Bedarfsorientierte Biogasproduktion zur Erzeugung von Spitzenlaststrom – Weiterentwicklung der Biogastechnologie von Grundlast- zur Regelenergieerzeugung

• Prof. Dr. Rainer Wallmann
• Waldemar Ganagin
• Kirsten Loewe
• Prof. Dr. Achim Loewen

Die Biogasproduktion ist zeitlich unabhängig von Sonne, Wind und anderen direkten Umwelteinflüssen. Allerdings liefert ein Großteil der bestehenden Biogasanlagen nur eine nahezu konstante Grundlastenergie. Die Anpassung der Biogasproduktion an wechselnde Lastgänge bzw. Bedarfsszenarien ist jedoch auf verschiedene Weise denkbar. Neben der Vorhaltung von ausreichend dimensionierten Gasspeichern, kann eine flexible Biogaserzeugung direkt durch eine Anpassung der Vergärungstechnologie und die gezielte Steuerung erreicht werden. Dadurch wird eine flexible verbrauchsorientierte Biogasproduktion zur Erzeugung von Spitzenlaststrom, dessen Vermarktung auch außerhalb des EEG vorteilhaft sein kann, möglich. Im Rahmen eines internen Forschungsprojekts wurde vom Fachgebiet Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik (NEUTec) der HAWK in Göttingen die grundsätzliche Machbarkeit der flexiblen Biogaserzeugung gezeigt. In einer zweistufigen Vergärungsanlage wurde in der als Festbettreaktor ausgeführten Methanstufe die Spitzenlastfähigkeit untersucht. Es wurde ein energiereiches Flüssigsubstrat vergoren. Die Festbettreaktoren zeigten eine ausgesprochen hohe Betriebsstabilität und Flexibilität. Die vorliegenden Untersuchungen lassen auf eine grundsätzlich gute Eignung der Festbettfermenter zur bedarfsorientierten Biogasproduktion aus Flüssigsubstraten schließen. Darüber hinaus konnten mit bis zu 80 % sehr hohe Methangehalte im Biogas realisiert werden.

In contrast to solar and wind energy, biogas production is independent from environmental influences. The better part of biogas plants provide almost constant power and, thus, cover base load. However, it is possible to match biogas production with changing demand in different ways. Besides installing sufficiently dimensioned storages, a flexible generation of gas is possible by adjusting the digestion processes and installing appropriate control technologies. This enables flexible biogas production oriented towards customer demand. Peak load energy can be produced and marketed even without the advantage of reimbursement guaranteed by the renewable energy law. The Department of Sustainable Energy and Environmental Technology NEUTec at the University of Applied Science and Arts HAWK in Göttingen has carried out a research project to prove this concept of flexible biogas production. Operating a two-stage digestion plant, the capability to cover peak load was investigated by digesting energyrich liquid substrate in fixed bed reactors that represented the methanogenesis stage. These reactors showed extreme stability and flexibility. The promising results let expect a great potential of fixed bed reactors for on-demand biogas production from liquid substrates. In addition, with up to 80 % very high methane contents could be achieved in the produced gas.

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