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Von der Ernte bis zum Lager: Substrate in der Biogasproduktion
Die Produktion von Biogas und Biomethan hat sich zu einer vielversprechenden nachhaltigen Energiequelle entwickelt. Bei der Umwandlung organischer Materialien in erneuerbare Energie spielen Substrate aus Nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) eine entscheidende Rolle. In diesem Artikel werden wir unsere Prozesse von der Ernte bis zur Einlagerung beschreiben und verschiedene Substrate für die Biogas- und Biomethanproduktion betrachten.
Ernte, Lieferung und Lagerung
Die eingesetzten Nachwachsenden Rohstoffe wie z. B. Mais, Gras und Getreide werden auf den im regionalen Einzugsbereich (ca. 20 km) unserer Anlagen liegenden landwirtschaftlichen Flächen der Zulieferbetriebe angebaut. Bei der Ernte werden die Maispflanzen noch auf dem Feld gehäckselt, auf Transportfahrzeuge verladen und zum Standort der Anlage gefahren. Auf diese Weise werden zurzeit jährlich ca. 65.000 Tonnen nachwachsender Rohstoffe und tierischer Nebenprodukte für die Biogasproduktion angeliefert. Mit unseren Lieferanten aus der regionalen Landwirtschaft bestehen vertragliche Vereinbarungen für eine partnerschaftliche Zusammenarbeit, die die Lieferung und Abnahme von Ernten regeln.
Erste Station auf einer Anlage ist die Fahrzeugwaage, um die eingehenden Substratlieferungen zu wiegen und die korrekte Liefermenge zu erfassen. Die Messung gewährleistet so eine genaue Abrechnung für die anliefernden Vertragspartner.
In der großen offenen Fahrsiloanlage werden die angelieferten Einsatzstoffe Getreide, Gras und Mais gelagert. Unsere Anlage in Menteroda besteht aus vier getrennten Silokammern. Zur effizienten Lagerung werden diese Substrate durch einen Kettenraupenschieber maschinell verdichtet und danach komplett mit einer Folie luft- und regendicht abgedeckt.
Des Weiteren werden die tierischen Nebenprodukte Hühnertrockenkot, Rindermist und Schweinegülle eingesetzt. Diese Substrate werde just-in-time geliefert, um die Lagerung gering zu halten. Die angelieferten Substrate Hühnertrockenkot und Rinderfestmist werden in einer HTK- und Festmisthalle gelagert, die Schweingülle in einer Vorgrube (CALIX).
Während die NaWaRo für einen längeren Zeitraum in den Fahrsilos am Anlagenstandort zwischengelagert werden, werden die tierischen Nebenprodukte zeitnah nach Lieferung verarbeitet. Für Lieferpausen von mehreren Tagen steht die geschlossene Halle jedoch als Kurzzeit-Zwischenlager zur Verfügung. Die Lagerung der Substrate in unseren Silos und Hallen gewährleistet so eine ständige Versorgung (Fütterung) des Prozesses ohne Produktionsausfälle.
Im eingesetzten Substratmix haben die Nachwachsenden Rohstoffe (Mails, GPS, Gras, Szarvasi) einen Anteil von ca. 81 %, die tierischen Nebenprodukte (Hühnertrockenkot, Rindermist, Schweinegülle) 19 %.
Die Zusammensetzung der Substrate unterliegt einigen rechtlichen Anforderungen. Aufgrund des sogenannten Maisdeckels nach dem Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG2012), darf Mais nicht mehr als 60 % der eingesetzten Substrate ausmachen.
Der Einsatz von Hähnchen- und Rindermist unterliegt zusätzlich diversen veterinärrechtlichen Verordnungen, um eine Seuchengefahr auszuschließen. Aufgrund der hohen Flexibilität unserer Anlagen sowie des Rohstoffmanagements durch unser Betriebsführungsteam, kann die Umstellung des Substratmixes schnell vollzogen werden, sodass die Gasproduktion nicht beeinträchtigt wird.
Welche Eigenschaften haben die Substrate, die wir einsetzen?
Mais, Getreide und Getreidekörner
Mais ist der bedeutendste nachwachsende Rohstoff zur Biogaserzeugung. Mais, Getreide und Getreidekörner wie Weizen oder Gerste sind weit verbreitete Substrate in der Biogasproduktion. Sie bieten einen hohen Energiegehalt. Die Zerkleinerung der Körner vor der Zugabe zum Fermenter ist erforderlich, um die Biogasproduktion zu optimieren. Mais ist hierbei sehr gut in die Biogasanlage einbringbar, im Prozess gut abbaubar und enthält keine langen Fasern, die die Anlagentechnik stören könnten. Der Einsatz erfolgt ganzjährig als Maissilage, die wie bereits beschrieben in unseren großen Fahrsilos gelagert wird.
Ganzpflanzensilage (GPS)
GPS besteht aus dem gesamten Pflanzenbestandteil, einschließlich Stängeln, Blättern und Kolben. Es ist ein beliebtes Substrat aufgrund seines hohen Energiegehalts und seiner Verfügbarkeit. Die Verarbeitung von GPS erfordert eine gute Zerkleinerung, um die Zugänglichkeit der Zellulose zu verbessern und die Fermentierung zu erleichtern. Die GPS stammt aus Mais, Roggen und Weizen.
Grassilage
Gras ist ein weiteres häufig verwendetes Substrat in Biogasanlagen. Es kann aus Wiesen, Grünland oder Landschaftspflegeabfällen gewonnen werden. Gras enthält hohe Mengen an Zellulose und eignet sich daher gut für die Biogasproduktion. Eine effiziente Zerkleinerung des Grases ist jedoch notwendig, um die Fermentierung zu erleichtern und die Biogasausbeute zu maximieren.
Szarvasi
Szarvasi ist ein Riesenweizengras und wird häufig auch als Ungarisches Riesengras, Hirschgras oder Hohes Weizengras bezeichnet. Es ist mit dem Weizen verwandt. Aufgrund der Vorteile als Dauerkultur und durch einen guten Flächenertrag ist Szarvasi ein guter Rohstoff im Substratmix für die Biogasproduktion.
Hühnertrockenkot, Rindermist und Schweinegülle
Tierische Ausscheidungen sind wertvolle Substrate für die Biogasproduktion. Sie enthalten eine Vielzahl von organischen Verbindungen, die in Biogasanlagen abgebaut werden können. Die richtige Dosierung und Mischung dieser Substrate ist entscheidend, um eine optimale Fermentation zu gewährleisten und eine übermäßige Stickstoffbelastung zu vermeiden.
Die Gülle kann als wichtiges Co-Substrat in pflanzenvergärenden Anlagen bezeichnet werden, da sie durch ihre hohe Pufferkapazität die bei der Vergärung ablaufenden Prozesse stabilisiert und Stickstoffverbindungen und Spurenelemente liefert, die die Aktivität und das Wachstum der Mikroorganismen optimieren.
Bei einem Einsatz von Gülle ist zu beachten, dass eine Kontamination der Gülle mit Antibiotika und Desinfektionsmitteln aus der Viehhaltung die mikrobiologische Aktivität im Fermenter hemmen können. Auf die Qualität der Gülle muss daher bei einem Einsatz in der Biogasproduktion ein besonderes Augenmerk gelegt werden. Durch eine sachgerechte Vergärung von Mist und Gülle können die Emissionen des stark klimaschädlichen Methans aus der Tierhaltung reduziert werden.
Fazit: Vielfältige Optionen für eine nachhaltige Energiequelle
Die Anlieferung der benötigten Substrate wird durch regionale Betriebe gewährleistet, mit denen wir auf vertraglicher Basis zusammenarbeiten. Unsere Silo- und Hallenlagerflächen sowie die Grube gewährleisten einen permanenten Betrieb der Produktion, die durch unser Betriebsführungsteam gewährleistet wird.
Generell sind fast alle Stoffe organischer Herkunft zur Vergärung (Fermentation) in Biogasanlagen geeignet. Je weniger Wasser und anorganische Substanz und je mehr leicht abbaubare Substanzen wie Fette, Proteine und Kohlenhydrate im Substrat sind, desto mehr Methan kann potenziell daraus entstehen. Faserhaltige Substrate mit schwer abbaubaren Kohlenstoffverbindungen wie Holz sind ungeeignet, da sie fast ausschließlich und sehr langsam abgebaut werden.
Der Substratmix aus nachwachsenden Rohstoffen und tierischen Nebenprodukten im Produktionsprozess unserer Anlagen richtet sich nach den gesetzlichen und veterinärmedizinischen Vorgaben.