Wissenschaftliche Begleitung der Pilotbetriebe zur Biogasproduktion in Bayern: Abschlussbericht
Gespeichert in:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Freising-Weihenstephan
LfL
2010
|
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft
2010,1 |
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Seite
Abbildungsverzeichnis........................................................................................................8
Tabellenverzeichnis...........................................................................................................12
Abkürzungsverzeichnis.....................................................................................................15
Zusammenfassung.............................................................................................................16
1 Einleitung............................................................................................................19
2 Stand des Wissens...............................................................................................21
2.1 Entwicklungspfade der landwirtschaftlichen Biogastechnik...............................21
2.2 Umweltwirkungen der Biogastechnologie und deren Bewertung........................25
3 Zielsetzung..........................................................................................................28
4 Material und Methoden.....................................................................................29
4.1 Auswahl der Biogasanlagen für die wissenschaftliche Begleitung......................29
4.2 Zusammenarbeit mit den Anlagenbetreibern.......................................................31
4.3 Modellierung der Prozesskette Biogas und Erfassung von Betriebsdaten...........31
4.3.1 Betriebstagebuch..................................................................................................32
4.3.2 Automatisierte Messwerterfassung und -aufzeichnung.......................................32
4.4 Probenahme und chemische Analytik..................................................................34
4.5 Stammdaten und Konfiguration der Pilot-Biogasanlagen....................................37
4.6 Messtechnische Ausstattung der Pilot-Biogasanlagen.........................................39
4.7 Fließbilder der Pilot-Biogasanlagen.....................................................................42
4.7.1 Pilot-Biogasanlage
A
............................................................................................42
4.7.2 Pilot-Biogasanlage
В
............................................................................................43
4.7.3 Pilot-Biogasanlage
С
............................................................................................43
4.7.4 Pilot-Biogasanlage
D
............................................................................................44
4.7.5 Pilot-Biogasanlage
E
............................................................................................45
4.7.6 Pilot-Biogasanlage
F
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4.7.7 Pilot-Biogasanlage
G
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4.7.8 Pilot-Biogasanlage
H
............................................................................................48
4.7.9 Pilot-Biogasanlage
1
.............................................................................................49
4.7.10 Pilot-Biogasanlage
J
.............................................................................................50
4.8 Dokumentation baulicher und technischer Einrichtungen der Pilot-
Biogasanlagen......................................................................................................51
4.8.1 Planunterlagen und SD-Modelle..........................................................................51
4.8.2 Poster..................................................................;.................................................52
4.8.3 SD-Darstellung der Pilotanlagen mittels Rendern...............................................52
4.8.4 Dokumentationsmappen.......................................................................................52
4.8.5 Publikationen.....................................................................................· ..................52
4.8.6 Grundrisse und isometrische Darstellungen der Pilot-Biogasanlagen.................53
4.8.7 Grundfläche und Rauminhalt der Pilot-Biogasanlagen........................................63
4.9 Bilanzierung der Treibhausgasemissionen der Stromproduktion und des
Kumulierten Energieaufwands für die Pilotanlagen............................................65
4.9.1 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens.........................................65
4.9.1.1 Zieldefmition............................................................,...........................................65
4.9.1.2 Funktionelle Einheit.............................................................................................65
4.9.1.3 Untersuchungsrahmen und Untersuchungszeitraum............................................65
4.9.2 Sachbilanz............................................................................................................66
4.9.2.1 Modellierung Biogasanlagen................................................................................66
4.9.2.2 Datensammlung....................................................................................................66
4.9.2.3 Allokationsverfahren............................................................................................68
4.9.3 Wirkungsabschätzung..........................................................................................68
4.9.4 Referenzen............................................................................................................68
4.10 Gärrestuntersuchungen und Erstellung von Nährstoffbilanzen (LfL-
Agrarökologie).....................................................................................................69
4.11 Vorgehen zur vergleichenden Bewertung der Pilot-Biogasanlagen.....................69
5 Ergebnisse und Diskussion................................................................................72
5.1 Verfahrenstechnische Kennzahlen der Pilot-Biogasanlagen................................72
5.1.1 Kenngrößen der Biogasproduktion......................................................................72
5.1.1.1 Einsatzstoffe.........................................................................................................72
5.1.1.2 Eintragsmenge......................................................................................................73
5.1.1.3 Zusammensetzung der Einsatzstoffe....................................................................73
5.1.1.4 Zusammensetzung des Gärgemisches..................................................................78
5.1.1.5 Raumbelastung.....................................................................................................79
5.1.1.6 Hydraulische Verweilzeit.....................................................................................80
5.1.1.7 Prozesstemperatur................................................................................................81
5.1.1.8 Betrieb des Feststoffeintrags................................................................................82
5.1.1.9 Betrieb der Rührwerke.........................................................................................83
5.1.1.10 Prozessindikatoren im Gärgemisch......................................................................84
5.1.1.11 Biogas-und Methanausbeute...............................................................................92
5.1.1.12 Abbau der Biomasse.............................................................................................94
5.1.1.13 Biogas-und Methanproduktivität.........................................................................94
5.1.1.14 Zusammensetzung und Heizwert des Biogases...................................................95
5.1.2 Kenngrößen der Biogasverwertung......................................................................96
5.1.2.1 Stromausbeute Frischmasse-Eintrag....................................................................96
5.1.2.2 Ausnutzungsdauer und Arbeitsausnutzung (Auslastung) des BHKW.................96
5.1.2.3 Biogasverluste......................................................................................................98
5.1.2.4 Strombedarf der Biogasanlagen...........................................................................99
5.1.2.5 Wärmebedarf der Biogasanlagen.......................................................................102
5.1.2.6 Nutzungsgrad BHKW........................................................................................103
5.2 Treibhausgasbilanz und kumulierter fossiler Energieaufwand der
Pilotanlagen........................................................................................................104
5.3 Aspekte der Düngung (LfL-Agrarökologie)......................................................108
5.3.1 Qualität der Gärrückstände.................................................................................108
5.3.2 Nährstoffbilanzen...............................................................................................110
5.3.3 Beurteilung der Düngewirkung der Gärrückstände............................................112
6 Einordnung der Ergebnisse.............................................................................113
7 Schlussfolgerungen und weiterführende Arbeiten........................................117
8 Veröffentlichungen...........................................................................................119
Literaturverzeichnis........................................................................................................120
Glossar ............................................................................................................................125
Anhang............................................................................................................................129
Anhang 1 : Anlagenspiegel zur Meldung von Kandidatenbetrieben..................................130
Anhang 2: Muster-Vereinbarung mit den Betreibern der Pilot-Biogasanlagen für
die Zusammenarbeit im Projekt.........................................................................134
Anhang 3: Lagepläne der Pilot-Biogasanlagen.................................................................139
Anhang 4: Zusammenstellung der verfahrenstechnischen Kenngrößen der
Biogasanlagen....................................................................................................149
Anhang 5: Verlauf der Wochensummen der eingetragenen Substratmengen auf den
Pilotanlagen........................................................................................................151
Anhang 6: Analysendaten zu den Einsatzstoffen und Gärgemischen der einzelnen
Pilotanlagen........................................................................................................156
Weitere Materialien...................................................................·.................·...................166
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