07.11.2018

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Verweilzeit und

Restgaspotential in

güllebetonten Biogasanlagen

Marcel LindemannBTN Biotechnologie Nordhausen GmbH

www.//BTN-Biotechnologie.de

Gefördert durch:

• Gründung 1995 als Planungsbüro für BGA und Labor für Umweltschutz

• Prozessüberwachung für BGA – Inputstoffe (TS, oTS, Batch, kontinuierliche Gärversuche)

– Analytik Fermenterinhalt (TS, oTS, FS, pH)

– Gärprodukte (N, P, K, Restgas)

• Bodenanalytik• Kompost nach Bioabfallverordnung

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1. Veranlassung zur Restgasanalyse

2. Versuchsbeschreibung und Aufbau

3. Untersuchungsergebnisse

4. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Vergütungsvoraussetzung EEG 2009:

� Gärrestlager gasdicht abgedeckt (EEG 2012 Teil 2, Ab schn. 1, § 6, (4))� ab 1.1.2009, wenn BImSchV-pflichtig� aber keine Regelungen zur Größe des Gärrestlagers i m EEG

Forderung VDI 3475:Bestandsanlagen:� > 110 Tage Verweilzeit in Fermentersystem

� kein Nachweis Restmethanbildung nötig

� bei < 110 Tage - Aufrüstung auf 150 Tage� oder Restmethanbildung < 1,50 % bei 20 °C; 60 d (Pu nkt 4.3.3.2)

Neuanlagen (Verweilzeit > 150 Tage) oder Restmethan bildung < 1,0 % bei 20 °C; 60 Tage (Forderung Novelle TA-Lu ft, nicht im EEG 2017

möglich)� Ausnahme ausschließlich Wirtschaftsdüngeranlage

1. Veranlassung zur Restgasanalyse

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Vergleich – RestgasanalysenVDI 4630 VDI 3475

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Tage

N l/

kg O

S

Restgaspotential nach DIN 38414-S8 / VDI 4630

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59

Tage

N l/

kg O

S

Restgaspotential nach DIN 38414-S8 / VDI 4630

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Ziel: Energetisches Potential� 37 °C, 30 - 40 d, Abbruch bei < 0,5 % in drei Tagen, 37 °C als übliche Vergärungs-temperaturEntscheidungsgrundlage für Bau gasdichter Lager oder Abdeckung

Ziel:Messung Umweltwirkung� 20 °C, 60 d20 °C als mittlere Temperatur im offenen Lager,Entscheidungsgrundlage für einen Umweltgerechten Betrieb

Wirtschaftsdüngeranteil und Verweilzeit Thüringer BGA

Quelle: TLL, Dr. Reinhold 20176

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• 90% der BGA in Landwirtschaftsbetrieben– Kaum Substrathandel– Kaum NaWaRo- / Trockenvergärungsanlagen

• Fast 71% WD am Substratmix– 81% RG, 41% SG, 35% StM, 122% HTK (Importe)

� Sind 150 Tage Verweilzeit bei Anlagen mit hohen Gül leanteilen gerechtfertigt?� Investitionskosten: ~ 50.000€� Restgasanalyse: 320€

� Nach EEG2017�150 Tage Pflicht, wenn Restgasanalyse nicht möglich

Wirtschaftsdüngeranteil und Verweilzeit Thüringer BGA

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Rechtliche Grundlagen für die Verweilzeit

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1. Veranlassung zur Restgasanalyse

TLL, Reinhold 2012

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TLL, Reinhold 2018

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Einfluss der Temperatur auf Restgaspotential und Restgasmenge

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1. Veranlassung zur Restgasanalyse

2. Versuchsbeschreibung und Aufbau

3. Untersuchungsergebnisse

4. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

2.1 Versuchsbeschreibung und Aufbau

• 2 Forschungsprojekte, gefördert durch Thüringer Min isterium für Infrastruktur und Landwirtschaft (TMIL)– „Evaluierung des Restgaspotentials von Gärprodukten aus Thüringer

Biogasanlagen“– „Untersuchungen zum Restgaspotential aus Gärprodukt en mit

unterschiedlichen Gülleanteilen“

• Bestimmung Restgaspotential (30 d bei 37°C und 60 d bei 20°C) von 20 Thüringer BGA

• z.T. Unterschiedliche nicht vergleichbare:– Substratzusammensetzung (0 – 100% WD)– Anzahl gasdichter Behälter (1 – 3)– Verweilzeit– BHKW – Leistung

• Zusammenhang zwischen Restgaspotential und Restgase mission• Anwendung VDI 3475 sowie 4630

– Keine Impfgülle12

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0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 2 19 15 6 16 13 20 11 17 3 18 7 14 10 12 8 9 5 4

Anlage Nr.

Pro

zent

vom

Sub

stra

tinpu

t

Getreide

Anwelksilage

Grassilage

GPS

Schlempe

Mais

Zuckerrübe

Maissilage

Putenmist

Rindermist

HTK

Schweinemist

Schweinegülle

Stallmist

Rindergülle

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Übersicht Input–Zusammensetzung der untersuchten Thüringer BGA

– Laborseitiger Aufbau eines 1 –Fermenter – Systems mit Realisierung von 4 Betriebsarten (hoher/niedriger WD – Anteil + lange/kurze Verweilzeiten)

– Anschließend Bestimmung Restgaspotential über 30 Tage bei 37°C und 60 Tage bei 20°C

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Einordnung der Versuche

- 60 – 100 Tage Verweilzeit bei

- 35 – 80% WD-Anteil

1. Veranlassung zur Restgasanalyse

2. Versuchsbeschreibung und Aufbau

3. Untersuchungsergebnisse

4. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

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0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0,19 0,13 0,92 2,1 0,65 3,8 0,55 0,65 0,84 1,3 0,17 0,12 0,54 0,6 0,31 0,39 1,85 0,74 0,11 0,3

1,9 3,2 4,8 7,7 3,5 11,8 2,7 3,9 2,7 4,6 1,2 0,6 0,6 3,4 2,2 1,2 10,5 2,4 0,24 5,1

12 14 15 16 13 20 18 17 11 19 10 9 5 7 8 6 1 3 4 2Anlage Nr.

Nl /

kg

oTS

0

100

200

300

400

500

600

RGP 60d [%] RGP 30d [%]

HR

T [d

]

Nl / kg oTS 37 °C

Nl / kg oTS 20 °C

HRT

3. Untersuchungsergebnisse

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Restgaspotential und –emission im Zusammenhang mit der Verweilzeit

HRT = hydraulische Verweilzeit

3 von 20 untersuchten Anlagen überschritten den geforderten Grenzwert von 1,50% Restgasemission18

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Vw100/Vw60 – Verweilzeit 100 bzw. 60 TagemdM – maisdominierte MischunggdM – gülledominierte Mischung

Ergebnisse der Potentialuntersuchungen über 30 Tage bei 37°C

Ant

eil R

estg

as a

n B

ioga

smen

ge

20

Ergebnisse der Emissionsuntersuchungen über 60 Tage bei 20°C

Vw100/Vw60 – Verweilzeit 100 bzw. 60 TagemdM – maisdominierte MischunggdM – gülledominierte Mischung

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1. Veranlassung zur Restgasanalyse

2. Versuchsbeschreibung und Aufbau

3. Untersuchungsergebnisse

4. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

4. Zusammenfassung und Schlussfolgerung

• Trotz kurzer Verweilzeiten keine Überschreitung des Grenzwertes von 1,50% (TALuft Novelle fordert 1%)

– Insbesondere bei Anlagen mit hohem WD-Anteil� Abdeckung offener GRL nicht erforderlich

• Anlagenspezifisch ist zu prüfen, ob Neubau bzw. Ein gliederung von Nachgärern bzw. gasdichte Abdeckung von Gärrest lager wirtschaftlich darstellbar sein kann– Insbesondere bei Anlagen mit niedrigem WD-Anteil un d kurzen

Verweilzeiten bei hohem Substratpotential� Wirkt sich zusätzlich senkend auf RGP aus

� Sind 150 Tage Verweilzeit bei Anlagen mit hohen Gül leanteilen gerechtfertigt?

Nein! �Aber rechtlich sind die 150 d einzuhalten - Stand der Technik und EEG

ab 201422

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Aufmerksamkeit !

BTN Biotechnologie Nordhausen GmbHKommunikationsweg 1199734 NordhausenTel.: 03631 / 656961Fax: 03631 / 656997E-Mail: btn-gmbh@t-online.de

www.BTN-Biotechnologie.deGeschäftsführerin: Nicole Bäger