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Kombinierte Gärresttrocknung und Abgasreinigung bei Biogasanlagen

Beim Vergären von Substrat in einer Biogasanlage bleibt der sogenannte Gärrest übrig, also eine Masse, die zwar energetisch ausgelaugt aber noch voller Nährstoffe ist. Deshalb ist der Gärrest ein wertvoller Dünger, den der Anlagenbetreiber jedoch zuerst platzaufwändig in Silos lagern muss. In vielen Biogasanlagen verbrennen Blockheizkraftwerke (BHKW) das Biogas, um so Strom und Wärme zu produzieren. Um mit ihren Abgasen die Grenzwerte für Luftschadstoffe einzuhalten, benötigen die BHKW oft teure Filter und Katalysatoren, die zudem häufig ausgetauscht werden müssen. Für beides hat die Firma Artor eine innovative Lösung entwickelt. Aus dem Gärrest wird ohne vorgeschalteter Fest-Flüssig-Trennung ein flüssiges Stickstoffkonzentrat mit geringem Volumen und ein mineralienreicher Feststoffdünger gewonnen.

Die Anlage besteht aus zwei Einzelkomponenten. Die Erste entfernt das Ammoniak aus dem Gärrest und konzentriert es in einem Kondensat. Dieser Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd. In der zweiten Anlagenkomponente strömt das BHKW-Abgas durch den Gärrest. Dabei reichern sich das Formaldehyd und die Stickstoffoxide aus dem Abgas im Gärrest an. Während Stickstoff und Formaldehyd in der Luft zu den Schadstoffen zählen, dienen sie im Boden den Pflanzen als Nährstoff. Das Verfahren bietet noch einen weiteren Vorteil: Durch die Hitze aus dem Abgas verdunstet das in der Masse vorhandene Wasser. Das Ergebnis ist ein kompakterer, leichterer und mit pflanzenverfügbarer Stickstoffverbindung (Dünger) angereicherter Gärrest. Damit reichen kleinere Lagersilos aus und die Landwirte sparen beim Ausbringen auf die Felder Zeit und Kraftstoff.

Nach ersten erfolgreichen Laborversuchen an der HS Offenburg entwickelte Artor eine Pilotanlage, optimierte die einzelnen Komponenten und entwickelte einen markttauglichen Prototypen. Für die Betreiber der etwa 8.000 Biogasanlagen in Deutschland bietet das Artorverfahren eine innovative Option um die Kombination Biogasanlage – BHKW – Düngung weiter zu optimieren. Das Konzept ist flexibel: Benötigen die Landwirte rund um eine Biogasanlage den Gärrest nicht als Dünger, kann ihn die Anlage auch zu einem festen Brennstoff für Heizkraftwerke trocknen.

Drei wesentliche Projektergebnisse:

  • Die Entstickung des Gärrestes verringert den Stickstoffeintrag in die Umwelt.
  • Der gewonnen Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd.
  • Durch die Kombination von Biogasanlage und Gärrestaufbereitung zu Dünger entsteht eine regionale Wertschöpfungskette mit nachhaltigem Nährstoffmanagement und flexibler Nutzung.

Projektdaten

Projektnummer 2010-17
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Artor Energie GmbH & Co. KG
Laufzeit September 2010 bis 2016
Zuschuss 240.000

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:

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Freiburg

Solare Fernwärmeversorgung im Neubaugebiet Freiburg Gutleutmatten

Energieeffiziente Neubauten verbrauchen im Sommer kaum Heizenergie; der größte Posten für die Wärmeversorgung ist dann das Warmwasser. Das Freiburger Neubaugebiet Gutleutmatten kombiniert deshalb den Anschluss ans Fernwärmenetz mit solarthermischen Anlagen auf allen Gebäuden mit ihren etwa 500 Wohneinheiten. Diese Kombination bietet etliche Vorteile, wird aber bisher selten zusammen eingesetzt. Das Projekt der badenova WärmePlus zeigt jetzt Wege auf, Fernwärme und Solarthermie effizient miteinander zu verknüpfen. Je weniger Wärme die Wohneinheiten aus dem Fernwärmenetz beziehen, desto höher ist der relative Wärmeverlust im Netz. Deshalb schaltet das innovative System, gesteuert von einer zentralen Anlage, je nach Bedarf, das Wärmenetz ab und auf Wärme aus den etwa 40 Solaranlagen mit 2000 Quadratmetern Kollektorfläche um. Um den Wechsel zwischen beiden Systemen störungsfrei und energieeffizient durchzuführen ist eine besondere Regelstation nötig. Diese stellt sicher, dass Restwärme optimal genutzt wird und gleicht Druck- und Temperaturunterschiede aus, indem sie beispielsweise die Rohrleitungen nach einer Passivphase langsam wieder anwärmt. Auch die konsequente Ausstattung aller Gebäude mit Solaranlagen stellt die Planer vor eine Herausforderung. Hohe und schmale Gebäude beispielsweise haben nur wenig Dachfläche im Verhältnis zu ihrem Wärmebedarf. Mehrere Optionen ermöglichen es, auch diese Gebäude im Sommer allein mit Solarwärme zu versorgen: Hochwertigere Kollektoren bieten einen höheren Solarertrag, zusätzliche Wärme könnte über das vorhandene Netz von anderen Gebäuden bereitgestellt werden oder ein Durchlauferhitzer den restlichen Wärmebedarf decken. Das Projekt prüft, welche dieser Alternativen technisch, wirtschaftlich und ökologisch am sinnvollsten sind. Außerdem testen die Planer unterschiedliche zentrale und dezentrale Anlagen, um das Warmwasser möglichst effizient konstant auf die erforderlichen 60°C aufzuheizen. Gegenüber einer Fernwärmeversorgung ohne Solaranlagen spart das Projekt pro Jahr etwa 800 MWh an Energie oder 42 Tonnen CO2 ein. Mit Führungen und Informationsveranstaltungen stellen badenova Wärmeplus und der Forschungspartner Fraunhofer ISE die Anlage und Forschungsergebnisse vor. Das Projekt zeigt damit Wege auf, bestehende Fernwärmenetze mit Solarthermie zu kombinieren und so dem Ziel einer klimaneutralen Wärmeversorgung näher zu kommen.

Dezentrale Stromerzeugung in der Fläche mit Kleinwindkraft
Lörrach

Kleine Windkraftanlagen auf Lörrachs Dächern

Lörrach eignet sich auf Grund seiner Lage und der durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten nicht für große, kommerzielle Windanlagen. Kleinere Anlagen für Privathaushalte jedoch könnten dazu beitragen, das städtische Potential an erneuerbaren Energien noch besser zu nutzen. Wie Solaranlagen können kleine Windkraftwerke dezentral Strom erzeugen, sind jedoch in privaten Haushalten bisher selten. Während sogenannte Solarkataster mittlerweile recht genau vorhersagen, wie viel Sonnenenergie im Jahresverlauf auf einzelne Dächer fällt, ist eine solche Prognose für Wind noch kaum möglich. Zwar bietet das Land Baden-Württemberg einen online-Windatlas, dessen Vorhersagen beziehen sich jedoch auf Höhenlagen für größere, kommerzielle Rotoren und sagen nur wenig aus über die Luftströme auf Wohnhausebene. Marktlage und Bauvorschriften sind ebenfalls unübersichtlich. Ohne Fachwissen und ausführliche Recherche erschließt sich dem einzelnen Verbraucher kaum, ob sich eine Anlage überhaupt lohnt und welches Model sich am besten für sein Dach eignet. Auch Zulassungsverfahren sind oft noch nicht eindeutig. Die Stadt Lörrach untersucht diese Fragen und evaluiert das Stadtgebiet auf sein Windkraftpotential. Dazu recherchieren die Mitarbeiter, welche Geräte überhaupt auf dem Markt sind, wie solide ihre Funktionsweise ist, wie hoch die Lärmentwicklung der Rotoren ist und ob deren Vibration möglicherweise Dach oder Gebäude schädigt. Auch wie Gebäudebesitzer und Nachbarn zu individuellen Windkraftanlagen in Wohngebieten stehen, untersucht die Studie und kann damit möglichen Vorurteilen entgegenwirken. Mit diesem Marktüberblick kommt das Projekt letztlich zu einer Aussage, welche Modelle technisch und wirtschaftlich sinnvoll sind. Diese allgemeinen Daten ergänzen sie mit Messungen, die sich speziell auf Lörrach beziehen. In ein computerbasiertes Geoinformationssystem (GIS) integriert, können Wind- und Wetterdaten dabei helfen, das Windpotential an einem einzelnen Grundstück zu bestimmen. Das Projekt verleiht außerdem Messgeräte und Datenlogger, so dass interessierte Bürger die Windgeschwindigkeit auf ihren Dächern über einen längeren Zeitraum verfolgen können. Die Windkraftstudie ergänzt Lörrachs Erneuerbare Energien Konzept und ist ein weiterer Baustein, um das städtische Potential an erneuerbaren Energien zu evaluieren und voll auszuschöpfen.

Innovations- und Effizienznetzwerk für Industrie und Gewerbe
Freiburg

Innovations- und Effizienznetzwerk für Industrie und Gewerbe

Industrie und Gewerbe machen ein Viertel des Energieverbrauchs in Baden-Württemberg aus. Besonders für Unternehmen mit energieintensiven Herstellungsverfahren sind die Energiekosten ein wesentlicher Kostenfaktor. Gleichzeitig gibt es bei vielen Unternehmen noch ungenutzte Einsparpotentiale, z. B bei der Abwärmenutzung, auch über das eigene Unternehmen hinaus. Besonders kleinere und mittelständische Unternehmen haben oft nicht die Ressourcen, um in innovative Techniken zu investieren oder um verschiedene Effizienzlösungen zu evaluieren. Umgekehrt fehlen Universitäten und Forschungsinstitutionen oft Wirtschaftspartner, um ihre Ideen zu einem marktreifen Produkt zu entwickeln. Das Leuchtturmprojekt „Vernetzte Industrie“ bringt diese Partner zusammen und investiert in Infrastruktur und Wissenstransfer. Das Projekt besteht aus drei Teilbereichen, die sich jeweils verschiedener Aspekte und Bedürfnisse annehmen: Die Verbundforschung, das Cluster InnoEFF und der Infrastrukturträgergesellschaft (ITG). Ziel der ITG ist es, die regionale Infrastruktur effizienter zu gestalten, z. B. durch Investitionen in Energiekonversionsanlagen und in die Kommunikationsstruktur innerhalb von und zwischen Unternehmen. Unter Leitung der Fraunhofer Gesellschaft verfolgt RegioWin zweitens angewandte Forschung in den Effizienztechnologien. Diese Forschung in die Wirtschaft zu bringen und aus innovativen Ideen neue Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln ist wiederum die Aufgabe der ITG. Das Innovations- und Effizienzcluster (InnoEFF) bietet als dritter Teilbereich Unternehmen die Möglichkeit, sich mit anderen Firmen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen zu vernetzen und die gemeinsamen Ressourcen zu nutzen. Daraus ergeben sich Vorteile und Mehrwert für alle Beteiligten. Das gesamte RegioWin-Projekt sensibilisiert Unternehmen für das Thema Energieeffizienz und bietet Ressourcen zur Weiterentwicklung und Zugang zur neuesten Forschung. Forschungsinstitutionen können zusammen mit Unternehmen Forschungsprojekte zu marktreifen Produkten zu entwickeln, für die Anbieter effizienter Infrastruktur ergeben sich neue Märkte sowie die Möglichkeit, die eigenen Anlagen durch Expertenwissen zu modernisieren. Das Cluster widmet sich insbesondere den Themen nachhaltige Energiesysteme und Digitalisierung, innovative Energielösungen und Querschnittstechnologien. Über diese Themen tauschen sich die Beteiligten aus Wissenschaft und Wirtschaft mehrmals jährlich in Innovationsforen aus, um neue Lösungs- und Vermarktungswege zu finden. Ein Talentpool vermittelt zwischen hochspezialisieren Fachkräften, Unternehmen und Forschungsinstitutionen. Träger des Clusters ist der Verein Klimapartner Oberrhein, ein Zusammenschluss von 60 Unternehmen, Forschungsinstitutionen und Kommunen, der selbst aus einem Innovationsfondsprojekt hervorging. Mehr auf den Seiten der Teilprojekte innoEFF und ITG.