Ringvergärung

Laufzeit:

1-6-2016 - 31-5-2019

 

Beschreibung:

Teilnehmer: CCS (Federführung), Milchviehbetrieb Anton Stokman VOF, MST Niederlassung Nord, PlanET Biogas Global Gmbh

 

……………

 

 

Der standardmäßige Rührtank-Vergärer hat Vor- und Nachteile. Ein Nachteil ist, dass ein Teil der Gülle in sehr kurzer Zeit den Vergärer durchströmt (Durchströmungsverluste). Ein Propfenströmungs- (ein liegender) Vergärer hat diesen Nachteil nicht, funktioniert jedoch nur bei stapelbarer Gülle. Der Ringvergärer kombiniert beide Techniken. Es handelt sich dabei um einen Vergärer mit mehreren Kammern, bei dem die Flüssiggülle von einer Kammer zur nächsten überläuft.

Der Vergärer nutzt die Vorteile einer Propfenströmungsanlage durch den Einsatz eines Flüssigsubstrats. Dies bietet große Chancen für die niederländische Viehhaltung. Der Vergärer hat zudem einen geringen Stromverbrauch und wenig Wärmeverlust. Letzteres, weil man erwartet, den Vergärer um die Hälfte kleiner entwerfen zu können, was eine geringere Verweildauer bedeutet. Die Monovergärung mit Frischgülle ist bisher nicht in Gang gekommen. Technisch und betriebswirtschaftlich sind die derzeit verfügbaren Systeme nicht gut genug. Die teilnehmenden Partner entwickeln einen neuen Entwurf, bei dem der Gasertrag höher als bei Standardsystemen ausfällt und dessen Kosten relativ gering sind. Das Biogas wird dazu in einem Gaswäscher zu Grüngas aufbereitet und anschließend ins Niederdrucknetz eingespeist.

Die Projektaktivitäten umfassen:

 

Teil 1: Konzeptausarbeitung

 

In Teil 1 wird das Konzept ausgearbeitet. Das Ergebnis ist ein erarbeitetes Konzept, in dem die optimale Konfiguration und die notwendigen Prozessbedingungen für die verschiedenen Bestandteile bestimmt sind. Das Gesamtkonzept wird von MST + CCS  ausgearbeitet, wobei PlanET-Biogas assistiert. Hierbei stellt MST gemeinsam mit CCS das Wissen für den Bau des Opti-Ferm M3-Vergärers und CCS gleichzeitig seine Expertise im Bereich Gasaufwertung und Wärmeintegration zur Verfügung. Der Ausgangspunkt ist der bestehende Entwurf des derzeitigen MST-Vergärers. Dieser Entwurf wird im Dialog mit CCS und mittels der Integration von Ringen in das Konzept, zu einem neuen und innovativen Ansatz ausgearbeitet.

 

Der Gaswäscher mit 40 Nm3 pro Stunde wird eingesetzt. Man wird untersuchen, welche Wärmequelle hierfür genutzt werden kann. Ein weiteres innovatives Element ist der Grüngas-Buffer. Durch diesen Tag-/Nacht-Buffer kann das Gas im Sommer zu Zeiten eingespeist werden, in denen eine Abnahme besteht, nämlich morgens von 7.00 bis 9.00 Uhr und ab 17.00 bis 19.00 Uhr. Diesen Buffer entwerfen MST, CCS und Enexis gemeinsam.

 

Die Biogasleitungen zwischen den Milchviehbetrieben können mittels einer Drainage-Maschine günstig verlegt werden. Mit diesem Gerät werden schon seit Jahrzehnten Drainage-Leitungen auf Bauparzellen verlegt. Durch eine Anpassung dieses Geräts in Höhe von € 20.000,- können auch Gasleitungen verlegt werden. Bevorzugt werden 60 mm-Leitungen, der definitive Durchmesser wird jedoch in Absprache mit Enexis bestimmt. Die Leitungen werden auf Rollen angeliefert und verschweißt.

 

Teil 2: Bau

 

In dieser Phase wird der Opti-Ferm M3 gebaut. Man geht von einer Betonaußenhülle aus, die aus Fertigbauteilen besteht. Die Innenringe, die ebenfalls aus Fertigbaubeton bestehen, werden vor Ort auf der Baustelle aneinander gegossen. Ein Kunststoffring wird auf die zwei Betoninnenringe gesetzt. Auf diese Weise verteilt sich die Gülle gleichmäßig über den Ring. Die Gülle gelangt über den innersten Ring nach innen und läuft anschließend in den mittleren und schlussendlich in den äußersten Ring. CCS entwirft den Gaswäscher. Das Besondere an dieser Anlage ist die kleine Maßstabsgröße, die Prozesse sind jedoch mit denen von bewährten großen Anlagen identisch. Zudem kann auf das Wissen zurückgegriffen werden, das während der

Gaswäscher-Pilotanlage gesammelt wurde, die inzwischen auf De Marke errichtet und in Betrieb genommen wurde.

Es handelt sich um einen Full Scale-Demonstrationsentwurf. Partner helfen beim Bau. MST sorgt für den Vergärer, CCS kümmert sich um die Gasaufbereitungsanlage und den Grüngas-Buffer. Die Rohbiogas-Leitungen werden von einem Lohnunternehmer angelegt. Stokman assistiert und unterstützt.

 

Teil 3: Testen

 

Die gebaute Anlage wird in Betrieb genommen und hochgefahren. Anschließend wird die Anlage getestet. Dabei werden die folgenden Aspekte betrachtet:

  • Gibt es einen zu hohen Niederschlag fester Teilchen?
  • Wie oft müssen die Mixer eingesetzt werden, um die abgesunkenen festen Teilchen los zu mixen?
  • Wie gestaltet sich der Gasmehrertrag des Systems in der Praxis und im Vergleich zu anderen Systemen?
  • Welche Verbesserungen sind noch möglich?
  • Werden die gestellten 35 Nm3 Biogas anstelle von 30 Nm3 pro Tonne Frischgülle erreicht?
  • Kann der Vergärer erheblich kleiner als angestrebt entworfen werden?

 

Alle Projektpartner beteiligen sich an der Testung der Demonstrationsanlage. Alle Erkenntnisse aus dieser Phase werden bei der weiteren Entwicklung der Anlage einbezogen. Der 40 Nm3-Gaswäscher wird hierbei eingesetzt und weiter standardisiert. Wichtig ist zudem die Wärmeintegration, bei der die Wärme aus dem Biogaswäscher wieder im Vergärer zum Einsatz kommt.

Milestone

 

Beschreibung:

 

1.

Es wird eine Full Scale-Demonstrationsanlage beim Milchviehbetrieb von Stokman in Koudum gebaut. Mit dieser Anlage wird das Konzept des Ringvergärers über gezielte Demonstrationen und Experimente untersucht. Den innovativen (und risikobehafteten) Teil bildet der Aufbau eines Ringsystems in einem Standardvergärer, hierdurch entstehen Kompartimente und das Verfahren erhält Eigenschaften eines Propfenströmungsreaktors.

 

2.

Ein Bestandteil ist, neben der Technik, die Nutzung des Gases in der lokalen Gemeinschaft (Koudum), um eine maximale Akzeptanz über die direkte Beteiligung der Umgebung zu schaffen.

 

3.

Man untersucht die Integration von Gülleproduktion, Monogüllevergärung und Gärrestverarbeitung. Ebenso erfolgt die Untersuchung und Überwachung der Auswirkungen auf Stallklima, Ammoniakausstoß, der energetischen und betriebswirtschaftlichen Auswirkungen sowie die Qualität des Gärrests. Das Praxisprojekt ist ein Showcase und eine Demonstration für die moderne, in den kleinmaßstäblichen Betrieb integrierte Güllevergärung.