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Anorganische Zusatzstoffe für mehr Biogas

Biogas gehört zu den wenigen speicherbaren erneuerbaren Energien und ist damit ein wichtiger Bestandteil für eine nachhaltige Energiewirtschaft. Um Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion zu verhindern, setzen Biogasanlagen vermehrt auf Abfall- und Reststoffe. Dazu gehören beispielsweise Speisereste, Schlachtabfälle oder Molke. Diese Reststoffe möglichst effektiv zu Biogas zu vergären stellt die Anlagenbetreiber aber vor Schwierigkeiten. Oft fallen dabei Stoffe an, die den Fermentationsprozess verlangsamen.

Der Innovationsfonds förderte bereits mehrere Projekte zur Vergärung verschiedener Abfallstoffe. Bei einem dieser Projekte, der Molkebiogasanlage der Käserei Monte Ziego in Teningen, fanden Forscher der Hochschule Offenburg heraus, das anorganische Zuschlagstoffe die Effizienz der Anlage deutlich steigerten. Anorganische Zuschlagstoffe sind natürliche Mineralien, die der Betreiber in kleinen Mengen im Gärtank zugibt. Im Fall der Teninger Anlage war das Bentonit, ein Tonmineral gemischt mit weiteren Begleitmineralien, andere Zuschlagstoffe bestehen aus Silikaten (Vermikulite), oder vulkaniertem Glas (Perlite).

Die Erfahrung aus Teningen weitete das Projekt aus und testete, wie sich verschiedene Zuschlagstoffe auf die Biogasproduktion auswirken. Letztere werden nicht von den Biogasbakterien aufgenommen, sondern wirken stattdessen in der Biogasbrühe stabilisierend und bieten den Bakterien die Möglichkeit, sich anzulagern. Im Projekt testeten die Wissenschaftler, welche Stoffe die Biogasproduktion verlangsamen, und welche Zuschlagstoffe sich am besten eignen, um dem entgegenzuwirken. Gleichzeitig überprüften sie, wie sich die zugesetzten Stoffe auf die gesamte Anlage auswirken, beispielsweise auf Filter und Pumpen. Sie konnten dabei auf eigene Testanlagen und langjährige Erfahrung in der Biogasforschung zurückgreifen. Mineralische Zuschlagstoffe sind preiswert und bieten einen innovativen Weg, um die Biogasproduktion aus Reststoffen effizienter und wirtschaftlicher zu machen.

Der Abschlussbericht folgt Anfang 2018 und gibt einen detailierten Einblick in die Foruschungsergebnisse.

Drei Haupterkenntnisse:

  • Die Zuschlagstoffe Bentonit StabiSil P7, Braunkohlekoks C85 zeigten sich als geeignet, einer Versäuerung in kontinuierliche gefütterten Biogasanlagen entgegenzuwirken.
  • Bentonit StabiSil P7 kann mit einer Konzentration von 0,1 % bis 1,0 % und Braunkohlekoks C-85 bis zu einer Konzentration bis 1,5 % bei versäuernden Substraten eingesetzt werden, um die hydraulische Belastung einer Biogasanlage deutlich zu erhöhen.
  • Überdosierungen der anorganischen Zuschlagstoffe können zu einer Verminderung der Biogasausbeute führen. Allgemeingültige Voraussagen können nicht getroffen werden. Voruntersuchungen sind entsprechend der Paarung „anorganischer Zuschlagstoff/Biogassubstrat“ in jedem Fall dringend anzuraten.

Projektdaten

Projektnummer 2015-11
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Hochschule Offenburg
Laufzeit April 2015 bis März 2018
Zuschuss 75.812

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Realisierung eines "virtuellen" PV-Kraftwerkprototyps im badenova Stromnetz für die Einsatzplanung von regenerativen Stromgeneratoren und dezentralen KWK-Anlagen
Freiburg

Virtuelles Kraftwerk

Seit der Gesetzgeber 1998 den Strommarkt liberalisierte, hat sich dieser stark verändert Neben den großen kommerziellen Anbietern speisen, unterstützt von diversen Förderprogrammen und dem erneuerbare Energien-Gesetz, auch immer mehr gewerbliche und private Kleinanlagen ihren aus regenerativen Quellen erzeugten Strom ins Netz ein. Die zahlreichen dezentralen, unregelmäßig produzierenden BHKW, Wind- ,Wasserkraft- oder Solarstromanlagen machen es für die Netzbetreiber zunehmend schwierig, die jeweils verfügbare Strommenge optimal vorherzusagen und zu steuern. Die Folge sind beispielsweise unerwünschte Stromspitzen. Ein Forschungsvorhaben von badenova und dem Freiburger Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme vernetzte deshalb die dezentralen Anlagen im badenova-Netz zu einem ‚virtuellen Kraftwerk’, dass die einzelnen Standorte zu einem effizienterem, besser koordinierten System zusammenfasst. Erstmals erprobten die Wissenschaftler ihre erarbeiteten Konzepte und Algorithmen in einem größeren Verteilnetz, in dem alternative Energiequellen stark vertreten sind. Anhand von Lastverläufen und Wetterprognosen erarbeitete das Team einen Betriebsführungsassistenten für die Leitwarten der Verteilnetzbetreiber wie Badenova. Diese stehen als Schnittstelle zwischen dem Verbraucher und dem dezentral erzeugten Strom. Indem es den Leitwarten hilft, das System effektiver zu steuern, machen sie das Netz stabiler und erlauben es, flexibler auf den Strommarkt zu reagieren. Mehr Informationen im Abschlussbericht und auf der Homepage des Fraunhofer ISE .

KinderEnergieFahrrad
Freiburg

Energieerlebnisräder für Kinder

Seit vielen Jahren sensibilisiert der gemeinnützige Verein Solare Zukunft e.V. Kinder und Erwachsene mit Projekttagen, pädagogischen Fortbildungen oder Bastelaktionen für den Klima- und Umweltschutz. Zu den Angeboten des Vereins gehören auch Energiefahrräder, also umgebaute Heimtrainer, auf denen mit Muskelkraft kleine Elektrogeräte angetrieben werden können. Unterstützt vom Innovationsfonds kommen unter dem Titel „Fahrradkino“ zehn Energiefahrräder seit 2012 auf verschiedenen Veranstaltungen zum Einsatz. Für Kinder aber sind diese Erwachsenengeräte zu groß und lassen somit eine wichtige Zielgruppe außen vor. Im aktuellen Projekt entwickelt der Verein deshalb speziell zwei Energieerlebnisräder für Kindergarten- und Grundschulkinder. Dafür bauen Mitarbeiter einen Gleichstromgenerator und Wechselrichter in einen Heimtrainer für Kinder und einen Rollentrainer ein und testen, welches Konzept sicherer und praktischer ist. Erste Einsätze in Kitas und Veranstaltungen ergänzen den Praxistest. Die Energiefahrräder sind ein besonders anschauliches Instrument, um Kindern den Zusammenhang zwischen Energieerzeugung und -verbrauch anschaulich zu machen. Indem sie Lampen, Ventilatoren, Radios, Küchengeräte und andere alltägliche Elektrogeräte selbst antreiben, entwickeln die Kinder Verständnis für den Wert von Energie. Wie bei allen Projekten von Solare Zukunft entwickeln die Mitarbeiter auch hier pädagogische Begleitmaterialien, so dass nach Projektende auch andere Einrichtungen die Fahrräder für Unterricht und Projekttage ausleihen können. Außerdem bietet Solare Zukunft anderen Institutionen ihre Konstruktionspläne für den Nachbau von Kinderenergierädern an. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Kinder-Energie-Fahrräder sind derzeit auf dem Markt nicht erhältlich. Deshalb stoßt unser Modell auf großes Interesse. Andere Bildungsinstitutionen sind schon auf das Kinder-Energie-Fahrrad aufmerksam geworden und möchten es ausleihen. Eine realistische Zeitplanung ist bei innovativen Projekten eine große Herausforderung, weil sich die Dauer der Entwicklungsfasen nicht genau vorher sagen lässt und unvorhergesehene Aufgaben die Regel sind. Dies ist allerdings auch einer der Reize an Innovation Mit dem Kinder-Energie-Fahrrad ist es uns gelungen, dass 4-jährige in der Lage sind, damit elektrische Verbraucher wie z.B. Eisenbahn oder Kassenabspielgerät zu betreiben und den Zusammenhang der Energieumwandlung spielerisch zu erfassen.

Bioenergiedorf Hägelberg
Steinen-Hägelberg

Bioenergiedorf Hägelberg

Seit 2006 mit Jühnde bei Göttingen bundesweit das erste Bioenergiedorf an den Start ging, sind etliche andere Gemeinden dem Beispiel gefolgt. Dass eine Bürgerinitiative in Eigeninitiative auf regionale und regenerative Energiequellen umstellt, ist jedoch bisher einzigartig. In Hägelberg, einem Ortsteil von Steinen, gründete sich zu diesem Zweck die Interessengemeinschaft Energie aus Bürgerhand. Die Vorteile beim Projekt Bioenergiedorf liegen auf der Hand: Die Wärme zentral aus regionaler Biomasse zu erzeugen, macht unabhängig von fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas und verkürzt die Transportwege. Gleichzeitig stärkt es die regionale Wirtschaft, wenn heimische Unternehmen Biomasse produzieren, Biogas- oder Solaranlagen liefern und installieren oder die komplexe Logistik organisieren. Gerade in ländlichen Gegenden, aus denen junge, qualifizierte Arbeitskräfte oft in die Stadt abwandern, entstehen so Arbeitsplätze. Regionale Rohstoffe wie Holz oder Reststoffe wie Grünschnitt zu nutzen, erhält außerdem die von Land- und Holzwirtschaft geprägte Schwarzwaldlandschaft. Hägelberg, das hat das Interdisziplinäre Zentrum für nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Universität Göttingen bestätigt, eignet sich bestens dafür, Bioenergiedorf zu werden: Die waldreiche Umgebung versorgt die Gemeinde mit Pellets oder Hackschnitzeln aus Restholz. Biomasse wie Gülle, Mist oder Pflanzen können auch die landwirtschaftlichen Betriebe liefern. Gleichzeitig liegt die Gemeinde am südlichen Rande des Schwarzwalds, so dass bereits viele Dächer mit Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen ausgestattet sind. Auch die Größe ist mit 750 Einwohnern ist ideal um das geplante Wärmenetz aufzubauen. Zu Beginn des Projektes evaluieren Experten, wie viel Energie Hägelberg überhaupt benötigt, wie groß das Potential an Biomasse ist und welche Kosten dabei für die Bürger entstehen. Aus diesen Daten entsteht ein Konzept für die zukünftige Energieversorgung des Ortes aus Biomasse. Basis dafür soll eine Biogasanlage werden, dessen Gas ein Blockheizkraftwerk (BHKW) in Strom und Wärme umwandelt. Die Wärme speist die eigens gegründete Betreiberfirma in die Nahwärmeleitungen ein, den über das Erneuerbare Energien-Gesetz vergüteten Strom ins Stromnetz. Während der Heizperiode unterstützt ein Holzhackschnitzelheizwerk das BHKW, notfalls kann auch ein Reservekessel Wärme liefern. Das Beispiel Hägelberg zeigt, dass das Projekt Bioenergiedorf über energiewirtschaftliche Aspekte hinausreicht. Die Bürgerinitiative vernetzt die Gemeinde auch sozial und stärkt das Engagement der Bürger für ihre Gemeinschaft. Gerade für kleine Gemeinden eröffnen sich hier Potentiale, die sowohl die Energieversorgung als auch die wirtschaftliche und soziale Entwicklung berühren. Mehr Informationen bei der IG Energie aus Bürgerhand .