Erzeugung von Energie aus Bioabfällen

Im Jahr 2007 reiften erste Überlegungen, die Kompostierung um eine Vergärungsstufe zu ergänzen. Eine in Auftrag gegebene Machbarkeitsstudie zeigte, dass eine Vergärung eines Teilstroms von Bioabfall unter Weiternutzung der vorhandenen Rottetechnik des Kompostwerks ökonomisch und ökologisch sinnvoll ist. Mit der Kombination aus bestehender Rotte und Vergärung eröffnete sich die Möglichkeit, neben dem festen Kompostprodukt zusätzlich Biogas für eine elektrische und thermische Energienutzung zu produzieren.

Durch die Vergärung sollte Folgendes erreicht werden:

• autarke Versorgung der RTO (Abluftreinigung der MBA) durch Biogas
• Wirtschaftliche Vorteile
• EEG-Förderung bei Biogasproduktion durch Stromeinspeisung und Wärmenutzung
• die mit der Maßnahme verbundene Optimierung des Abluftmanagements im Kompostwerk
• Erhöhung der Behandlungskapazität für Bioabfall im Kompostwerk

Die Vergärungsanlage sollte in enger räumlicher Nähe zur bisherigen Kompostierung errichtet werden.

Unter dem Gesichtspunkt der optimalen Integration der vorhandenen Aufbereitungs- und Kompostierungstechnik sowie unter der Prämisse einer maximalen Biogaserzeugung wurde als Vergärungsverfahren für den Standort Großefehn ein Pfropfenstromverfahren in Verbindung mit einer Teilstromvergärung realisiert.

Unter Teilstromvergärung wird verstanden, dass ein gleichmäßiger Mengenstrom des Bioabfalls der Vergärung zugeführt wird. Überhangmengen werden an der Vergärung vorbei gefahren und der bestehenden Rotte direkt zur Verfügung gestellt.

Das Pfropfenstromverfahren wurde gewählt, weil bei diesem Vergärungsverfahren mehr und heizwertreicheres Biogas erzeugt wird als bei anderen Verfahren.

Die Pfropfenstromfermentation wird als trockener, kontinuierlicher Anaerobprozess geführt, wobei sich die arbeitstäglich eingetragene Menge entsprechend der Verweilzeit langsam als Pfropfen durch einen Fermenter bewegt. Der liegende Fermenter ist mit einem sehr langsam drehenden Axialrührwerk mit Paddeln ausgerüstet, um das Material im Fermenter aufzulockern. Die Paddel dienen als Entgasungshilfe im Prozess und nicht dem Materialtransport. Das Gärsubstrat durchströmt den Fermenter in Längsrichtung innerhalb von ca. 14 Tagen als quasi-kontinuierlicher Pfropfenstrom. Eine kontinuierliche Animpfung des Frischmaterials im Eintragsbereich des Fermenters findet über eine Teilrückführung von Gärsubstrat statt. Das nicht mehr für den Vergärungsprozess benötige Material wird dann einer Entwässerung zugeführt und der Feststoff wird in einer Konditionierungsstufe in den aeroben Zustand überführt.

Durch die Integration der Vergärungsstufe im Kompostwerk Großefehn stellt sich die neue Verfahrensführung wie folgt dar:

Die Bioabfallanlieferung und -aufbereitung wird in der bestehenden Halle durchgeführt (siehe Kompostierung – 1 bis 5 ). Die Voraufbereitung der biogenen Abfälle erfolgt über eine an die besonderen Anforderungen der Vergärungsanlage angepasste Zerkleinerungs- und Klassiertechnik.

ABLAUF DER VERGÄRUNG

1. Das aufbereitete Inputmaterial mit einer Körnung < 60 mm wird über eine vorhandene Förderbandbrücke in Richtung Rottehalle transportiert.
2. Vor dem Eintrag in die Rottehalle wird durch Auftrennung des Förderweges das Materialgemisch in Richtung Vergärungshalle umgeleitet. Die Fördertechnik ist so aufgebaut, dass eine Direktzuführung des frischen Bioabfalls zur Rotte bei Betriebsstörungen in der Vergärung möglich ist.
3. Im Regelbetrieb der Vergärung gelangt der aufbereitete Bioabfall in die Vergärungshalle und wird dort in eine Schüttbox abgeworfen, die gleichzeitig als Vorlagebunker dient. Der Vorlagebunker wurde so dimensioniert, dass er den Fermenter zwei Tage lang automatisch beschicken kann (Überbrückung von Wochenenden).
4. Aus der Schüttbox übernimmt ein Kran das Material und übergibt es einem Dosierer.
5. Über diese Eintragstechnik und die anschließenden Förderaggregate erfolgt die Fermenterbeschickung im 24h-Automatikbetrieb. Gleichzeitig findet ein vollautomatischer Austrag des vergorenen Materials aus dem Fermenter mittels Dickstoffpumpe an der gegenüberliegenden Seite des Eintrags statt.
6. Der nach 14 Tagen ausgetragene Gärrest gelangt automatisch zur Entwässerung mittels Schneckenpresse.
7. Der entwässerte Gärrest fällt unterhalb der Entwässerungseinheit in eine Sammelbox und wird von dort mit dem Radlader zur Konditionierung umgelagert und darin belüftet (Überführung vom anaeroben in den aeroben Zustand).
8. Die Flüssigphase läuft von der Entwässerungseinheit direkt in ein mehrstufiges Presswassersammel- / Absetzbecken ab. Nach Beendigung des Absetzvorgangs wird der flüssige Gärrest als Flüssigdünger in den im Freien aufgestellten Flüssigdüngerspeicher umgepumpt. Der Flüssigdünger wird zur Verwertung an die Landwirtschaft abgegeben.
9. Der konditionierte Gärrest wird mit frischem Bioabfall vermischt und per Radlader dem Aufgabedosierer in Richtung Tunneleintrag der Kompostierung zugeführt.
10. Der nachfolgende Rotteprozess in den bestehenden Rottetunneln sowie der Materialaustrag nach Abschluss der Rotte bleiben unverändert (siehe Kompostierung – 5 bis 7).
11. Das während des Vergärungsprozesses anfallende Biogas wird zum einen den zugehörigen BHKWs zugeführt, um dort Energie zu erzeugen. Der dabei produzierte Strom wird direkt in das Netz des örtlichen Energieversorgers eingespeist. Die bei der Verstromung in den BHKW´s entstehende Abwärme wird zum größten Teil in einer Biomasse-Trocknungsanlage zur Holzttrocknung bzw. zur Versorgung der Betriebs- und Verwaltungsgebäude mit Wärme genutzt.
12. Der verbleibende Anteil Biogas wird zum anderen als Energieträger der RTO der benachbarten MBA zur Verfügung gestellt. Damit erfolgt eine Substitution des benötigten Brennstoffs Erdgas durch den regenerativen Brennstoff Biogas.