Biogasanlagen: Effiziente Durchmischung garantiert hohe Gasausbeuten
2016 konzipierte der dänische Landwirtschaftsbetrieb Rybjerggaard eine Biogasanlage, um die Selbstversorgung sicherzustellen und Energieeinsparungen zu ermöglichen. Die Rührtechnik der Faultürme aus klassischen Propellerwerken im oberen Bereich des Turms konnte die Bildung einer dicken Schwimmschicht nicht verhindern und fiel schließlich aus. Trotz Reparatur der Aggregate blieb das Problem bestehen, sodass sich die Verantwortlichen nach einer Alternative umsahen. Abhilfe schuf schließlich das Gasmix-System der Firma Landia: Die kontinuierliche Gaseinspeisung erzielt eine dreidimensionale Rührwirkung und damit eine konstante und optimale Zirkulation im Fermenter, die Schwimmschichten vermeidet. Zudem wäscht das Eindüsen von Gas das biologische Material und führt so zu einer höheren Gas-Qualität, wodurch sich die Gasausbeute verbessert.
Das im dänischen Roslev gelegene Unternehmen Rybjerggaard hat sich der Schweine- und Pflanzenzucht verschrieben und setzt im Betrieb auf grüne Energie. Um diese selbst produzieren zu können, hatte sich der Eigentümer zum Bau einer Biogasanlage entschieden, in der das anfallende Stroh- und Güllematerial als Grundlage zur Gasproduktion verarbeitet werden sollte. Jedoch führten die im Fermenter eingesetzten Propellerrührer zu Problemen: Bei einem Rührwerk war ein Draht zum Anheben des Propellers gerissen und nach kurzer Zeit hatte sich bereits eine Schwimmschicht auf der Flüssigkeit im Tank gebildet. Obwohl das Aggregat repariert wurde, blieb das Problem bestehen, da die Schicht zwischenzeitlich ausgetrocknet war und eine harte Kruste gebildet hatte. Sie verhinderte, dass Gasblasen die Oberfläche erreichten und so war die Gasproduktion dauerhaft gestört. „Diese Situation verdeutlichte uns die Einschränkungen beim Einsatz von Propellerrührwerken für solch eine Anwendung, da diese mit Trockenmasse nicht wirklich zurechtkommen“, berichtet Jens Christensen, Eigentümer von Rybjerggaard. „Wir machten uns also auf die Suche nach einem langlebigen und wartungsarmen Mischsystem.“
Schließlich wandte sich der Landwirt an die Pumpenexperten der Firma Landia, die ihren Ursprung in Dänemark hat. Nach einigen Beratungen zeigte sich, dass das Landia Gasmix-Mischsystem sehr gut zum Konzept der Biogasanlage passte, das darauf ausgelegt war, möglichst ohne großes technisches Know-how bei minimalem Wartungsaufwand betrieben werden zu können. „Da sich bei unserem Gasmix alle mechanischen Komponenten außerhalb des Prozessbehälters befinden, muss der Fermentationsbehälter zur Wartung oder Reparatur des GasMix-Systems nicht geöffnet werden“, erklärt Cord Cassens, Geschäftsführer von Landia. „Zudem kann das bewährte Düsensystem für eine kontinuierliche und optimale Durchmischung sorgen, da es das zähe Material durch die Gaszufuhr sozusagen locker hält, sodass eine Austrocknung und Krustenbildung verhindert werden.“
Dreidimensionale Rührwirkung
Zunächst wurde in Rybjerggaard ein 30 kW-Gasmix-Fermenter-Mischsystem als vorübergehende Lösung installiert, um dem Betreiber die Effizienz des Gerätes aufzuzeigen. Diese leistungsstärkere Variante war notwendig, um die dicke schwimmende Kruste aufzulösen. Auch sollte dadurch eine umfassende Durchmischung innerhalb des Faulbehälters unterstützt werden. „Wenn ein Tank mit so großen Problemen zu kämpfen hat, braucht es zunächst einen größeren Motor“, erklärt Cassens. „Nachdem wir die Schicht dauerhaft beseitigt hatten, konnten wir einen 18 kW Landia GasMix ergänzt durch zwei Propellermischer einbauen, der das Rühren problemlos bewältigen kann und ideal auf die Anlage abgestimmt ist.“
Das Mischsystem weist kein Rührwerk im klassischen Sinn auf, sondern arbeitet mit Mischdüsen und einem Diffusor zur Gaseinperlung, wodurch die gewünschte Zirkulation erreicht wird. „Während mit herkömmlicher Technik, wie sie z. B. bei Tauchmotorrührwerken zum Einsatz kommt, nur eine zweidimensionale Rührwirkung (x- und y-Achse) erreicht wird, entsteht beim Gasmix durch das aufsteigende Gas zur Oberfläche hin eine zusätzliche Wirkung in der vertikalen z-Achse. So können wir von einer dreidimensionalen Rührwirkung sprechen“, erläutert Cassens. Dadurch lassen sich wesentlich einfacher alle gängigen Ausgangsmaterialien verarbeiten, was bei Rybjerggaard auch notwendig ist.
Gasmix-Mischsystem hilft feststoffhaltige Medien zu verarbeiten
„Wir verarbeiten alles, was heutzutage in einer Biogasanlage zum Einsatz kommen kann und bei unserer täglichen Arbeit anfällt“, berichtet Christensen. „Mit dem Gasmix stellen auch große Mengen Halm, Tiefstreu, Gras, Rüben und Mais kein Problem dar.“ Jeden Tag werden in jeden der beiden 3.000 m³ großen Hauptreaktoren 40 t Feststoffe exklusive Gülle hineingepumpt. Die Betriebszeiten für das Mischsystem wurden daher in Zusammenarbeit mit Landia genau abgestimmt, um die unterschiedlichen Behälterinhalte konstant gut durchmischen zu können. Das Landia-Gasmix-System übernimmt hier sowohl das Rühren als auch das Zerkleinern der Feststoffe in den Behältern. Mithilfe zweier Kameras lässt sich die Oberfläche überprüfen, um die Bildung von Schwimmschichten auszuschließen.
„Für uns war es unumgänglich, von der herkömmlichen Technologie mit einem oben montierten Rührwerk auf das Landia-Gasmix-System umzusteigen, um das Verarbeiten der bei uns anfallenden Biomasse zu ermöglichen“, so Christensen. Dank der unterschiedlichen Einstellungsmöglichkeiten beim Landia Gasmix lässt sich der Betrieb der Anlage individuell abstimmen und anpassen, was für optimale Bedingungen sorgt. Die nun verbesserte Biogasanlage leistet einen wesentlichen Beitrag zum Ziel des Unternehmens, CO2-neutral zu sein. Das eigene Stroh kann jetzt verwertet werden und es besteht die Möglichkeit, die Pflanzenproduktion zu optimieren, da die in Gülle enthaltenen Nährstoffe für Pflanzen leichter verwertbar sind. Seit der Installation des Gasmix weist die Anlage einen um 15 bis 20 % höheren Umsatz auf und produziert circa 500 m³ Methangas pro Stunde. „Die Selbstversorgung ist sichergestellt. Nichts deutet darauf hin, dass die Behälter an ihre Grenzen kommen und nicht noch mehr umsetzen könnten. Also geben wir einfach Gas“, resümiert Jens Christensen zufrieden.
