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In vielen EU-Ländern ist die Biogaserzeugung seit Jahren gang und gäbe (nach Angaben der European Biogas Association, EBA). So existierten Ende 2020 in der Europäischen Union fast 19.000 Biogasanlagen, die meisten davon in Deutschland mit mehr als 11.000 Anlagen, gefolgt von Italien (mehr als 1.600) und Frankreich (mehr als 700), während es in Spanien nur etwa 300 gab.
Eine davon ist die Co-Vergärungs-Biogasanlage auf der Granja Capdevila Torrent Ramaders in Alcarràs (Lérida, Spanien), die von Josep Capdevila betrieben wird. Man könnte ihn in unserem Land als Visionär bezeichnen, denn er entschied sich bereits Ende 2015 dafür, den auf seinem Betrieb mit 4.000 Sauen anfallenden Dung zu verwerten und das Projekt zu starten.
Biogasanlage mit Co-Vergärung
Wie funktioniert eine Biogasanlage?
Der Betrieb produziert etwa 28.000 m3 Gülle pro Jahr. Die Biogasanlage verfügt über ein überdachtes Sammelbecken mit einem Fassungsvermögen von 180.000 Litern. Die Gülle wird durch Rohre von den Ställen zum Sammelbecken geleitet. Mithilfe eines Homogenisierungsrührwerks mit verschiedenen Positionen wird die frische Gülle mit dem Co-Substrat vermischt, in diesem Fall mit gehäckseltem Mais, der auf 11 Hektar des Betriebs selbst angebaut wird.
Alle zwei Tage werden 800 bis 1000 kg Maissilage mit 100 m3 Gülle vermischt. Das Rührwerk läuft etwa 10-15 Minuten/Tag. Nach dem Mischen werden täglich 60 m3 neues Material mit einer Pumpe in den oberen Teil des Fermenters gepumpt, wo der anaerobe Prozess abläuft, bei dem Biogas entsteht.
Links: Vorbecken zur Vermischung der Gülle mit dem Co-Substrat, in diesem Fall Maissilage. Rechts: Maissilo
Dieser Fermenter mit einem Durchmesser von 23 m und einer Höhe von 6 m hat ein Fassungsvermögen von 2.400.000 l und ist mit zwei Rührwerken ausgestattet. Als Sicherheitsmaßnahme wird er nur bis auf etwa 5,40 m aufgefüllt. Außerdem gibt es ein inneres Sicherheitsnetz, das das Herabfallen der Folie im Falle einer Störung des Fermenters oder bei Reparaturarbeiten am Fermenter verhindert.
Die Biogasproduktion bleibt das ganze Jahr über relativ konstant, da diese Art von Fermentern über einen internen Heizkreislauf verfügt, der durch die eigene Energieproduktion gespeist wird und die Aufrechterhaltung der Innentemperatur ermöglicht, damit die Bakterien ordnungsgemäß arbeiten können (die optimale Temperatur liegt in diesen Fällen bei etwa 37ºC).
Eines der Probleme bei diesen Prozessen ist die Entstehung von Schwefelwasserstoff, der sehr korrosiv ist. Daher verfügt das System über einen Luftkompressor, der zwei Aufgaben erfüllt: Er bläst Sauerstoff ein, um die Ausfällung des Schwefelwasserstoffs zu unterstützen, und er hält einen Schlauch am oberen Rand des Fermenters unter Druck, der als Druckgurt für die Folienhaube dient.
Nicht zu vergessen sind ferner die Gärreste, ein Produkt mit hohen Düngeeigenschaften. Diese fließen unter Schwerkraft durch ein Rohr ab und werden in einer Lagune mit einem Fassungsvermögen von 2 Millionen Litern gelagert.
Lagune für Gärreste
Wirtschaftliche Vorteile
Aus dem gewonnenen Biogas, das einen Reinheitsgrad von 62 – 64 % aufweist, erzeugt die Anlage elektrische und thermische Energie. Der KWK-Motor hat bereits 67.000 Betriebsstunden geleistet und seit seiner Inbetriebnahme 3.843.000 kW produziert. Die Co-Vergärungsanlage produziert genug Gas, um den Strombedarf des Betriebs zu 100 % zu decken, wobei noch kW übrig bleiben, die in das Stromnetz eingespeist werden. Der Gaskessel deckt zusammen mit der vom Blockheizkraftwerk zurückgewonnenen Wärme 80 % des Wärmebedarfs des Betriebs (zur Erwärmung des Wasserkreislaufs der Fußbodenheizung in den Ställen und zur Aufrechterhaltung der Innentemperatur der Co-Vergärungsanlage), während die restlichen 20 % des Bedarfs durch einen Biomassekessel gedeckt werden.
Das vergangene Jahr war das bisher produktionsstärkste Jahr mit insgesamt 514.000 kW, wobei die Motoren im Durchschnitt etwa 23,6 Stunden pro Tag liefen (unter Berücksichtigung der Wartung der Motoren).
Blick auf die Kraft-Wärme-Kopplungsanlage sowie den Kessel- und Warmwasserverteilungsbereich
Die Investition belief sich auf 480.000 € und amortisierte sich innerhalb von 6,5 Jahren. Vor acht Jahren, vor Beginn des Projekts, beliefen sich die jährlichen Strom- und Heizkosten auf rund 98.000 €/Jahr. Bei den derzeitigen Strom- und Gaspreisen ist der Nutzen der Biogaserzeugung hoch.
Der Eigentümer des Betriebs, Josep Maria Capdevila, kontrolliert die Einstellungen im Fermenter.
Die Gärreste werden nicht nur auf dem Hof selbst verwendet, sondern auch als Düngemittel an verschiedene Landwirte verkauft, was eine weitere Einkommensquelle darstellt. Nach Angaben des Eigentümers ist die Nachfrage nach Gärresten in den letzten Monaten aufgrund des Anstiegs der Preise für chemische Düngemittel gestiegen.
Vorteile für die Umwelt
Die anaerobe Vergärung von Gülle und die daraus resultierende Gewinnung von Biogas wirkt sich positiv auf die Umwelt aus, da sie die Treibhausgasemissionen reduziert, erneuerbare Energie und Energieautarkie erzeugt, einen stabilisierten und hygienisierten Biodünger liefert und Gerüche reduziert.