Wie viel Biogas erzeugt die Schlammfaulung?
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Wie viel Biogas erzeugt die Schlammfaulung?
Fragt man nach der Biogasausbeute, erhält man eine Zahl ohne Bezugsgröße. Pro Tonne Schlamm? Pro Kubikmeter Faulbehälter? Pro Kilogramm zugeführter oder abgebauter organischer Trockensubstanz? Jede dieser Angaben ist eine legitime Darstellungsweise und führt zu sehr unterschiedlichen Werten – ein Grund, warum Machbarkeitsstudien so oft um den Faktor zwei von Anlagendaten abweichen.
Die nützlichste und am besten übertragbare Bezugsgröße ist die Gasmenge pro Kilogramm abgebauter organischer Trockensubstanz, da sie die biologische Leistung von der zufällig verfügbaren Substratmenge trennt. Auf dieser Basis ergibt die kommunale Schlammfaulung etwa einen Kubikmeter Biogas pro Kilogramm abgebauter Substanz, mit einem Methangehalt von 55 bis 65 Prozent.
1. Wie viel Gas pro Kilogramm organischer Trockensubstanz?
Etwa 0,8 bis 1,2 Kubikmeter Biogas pro Kilogramm zerstörter organischer Trockensubstanz, wobei ein Kubikmeter pro Kilogramm der übliche Planungswert ist.
· Der Planungswert: Ungefähr 1,0 Kubikmeter Biogas pro Kilogramm zerstörter organischer Trockensubstanz wird häufig für kommunalen Klärschlamm verwendet.
· Methangehalt: Klärschlamm-Biogas enthält typischerweise 55-65 Prozent Methan, wobei der Rest hauptsächlich Kohlendioxid sowie Spuren von Schwefelwasserstoff, Stickstoff und Wasserdampf sind.
· Energiegehalt: Bei 60 Prozent Methan trägt Biogas etwa 21-23 Megajoule pro Kubikmeter, was ungefähr 6,0-6,5 Kilowattstunden entspricht.
· Gas pro Kubikmeter Faulraum: Bei typischer Beschickung erzeugt ein gut betriebener mesophiler Faulbehälter etwa 0,5-1,0 Kubikmeter Biogas pro Kubikmeter Faulraumvolumen pro Tag.
· Warum die Bezugsgröße wichtig ist: Die Angabe pro Tonne zugeführtem Schlamm verschleiert sowohl den Feststoffgehalt als auch die erreichte Zerstörung – vor einem Vergleich immer auf pro Kilogramm zerstörter Substanz umrechnen.
2. Was bedeutet das für eine reale Anlage?
Ein durchgerechnetes Beispiel ist mehr wert als eine Spanne. Nehmen wir eine Anlage mit 100.000 Einwohnerwerten und gemischter Schlammfaulung.
· Schlammproduktion: Bei etwa 100 Gramm Trockensubstanz pro Einwohnerwert und Tag produziert die Anlage etwa 10.000 Kilogramm Trockensubstanz pro Tag.
· Flüchtiger Anteil: Bei 65 Prozent organischer Trockensubstanz entspricht das etwa 6.500 Kilogramm organischer Trockensubstanz, die pro Tag zugeführt werden.
· Abbau: Bei 45 Prozent Abbau werden pro Tag etwa 2.900 Kilogramm organischer Trockensubstanz abgebaut.
· Gasproduktion: Bei einem Kubikmeter pro Kilogramm ergibt das etwa 2.900 Kubikmeter Biogas pro Tag, davon rund 1.750 Kubikmeter Methan.
· Energieäquivalent: Rund 17.500 Kilowattstunden pro Tag Bruttoenergie, entsprechend einer kontinuierlichen Wärmeleistung von nahezu 730 Kilowatt oder etwa 290 Kilowatt elektrischer Leistung in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage.
3. Was erhöht oder verringert die Ausbeute?
Zusammensetzung des Einsatzmaterials, Vorbehandlung, Temperatur, Verweilzeit und Prozessstabilität. Fünf Variablen erklären den Großteil der Unterschiede zwischen den Anlagen.
· Primärschlamm versus Überschussschlamm: Primärschlamm ist besser biologisch abbaubar und ergibt eine höhere Ausbeute pro Kilogramm abgebauter Substanz; Überschussschlamm ist schwerer abbaubar.
· Vorbehandlung: Thermische Hydrolyse, Ultraschall- oder mechanische Desintegration erhöhen sowohl den Abbaugrad als auch die Gasausbeute erheblich.
· Co-Vergärung: Die Zugabe von Lebensmittelabfällen, Fetten, Ölen und Schmierstoffen oder Glycerin steigert die Gasproduktion deutlich und ist der schnellste Weg zu mehr Energie aus einem bestehenden Fermenter.
· Temperatur und Verweilzeit: Höhere Temperaturen und ausreichende Verweilzeiten erhöhen den Abbau; kurze Verweilzeiten durch Überlastung bewirken das Gegenteil.
· Prozessstabilität: Ammoniakhemmung, Sulfid- und Spurenelementbegrenzung unterdrücken alle die Ausbeute, weshalb die Überwachung flüchtiger Fettsäuren und der Alkalinität wichtig ist.
Basis | Typischer Wert | Verwendung |
Pro kg zerstörter organischer Trockensubstanz | 0,8-1,2 m³ Biogas | Die am besten übertragbare Planungsgrundlage |
Methangehalt | 55-65 Volumenprozent | Definiert den Energiewert und die Motoreignung |
Energiegehalt bei 60 Prozent Methan | 21-23 MJ pro m³, etwa 6,0-6,5 kWh | Dimensionierung von BHKW und Kesselanlage |
Pro m³ Faulraumvolumen pro Tag | Etwa 0,5-1,0 m³ Biogas | Plausibilitätsprüfung der Faulraumdimensionierung |
Pro Tonne zugeführtem Schlamm | Sehr variabel | Nur vergleichbar, wenn der Feststoffgehalt angegeben ist |
Technische Absicherung und Projektunterstützung
Jeder von der Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd. (Center Enamel) gelieferte Tank ist nach AWWA D103-09 und EN 1090 konstruiert, mit Finite-Elemente-Verifikation der Belastungen von Behältermantel, Dach und Stutzen, bei 820–930 °C unter ISO-9001- und ISO-45001-Kontrolle fusioniert, zu 100 Prozent der Oberfläche mit 1500 V auf Fehlstellen geprüft und mit Schrauben der Güteklasse 8.8 sowie herstellerzertifiziertem Dichtstoff montiert. Die Schätzung der Gaserträge erfolgt auf Grundlage der Schlammcharakterisierung und der Annahmen zum Abbau, wobei Faulbehältervolumen, Mischung, Heizung und Gasbehandlung auf das resultierende Gasproduktionsprofil ausgelegt sind.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie viel Methan ist im Klärschlamm-Biogas enthalten?
In der Regel 55-65 Volumenprozent, wobei der größte Teil des Restes Kohlendioxid und kleine Mengen Wasserdampf, Stickstoff und Schwefelwasserstoff sind. Der Methangehalt bestimmt den Energiewert und ob das Gas für den vorgesehenen Motor oder Kessel geeignet ist.
Wie viel Energie steckt in einem Kubikmeter Biogas?
Bei 60 Prozent Methan etwa 21-23 Megajoule, was ungefähr 6,0-6,5 Kilowattstunden pro Kubikmeter entspricht. Ein Blockheizkraftwerk wandelt typischerweise etwa 35-40 Prozent davon in Strom um, wobei der Rest als Wärme zurückgewonnen wird.
Wie viel Gas erzeugt eine Anlage mit 100.000 Einwohnerwerten?
Anhand typischer Zahlen – etwa 100 Gramm Trockensubstanz pro Einwohnerwert und Tag, 65 Prozent organischer Anteil und 45 Prozent Abbau – würde die Anlage etwa 2.900 Kubikmeter Biogas pro Tag erzeugen, das rund 1.750 Kubikmeter Methan enthält.
Erhöht die Co-Vergärung die Gasausbeute?
Ja, erheblich. Die Zugabe von Lebensmittelabfällen, Fetten, Ölen und Schmierstoffen oder Glycerin bringt leicht abbaubares Material ein und ist in der Regel der schnellste Weg, die Gasproduktion eines bestehenden Faulbehälters zu steigern, vorbehaltlich der Mischkapazität, der Ammoniakgrenzwerte und der Spurenelementbilanz.
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