- Anzeige -
- Anzeige -
FORSTFACHVERLAG GMBH & CO. KG · MOORHOFWEG 11 · 27383 SCHEEßEL · info@forstfachverlag.de · www.forstfachverlag.de · ✆ +49 (0) 4263 / 9395-0
energie pflanzen
DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Samstag, 23.06.2018

02_11_bika_langenhagen_grBiogas-Wärme für vorhandenes Netz

Das Wärmenetz im Ortsteil Weiherfeld existiert schon seit über zehn Jahren. Mit dem Bau der Biogasanlage in Sichtweite wurde die Wärme nun auch erneuerbar – gut für alle Bauherren, die das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz einhalten müssen.

So soll es sein! Am Stadtrand von Langenhagen-Kaltenweide, das Ortsunkundige wohl eher schon für die Stadt Hannover halten, steht direkt an der gleichnamigen Autobahn-Anschlußstelle eine Biogasanlage, deren helle Foliendächer in der Sonne glänzen. Etwa einen halben Kilometer Luftlinie entfernt beginnt die Siedlung Weiherfeld, die vor allem in den vergangenen zehn Jahren entstand. Wer hierhin zog oder hier baute, einschließlich sich ansiedelnder Einkaufsmärkte und ähnlichem, war von vornherein verpflichtet, sich an das für den neuen Ortsteil gebaute Wärmenetz der Energieprojektgesellschaft Langenhagen mbH (EPL) anzuschließen – auch wenn manch Zugezogener sich schwertat, die Wärmeversorgung aus den Händen zu geben; nicht die billigste Energiequelle zu bekommen, war eine der größten Befürchtungen, erinnert sich Jürgen Lehmeier, Prokurist bei EPL.

Mit Biogas hatte das alles allerdings noch nichts zu tun, denn ursprünglich wurden das Blockheizkraftwerk (Bhkw) und die Kessel der Energiezentrale nur mit Erdgas betrieben. Dann plante die Stadt Langenhagen im Jahr 2005 den Bau eines Hallenbades am Südostrand der Kommune. Die EPL wollte sich um die Energieversorgung bewerben und dafür regenerative Energie nutzen. Die Wärme hätte aus einer Biogasanlage kommen können, die am etwa zwei Kilometer entfernten Klärwerk hätte gebaut werden können. Auch Substratlieferanten gab es bereits. Doch dann kippte das Hallenbad-Projekt. Da die Rohstofflieferung jedoch bereits geklärt war, prüfte EPL andere Möglichkeiten für ein Biogas-Projekt. Da paßte es gut, daß ein Landwirt das Grundstück an der Autobahn, dem jetzigen Standort der Biogasanlage Kaltenweide, Bika GmbH & Co. KG, anbot. Hier war die Siedlung Weiherfeld nicht weit, die inzwischen so gewachsen war, daß ohnehin ein weiteres Bhkw in deren Energiezentrale installiert werden mußte. Im Februar 2008 wurde die Bika gegründet, im Folgemonat schon der Bau begonnen und noch im selben Jahr ans Netz gegangen. So fügte sich am Ende eins zum anderen – wenn auch auf Umwegen.

02_11_bika_lh_grSatelliten-Bhkw mitten in Siedlung

Betreiber der Energiezentrale im Weiherfeld ist ebenfalls die EPL. Die im Jahr 1994 gegründete Gesellschaft ist auf den Betrieb von Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung spezialisiert und gehört je zur Hälfte der Stadt Langenhagen sowie der Stadtwerke Hannover AG. Das Biogas-Bhkw in der Energiezentrale im Weiherfeld besitzt eine Leistung von 837 Kilowatt elektrisch und 854 Kilowatt thermisch. Knapp 400 Normkubikmeter Rohbiogas verbrennt es pro Stunde, das durch eine 1,5 Kilometer lange Biogasleitung von der Bika kommt. Die Leitung konnte noch vor dem Bau der Straßen gelegt werden, erinnert sich Jürgen Lehmeier. Die Strecke außerhalb der Siedlung wurde überwiegend im Acker verlegt. Damit machten die Kosten von rund 0,2 Millionen Euro nur einen kleinen Teil der etwa 4,5 Millionen Gesamtinvestitionen aus. Zudem baute die Biogasleitung der örtliche Gasnetzbetreiber, die Enercity Netzgesellschaft, die sie wiederum zu einem Festpreis an die EPL verpachtet. Das Jenbacher-Bhkw schlägt mit über einer halben Million Euro Investition einschließlich aller Einbindungen in die vorhandene Energiezentrale zu Buche.

Die EPL ist aber nicht nur Betreiber der Energiezentrale, sondern gleichzeitig an der Bika mit 70 Prozent beteiligt. 30 Prozent teilen sich insgesamt sieben Landwirte, die gleichzeitig die Hauptlieferanten für die Substrate der Biogasanlage sind.
Um den technischen Betrieb der Anlage, auch des Biogas-Bhkw in der Energiezentrale, kümmert sich jedoch das Ingenieurbüro Input aus Sehnde, das dafür eine Vollzeitkraft anstellte sowie zwei örtliche Landwirte zur Aushilfe engagierte. Es  plante und baute die Anlage auch. „Wir sind hier in der Wasserschutzzone III b des Wasserwerks Elze-Berkhof“, erklärt Geschäftsführer Henning Franke einer Besuchergruppe, von der ein Teil gelbe Westen trägt, denn sie gehören zu einer Gruppe von Studenten aus Korea, die ihren Besuch auf der Messe Eurotier in Hannover nutzten, um sich die Biogasanlage mit eigenen Augen anzuschauen. Zone III b hieß in diesem Fall, beispielsweise den Boden besonders abzudichten, um Verunreinigungen des Grundwassers bei möglichen Havarien zu verhindern. Aber auch die Energiepflanzen werden innerhalb des Wasserschutzgebietes grundwasserschonend angebaut.

Im Industriestandard

02_11_bika_lh_luftbild_grMit „wir haben Industriestandard gebaut“ bringt Franke zudem die Qualität des Baus auf den Punkt. Er veranschlagt die Lebensdauer der Anlage auf 30 Jahre. Industriestandard bedeutet für ihn jedoch vor allem, flexibel in der Substratnutzung zu sein, auch wenn sich derzeit auf dem Anlagengelände überwiegend Maissilage in den Fahrsilos stapelt. Andere Silagen aus Zuckerhirse, Grünroggen-Ganzpflanzen und Weidelgras sowie Getreideschrot werden zunächst nur in kleinen Mengen gefüttert. Als problematisch für die Silierung von Gras erwies sich zuweilen ein zu hoher Trockensubstanzgehalt. Bis zu 60 Prozent betrug er, wenn das Gras zu lange auf der Fläche getrocknet war. Meist reichte ein klärendes Gespräch, um hier Abhilfe zu schaffen. 

Die Entfernung zwischen Anbauflächen und Anlage beträgt meist unter fünf Kilometer, nur etwa ein Fünftel liegt bis zu zehn Kilometer weit weg. Lieferanten für die insgesamt knapp 14.000 Tonnen Substrate pro Jahr sind neben den sieben beteiligten noch zwölf weitere Landwirte. Drei Viertel der Lieferverträge liefen über zwölf Jahre, der Rest hätte kürzere Laufzeiten, berichtet Franke.
Gerade ist wieder Fütterungszeit: Das Drehen der senkrecht stehenden Frässchnecken am Austrag des Fliegl-Schubboden-Containers ist gut zu sehen, da der Container nicht mehr ganz voll ist. Hydraulikstempel pressen das Substrat gegen die Schnecken. Mit dieser Kombination könne die Brückenbildung, die bei Gras und ähnlich langfaserigem Material oft zum Problem wird, vermieden werden, erläutert der Ingenieur Franke. Allerdings wurde die Dosier- und Fördertechnik aus einfachem Stahl angeschafft. Der Verschleiß der Schnecken war zwar einkalkuliert, aber das Wechseln im Eineinhalb-Jahres-Rhythmus erwies sich dann doch als recht aufwendig, erklärt Franke. Nun wird Edelstahl  eingebaut, der mit einer sogenannten Schleißschicht aus „Hardox“ verstärkt ist, die einfach erneuert werden kann.

Der 1.400 Kubikmeter fassende, rechteckige und mit einem Betondach versehene Fermenter von knapp 30 Meter Länge wird an der Schmalseite von oben beschickt. „Der Fermenter ist aus der Abfallwirtschaft“, erläutert Franke, bestehe in der Gaswechselzone aus besonders widerstandsfähigem Beton und sei zudem mit Kunststoffolie ausgekleidet. Auch die Rührwerke stammen aus der Abfallwirtschaft, dem ursprünglichen Betätigungsfeld von Input Ingenieure, und sind für hohe Belastungen durch hohe Trockensubstanzgehalte im Fermenter ausgelegt – das frische Substrat weist bis zu 45 Prozent Trockensubstanzgehalt auf. Paddelrührwerke transportieren die Gärmasse langsam im Pfropfenstrom durch den Fermenter. Um die Kraft der Rührwerksmotoren möglichst schonend auf die Rührwerke zu übertragen, wird sie durch eine Kombination aus Stirnrad- und Planetengetriebe auf den Wellenzapfen des Rührwerkes übertragen. Die Rührwerke sind der größte Stromverbraucher der Anlage, dennoch liegt der Eigenstromverbrauch bei nur etwa fünf Prozent. Die fünf Rührwerke laufen getaktet mit einer Umdrehung pro Minute. Die Taktung ist nötig, da sich die Radien der Rührwerke überlappen und diese deshalb sonst kollidieren würden. Mit der Überschneidung sollte die Gärmasse so vollständig erfaßt werden, daß keine Sink- und Schwimmschichten entstehen. Doch inzwischen ist sich Franke sicher, daß auch vier Rührwerke ausgereicht hätten, obwohl die Raumbelastung bei etwa neun Kilogramm organischer Trockensubstanz pro Kubikmeter und Tag liegt.

Die Temperatur im Fermenter beträgt 54 Grad. Auch deshalb sind Wände und Decken bis zu 45 Zentimeter dick. In sie eingelassen sind Heizrohre aus Alu-Verbundmaterial, die eine Standzeit von bis zu 30 Jahre aufweisen. Um bei einem plötzlichen Absinken der Außentemperatur schnell nachheizen zu können, ist deren Kapazität recht hoch ausgelegt. Die Wärme produziert eine Hackschnitzelfeuerung mit 200 Kilowatt Leistung, die bisher aber nicht ausgenutzt wurde.

Fester Gärrestanteil beliebter

Nach 30 Tagen Verweildauer wird der aus dem Fermenter abgepumpte Gärrest zuerst vollständig durch einen Zerkleinerer geschickt, damit vor allem Äste, Steinchen und anderes Fremd-material, das mit Gras aus der Landschaftspflege in den Prozeß gelangte, nicht den nachfolgenden Separator verstopft. Der Gärrest wird komplett separiert. Die feste Phase mit einem Trockensubstanz-Gehalt von 25 bis 28 Prozent sei bei den Landwirten besonders beliebt, da auf den Höfen in der Region eher Miststreuer als Güllefässer vorhanden seien, so Franke. Dennoch wird der feste Gärrestanteil in der Regel den weiter entfernten Landwirten zugeteilt, die auf demselben Weg oft auch Substrat mitbringen. Die flüssige Phase besitzt noch einen Gehalt von sieben bis acht Prozent Trockensubstanz. In den Fermenter rezirkuliert wird nicht, obwohl eine Rückführ-Leitung existiert. 
Im kalten Wind auf dem Fermenter-Dach sind schnell Mäntel und Jacken zugeknöpft und Kapuzen über den Kopf gezogen. Hier sind zwei Gasdome für das Biogas mit der üblichen Messung von Druck, Temperatur und Durchfluß, aber auch Sicherheitstechnik: „Wir verwenden trockene Über-/Unterdrucksicherungen“, betont Franke, die im Gegensatz zu Sicherungen mit Glykol nicht einfrieren können, denn sie besitzen Gegengewichte. Diese sind  auf 25 Millibar Maximaldruck eingestellt. Radarsonden messen den Füllstand, und Grenzstandssonden geben bei Überschreitung des erlaubten Füllstandes sofort ein Signal an die Steuerung, die dann den Dosierer automatisch stillegt sowie das Abpumpen des Gärrestes einleitet. Zwei Überlaufsicherungen an der Seite des Fermenters ergänzen das Sicherheitssystem genauso wie ein konventionelles Diesel-Notstromaggregat, mit dem Rührwerke und Pumpen auch bei Stromausfall weiterbetrieben werden können – das Biogas-Bhkw steht schließlich in der Siedlung, nicht an der Biogasanlage. In der Leitwarte erzählt Franke von einer weiteren Erfah-rung: „Mit dem Prozeßleitsystem sind wir nicht so ganz zufrieden“. Es stamme eigentlich aus dem Klärwerksbereich und wurde für Biogas modifiziert. 

Um das Rohbiogas für den Transport durch die trocken ausgelegte Leitung zur Energiezentrale im Weiherfeld aufzubereiten, wird es zunächst auf rund 200 Millibar verdichtet, getrocknet und in einem Aktivkohlefilter entschwefelt. Der Gehalt an Schwefelwasserstoff beträgt dann schließlich nur noch rund zwei parts per million, so daß auch der Katalysator des Bhkw keinen Schaden nimmt.

Volle Wärmenutzung 

In der Energiezentrale bestimmen die Kessel mit drei und zwei Megawatt Wärmeleistung und die riesigen Pufferspeicher mit je 34.000 Liter Volumen das Bild mehr als der Biogas-Motor und das mit 50 Kilowatt (elektrisch) noch sehr viel kleinere Erdgas-Bhkw. Jürgen Lehmeier von der EPL zeigt eine Besonderheit: An dem Drei-Megawatt-Kessel ist ein Erd- und Biogasbrenner angebracht. So kann das Biogas bei Ausfall des Bhkw auch direkt zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Letzteres erzeugt im Jahr 6,7 Millionen Kilowattstunden Strom und 6,8 Millionen Kilowattstunden Wärme. Die Wärme deckt damit das ganze Jahr über die Grundlast der angeschlossenen 1.050 Haushalte, der Strom würde für fast 2.000 reichen. Außerdem, argumentiert Jürgen Lehmeier von der EPL, „wer in den Wohngebieten baut, die wir mit dieser Nahwärme beliefern, ist aus dem Schneider“ bezüglich Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) und Energie-Einsparverordnung (EnEV), denn die Wärme aus dem Netz im Weiherfeld habe einen sogenannten Primärenergiefaktor von Null.

Und demnächst soll es noch mehr regenerative Energie geben: Die Gasproduktion der Bika soll um rund 20 Prozent steigen, ein zusätzliches 600-Kilowatt-Seva-Bhkw steht schon in der Energiezentrale und wird derzeit in Betrieb genommen. Es verstromt in Vollast 280 Kubikmeter Biogas pro Stunde, soll aber gar nicht auf Vollast durchlaufen. Stattdessen wird bei geringer Wärmeabnahme Biogas gespeichert werden, um dann bei erhöhtem Wärmebedarf umso mehr zu verbrennen – „dafür die Motorreserve“, so Lehmeier. Damit die Bika mehr Biogas liefern kann, wird das kleinere der beiden vorhandenen Gärrestlager zum Nachgärer umfunktioniert, um die kürzere Verweilzeit im Hauptfermenter auszugleichen. 

www.epl-energie.de
www.input-ingenieure.de
www.bika-biogas.de (im Aufbau)

Dorothee Meier

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 2 / 2011 energie pflanzen erschienen.




Wer immer gut informiert sein will, muß die Zeitschrift energie aus pflanzen lesen.
Kompetente Fachinformationen rund um nachwachsende Rohstoffe und erneuerbare Energien.

nach oben | Startseite

    © 2018 Forstfachverlag GmbH & Co. KG KONTAKT | AGB | DATENSCHUTZ | IMPRESSUM