Hier ensteht Biogas - Der Fermenter einer Biogasanlage

8. Januar 2021
Zur Biogasproduktion werden in Biogas Anlagen unterschiedliche Fermenter eingesetzt. Die Fermenter arbeiten je nach Modell mittels Trockenfermentation (Trockenvergärung) oder Nassfermentation. Für eine erfolgreiche Vergärung muss der Fermenter nicht nur gas- und wasserdicht sowie lichtundurchlässig sein. Er benötigt auch ein effektives Rührwerk, eine optimale Wärmedämmung und eine Heizung, die ihre Wärme kostengünstig aus dem Blockheizkraftwerk (BHKW) bezieht.
Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Heizungsfinder.de
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HeizungenBHKWBiogasanlagenFermenter

Biogasanlagen Fermenter: Bauformen, Rührwerke und Heizsysteme

In einer Biogasanlage ist die Fermenterbauform eng verbunden mit der Art des Vergärungsverfahrens. Je nachdem, ob eine Trockenfermentation oder eine Nassfermentation in Frage kommt, unterscheidet man 3 Vergärungsverfahren: Das Volldurchmischungsverfahren, das Pfropfenströmungsverfahren und das Batchverfahren. Daneben gibt es einige Sonderverfahren, die nach heutigem Standpunkt eine untergeordnete Rolle in der Verwendung als Fermenter einnehmen.

Fermenter mit Rührwerk im Rohbau | Bildquelle: SUMA Rührtechnik GmbH

Bauform 1: Fermenter zur Volldurchmischung

Mehr als 90 Prozent der Biogasanlage-Betreiber (Stand 2009) zählen auf die Technik des volldurchmischenden Fermenters. Diese Form des Gärbehälters hat ein kreisrundes Betonfundament und Wände aus Stahlbeton oder Stahl. Die Decke dieses Fermenter Typs bildet eine gasdichte Abdeckung aus Foliendächern oder Betondecken. Diese Bauform des Fermenter erlaubt eine Baugröße auch oberhalb von einem Volumen von 6.000 m³ für den Fermenter einer Biogasanlage und ist prinzipiell für alle Substrattypen bestens geeignet. Vornehmlich wird dieses Verfahren aber für pumpfähige Substrate eingesetzt und weniger bei der Trockenfermentation.

Bauform 2: Fermenter für das Pfropfenstromverfahren

Das Pfropfenstromverfahren für eine Biogasanlage erlaubt nur wesentlich kleinere Baugrößen als die Volldurchmischung. In liegender Bauweise ist dieser Fermenter maximal 800 m³ und in stehender Bauform bis ca. 2.500 m³ groß. Der liegende Fermenter dieser Biogasanlage besteht meist aus einem Stahltank und kann als Haupt- oder Vor-Fermenter für größere Anlagen fungieren. Das Pfropfenstromverfahren ist sowohl für die Nassfermentation als auch für die Trockenfermentation geeignet.

Bauform 3: Fermenter für das Batchverfahren

Das Batchverfahren ist eine relativ neue Entwicklung. Es wird als mobile Containeranlage oder stationärer Boxenfermenter aus Stahlbeton auf dem Biogasanlage-Markt angeboten. Hier werden in der Regel zwischen 2 und 8 Einheiten parallel geschaltet und jede Einheit dieses Fermenter wird komplett mit Biomasse gefüllt und luftdicht verschlossen. Der Box-Fermenter ist insbesondere für schüttfähige Substrate im Einsatz und daher ideal für die Trockenfermentation.

Rührwerk & Rührtechnik einer Biogas Anlage

Der Fermenter benötigt ein Rührwerk oder eine andere Form der Durchmischung, um frisches Material aus der Vorgrube der Biogasanlage mit vorhandenem und von Mikroorganismen durchsetztem Material zu vermischen. Gleichzeitig dient ein Rührwerk auch dazu, dass es zu einer optimalen Wärmeverteilung in der Biogasanlage kommt, keine Schichten im Fermenter entstehen und das Biogas der Anlage optimal aus dem Gärsubstrat gelöst wird.

Mechanisches Rührwerk "Rührgigant AMT" | Bildquelle: SUMA Rührtechnik GmbH

Grundsätzlich unterscheidet man die mechanische, hydraulische und pneumatische Durchmischung. Die mechanische Durchmischung für eine Biogasanlage geschieht beispielsweise mittels Tauchmotor-Rührwerk, Langachsen-Rührwerk oder axiale Rührwerke (wie hier in der Abbildung von Suma Rührtechnik). Bei der hydraulischen Durchmischung in der Biogasanlage wird das Substrat mittels Pumpen und Düsen in den Fermenter befördert. Dünne Schwimmschichten können bei dieser Durchmischungsform allerdings nicht verhindert werden, weswegen sie sich lediglich für eine Biogas Anlage eignet, die mit dünnflüssigen Substraten betrieben wird. Bei der pneumatischen Durchmischung werden Biogasblasen zur vertikalen Bewegung eingepumpt. Aber auch hier sind Schwimmschichten technisch nicht zu vermeiden.

Fermenterheizung & Isolation einer Biogasanlage

Ein optimaler Gärprozess im Innern einer Biogas Anlage ist nur über das richtige Fermenter Heizsystem erreichbar. Der Gärprozess entwickelt ohne Beihilfe nicht genug Temperatur für eine optimale Nass- oder Trockenfermentation. Im Sommer herrschen außerhalb der Biogasanlage zudem oftmals zu hohe und im Winter deutlich zu kalte Außentemperaturen. Unterstützt durch eine Wärmedämmung aus handelsüblichen Materialien wie Mineralfasern oder Schaumglas sind das ganze Jahr hindurch optimale Bedingungen für Mikroorganismen innerhalb des Fermenter einer Biogasanlage geschaffen. Zugleich ist ein bestmöglicher Wirkungsgrad der Biogas Anlage gewährleistet.

Der nächste Verfahrensschritt in einer Biogas Anlage ist das Gärrestelager, in dem das vergorene Substrat gesammelt wird.

Weiterlesen zum Thema "Gärrestlager"

Erfahrungen & Fragen zum Thema BHKW

Ölverbrauch eines BHKW

Was verbraucht eine stromerzeugende Heizung, z.B. ein BHKW an Öl? Es wurde bei ca.270m² Wohnfläche auf 3 Etagen (ein Familienhaus) ca.3500 ltr/Jahr. geschätzt beim Ölkessel.
Antwort von BAD | HEIZUNG | SOLAR | SANITÄR | HAUSTECHNIK WENDEL

Hallo zusammen,
die Frage Was verbraucht ein BHKW an öl?
Der Verbrauch von Öl hat mehrere Grundlagen.
Fläche, Baujahr, Anspruch des Betreibers an Wohnraum Temperaturen.

Ich Verkaufe und baue BHKW`s sehr gern ein. Aber nur da wo die Sinn ergeben.
Bei der Fläche von 270m² und kein Beheizter Pool. Streichen Sie das BHKW von Ihrer liste.
Lassen Sich eine neue Öl-Brennwert Heizung mit Solar einbauen, haben Sie mehr von.

Gruß Robert Wendel
Heizung & Sanitär

Vor- und Nachteile: intelligentes Heizschwert

Ich interessieren mich für die Vor- und Nachteile eines intelligenten Heizschwerts. Welche Erfahrung haben Sie damit gemacht?
Antwort von GO BHKW GmbH

Ich halte diese Lösungen für wirtschaftlichen Unfug. Die Wärmemenge, die das Haus beheizt, wird meist mit Gas oder Öl erzeugt, hier kostet eine kWh 5-7 Cent. Wenn ich nunmehr eine kWh PV-Strom, die ich nicht einspeisen will, zu Heizzwecken nutze, spare ich 5-7 Cent, verliere aber wenigstens 12,31 Cent Einspeisevergütung. Also produzieren solche Lösungen einen Verlust von mehr als 5 Cent.

MfG
Thomas Deus

Neue Heizung für altes Bauernhaus

Heizung für altes Bauernhaus (denkmalgeschützt), ca. 280qm: welche Heizung bietet sich an und mit welchen Kosten muss man rechnen?
Antwort von Buderus Deutschland

Hallo, wir bieten ein Tool an, in dem verschiedene Varianten gerechnet werden. https://www.buderus.de/de/heizsystemberater
Entscheidend ist auch, welcher Energieträger ( Erdgas, Strom für Wärmepumpe oder Pellet) verwendet werden soll, d.h. es sollte geprüft werden ob Erdgas anliegt. Soll ein Kaminofen zum Einsatz kommen? Ist ein Schornstein oder Kamin verfügbar? Soll eine Fußbodenheizung eingebaut werden? Denkbar wäre auch ein Hybridsytem, also eine Kombination aus verschiedenen Energieformen.
z.B. Gasbrennwertkessel mit Anbindung eines Kaminofens und Solaranlage.
GBH192i als Hybridmodell https://www.buderus.de/de/produkte/catalogue/alle-produkte/8089_logamax-plus-gbh192it

Die Heizung der Zukunft

Welche Heizung ist für die Zukunft sinnvoll und bezahlbar?
Antwort von Porzel Energie und Warenhandel UG

Ich denke in Zukunft wird es die Brennstoffzelle sein. z.B. Brennstoffzellenheizung
Vitovalor PT2

Gibt es Alternativen zu einer Gas-Etagenheizung?

Ich habe in einer Eigentumswohnung eines mehrstöckigen Mehrparteienhauses eine Gas-Kombiheizung. Obwohl diese weit unter 10 Jahren ist, fällt dieser jährlich und trotz Jahreswartung (Vertrag) ein bis mehrmals aus. Ich folgere daraus: Entweder baut Buderus nur noch minderwertige Heizungen (werden vom professionellen Handwerk kaum noch aktiv angeboten sondern nur noch auf Nachfrage) oder Gasheiztechnik ist einfach veraltet, instabil und anfällig. Ich suche daher nach brauchbaren Alternativen für ein schwieriges Szenario: Am Kamin hängen mehrere Heizungen, es ist daher technisch keine Brenntwertgastherme möglich. Solar auf dem Dach ist nicht möglich. Kein ausreichender Keller zur Lagerung von Brennstoff. Als Ideen schweben mir entweder Nano-BHKW oder pure Stromheizungen (jedoch nicht Nachtspeicheröfen wie in den 50ern) vor. Das Wasser soll auf irgendeine Weise mitgeheizt werden, Boiler ist mangels Platz nicht möglich. Verrohrung in Form von Standardheizkörpern durch die ganze Wohnung vorhanden. Welche Möglichkeiten gibt es mit ganz grober Kosteneinschätzung?
Antwort von ALX Haustechnik GmbH

Eigentlich ist die Lösung die Sie heute haben, eine gute. Das Heizgerät läuft eigentlich ohne Probleme, man sollte einmal die bisherigen Fehler einmal auswerten, um eine Meinung zu bekommen. In Ihren Fall würde ich Ihnen raten bei der Gasheizung zu bleiben, da die Stromheizung eine Alternative darstellt.
Daher ist es ratsam sich den Fall vor Ort anzusehen um die Lösung zu finden.

Lohnt sich eine Brennstoffzellenheizung in einem Einfamilienhaus

Welche infrastruktur benötie ich um eine Brennstoffzellenheizung für ein EFH instalieren zu können? Ab wann lohnt sich überhaupt für ein EFH eine Brennstoffzellenheizung? Welche Förderungen kann ich beantragen.
Antwort von Gerhard Mayr

Nur mit Zuschuss

BHKW als Alternative zur Nachtspeicherheizung?

Suche eine Alternative zur Elektroheizung. Ich zahle aktuell 265 Euro im Monat - nur für den Strom der Nachtspeicherheizung. Was ist die die beste Alternative? Interessiere mich auch für ein BHKW - ist nur fraglich welche Kosten da entstehen bzw. wie eine Finanzierung möglich ist?
Antwort von JB Heizung Elektro Sanitär

Eine echte Alternative ist da wohl nur die Umstellung auf eine Gasheizung. Hier lägen die Heizkosten dann nur rund bei gut einem Viertel der jetzigen Kosten. Somit bei rund 80.- Euro im Monat. Gerade Vorgestern haben wir eine solche Anlage fertig gestellt. Im Bereich der RWE/ Westnetz gibt es den Gasanschluss zur Zeit für 0.- Euro. Die KFW Bezuschußt solch eine Maßnahme mit 15% (Bei Antragstellung noch in 2018)
Alternativ können Sie das ganze über die KFW auch zu rund 0,9% per Anno bei 100% Auszahlung über 10 Jahre fest über die KFW finanzieren
PS: Die ganze Umstellung hat nur 7 Tage in Anspruch genommen, die Kundin ist restlos begeistert (endlich mal alles richtig warm :-))
Bei Interesse rufen Sie mich an!

Alte Heizung gegen Brennstoffzelle austauschen?

Wir besitzen eine 15 kw. Vaillant Erdgasheizung , Einbau 1983, Abgasverlust lt Schornsteinfegermessung aktuell 4,5! Allerdings ist die Zeitschaltuhr defekt & es gibt angeblich keinen Ersatz. Die Steuerung wird daher derzeit mit dem Symbol "Sonne" betriebenen. Die Heizung schaltet sich aktuell offensichtlich nach dem Zufallsprinzip an & aus. Die Nachheizung des Warmwasserboilers funktioniert wohl noch. Am Kessel ist die Temperaturanzeige permanent jedoch permanent auf Null. Frage: Da die Heizung aufgrund des optimalen Abgasverlustes ( 4,5 ) m.E. mindestens noch so lange noch betriebenen werden könnte, bis der Wärmetauscher defekt ist, Denn tatsächlich ist wohl "nur"an der Steuerung ein Defekt. Ist der Erwerb einer Brennstoffzellenheizung jetzt sinnvoll? Aktuelle Preise sind mir nicht bekannt. Ich bitte um eine ehrliche & objektive Antwort, die nicht darauf ziehlt, unbedingt unbedingt eine neue Heizung verkaufen zu wollen. Ich habe eine Ost -West PV-Anlage mit 8,74 kWp
Antwort von Görtz

Nach 30 Jahren ist ein Heizkessel spätestens zu erneuern. Bei 15 kW Leistung und einer PV-Anlage ist eine Brennstoffzelle Mit Kosten von 35.000 € eher unwirtschaftlich.

Einbau von Absorptionskältemaschine für BHKW

Wir interessieren uns für den nachträglichen Einbau im Rahmen KWKK einer Absorptionskältemaschine bei der erzeugte Wärme des vorhandenen BHKW`s (Baujahr 2016 Typ RMB NeoTower 1236 Leistung 16 KWh) in Kälte umgewandelt wird. Wer kann uns da weiterhelfen? Was müssen wir dabei beachten?
Antwort von Ing. Pless Motor Service

Um detaillierte Aussagen zu machen, muss das Gesamtsystem mit Wärme- und Kälteverbrauch betrachtet werden.
Zur Information vorab empfehle ich den Besuch von Anlagenanbietern von Absorptions- und Adsorptionskältemaschinen im Internet.
Ich kenne eine Anlage wo die thermische Energie des BHKW (20 KWel) -nur- für die Adsorptionskältemaschine (SorTech) genutzt wird.

In jedem Fall sollte eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit Vergleich beider Systeme zur Kompressionskältemaschine erstellt werden, um Festzustellen ob die Rahmenbedingungen für eine wirtschaftliche Nutzung vorliegen.

BHKW + Stromspeicher / Elektroauto / Photovoltaik?

Wir besitzen ein BHKW aus dem Jahre 2009 (Dachs G 5.5). Hiermit produzieren wir im Jahr ca. 15.500 kwh Strom. 13.200 kwh werden eingespeist, somit verbrauchen wir selbst 2.300 + 3750 kwh, welchen wir über einen Energieerzeuger zukaufen müssen. Derzeit sind wir ein 6 Personen Haushalt. Kurz- bis mittelfristig wäre angedacht sich einen Elektrowagen zuzulegen, mit dem etwa 30tkm p. a. zurückgelegt werden sollen. Vor diesem Hintergrund und der Frage nach Autarkie frage ich mich, in wie weit es u. a. auch ökonomisch sinnvoll ist, in a) einen Stromspeicher zu investieren und b) dies ggf. auch direkt mit einer PV zu koppeln? Um hierzu eine fundierte Antwort zu bekommen, welche weiteren Informationen werden hierzu benötigt?
Antwort von Christel Hobbs Priental EnergieSysteme

Das ist ein hervorragender Plan. Für die Einspeisung aus dem BHKW bekommen Sie ja nicht viel. Nur ein paar Cent. Zahlen aber mind. 30 Cent für jede kWh, die Sie verbrauchen. Da würde sich ein Speicher schnell bezahlt machen. Nur eine Frage. Was ist im
Sommer? Läuft das BHKW dann auch? Wenn nicht, wäre eine kleine PVAnlage sinnvoll. Ich gratuliere! Sie könnten vollkommen autark sein! Der Gedanke lässt mein Herz für Sie hüpfen. Ich hätte auch sehr gern Ihre Erfahrungen mit dem BHKW gewusst.

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