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Energiepflanzen bieten die Chance die Vielfalt von Agrarlandschaften und somit die Biodiversität zu erhöhen, indem nicht zur Nahrung und Fütterung verwertbare Kulturen neu in das Anbauportfolio aufgenommen werden. Dabei haben Dauerkulturen das Potential die Forderungen nach ökologisch vorteilhaften und ökonomisch lohnenswerten alternativen Substraten miteinander zu kombinieren. Der Riesenstaudenknöterich ist in der Nutzungsphase sowohl arbeitsextensiv als auch frei vom Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und passt somit prinzipiell in das Konzept der neuen Energiepflanzen. In zwei Schnitten werden in Abhängigkeit von der Düngung nach übereinstimmenden Berichten bis zu 17 t TM/ha geerntet. Trotz guter Siliereigenschaften rangieren die spezifischen Methanausbeuten zwischen 135-180 l Methan/kg oTS. Der resultierende Methanhektarertrag beeinflusst die Wettbewerbsfähigkeit der Kultur und somit die Akzeptanz im praktischen Anbau negativ. Ohne Optimierung der spezifischen Gasausbeute ist in den kommenden Jahren von keiner nennenswerten Anbauausweitung des Riesenstaudenknöterichs auszugehen.

Langzeitstudie zum Wirkungsgrad von Gärstrecken von 5 Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
In der vorliegenden Studie wurden die Gärstrecken von 5 Biogasanlagen hinsichtlich ihres energetischen Umsatzgrades/Wirkungsgrades wöchentlich über eine Dauer von 52 Wochen untersucht. Dabei wurde die Methode der „Theoretischen 100 %“ verwendet, bei der die Eingangs- und Ausgangsstoffe aufgrund Ihrer Brennwertes bewertet werden. Die Messwerte wurden mittels Zeitreihenanalyse ausgewertet. Die errechneten energetischen Wirkungsgrade der 5 Anlagen liegen durchschnittlich zwischen 67,0 und 77,4 %. Im Jahresverlauf schwankten diese Werte bei einer Anlage bis ±11%. Daraus geht die Notwendigkeit einer regelmäßigen, wenigstens wiederholten Messung der Effizienz hervor, wenn solide ökonomische Entscheidungen getroffen werden sollen. Die Schwankungen im Wirkungsgrad waren vordergründig durch die schwankende Energiezufuhr mit den Substraten zu begründen. Die vor verdauten Reststoffe (tierische Exkremente) schwankten deutlich stärker in ihrem spezifischen Brennwert als die eingesetzten Energiepflanzen. Substratwechsel und erhöhte Futtermengen führten ebenfalls zu sichtbaren Schwankungen im Wirkungsgrad. Die Langzeituntersuchung des Wirkungsgrades von Biogasanlagen mittels Zeitreihenanalyse ermöglicht es, Veränderungen der Anlageneffizienz auf Ursachen in der Vergangenheit zurückzuführen.

Wirtschaftliche Bewertung von Anlagenkonzepten zur Bioabfallvergärung
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Gegenwärtig spielt der Einsatz von Bio- und Grünabfällen aus getrennter Sammlung, gewerblichen organischen Abfällen (Lebensmittel; Speisereste aus Kantinen, Großküchen und Gastronomie) sowie Abfällen aus der Nahrungsmittelindustrie bei der Biogaserzeugung in Deutschland nur eine untergeordnete Rolle. Die Zahl der Abfallvergärungsanlagen steigt jedoch kontinuierlich. Infolge der Novellierungen des Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) 2012 und 2014 rückt die Vergärung von Bioabfällen neben der Installation von landwirtschaftlichen Gülle- Kleinanlagen stärker in den Fokus. Zum Stand 31.12.2014 sind in Deutschland knapp 140 Abfallvergärungsanlagen in Betrieb, die ausschließlich oder überwiegend organische Abfälle vergären. Dabei werden in 83 Anlagen Bio- und Grünabfälle aus der getrennten Sammlung (Biotonne) eingesetzt – mit sehr unterschiedlichen Anteilen am Gesamtinput der Anlage. Insgesamt handelt es sich nach Datenlage des DBFZ bei 68 Anlagen um Bioabfallvergärungsanlagen, in denen ausschließlich oder überwiegend Bioabfälle gemäß § 27a EEG 2012 bzw. § 45 EEG 2014 Einsatz finden. Mit der im EEG 2012 eingeführten Direktvermarktung und der Flexibilitätsprämie wurden weitere Anreize geschaffen, die auf eine stärker systemorientierte Stromeinspeisung von Biogasanlagen abzielen. Inwieweit diese Erwartungshaltung umgesetzt wird, entscheidet die Wirtschaftlichkeit über die Gesamtbetriebslaufzeit. Eine Verdopplung der installierten elektrischen Leistung stellt für eine durchschnittliche Modellanlage gegenwärtig die wirtschaftlich sinnvollste Variante dar.

Überschusswärmenutzung aus Bioabfallvergärungsanlagen – Erfahrungen aus Praxisbeispielen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Insgesamt hat die getrennte Erfassung von Bio- und Grünabfällen in Deutschland bereits ein hohes Niveau erreicht, wobei die Biomasse bislang überwiegend rein stofflich genutzt wurde. In jüngster Zeit erlangt die Vergärung zur Behandlung von Bio- und Grünabfällen in Deutschland eine größere Bedeutung. Um die im Biogas enthaltene Energie effizient zu nutzen, ist neben der Strom- auch eine Wärmenutzung von Bedeutung. Diese ist an den Standorten der Anlagen oftmals nicht in ausreichendem Umfang gegeben, so dass die Art der Biogasnutzung auch unter Berücksichtigung innovativer Wärmenutzungskonzepte standortspezifisch betrachtet werden muss. An Praxisbeispielen werden derzeit realisierte Möglichkeiten der Biogas- und Überschusswärmenutzung dargestellt.

Kombinierte Wärmelieferung aus einer Biogasanlage und einem Biomasseheizwerk
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Es ist bekannt, dass zahlreiche bestehende Biogasanlagen (BGA) über kein oder ein nur unzureichendes Wärmenetz verfügen. Nach einer Befragung des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ), die im Rahmen des EEG Monitoring Berichtes –„DBFZ Report Nr. 12 vom März 2012“- bei Anlagenbetreibern durchgeführt wurde, beziehen rund 80 % aller bundesdeutschen Biogasanlagen den KWK – Bonus für einen Teil ihres erzeugten Stroms. Vorsichtige Schätzungen des DBFZ nennen eine Ø 45 %-ige externe Wärmenutzung nach Abzug der Eigen-wärmebedarfsmengen in Fermentern, Nachgärbehältern und evtl. Hygienisierungsstufen. Etwa die Hälfte der Anlagenbetreiber, so der Monitoring Report, nutzen zwischen 20 % und 70 % der nach Eigennutzung verfügbaren Wärme.

Modellbasierte Flexibilisierung der Biogasproduktion
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Der Einsatz von Windkraft und Photovoltaik ist, bei wechselnden Witterungsbedingungen, mit einer Volatilität der Energiebereitstellung verbunden. Diese Schwankungen können auf Verbraucherseite nur eingeschränkt abgefangen werden. Auf Erzeugerseite ist, neben Wasserkraft, die Bereitstellung von Energie aus Biomasse die einzige direkte Möglichkeit, die Volatilität auszugleichen.

Schluss mit Grauguss im Gasnetz von Hannover
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2015)
Gemäß Energiewirtschaftsgesetz hat der Netzbetreiber die Sicherheit der Gasversorgung zu gewährleisten. Ein Thema, das die Gasversorgungsunternehmen in diesem Zusammenhang in den letzten Jahrzehnten beschäftigt hat und teils auch noch beschäftigt, ist das der Graugussleitungen. Am Beispiel Hannover wird der Erfolg eines Grauguss-Rehabilitationsprogrammes aufgezeigt.

Neue Brennwertbestimmung „SmartSim“
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2015)
Die technischen Entwicklungen im Erdgasnetz, vor allem das Zusammenwachsen des europäischen Gasmarktes und die zunehmende Einspeisung regenerativer Gase wie Biogas oder Wasserstoff im Zuge der Energiewende sind neue Herausforderungen für den Netzbetreiber. Bei der Einspeisung von Biogas ist es derzeit erforderlich, den Brennwert durch Beimischung von Propan auf den im Netz vorhandenen Brennwert des Erdgases anzupassen. Durch Einführung einer neuen Brennwertbestimmung „SmartSim“ ist es möglich, auf den aufwendigen Prozess der Brennwertangleichung zu verzichten. Der vorliegende Artikel beschreibt die Erfahrungen von MITNETZ GAS bei der Einführung dieses Systems.

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