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Projekt des Monats September 2005

Von der Kuh in die Kirche - Strom aus Biogas

Bisherige Projekte des Monats

Im südwestlichsten Zipfel Solingens betreibt die Familie Dickhoven seit Generationen einen Bauernhof. Traditionell wird Milchwirtschaft betrieben. Insgesamt wird die Milch heute von 150 Kühen produziert. Daneben stehen in Pferdeboxen der weiteren Ställe Reitpferde, die von den Bewohnern der umliegenden Städte für Freizeitzwecke untergestellt sind.

Der Chef des Familienunternehmens Dickhoven, Herr Karl-Otto Dickhoven ist angesichts der schwierigen strukturpolitischen Situation der Landwirtschaft immer auf der Suche nach innovativen Methoden, die die Einkommenssituation des Familienbetriebes verbessern. Um die anfallenden Güllemengen möglichst nutzbringend zu entsorgen, fiel die Entscheidung zugunsten einer Biogasanlage, die neben den betrieblichen Abfällen auch weitere feste und flüssige Kofermente verarbeitet. Inzwischen ist es notwendig, zusätzlich eine Genehmigung nach Bundesimmissionsschutzgesetz einzuholen. Zur Energieproduktion tragen die hofeigenen Kühe circa 25 % bei, während die Kofermente an der Energieproduktion mit 75 % beteiligt sind.

Seit 2001 ist eine Biogasanlage mit drei Blockheizkraftwerken (BHKW) mit insgesamt 390 Kilowatt elektrischer Leistung (kWel) in Betrieb. Zwei BHKW mit jeweils 105 kWel Leistung und Zündstrahlmotoren werden durch ein reines 180 kWel-Gas-BHKW ergänzt. Der geringere Anteil des erzeugten Stroms wird selbst genutzt, während die Hauptstrommenge ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Es erfolgt eine Vergütung nach Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

Wie ist nun die Biogasanlage aufgebaut?

Die Rindergülle wird unter dem Boxenlaufstall in einer Vorgrube gesammelt. Pro Tag kommen auf diese Weise zwischen 12 und 30 Kubikmeter zusammen. Bei Bedarf fördert dann eine Drehkolbenpumpe die Gülle in die beiden Fermenter. Alternativ kann flüssiges Kosubstrat, durch LKW angeliefert und in einem Lagertank zwischengelagert, dem Fermenter zugeführt werden. Feste Biomasseabfälle (Mais, Rindermist, Getreideabfälle usw.) werden auf einer offenen Fläche mit Betoneinfassung (Festsubstratsammelplatte) zwischengelagert und dann ebenfalls den Fermentern über einen Feststoffdosierer mit Förderschnecken zugeführt. Nachdem in den Fermentern 1 (700 m³ Volumen) und 2 (1.000 m³ Volumen) die Hauptgasproduktion erfolgte, wird das Substrat in den Nachgärer (1.400 m³ Volumen) gepumpt. Auch hier wird Biogas entzogen. Zum Schluss werden die Gärrückstände in das Endlager (2.000 m³ Volumen) mit einem Überlauf eingeleitet, aus dem dann nach Bedarf das vergorene Endsubstrat entnommen und auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen verteilt wird.

Das Biogas aus den beiden Fermentern und dem Nachgärbehälter wird dann den BHKW zur Stromerzeugung zugeführt. Der Betrieb hat schnell ergeben, dass dieses wasserdampfgesättigte Biogas für die Motoren der BHKW zu feucht ist. Deshalb wurde ein Biogaskühler und -entfeuchter vor den Motoren eingebaut.

Danach erfolgt die Biogasverbrennung wesentlich problemfreier. Die entstehende Abwärme wird zur Beheizung der Fermenter durch Boden- und Wandheizungen eingesetzt. Erst durch diese Vorerwärmung der Fermenter lässt sich die Biogasausbeute bei überschaubaren Verweilzeiten in den Fermentern darstellen und optimieren.

Geht man von der Faustformel aus, dass neben der Stromarbeit ungefähr die doppelte Wärmeenergie produziert wird, dann wird noch sehr viel mehr Wärme produziert, als in den Fermentern genutzt werden kann. In der Heizperiode werden Ställe und Wohnhaus mit Wärme versorgt. Seit dem Winter 2004/2005 wird die Wärme zusätzlich an die Nachbarn (ein Doppelhaus, ein Einfamilienhaus und eine Kirche) über eine Nahwärmeleitung abgegeben. Die dann noch verbleibende Wärme muss über Kühlgeräte an die Umgebungsluft abgeführt werden.

Ausblick

Die Anlage ist derzeit eine der größten Biogasanlagen im Rheinland. Eine Umstellung der Produktion auf rein Nachwachsende Rohstoffe mit einer erhöhten EEG-Vergütung ist nicht vorgesehen, da sonst die Freiheiten bei der Nutzung von Kofermenten Dritter eingeschränkt würden. Die Einnahmeausfälle werden durch Entsorgungseinnahmen der hygenisierten Kofermente ausgeglichen.

Noch immer wird wesentlich mehr Wärme produziert, als bei der Insellage des Hofes direkt zur Raumwärmeheizung abgenommen werden kann. Dies ist ein klassisches Problem sämtlicher landwirtschaftlicher Biogasanlagen, ist der Betrieb der Biogasanlagen doch wegen der Geruchsprobleme nur für den Aussenbereich geeignet.

Die EnergieAgentur.NRW beriet bereits bei der Nutzung der Abwärme. Gedacht war hier an eine Trocknung von Holzhackschnitzeln. Allerdings ließen logistische Probleme eine Realisierung des Projektes bislang nicht zu.

Daten der Anlage

Inbetriebnahme	2001
Fermenter 1	700 m³ Volumen
Fermenter 2	1.000 m³ Volumen
Nachgärer	1.400 m³ Volumen
Endlager	2.000 m³ Volumen
Elektrische Leistung	Insgesamt 390 Kilowatt (kWel) 2 * 105 kWel mit Zündstrahlmotoren 180 kWel mit Gasmotor
Investitionskosten	Gesamtinvestition 1,2 Millionen Euro (€) Die Anlage ist mehrfach erweitert worden.
Förderung	Über die REN-Breitenförderung des Landes Nordrhein-Westfalen mit Förderquoten von anfänglich 45 % (30 % effektiv) bis 25 %