Pilot-, Versuchs- und Demonstrationsanlage zur Erzeugung von Elektro- und thermischer Energie aus Zuckerrüben

1 Einleitung

In direkter Angrenzung zum Firmensitz der ROPA Fahrzeug- und Maschinenbau GmbH in Sittelsdorf entsteht derzeit eine Pilot-, Versuchs- und Demonstrationsanlage zur Erzeugung von Biogas aus Zuckerrüben (Abb. 1). Der Bauherr Hermann Paintner, Geschäftsführer der Firma ROPA und zugleich Landwirt, möchte mit der Biogasanlage nicht nur den Wärmebedarf der Produktion der Firma ROPA decken, sondern auch wichtige Erkenntnisse über die Eigenschaften der Zuckerrübe als Gärsubstrat gewinnen. Insbesondere sollen – gemeinsam mit den Projektpartnern Technische Universität München-Weihenstephan (TUM), Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft (KTBL) und Energieanlagen Röhring GmbH – konkrete Daten für die Gasausbeute von Zuckerrüben gewonnen und die Wirtschaftlichkeit des Zuckerrübeneinsatzes ermittelt werden.

2 Bisheriger Verlauf

Bis zur Fertigstellung des Rübenhydrolyselagers im März dieses Jahres wurden 2500 t Zuckerrüben (Ernte Oktober 2009) zum Frostschutz in einer Großmiete zwischengelagert (Abb. 2). Durch die lange Lagerdauer in der Miete war an den Rüben teilweise Austrieb feststellbar, ansonsten war die Qualität nach dem strengen Winter recht akzeptabel. Nach der Trockenreinigung (Abb. 3) mit einer Lademaus wurden die Rüben per Überlader direkt auf den Schredder übergeben, von dort aus ging der Brei per Förderband direkt in das säurefeste Stahlbetonsilo mit 5000 m3 Fassungsvermögen (Abb. 4). Der fein vermahlene Rübenbrei siliert selbstständig (pH-Wert = 3 bis 3,7) und kann so für die Ganzjahresversorgung derBiogasanlage gespeichert werden (Abb. 5). An der Oberfläche des silierten Rübenbreis entsteht eine dünne Oxidationsschicht, die einen selbständigen Gasabschluss bildet und so Luftaustausch und Verderb verhindert.

3 Planungen

Mit einer Exzenterschneckenpumpe (Abb. 6) soll im späteren Anlagenbetrieb der Rübenbrei aus dem Silo entnommen und zum Technikgebäude gepumpt werden. In einem Wiegebehälter mit Rührwerk werden die Zuckerrüben stündlich nach einem festen Verhältnis mit Gülle angemaischt und dann portionsweise dem neuartigen Fermentersystem zugeführt.

Das Fermentersystem (Abb. 7) wird in Kürze installiert und besteht aus insgesamt 3 Türmen mit je 3 m Durchmesser und 11 bzw. 9 m Höhe. Im Turm 1 wird das angewärmte Substrat von unten zugeführt. Weiter strömt es durch einen Festbettreaktor mit ca. 1000 m2 fester Besiedlungsfläche für Bakterien. Am obersten Punkt des Fermenters wird es durch eine feste Rohrverbindung in den Turm 2 (Downflow-Fermenter) weitergeleitet. Dort trennt sich das Substrat in zwei Fraktionen auf.

Nach unten setzen sich überschüssige Flüssigkeit und Gärrest ab. Auf dem Weg abwärts durchströmt das Material ein weiteres Festbett. In diesem Festbett bauen Mikroben die restliche verwertbare Biomasse – abgestorbene Bakterienmasse und Restsäuren – zu Biogas ab. Nur der Substratanteil, der im Downflow-Fermenter – gegen den Bläschenstrom von unten – ca. 10 m sinkt, wird als Gärrest an der untersten Stelle des Behälters entnommen und in das Gärrestlager gepumpt. Kurzschlussströme sind ausgeschlossen. Das Restgas-Potenzial im Gärrest ist auch wegen der hohen Verdaulichkeit von Zuckerrüben äußerst gering.

Von oben wird aktive Biomasse des Turms 2 (nicht ausreichend abgebautes Substrat und lebendige Bakterien) abgeführt und gemeinsam mit dem Biogas durch eine Rohrleitung in den dritten Turm (Reflow-Behälter) geleitet. Das Biomassekonzentrat hat im Reflow-Behälter Zeit, weiter zu vergären. Automatisiert gesteuert, wird aus dem Reflow-Behälter das Substrat wieder in die Anmischkammer des Turms 1 gepumpt (Upflow-Behälter) so dass die konzentrierten Bakterien intensiv mit dem frischen Substrat vermischt werden. Wesentliche Vorteile dieses Systems sind neben der Vollautomatisierung eine hohe Substratausnutzung bei geringem Raum- und Eigenenergiebedarf. Jeder der Türme verfügt über einen Trichter zur Sand- und Steinabscheidung. Die für 190 kW ausgelegte Anlage ist derzeit im Bau und soll im Spätsommer ihren Betrieb aufnehmen.

Die Zuckerrübe als Gärsubstrat gewinnt nicht nur aus Fruchtfolgegründen zunehmen an Bedeutung. Besonders die hohen Gaserträge pro Hektar in Verbindung mit der hohen Verdaulichkeit und schnellen Verfügbarkeit bewegen immer mehr Anlagenbetreiber, Zuckerrüben mit einzuspeisen. Durch das neue Verfahren der Flüssigsilierung mit dem „großen Vorteil“ der Automatisierbarkeit zeigen immer mehr Anlagenbetreiber großes Interesse am „Energiefutter“ Zuckerrübe.

Am 21. November 2010 kann im Rahmen der ROPA-Hausvorführung erstmals der aktuelle Baustand der Pilot-, Versuchs- und Demonstrationsanlage zur Biogaserzeugung aus Zuckerrüben besichtigt werden. Im Rahmen der Hausvorführung werden Zuckerrüben gerodet, mit der neuen euro-Maus 4 gereinigt und verladen und anschließend für den Betrieb der Biogasanlage siliert.

Anschrift des Verfassers: Maximilian Englbrecht, ROPA Fahrzeug- und Maschinenbau GmbH, Sittelsdorf 24, D-84097 Herrngiersdorf;

e-Mail: marketing@ropa-maschinenbau.de

Abb. 1: Vollautomatisierte Pilotanlage mit Zuckerrübern und Gülle 190 kW

Abb. 2: Großmiete mit 2500 t Rüben von Oktober/November bis März

Abb. 3: Die abgereinigte Erde wird mit Radlader verladen und zurück auf das Feld verbracht

Abb. 4: Rübenflüssigsilage und Trockenreinigung

Abb. 5: Der Rübenbrei verteilt sich gleichmäßig im Silo

Abb. 6: Rübenhydrolyselager mit Steg zur Mitte zum Absenken der Exzenterschneckenpumpe

Abb. 7: Zwei Türme des UDR-Festbett-Hochleistungsreaktors


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Language: German

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