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Die Biomethan-Anlage Kroppenstedt im Portrait

Schwerpunktthema 2014: Biomethan-Anlage Kroppenstedt. Foto: Peter Gaß Die Biomethan-Anlage Kroppenstedt speist nachhaltig erzeugtes Bioethan in das öffentliche Erdgasnetz ein. Foto: MVV Energie, MT-Energiemvv. KROPPENSTEDT. Das Mannheimer Energieunternehmen MVV Energie hat Anfang des Jahres 2013 in Kroppenstedt (Bördekreis, Sachsen – Anhalt) mit dem Bau einer Anlage zur Erzeugung von Biomethan begonnen. Eine vergleichbare Anlage speist bereits seit Herbst 2012 im benachbarten Klein Wanzleben nachhaltig erzeugtes Biomethan in das öffentliche Erdgasnetz ein.

Die „Biomethan-Anlage Kroppenstedt (Bördekreis, Sachsen – Anhalt)“ ist im Jahr 2014 auf der Internetseite www.Der-Landwirt-schafft.de das Schwerpunktthema. Die Berichterstattung erfolgt in enger Abstimmung zwischen Peter Gaß, dem Betreiber der Internetseite, und dem Mannheimer Energieversorgungsunternehmen MVV Energie, einem der Betreiber der Anlage. Jeden Monat am ersten Montag erscheint ein Beitrag rund um das Schwerpunktthema. Die Berichterstattung ist in die Bereiche Portrait, Politik und Landtechnik gegliedert. Das erste Portrait von MVV Energie und MT-Energie beschreibt die Biomethan-Anlage im Portrait.

In der neuen Biomethan-Anlage nordwestlich von Kroppenstedt werden vor allem Maissilage und Rindergülle vergoren und energetisch genutzt, zusätzlich auch Hühnertrockenkot, Rinderfestmist und Zuckerrüben aus der Region. Die Substrate stammen zum Großteil vom landwirtschaftlichen Betrieb Weinans in Kroppenstedt.

„Wir setzen bewusst auf einen Substratmix, um dem Entstehen von Monokulturen entgegenzuwirken“,

erklärt Oliver Storz, Projektleiter Biomethan bei MVV Energie. Sämtliche Inputstoffe stammen aus dem Umkreis von maximal 20 Kilometern.

In der Biomethan-Anlage Kroppenstedt werden pro Jahr rund 70.000 Tonnen Substrat vergoren. Das dabei entstehende Biogas wird vor Ort zu Biomethan veredelt und in das öffentliche Erdgasnetz eingespeist. Mit diesem Biomethan kann beim Verstromen in dezentralen Blockheizkraftwerken grüner Strom für rechnerisch 6.000 Familien gewonnen werden, zusätzlich können damit 1.200 Haushalte ihren Wärmebedarf decken. Verglichen mit fossilen Energieträgern vermeidet die Anlage so den Ausstoß von 20.000 Tonnen CO2 pro Jahr.

Nachhaltige Kreislaufwirtschaft
Die eingesetzten Substrate können nach dem Vergären nahezu komplett als wertvoller Naturdünger eingesetzt werden und ersetzen dadurch belastenden Kunstdünger. Somit schließt sich der Kreis, denn mit Hilfe dieser wertvollen Nährstoffe wachsen neue Energiepflanzen für die Erzeugung des Biomethans heran. Es entsteht eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Die Biomethanproduktion ist annähernd CO2-neutral, denn das freiwerdende Kohlendioxid stammt nicht aus fossilen Quellen, sondern wurde zuvor der Atmosphäre durch die eingesetzten Pflanzen entnommen.

Die Biogasanlage besteht im Wesentlichen aus zwei Fermentern, einem Nachgärer und vier Gärproduktlagern. Zur weiteren Ausstattung gehören eine Silagelagerfläche mit vier Kammern, eine Fläche zur kurzzeitigen Lagerung von Rindermist, ein Schnellentnahmecontainer mit Abtankfunktion, ein Separator sowie jeweils eine Notgasfackel für Rohgas und Biomethan. Ergänzt wird dies durch drei Pumpenräume sowie einem Bürogebäude mit einer angeschlossenen Lagerungshalle für Hühnertrockenkot und einem Container für den Biofilter.

Die nachwachsenden Rohstoffe wie Maissilage und Zuckerrüben werden mit den Feststoffeinträgen mit Flüssigeintragssystem direkt in die Fermenter gefördert. Die Gülle gelangt über einen abgedeckten Annahmebehälter in die Fermenter.

Flüssigeintrag mit Störstoffseparation
Die störungsfreie Dosierung von fester Biomasse in Gärbehälter ist der Schlüssel für eine effektive Nutzung einer Biogasanlage. In der Praxis enthalten die Feststoffe jedoch auch Störstoffe wie Steine, Metallschrott oder Siloabdeckungsmaterial. Bei herkömmlichen Nasseinträgen ohne Störstoffabscheidung verursachen diese an der Eintragstechnik selbst oder an Biogasanlagen-Komponenten nicht selten erhebliche Probleme. Die Störstoffe beeinträchtigen empfindlich den reibungslosen Betrieb der Biogasanlage und sind verantwortlich für einen hohen Verschleiß der Anlagentechnik. Im Unterschied zu den bekannten Systemen meistert die MixBox, die in Kroppenstedt zum Einsatz kommt, die Aufgabe, die Störstoffe vor dem Einbringen in die Gärstrecke ohne Zerkleinerung zuverlässig abzuscheiden.

In einem Zwei-Kammersystem wird über Zentrifugalkräfte eine aktive Separation erzielt. Das gereinigte Feststoff-Substratgemisch kann anschließend problemlos in die Anlage eingebracht werden. Durch den Verzicht auf die Zerkleinerung der Störstoffe erfolgt die Separation besonders verschleißarm sowie mit niedrigem Energieaufwand. Dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Systemen. Insbesondere die abfördernde Pumpe des Nasseintrags wird effektiv vor Störstoffen geschützt und hat weniger Ausfallzeiten als bei Systemen, die ein Feststoff-Substratgemisch mit Störstoffen fördern. Auch die nachfolgenden Systeme der Biogasanlage werden dank der Separation der Störstoffe vor erhöhtem Verschleiß bewahrt. Wartungs- und Verschleißkosten für Pumpen oder Rührwerke lassen sich somit deutlich reduzieren.

Darüber hinaus bringt die MixBox sämtliche Vorteile eines Nasseintragsverfahrens mit. Dazu zählen beispielsweise positive biologische Effekte für den Substratabbau, die Reduktion von Schwimmdecken und Sinkschichten und der damit verbundene verringerte Rührbedarf sowie die gleichmäßigere Gasproduktion und homogenere Gaszusammensetzung. Nicht zuletzt ermöglicht sie eine flexible Substratlogistik mit der Versorgung von mehreren Gärbehältern.

Die Fermenter, der Nachgärer und die Gärproduktlager sind mit einer kegelförmigen gasdichten Spezialfolie abgedeckt. Dadurch kann das erzeugte Biogas direkt über dem Flüssigkeitsspiegel der Behälter aufgefangen und bis zur unmittelbar danach folgenden Verwertung zwischengespeichert werden. Eine zweite kegelförmige Tragluftfolie wird jeweils durch Radialgebläse mit einem Überdruck von ca. 1,5 mbar als Wetterschutz-Folienhaube in Form gehalten. Eine Drucküberwachung in den Behältern sorgt für einen konstanten Druck unterhalb und zwischen den Folien. Der Annahmebehälter ist mit einer nicht gasdichten Wetterschutzfolie abgedeckt.

Die Fermenter werden im mesophilen Bereich der Vergärung bei einer Temperatur von ca. 40 Grad Celsius betrieben. Die Temperierung des Gärsubstrates erfolgt mit Warmwasser von einem externen Wärmelieferanten. Nach entsprechender Verweildauer in den Fermentern und erfolgter Ausgasung des Gärsubstrates wird dieses über ein geschlossenes Pumpensystem dem gasdichten Lagerbehälter (Nachgärer) zugeführt. Von dort erfolgt über das Pumpensystem die Überleitung in die Gärproduktlager. Hier erfolgt die Lagerung des Gärproduktes bis zur Verwertung auf landwirtschaftlichen Flächen.

Durch die Vergärung von Gülle und nachwachsenden Rohstoffen im Sinne des Erneuerbare-Energien-Gesetzes wird energiereiches Biogas gewonnen. Das erzeugte Biogas wird einer speziellen Aufbereitungsanlage zugeführt und in das öffentliche Gasnetz eingespeist. Mit dem Verfahren der drucklosen Aminwäsche bereitet diese Anlage durch Entfernung unerwünschter Bestandteile das Rohgas soweit auf, dass es den Anforderungen an eine Einspeisung in das Erdgasnetz entspricht.

Die Gasaufbereitung über eine drucklose Aminwäsche erfolgt in folgenden Arbeitsschritten:

  1. Entfeuchtung: Zu Beginn wird das mit Wasserdampf gesättigte Rohbiogas getrocknet. Das ist notwendig, damit sich die Konzentrationsverhältnisse in der Aminwaschlösung nicht ändern.
  2. Entschwefelung: Noch im Rohbiogas vorhandener Schwefelwasserstoff muss vor der eigentlichen Aminwäsche entfernt werden. Dazu durchströmt das Biogas ein speziell beschichtetes Aktivkohlefiltersystem. Es besitzt eine sehr hohe Beladungskapazität für Schwefelwasserstoff, der innerhalb des Systems in elementaren Schwefel umgewandelt und dort festgehalten wird.
  3. Abscheidung des Kohlendioxids aus dem Biogas: Bei der drucklosen Aminwäsche strömt das zuvor entfeuchtete und entschwefelte Biogas in eine mit Füllkörpern bepackte Waschkolonne. Bei der Waschlösung handelt es sich um eine wässrige Aminlösung. Diese fließt von oben nach unten, also im Gegenstrom zum Gas. Der Waschprozess erfolgt bei einer Temperatur von 40° C. Die Füllkörper in der Kolonne vergrößern deutlich die Oberfläche, so dass ein intensiver Stoffaustausch zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase stattfindet. Die Aminlösung kann auf Grund ihrer chemischen Eigenschaften das im Biogas enthaltene Kohlendioxid sehr gut aufnehmen (absorbieren). Das Methan hingegen reagiert nicht mit der Waschflüssigkeit und kann am Kopf der Kolonne als hochreines Biomethan abgezogen werden. Die Selektivität der Waschlösung führt zu einem minimalen Methanverlust von weniger als 0,1 Prozent.
  4. Biomethankühlung und -trocknung: Nach der Reinigung muss das Biomethan gekühlt und nochmals getrocknet werden. Dazu wird es durch einen Wärmetauscher geleitet. Dort kondensiert der noch im Gas enthaltene Wasser- und Amindampf an den Kühlflächen, bevor er in den Waschkreislauf zurückgeführt wird. Das Biomethan wird an eine Einspeisestation übergeben.
  5. Regeneration der Waschflüssigkeit: Die benutzte und mit Kohlendioxid beladene Waschlösung wird am Boden der Kolonne abgezogen und einem Regenerationsprozess zugeführt. Ziel ist es, das aufgenommene Kohlendioxid unter Wärmezufuhr aus der Waschlösung auszutreiben. Dieser Verfahrensschritt stellt die Aufnahmekapazität des Waschmittels für Kohlendioxid vollständig wieder her. Die regenerierte Waschlösung lässt sich erneut verwenden.

Die für den Regenerationsprozess benötigte Prozesswärme wird durch eine Heizanlage (Biogaskessel) bereitgestellt. Im Sinne einer energieeffizienten Energienutzung kann ein Anteil von bis zu 40 Prozent der durch die Thermalölanlage dem Desorptionsprozess zugeführten Wärmemenge aus dem Regenerationsprozess auf einem Temperaturniveau zwischen 50° C und 60° C ausgekoppelt und der Biogasanlage als Prozesswärme zur Verfügung gestellt werden.

Über eine spezielle Einspeiseanlage wird das Biomethan schließlich in das öffentliche Erdgasnetz eingebracht und zum Ort des besten Verbrauchs geleitet. Dort lässt sich das gereinigte Biogas ebenso flexibel nutzen wie Erdgas.

Technische Daten

Standort Kroppenstedt, Sachsen – Anhalt
Baubeginn Januar 2013
Inbetriebnahme Biogaserzeugung Januar 2014
Inbetriebnahme Biogaseinspeisung Februar 2014
Leistung ca. 3 MW el
Bedarf NawaRo ca. 32.000 t Gülle und Mist, ca. 30.000 t Maissilage, ca. 6.500 t Zuckerrüben
Gasleistung der Anlage 1.600 Nm3/h Rohgas, dies entspricht nach der Aufbereitung 700 Nm3/h Biomethan in Erdgasqualität (Bioerdgas) zzgl. der Eigenwärmeerzeugung (Biogaskessel)


Foto: MVV Energie, MT-Energie
Text: MVV Energie und MT-Energie

Die „Biomethan-Anlage Kroppenstedt (Bördekreis, Sachsen – Anhalt)“ ist im Jahr 2014 auf der Internetseite www.Der-Landwirt-schafft.de das Schwerpunktthema. Die Berichterstattung erfolgt in enger Abstimmung zwischen Peter Gaß, dem Betreiber der Internetseite, und dem Mannheimer Energieversorgungsunternehmen MVV Energie, einem der Betreiber der Anlage. Jeden Monat am ersten Montag erscheint ein Beitrag rund um das Schwerpunktthema. Die Berichterstattung ist in die Bereiche Portrait, Politik und Landtechnik gegliedert. Details dazu können Sie dem Redaktionsplan entnehmen.

Dieser Beitrag wurde geschrieben am Montag, 6. Januar 2014 und wurde abgelegt unter "B. Schwerpunktthemen, B.06 BMA Kroppenstedt, 2014, E. Feldfrüchte, E.15 Mais, E.19 Rüben, F. Tiere, F.03 Rinder, F.07 Weitere, K. Medien, K.01 Text".

 

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