In 6 Schritten zum Bio-Erdgas

Wärme aus Bio-Erdgas – wie funktioniert das eigentlich? Wir haben bei den Kollegen der Energieerzeugung nachgefragt. Sie kümmern sich um den reibungslosen Betrieb der Biogasanlage der BEE Bioenergieerzeugung Koblenz GmbH (BEE) im Gewerbepark Boppard-Hellerwald. Die Anlage ist die größte ihrer Art in Rheinland-Pfalz. 2018 hat sie rund 52 Millionen Kilowattstunden Bio-Erdgas erzeugt. Das reicht für rund 2.600 Einfamilienhäuser. In der modernen Anlage werden dafür nachwachsende Rohstoffe wie Gras, Getreide oder Mais vergoren und in sechs Schritten zu Bio-Erdgas umgewandelt. Der Prozess von der Aussaat beim Landwirt bis zum fertigen Bio-Erdgas dauert etwa ein Jahr.

Sascha Ditscher Bio-Erdgas
Die Rohstoffe für die Biogasanlage werden in der Region geernetet.

Vom Feld zur Anlage

Täglich werden rund 175 Tonnen Substrate aus nachwachsenden Rohstoffen bei der BEE angeliefert. Dafür werden Mais, Gras, Zuckerrüben und Getreide wie zum Beispiel Gerste, Hafer, Roggen und Triticale angebaut und geerntet. Die Pflanzen stammen von Landwirten aus der Region, vor allem aus Eifel, Hunsrück und Westerwald. Bei der Ernte werden sie zerkleinert und anschließend siliert.

Rohstoffe haltbar machen: Die Silierung

Nach einer Qualitätskontrolle werden die Rohstoffe in sogenannten Fahrsilos eingelagert. Hier findet auch die Silierung statt, die die Substrate haltbar macht. Dazu werden die gehäckselten Pflanzen luftdicht im Silo verschlossen. Biologische Prozesse in den Pflanzen (Milchsäurevergärung) führen dazu, dass diese haltbar werden und für längere Zeit gelagert werden können. Das ist notwendig, da die landwirtschaftlichen Rohstoffe nur saisonal wachsen, für die Biogaserzeugung aber das ganze Jahr in gleichbleibend hoher Qualität zur Verfügung stehen müssen. Der Siliervorgang dauert etwa sechs Wochen. Die Silagen, wie man die Stoffe nach Abschluss des Vorgangs nennt, lagern dann unter anderem in der Substratlagerhalle.

 

Der Weg in die Anlage

Sascha Ditscher Bio-Erdgas Biogas
In LKWs werden die gehäckselten Rohstoffe angeliefert.

In der Substratannahmehalle wird das Substrat in vier Dosierbehälter mit einer Kapazität von je 125 m³ eingebracht. Sind die Dosierbehälter vollständig gefüllt, reicht die Menge für die Bio-Erdgas-Produktion eines Tages. Von hier gelangen die Stoffe in das sogenannte Substrateintragsystem. In diesem werden die frischen Substrate, mit Gärsubstrat, also Stoffen, die schon länger gären, aus dem nachgelagerten Nachgärer vermischt und als pumpfähiges Substrat zu den Fermentern gepumpt. Dieser Vorgang erfolgt 18 Mal täglich vollkommen automatisch – ebenso wie die Überwachung und Steuerung aller relevanten Parameter wie Durchfluss, Druck, Stromaufnahme, Temperatur und Gewicht.

 

Der Fermenter: Aus Pflanzen wird Bio-Rohgas

Die Bio-Erdgasanlage Hellerwald besteht aus zwei Fermentern mit je 4.000 m³ Volumen. Die Behälter dienen dazu, die Pflanzenmischung auf einer gleichbleibenden Temperatur von rund 41°C zu halten. So kann sie die vier Stufen der anaeroben, also luftdichten, Biogaserzeugung durchlaufen: Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese und Methanogenese. Bei letzterem entsteht Methan, also Bio-Rohgas. Dabei durchmischt ein Zentralrührwerk ununterbrochen die Biomasse. Beheizt werden die Fermenter mit der Abwärme, die bei der späteren Gasaufbereitung entsteht. Der Wärmeübergang erfolgt über Heizschlangen, die an den Innenwänden der Behälterwände angeordnet sind. Nach etwa 50 Tagen im Fermenter gelangt das Gärsubstrat, wie es jetzt heißt, in die beiden Nachgärer. Im Nachgärer wird die bereits zum größten Teil vergorene Biomasse aus dem Fermenter weiter vergoren, bis auch die letzte Menge Biogas aus dem Substrat gewonnen wurde.

 

Was passiert mit den Pflanzenresten?

Nach der Vergärung im Fermenter und Nachgärer bleiben Reste der ursprünglich eingebrachten Pflanzen übrig. Diese werden in der Gärrestseparation in eine flüssige und feste Phase geteilt. Bis zu 35 Tonnen feste Gärreste werden täglich abgepresst. Sie sind ein hochwertiger, rein pflanzlicher Dünger, der zurück auf die landwirtschaftlichen Anbauflächen gebracht wird. Die flüssige Phase, das Filtrat, wird im Zentratbehälter zwischengespeichert. Bei Bedarf wird es zurück in die Fermenter gepumpt, um die Rührfähigkeit des Gärsubstrates sicherzustellen. Im Zentratbehälter wird außerdem das gesamte Regenwasser, das auf den versiegelten Flächen des Betriebsgeländes aufgefangen wird, gesammelt, so dass kein zusätzliches Leitungswasser für den Prozess benötigt wird.

Die Gärreste werden weiter in das Gärrestlager geleitet. Dort werden sie gelagert, bevor sie zurück auf die Felder kommen. Die insgesamt drei Gärrestlager haben ein Flüssigkeitsvolumen von je 5.500 m³. Der obere Bereich dieser Lager dient als Gasspeicher. Mit diesem Gasspeicher können Stillstände der Gasaufbereitung, zum Beispiel aufgrund von Wartungen, gepuffert werden. Im unteren Bereich lagern die flüssigen Gärreste. Sie werden in der Ausbringperiode in Tankfahrzeuge gepumpt, welche die Gärreste wieder zurück zu den landwirtschaftlichen Anbauflächen bringen. Denn auch die flüssigen Gärreste sind ein hochwertiger rein pflanzlicher Dünger.

 

Wie kommt das Bio-Erdgas zu den Haushalten?

Bevor das Bio-Rohgas in das Gasnetz eingespeist wird, wird es veredelt. Das ist notwendig, da Rohgas einen geringeren Brennwert hat als das Erdgas im Netz. Es besteht zu etwa 52 % aus Methan, zu 47 % aus Kohlenstoffdioxid und zu 1% aus Spurengasen. Der Methananteil muss auf etwa 96% angereichert werden, um Erdgasqualität zu erreichen. Dazu wird das Rohgas komprimiert und mit Wasser gereinigt. Das Wasser absorbiert das Kohlenstoffdioxid und die Spurengase. Um diese Reinigung weiter zu verbessern hat die BEE vor Kurzem in eine neue Gasreinigungsanlage investiert. Sie filtert noch besser die nicht benötigten Stoffe aus dem Biogas. In der Biomethaneinspeiseanlage, die von den Kollegen der enm betrieben wird, wird die Gasqualität noch einmal kontrolliert und das Gas odoriert. Das Gas ist, wie Erdgas auch, ursprünglich geruchsneutral. Damit man es im Falle eines Gasaustritts aber direkt riecht, wird ihm ein erdgastypischer Duftstoff zugefügt. Anschließend wird das Bio-Erdgas ins Gasnetz der enm eingespeist und gelangt so zu den Haushalten.