Die Flexibilisierung von Biogasanlagen leistet einen wichtigen Beitrag zur Markt- und Netzintegration der erneuerbaren Energien. Die bedarfsgerechte Stromerzeugung wird hierzu häufig über die Speicherung des Gases mit zusätzlichen Speicher- und BHKW-Kapazitäten realisiert. Die Flexibilität des Einspeisebetriebes ist somit von der Größe der Gasspeicher und der Reaktionsgeschwindigkeit der zusätzlich installierten BHKWs abhängig.

Hydrolysestufe zur flexiblen Gasproduktion

Forscher des Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) haben in Bad Hersfeld, am Standort der großtechnischen Versuchsbiogasanlage der Landesanstalt Landwirtschaft Hessen (LLH), erfolgreich eine Vorstufe zur Flexibilisierung der Gaserzeugung im Pilotmaßstab errichtet. Im Rahmen des Forschungsprojektes stellten die Forscher fest, dass die Regelbare Biogasproduktion (ReBi) möglich ist.

Parallel hat die Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst-Fachschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen das ReBi-Verfahren für den Einsatz von schwer vergärbarem Stroh gemeinsam mit leicht versauernden Substraten in einer Technikumsanlage untersucht.

Die entwickelte ReBi-Anlage besteht aus einer Hydrolysestufe, einer Separation und einem Festbettfermenter. Der Hydrolysereaktor ermöglicht die Trennung der Prozessphasen „Hydrolyse/Säurebildung“ und „Acetat-/Methanbildung“ und dient der Erzeugung leicht abbaubarer Substrate mit geeigneten Säuremustern. Die anschließende Separation trennt das Hydrolysat in feste und flüssige Phase. Die abgetrennten Feststoffe werden in den Fermenter für die kontinuierliche Biogasproduktion eingebracht. Die flüssige Phase kann zeitlich gezielt in den Festbettreaktor mit erhöhter Bakteriendichte geleitet werden, was eine von der Verweilzeit entkoppelte, hoch flexible Biogasbildung ermöglicht.

Gute Gasqualität mit über 70 % Methan

Die vielversprechenden Ergebnisse des Vorgängerprojektes mit einer ReBi-Technikumsanlage wurden in den Betrieb einer großtechnischen Versuchsanlage in Bad Hersfeld überführt. Der Festbettreaktor konnte über einen Zeitraum von drei Monaten angefahren werden und lieferte sehr gute Gasqualitäten mit Methangehalten von über 70 Vol.-%. Allerdings bereitete der Betrieb der Hydrolyse aufgrund hoher Pufferkapazitäten des eingesetzten Inokulums sowie eine sich mit der Zeit ausbildende Schwimmschicht Schwierigkeiten, so dass weitere Untersuchungen zur Ermittlung der Belastungsgrenzen des Festbettreaktors sowie zur Variation der organischen Belastung notwendig sind. Ein wirtschaftlicher Betrieb der ReBi-Anlage ist unter den aktuellen Rahmenbedingungen nur unter äußerst günstigen Standortbedingungen möglich.

Das Forschungsvorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtshaft (BMEL) durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert. Den Abschlussbericht finden Sie hier.