Aus “Mist” Strom erzeugen – so funktioniert`s!

Wie ist es möglich, aus Gülle, Mais usw. Biogas, und damit auch Strom, herzustellen? Um das herauszufinden, war Pressident auf einem darauf ausgerichteten Bioenergiebetrieb nahe Elmshorn.

Bei einer Biogasanlage findet sowohl elektrische (Endprodukt Strom) als auch thermische (Endprodukt Wärme) Energiegewinnung statt. Es handelt sich um einen Vergärungsprozess von Biomasse, bei dem viel Wärme aufgewendet aber auch neu erzeugt wird. Beginnen wir ganz am Anfang: Die Ausgangsstoffe hierfür, Substrate genannt, sind hauptsächlich Mais (vorher eingelagert, wenig Wasserbedarf bei der Herstellung, leicht zu zerkleinern), Gülle oder auch andere landwirtschaftliche Produkte und agroindustrielle Abfälle. Entscheidend bei der Substratsvermischung ist der Anteil an Methan, welcher bei der Herstellung des Biogas eine entscheidende Rolle spielt. Das Grundsatzziel lautet: Mit landwirtschaftlichen Restprodukten als Input möglichst effizient Energie als Output zu produzieren.

1. Phase: Substratführung:

Ein Annahmebunker, sozusagen die Befütterungsanlage, wird einmal am Tag mit der bereits hergestellten Substratmischung befüllt. Die angeschlossenen Trogförderschnecken befördern die Substrate in den Anmischbehälter (hier kann gegebenenfalls ein Flüssigstoff wie Gülle dazu kommen, durch ein Rührer wird alles zu einem homogenen Stoff zusammengefasst). Als nächstes gelangt der Stoff nach einer Erhitzung (Hygienisierung) über eine Zerkleinerungspumpe in den luftdicht verschlossenen (damit keine umweltschädlichen Stoffe austreten können) Fermenter (bezeichnet den Bioreaktor, in dem die Vergärung stattfindet und das Biogas erzeugt wird).

2. Phase: Vergärung:

Die eingebrachten Substrate (wie u. a. Mais) werden von so genannten “Paddelgiganten” und “Tauchrührwerken” in Bewegung gehalten, um zu verhindern, dass sich Sink- oder Schwimmschichten bilden. Alles muss in Bewegung gehalten werden, damit die Bakterien Enzyme, also Stoffe, welche die Reaktion unterstützen, und andere Bestandteile abbauen können (Methanbildung), wodurch Biogas entsteht. Innerhalb einiger Tage (bei kontinuierlicher Durchführung) bildet sich das Gas und steigt aus der Flüssigkeit langsam nach oben.

Die Temperatur ist eine weitere, sehr wichtige Komponente für den Vorgang dieser Energiegewinnung: An den Wänden liegt rundherum eine Heißwasserheizung an, welche die Flüssigkeit auf gut 40°C erhitzt. Die benötigte Wärme bedingt die „Arbeit“ der Bakterien. Hierbei wird wiederum Wärme erzeugt, diese lässt sich in Leitungen einspeisen und beispielsweise an benachbarte Betriebe weiterverkaufen.

Die nach einigen Wochen “verbrauchte” Substratmixtur hat, nachdem sie noch einmal in einem Nachgär-Fermenter verarbeitet wurde, anschließend einen weiteren Verwendungszweck: Da alle organischen Stoffe (Proteine, Fette, Kohlenhydrate etc.) abgebaut wurden, spricht man von einer anorganischen Masse, die sehr mineralienhaltig ist und daher optimal als Dünger zu gebrauchen ist. Und: Erfreulicherweise enthält das Vergorene nichts mehr, was geruchsintensiv wäre (im Gegensatz zu schlichter Gülle).

3. Phase: Gaswäsche:

Das hergestellte Biogas setzt sich zunächst aus mehreren Bestandteilen zusammen: Es enthält ca. 50-70% Methan (umso mehr, desto besser für die spätere Stromerzeugung), beinhaltet im Übrigen Kohlendioxid, Wasserdampf, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff. Für die effiziente Weiterverarbeitung muss das Gas entschwefelt werden. Es findet eine Bereinigung von Wasserdampf und Schwefelwasserstoff statt, indem zuerst das Kondenswasser abgepumpt (entwässert) und danach in einer biologischen Entschwefelungsanlage der Schwefelwasserstoff abgebaut wird. Nun hat man ein relativ druckloses Gas. In einem Verdichter wirkt man ihm entgegen. Bis zur Verbrennung und Stromerzeugung fehlt zu diesem Zeitpunkt noch ein letzter Schritt: Das fast fertige Biogas wird einer letzten Waschtrocknung unterzogen, bei der das Gas auf unter 5 °C abgekühlt wird und letzte Reste von  Schadstoffen, Wasserdampf und Silikaten (Mineralienteile) entfernt werden. Um diese Aufbereitung effizient und seriös zu überprüfen, wird die jeweils aktuelle Gehaltsverteilung der Bestandteile gemessen.

4. Phase: Gasverbrennung:

Das zwar fertiggestellte, aber noch unverbrannte (und damit unverwertete) Biogas gelangt schließlich in das Blockheizkraftwerk. Hier wird es in einem speziellen Motor verbrannt. Im Umkehrschluss: Das Biogas bringt und hält den Motor am Laufen, er treibt ihn an, das Arbeiten des Motors erzeugt die gewünschte Elektrizität. Er ist dann am funktionstüchtigsten, wenn das Gas mit einem konstant hohem Methananteil versehen und frei von Schadstoffen ist (daher die intensive Gasreinigung).

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