DE10110862A1

DE10110862A1 - Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Biogas unter Verwendung von schüttbaren Agrarprodukten

Info

Publication number: DE10110862A1
Application number: DE10110862A
Authority: DE
Inventors: Hans-Hermann Jacobs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-12

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas zur Verwendung von schüttbaren Agrarprodukten und eine Anlage hierzu. Zur Erhöhung der Ausbeute von Biogas wird vorgeschlagen, die Agrarprodukte vor Eintritt in den Gärbehälter zu erwärmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas unter Verwendung von schüttbaren Agrarprodukten und eine Anlage hierzu mit einem ein Gärmedium aufnehmenden Gärbehälter.

Bei der Erzeugung von Biogas (überwiegend Methan) werden biologische Abfälle wie beispielsweise Gülle, Altfette, Bioabfälle, Essensreste oder dergleichen in einem Gärbehälter vergoren. Das dabei entstehende Biogas wird anschließend in einem Verbrennungsmotor, vorzugsweise einem auf Schwachgas umgerüsteten Dieselmotor, verbrannt und über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Die dabei entstehende Abwärme des Motors wird dabei, wenn überhaupt, nur extensiv genutzt.

Da das Aufkommen an Gülle, Altfetten, Bioabfällen und Essensresten begrenzt ist werden zur Steigerung der Biogasproduktion zunehmend schüttbare Agrarprodukte wie beispielsweise Mais, Rüben, Gräser, Obst, Gemüse, Getreide oder andere Agrarprodukte eingesetzt. Weil derartige unbegrenzt nachwachsende Rohstoffe speziell angebaut werden müssen, ist man zum wirtschaftlichen Betrieb der Biogasanlage bestrebt, aus den vorhandenen Agrarprodukten eine größtmögliche Menge Biogas zu erzeugen.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Biogas unter Verwendung von schüttbaren Agrarprodukten zu schaffen, die bei gleichem Einsatz von Agrarprodukten eine erhöhte Ausbeute an Biogas erreicht.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 5 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Anlage sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildetes Verfahren und eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Anlage haben den Vorteil, dass durch die der Vergärung vorgeschaltete Erwärmung der Agrarprodukte vorzeitig ein Teilaufschluß der langkettigen Kohlenstoffverbindungen erfolgt. Hierdurch wird der Gärprozess beschleunigt und es wird eine vollständigere Vergärung ermöglicht, was zu einer um bis zu 15% höheren Biogasausbeute führt. Insbesondere wird hierdurch der CH₄ Anteil des Biogases erhöht, was auch zu einer verbesserten Gasqualität führt. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die schüttbaren Agrarprodukte auf ca. 70°C zu erwärmen.

Werden die derart erwärmten Agrarprodukte im erwärmten Zustand in den Gärbehälter eingebracht, so braucht dieser entsprechend weniger aufgeheizt zu werden, was zu einer Einsparung von Wärmeenergie führt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zur Erwärmung der Agrarprodukte in der Regel im Überfluss vorhandene Abwärme der Biogas-Verbrennungs motoren verwendet werden kann, so dass keine zusätzlichen Energiekosten anfallen.

Ein weiterer Vorteil der vorzeitigen Erwärmung der Agrarprodukte besteht darin, dass hierdurch eine Hygienisierung und/oder eine Pasteurisierung der schüttbaren Agrarprodukte erfolgt, so dass die in den Gärbehälter eingebrachten Agrarprodukte hygienisch einwandfrei sind. Hierdurch wird eine Verunreinigung des Gärmediums mit unerwünschten Bakterien vermieden.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsge mäßen Anlage ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nach folgend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter.

Dabei zeigt die Zeichnung eine schematische dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Biogasanlage umfasst einen teilweise mit Gärmedium 10 gefüllten Fermenter oder Gärbehälter 12, wobei auf dem Gärmedium 10 eine schwimmende Schwimmdecke 14 ausgebildet ist. Auf dem Gärmedium 10 schwimmt weiterhin ein schwimmendes Rührwerk 16, welches die Oberfläche des Gärmediums 10 regelmäßig umrührt.

Weiterhin umfasst diese Biogasanlage eine Beschickungsvorrichtung 18 und einen Vorratsbehälter 20, wobei die Beschickungsvorrichtung 18 ein unterhalb der Schwimmdecke 14 in den Gärbehälter 12 mündendes Preßrohr 22 umfasst, an dessen anderem Ende sich ein Aufnahmerohr 24 anschließt. In diesem Aufnahmerohr 24 befindet sich eine Öffnung 26 zur Aufnahme der schüttbaren Agrarprodukte und ein Preßkolben 28. Durch die Öffnung 26 gelangt eine vorbestimmte Menge Agrarprodukte in das Aufnahmerohr 24, in dem die Agrarstoffe dann durch den Preßkolben 28 zusammengepreßt werden. Mit der Zeit verdichten sich die Agrarprodukte derart, dass quasi ein Pfropfen entsteht, so dass aus dem Gärbehälter 12 keine Gase oder Gerüche ins Freie gelangen können. Dieser Pfropfen gelangt vom etwas weiteren Aufnahmerohr 24 in das schmalere Preßrohr 22, so dass sich die Agrarprodukte hier weiter verdichten und einen noch dichteren Pfropfen bilden. Dabei ist die Preßvorrichtung mit dem Aufnahmerohr 24 und dem Preßkolben 28 höher als das Gärmedium 10 angeordnet, damit das Gärmedium 10 nicht über das Preßrohr 22 aus dem Gärbehälter 12 herausfließen kann. Gleichzeitig ist aber auch die Mündung des Preßrohres 22 unterhalb der Schwimmdecke 14 angeordnet, damit keine etwaig im Gärbehälter 12 vorhandenen Gase durch das Preßrohr 22 ins Freie gelangen können. Hierdurch entsteht ein Sauerstoffabschluss.

Im Vorratsbehälter 20 ist eine größere Menge Mais, Gräser oder andere Agrarprodukte gelagert, so dass die Biogasanlage hiermit mehrere Tage oder gar Wochen betrieben werden kann. Dabei wird der Mais oder die anderen Agrarprodukte durch eine Klappe 30 in den Vorratsbehälter 20 eingefüllt und dort gelagert. Unter den Agrarprodukten ist ein sogenannter Schubboden 32 vorgesehen, auf dessen Oberseite eine Vielzahl von im Querschnitt dreieckförmigen Mitnehmern 34 angebracht ist. Dieser Schubboden 32 ragt in eine im Vorratsbehälter 20 vorgesehene Austragöffnung 36 hinein und kann zur Austragsöffnung 36 hin und von dieser weg bewegt werden. Während diesen Hin- und Herbewegungen gleiten die Mitnehmer 34 mit ihrer flachen Seite unter den schüttbaren Agrarprodukten hinweg und nehmen eine gewisse Menge dieser Agrarprodukte mit ihren steilen Seiten während der nächsten Bewegung nach vorne mit. Hierdurch wird eine gewisse Menge der Agrarprodukte ausgetragen. Dabei kann die auszutragende Menge durch einen am Vorratsbehälter 20 angebrachten, vertikal verfahrbaren Schieber 38 reguliert werden. Die aus der Austragsöffnung 36 heraustretenden Agrarprodukte fallen dann direkt durch die Öffnung 26 in das Aufnahmerohr 24 und werden dort durch den Preßkolben 28 verdichtet. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform ist auf dem Aufnahmerohr 24 ein Trichter vorgesehen, so dass die Agrarprodukte zuverlässig und verlustfrei in die Preßvorrichtung eingeleitet werden.

Um das Preßrohr 22 herum ist ein rohrförmiger Heizmantel 44 vorgesehen, der das Preßrohr 22 zumindest in einem Teilabschnitt umhüllt, um die darin befindlichen Agrarprodukte auf ca. 70°C zu erwärmen. Dieser Heizmantel 44 wird mit von einem Verbrennungsmotor 46 erwärmten Abwasser gespeist, wobei das Abwasser zwischen Heizmantel 44 und Preßrohr 22 fließt. Hierdurch werden in den Agrarprodukten die langkettigen Kohlen stoffverbindungen teilweise vorzeitig aufgeschlossen und hygienisiert, was unter anderem zu einer höheren Gasausbeute führt.

Das System arbeitet in Zeitintervallen, das heißt, der Preßrohrinhalt wird ähnlich einem Chargenbetrieb zweistündlich gefüllt, erhitzt und dann durch die nächste Charge herausgedrückt. Dieses System ist somit gleichzeitig ein Agrarprodukthygienisierungs- (bzw. -pasteurisierungs-) System.

Bezugszeichenliste

10

Gärmedium

12

Gärbehälter

14

Schwimmdecke

16

Rührwerk

18

Beschickungsvorrichtung

20

Vorratsbehälter

22

Preßrohr

24

Aufnahmerohr

26

Öffnung

28

Preßkolben

30

Klappe

32

Schubboden

34

Mitnehmer

36

Austragsöffnung

38

Schieber

44

Heizmantel

46

Verbrennungsmotor

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Biogas unter Verwendung von schüttbaren Agrarprodukten, dadurch gekennzeichnet, dass die schüttbaren Agrarprodukte vor Eintritt in den Gärbehälter erwärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Agrarprodukte auf 50°C bis 90°C, vorzugsweise 70°C erwärmt werden.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agrarprodukte im erwärmten Zustand in den Gärbehälter eingebracht werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung der Agrarprodukte die Abwärme aus einem das Biogas verbrennenden Verbrennungsmotor eingesetzt wird.

5. Anlage zur Erzeugung von Biogas unter Verwendung von schüttbaren Agrarprodukten, mit einem ein Gärmedium (10) aufnehmenden Gärbehälter (12) gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erwärmung der Agrarprodukte vor Eintritt in den Gärbehälter (12).

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erwärmung der Agrarprodukte über Rohre oder Schläuche mit einem Verbrennungsmotor zur Verbrennung des Biogases verbunden ist, wobei in den Rohren oder den Schläuchen ein Trägermedium fließt, welches die bei der Verbrennung frei werdende Wärme zur Vorrichtung zur Erwärmung der Agrarprodukte transportiert.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erwärmung der Agrarprodukte einen Heizmantel 44 umfasst, der um das Preßrohr 22 geführt ist, so dass das Trägermedium zwischen Heizmantel 44 und Preßrohr 22 fließt.