6_2022 Leseprobe

Fachverband Biogas e.V. | ZKZ 50073 | 25. Jahrgang
www.biogas.org
6_2022
Ab Seite 40
TITELTHEMA
Technik &
Innovation
CfD versus
Erlösabschöpfung 30
Gärdünger in
Wertstoffe verwandeln 86
„Turbomaische“:
Forschungsergebnisse 96

INHALT
Biogas Journal | 6_2022
32 40
EDITORIAL
3 Maximale Verunsicherung
durch das BMWK!
Von Horst Seide
Präsident des
Fachverbandes Biogas e.V.
AKTUELLES
6 Meldungen
10 Bücher
12 Termine
14 Biogas-Kids
16 „Biogas-Peaker“ kommen
20 Jahre zu früh
Von Dipl.-Ing. agr. (FH) Martin Bensmann
20 Spatenstich für nächstes Wärmenetz
Von Andrea Horbelt
22 BIOGAS Convention Digital 2022 &
EnergyDecentral
MESSENEUHEITEN
24 Messeneuheiten auf der
EnergyDecentral
POLITIK
28 Auf der Suche nach der
„Übergewinnabschöpfung“
Von Bernward Janzing
32 Moore, Wälder, Humusböden –
die großen CO 2
-Senken
Von Bernward Janzing
36 Gewinnabschöpfung und Biomassestrategie
erfordern Aufmerksamkeit
Von Jörg Schäfer
Beilagenhinweis: Das Biogas Journal
enthält Beilagen der Firmen agriKomp
und CLEANline sowie den Fachverband
Biogas Messeführer EnergyDecentral.
4

Biogas Journal | 6_2022
INHALT
Technik &
Innovation
40 Wiesengras, Biogas und
Biokunststoffe
Von Dipl.-Geograph Martin Frey
46 Biogasverwertung neu gedacht
Von Christian Dany
54 Grüner Wasserstoff:
Innovative Ansätze für Deponien
und Landwirtschaft
Von EUR Ing Marie-Luise Schaller
TITELFOTO: REVERION GMBH I FOTOS: ADOBE STOCK_BRUNO MADER, MARTIN FREY, JÖRG BÖTHLING
104
58 Emsig, smart und auch mal störrisch
Von Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
WISSENSCHAFT
62 Beikrautregulierung:
Dino gegen Traktorhacke
Von Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
PRAXIS
70 Mit TerraBayt zum „Kohleeinstieg“!?
Von Christian Dany
76 Wo der Mönch den Fermenter bedient
Von Dipl.-Geograph Martin Frey
80 Biogas plus Kompost für die
Kippenböden
Von Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
86 Gärdünger in Wertstoffe verwandeln
Von Dipl.-Geograph Martin Frey
92 Ein Verbundnetz ohne rotierende
Generatoren: Das geht!
Von Dipl.-Ing. Heinz Wraneschitz
94 Anlagen des Monats September
und Oktober
96 Turbomaische: Erfahrungen mit einer
Pilotanlage – biologische Vorbehandlung
von Stroh und Mist
Von Oliver Viertmann, Frank Scholwin,
Johan Grope, Jens Strahl, Ulrich Spitzner,
Petra Rabe, Thomas Balling, Dennis Plock,
Angelika Konold-Schürlein, Steven Pulla
INTERNATIONAL
Israel
104 Hip und Mini – ob das reicht?
Von Dierk Jensen
VERBAND
Aus der Geschäftsstelle
112 Ein Schritt vor, zwei Schritte zurück?
Von Dr. Stefan Rauh und
Dipl.-Ing. agr. (FH) Manuel Maciejczyk
118 Arbeitskreis Gaseinspeisung
Sind Milliarden Jahre alte Lebewesen
die Zukunft der Methanisierung?
Von Dr. Andrea Bauer
124 Strom, Wärme, Mobilität, Grüner
Wasserstoff – das Multitalent
Bioenergie jetzt entfesseln
Von Dr. Simone Peter, BEE
126 Erfolgsgeschichte: 10 Jahre
Kooperation zwischen DVGW, DWA
und Fachverband Biogas
Von Dipl.-Ing. agr. (FH) Manuel Maciejczyk
130 Düngeberatung für Biogasanlagen –
aus der Branche für die Branche
Von Sophia Heinze M.Sc. und
Florian Strippel M.Sc.
RECHT
134 Clearingstelle EEG | KWKG
Ergebnisse zur Erneuerung und
Neuinbetriebnahme im EEG 2004
Von Birthe Kaps und Elena Richter
138 Impressum
5

TITELTHEMA
Technik &
Innovation
Biogasverwertung neu gedacht
Feldtest der
ersten Reverion-
Versuchsanlage mit
der Biogasanlage im
Hintergrund.
Ein neuartiges Systemdesign der Startup-Firma Reverion soll die Effizienz und Flexibilität
der Biogasnutzung revolutionieren: Basierend auf einer Festoxid-Brennstoffzelle verdoppelt
es annähernd den elektrischen Wirkungsgrad. Im Revers-Betrieb wird die Brennstoffzelle
zum Elektrolyseur, wodurch sich Wind- und Solarstromüberschüsse als synthetisches
Methan ins Erdgasnetz einspeisen oder für Nutzungen vor Ort speichern lassen.
Von Christian Dany
Das Gewerbegebiet von Eresing in Oberbayern,
in der Nähe des Ammersees gelegen,
kann ein stattliches Öko-Profil vorweisen:
Ein Teil der Betriebe wird von einem Biomasseheizwerk
versorgt. Es gibt hier eine
Solarfirma, einen Lebensmittelhändler mit bekannter
Biomarke – und seit kurzem ein Startup-Unternehmen,
das die Biogasverwertung revolutionieren will:
die Reverion GmbH, eine Ausgründung aus der Technischen
Universität München. Mit Hochtemperatur-
Brennstoffzellen soll perspektivisch ein elektrischer
Wirkungsgrad von 80 Prozent zu erreichen sein. Außerdem
verspricht das neuartige Kreislauf-Systemdesign
der Reverion-Anlage, weitere Energiewende-
Anforderungen zu erfüllen.
„Wir nutzen Feststoffoxidzellen, die sowohl als
Brennstoffzellen zur Stromerzeugung als auch als
Elektrolyseure zur Energiespeicherung betrieben
werden können“, erklärt Dr. Stephan Herrmann, Geschäftsführer
und Erfinder des Prozesses, „die beiden
Betriebsarten ermöglichen durch kurze Umschaltzeiten
eine flexible und schnelle Anpassung an die
Marktbedingungen. Sie stabilisieren die Stromnetze,
indem die Lücke zwischen fluktuierendem Angebot
und hoher Nachfrage geschlossen wird und sorgen für
eine saisonale Energiespeicherung.“
Drei Jahre Entwicklungsarbeit
Herrmann, bis vor kurzem Leiter der Arbeitsgruppe
für Elektrochemische Energiewandlung am Lehrstuhl
für Energiesysteme der TU München in Garching,
hatte die Idee zu dem Kreislauf-Systemdesign im
Rahmen seiner Dissertation entwickelt. Nach drei
Jahren Entwicklungs- und Installationsarbeiten an
der ersten Versuchsanlage schlossen Herrmann und
seine Mitarbeiter Ende letzten Jahres erfolgreich ein
Forschungsprojekt mit einem mehrwöchigen Feldtest
an einer Praxis-Biogasanlage ab. Aus den Mitarbeitern
wurden Hermanns Mitgründer der Reverion
GmbH und mit dem Startup-Unternehmen sollen nun
modulare, standardisierte Container hergestellt werden,
die sich als Nachrüstlösung für Bestandsanlagen
eignen, die aber auch Neuinstallationen wieder
attraktiv machen sollen.
FOTO: REVERION GMBH
46

BIOGAS JOURNAL | 6_2022
PRAXIS / TITEL
FOTO: CHRISTIAN DANY
Felix Fischer und Jeremias Weinrich
vor einem Schaubild mit dem
Reverion-Systemdesign.
Anhand der ersten Versuchsanlage und
eines Schaubildes erklären Stephan
Herrmann, Felix Fischer und Jeremias
Weinrich von Reverion den Prozess. Am
besten lässt sich die Funktion der Anlage
über den Weg des Gases durch die
Bauteile nachvollziehen. „Die Anlage
ist anschlussfertig konfiguriert, sodass
sie nur eine Strom- und eine Gasleitung
braucht“, beginnt Weinrich. Es gebe eine
klare Schnittstelle zwischen Biogaserzeugung
und der Verwertungseinheit. Das
Biogas komme in den Container und werde
zuerst entfeuchtet und entschwefelt.
„Der Kreislaufprozess besteht im Wesentlichen
aus den drei Hauptkomponenten
Brennstoffzelle, Methanisierungsreaktor
und CO 2
-Abscheidung“, erklärt Fischer
am Schaubild, „die CO 2
-Abscheidung
ist bei uns eine Druckwechseladsorption
(PSA) – eins der gängigen Biomethanaufbereitungsverfahren.
Hier kommt das
gereinigte Biogas zuerst hinein. Im Gegensatz
zu konventioneller Technik mit
etwa 8 bar läuft die CO 2
-Adsorption hier
bei nur 3 bis 4 bar ab.“ Weinrich deutet
auf den Kompressor, der das Gas auf den
erforderlichen Druck bringt. Das im ersten
Prototyp von einem marktbewährten
Hersteller zugekaufte PSA-Modul soll in
Zukunft durch eine optimal an die spezifischen
Prozessbedingungen angepasste
Eigenentwicklung ersetzt werden.
SOFC: Strom durch
Ionenwanderung
Das abgeschiedene Methan strömt in die
Brennstoffzelle. Die Jungunternehmer
verwenden Festoxid-Brennstoffzellen
(SOFC: solid oxide fuel cell, siehe Kasten)
eines europäischen Herstellers, den
die drei (noch) nicht nennen wollen. „Bei
allen marktverfügbaren SOFC liegen die
Leistungen unter 10 Kilowatt elektrischer
Leistung (kW el
) pro Stack (Stapel)“, sagt
Herrmann. Für die Zielgröße der kommenden
Pilotanlage von 100 kW el
werde
also eine hohe Anzahl Brennstoffzellen-
Stacks gebraucht.
„Auf der Anodenseite der Brennstoffzelle
wird das Methan mit Wasserdampf befeuchtet
und auf 650 Grad Celsius (°C)
erwärmt. Es entsteht ein Gas-Dampf-
Gemisch, wobei ein Steam-to-Carbon-
Verhältnis von mindestens 1,6 bis 1,8:1
beachtet werden muss, um Kohlenstoffablagerungen
zu vermeiden“, erläutert
er. Auf der anderen Seite, der Kathode,
werde über ein Gebläse Luft zugeführt.
„Während der Luftstickstoff in dem Prozess
keine Rolle spielt, wandern Sauerstoffionen
durch den Elektrolyten und
oxidieren unser Brenngas.“
Anders als bei konventionellen Brennstoffzellen-Systemen,
die eine Abgas-
Nachverbrennung haben, wandert im
Reverion-Prozess das Restgas aus der
Brennstoffzelle in eine katalytische
Methanisierung. Fischer zufolge durchströme
das Gas hier eine Schüttung aus
„Katalysatorkügelchen“ in einem
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PRAXIS / TITEL Biogas Journal | 6_2022
Schematische Darstellung einer Feststoffoxid-Brennstoffzelle
SOFC: blau die Stromerzeugung, orange der Elektrolysemodus
(H 2
bzw. CH 4
-Produktion).
Container mit der
Reverion-Anlage von
außen.
Festbettreaktor, wodurch es gewissermaßen aufbereitet
und dem frischen Biogas wieder zugemischt
werde: „Durch diese spezielle, patentierte Systemschaltung
haben wir kein Abgas mehr – bis auf das
abgeschiedene CO 2
. Der gesamte Kohlenstoff aus
dem Biogas liegt als CO 2
in Reinform vor und könnte
auch einer Nutzung zugeführt werden. Wir generieren
also ein zusätzliches Produkt.“
„Im Prozess wird auch bei weitem nicht der gesamte
intern erzeugte Wasserdampf benötigt“, fährt Weinrich
fort. Beim ersten Versuchsanlagen-Container
mit 10 kW el
SOFC-Leistung sei der Dampfüberschuss
noch über einen Notkühler auf dem Dach „entsorgt“
worden, weil in dieser Größenordnung die Wärmeauskopplung
nicht lohnte. Dagegen solle beim zweiten
Prototyp die Wärme für eine externe Nutzung bereitgestellt
werden. „Die Reverion-Technologie verfügt
über getrennte Kreisläufe zur Wasserdampferzeugung
und zur Kühlung. Wir haben keine rotierenden
Teile und keine Verbrauchsmaterialien“, fasst der
Physiker zusammen, „das Design ist eine passive
Aneinanderkettung von stationären Bauteilen. Die
Innovation liegt in dem geschickten Zusammenspiel
durch das neue Prozessdesign.“
Wirkt der Kreislauf-Prozess schon ziemlich clever,
kommt der Clou erst noch: der „Rückwärtsbetrieb“
der Brennstoffzelle. „Sie arbeitet entweder als Stromerzeuger
oder als Elektrolyseur – je nachdem, wieviel
Spannung wir anlegen. Das lässt sich auf Knopfdruck
sozusagen umpolen“, lässt Fischer einblicken. Nach
der Umschaltung dauere es etwa eine Minute, bis das
Gas durch den Prozess gelaufen und an der Brennstoffzelle
die richtige Zusammensetzung angekommen
sei.
„Im Elektrolysemodus erzeugen wir aus Wasserdampf
H 2
. Der Sauerstoff wird abgespalten. Wir können in
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BIOGAS JOURNAL | 6_2022
PRAXIS / TITEL
Die Festoxid-Brennstoffzelle SOFC (solid oxide
fuel cell) wird bei hohen Temperaturen von
600 bis 1.000 Grad Celsius betrieben. Davon zu
unterscheiden ist die PEM-FC (Proton Exchange
Membrane Fuel Cell) im Niedertemperaturbereich
von 60 bis 70 Grad Celsius. Letztere wird
auch als Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle
bezeichnet, weil bei ihr eine Polymermembran
als Elektrolyt dient. Die SOFC arbeitet dagegen
mit einem Elektrolyt aus fester Keramik, der für
Sauerstoffionen durchlässig ist, aber für Elektronen
isolierend wirkt. Die Ionenwanderung
sorgt für einen Stromfluss, außerdem wird bei
dem Vorgang Wärme abgegeben. Während die
SOFC die Brenngase H 2
, CH 4
und CO verwerten
kann, muss der PEM-FC reiner Wasserstoff
zugeführt werden. Mit einem elektrischen Wirkungsgrad
zwischen 60 und 70 Prozent erreicht
die SOFC eine höhere Effizienz als die PEM-FC
mit circa 40 Prozent. Bei einem Großteil der
bislang entwickelten Festoxid-Brennstoffzellen
SOFC: ein Energiewende-Joker?
wird Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid als Material
für den Keramik-Elektrolyten verwendet. Der
Zelltyp nennt sich NiO-YSZ wegen Nickeloxid als
Anodenmaterial. „Das Problem bei SOFC war
bislang die Langzeitstabilität, da aufgrund der
hohen Temperaturen die Degradation sehr stark
war“, sagt Felix Fischer von Reverion. Doch inzwischen
habe sich in der Technik viel getan. Er
rechnet mit fünf Jahren Lebensdauer, wobei laufende
Entwicklungen mit metallgestützten Keramik-Zellen
bald zehn Jahre erlauben sollen. In
der Brennstoffzellen-Technologie sieht er großes
Potenzial; auch was Kostensenkungen betrifft,
denn der reine Materialwert mache in der Regel
nur einen Bruchteil der Gesamtkosten aus.
Durch den reversiblen Betrieb werden SOFC
interessant für den Power-to-Gas-Prozess.
Hier ermöglichen sie höhere Strom-zu-Strom-
Wirkungsgrade als mit herkömmlicher Technik.
Revers arbeitende SOFC werden SOEC
(Festoxid-Elektrolyseurzelle, englisch: solid
oxide electrolyzer cell) genannt. Vor allem in
Asien wird die Entwicklung von SOFC und SOEC
vorangetrieben. Die Hersteller und Entwickler
aus dem europäischen Ausland lassen sich
an einer Hand abzählen: Elcogen aus Estland,
Ceres Power aus Großbritannien, Saint Gobain,
Glas- und Keramikkonzern aus Frankreich, IEn,
ein halbstaatliches Institut aus Polen, und Hexis
aus der Schweiz.
In Deutschland gibt es Solidpower aus Heinsberg,
Sunfire aus Dresden und ebenfalls in
Dresden die mPower GmbH, deren Muttergesellschaft
mit der h2e Power Systems ein indisches
Hightech-Unternehmen ist. Allerdings
will Bosch bis 2024 in die Serienproduktion von
SOFC einsteigen und dafür auf die Technologie
des britischen Kooperationspartners Ceres Power
zurückgreifen. In Bamberg, Salzgitter, Wernau
und Homburg sollen Produktionslinien mit
einer Gesamtleistung von 200 Megawatt pro
Jahr aufgebaut werden.
der Elektrolyse CO 2
aus der Abscheidung zugeben,
um ein Gemisch aus H 2
und CO zu erzeugen – ein perfektes
Gas für die Methanisierung. Im vorhandenen
Reaktor entsteht dann wieder ein Gemisch aus Wasserdampf,
CO 2
und diesmal einem hohen Methangehalt,
das dem Kreislauf zugeführt wird.“
Laut Fischer sei es im reversiblen Betrieb möglich,
das Methan auf verschiedene Arten zu verwenden –
entweder zur Einspeisung ins Erdgasnetz oder zur
lokalen Speicherung, um später größere Mengen
Methan zu verstromen oder Fahrzeuge und Landmaschinen
anzutreiben. „Dann hat man die vollständige
Wertschöpfungskette von Biogas auf seinem
Hof. Man nimmt CO 2
aus dem Biogas, was bis jetzt
ja immer Abfall ist, und Überschussstrom aus dem
Netz und wandelt das in Methan um. Wir haben flexibel
die Möglichkeit, entweder Methan oder ‚grünen‘
Wasserstoff zu erzeugen. Wenn sich die H 2
-Wirtschaft
entwickelt und es irgendwann lokale H 2
-Tankstellen
gibt, muss nur ein Ventil umgeschaltet werden, um zu
bestimmen, welches Produkt man haben will.“
Im Elektrolysemodus kann die Anlage die
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PRAXIS / TITEL Biogas Journal | 6_2022
Luis Poblotzki an den
Bildschirmen der
Anlagensteuerung für
die erste Versuchsanlage.
zweieinhalbfache Leistung aufnehmen: Die Brennstoffzelle
mit 100 kW el
braucht als Elektrolyseur im
Volllastbetrieb also 250 kW el
. „Falls das Methan eingespeist
wird, gilt es als ‚Speichergas‘, weil es synthetisch
erzeugt wurde“, erklärt Fischer. Neben dem
Strompreis richte sich die Anlagensteuerung dann
auch nach dem Preis für regeneratives Methan. Perspektivisch
solle die Anlage aber
für die Strom-Direktvermarktung
optimiert werden: Je nach Strompreis
könne sie Strom erzeugen
oder Strom aus dem Netz aufnehmen,
um Methan oder Wasserstoff
zu produzieren.
„Die Anlage lässt sich zyklisch
fahren und zum Beispiel für zwei
bis drei Stunden täglich reversibel
betreiben“, erläutert Weinrich
die Möglichkeiten, „bei Zugang
zum Erdgasnetz wird sie zum saisonalen
Speicher: Man erzeugt
tagsüber Gas und nachts Strom,
wobei im Winter die Stromerzeugungsperioden
dann länger
werden können.“ Und Herrmann
wirft ein: „Übers Jahr gesehen
rechnen wir für etwa die Hälfte der Zeit mit Elektrolysebetrieb.“
Das Einsatzprofil der Anlage sei jedoch maximal flexibel
und könne an die Präferenzen des Betreibers und
Bedingungen am Standort angepasst werden. Eine
weitere Option sei, mit der Reverion eine Biomethan-
Anlage nachzurüsten. Dann wäre eins der drei Bau-
FOTOS: REVERION GMBH
50

BIOGAS JOURNAL | 6_2022
PRAXIS / TITEL
FOTO: CHRISTIAN DANY
teile, die CO 2
-Abscheidung, schon da; genauso wie
eine Einspeiseanlage. Die Reverion-Anlage könnte
die Biomethananlage mit Eigenstrom versorgen.
Momentan arbeitet die Startup-Firma am
Aufbau des zweiten Prototyps. Fischer
zufolge habe mit dem ersten Prototyp
die Funktion des Systems mit Biogas
in einem Feldtest über 1.500
Betriebsstunden bestätigt werden
können. Die erste Anlage
sei mit kleineren Brennstoffzellen
aus China auf eine SOFC-
Leistung von 10 kW el
gekommen.
Mit der zweiten Anlage werde nun
die Leistung mit einem europäischen
Brennstoffzellen-Fabrikat auf 100 kW el
erhöht und eine Wärmeauskopplung aufgebaut.
„Wir kondensieren den bei der Verstromung
entstehenden Dampf und haben dadurch eine Brennwertnutzung“,
erläutert Herrmann, „auf Heizwert-
Basis erreichen wir mit der Wärmeauskopplung einen
Gesamt-Wirkungsgrad von rund 100 Prozent.“
Die dritte wesentliche Weiterentwicklung betreffe die
Anlagensteuerung: „Zwar läuft der Kreislauf-Prozess
schon vollautomatisch, aber die Anlage soll künftig
auf externe Signale, zum Beispiel von virtuellen
„Sie hat immer
etwas Sinnvolles zu tun.“
Dr. Stephan Herrmann
Kraftwerken, reagieren und selbstständig
von Stromerzeugung auf Stromverbrauch zur
Gasproduktion wechseln können“, erklärt Herrmann.
Während bei der herkömmlichen Flexibilisierung von
Biogasanlagen die Gasverwertung zu gewissen Zeiten
stillstehe, solle die Reverion-Anlage immer durchlaufen,
denn: „Sie hat immer etwas Sinnvolles zu tun.“
Der Anlagenbetreiber könne auch in die Steuerung
eingreifen, zum Beispiel um auf Gaserzeugung zu
schalten, wenn die Ernte anstehe und er seinen Gas-
Traktor betanken wolle. Denkbar sei auch, mit
Dr. Stephan Herrmann,
Geschäftsführer
der Reverion
GmbH, vor einer
Abkantpresse in der
Halle am neuen Firmenstandort
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PRAXIS / TITEL Biogas Journal | 6_2022
Neuer Firmensitz der Reverion
GmbH in Eresing.
Die Entwickler der
Reverion-Anlage
und Gründer der
Reverion GmbH, von
links: Felix Fischer,
Jeremias Weinrich, Dr.
Stephan Herrmann,
Luis Poblotzki und
Maximilian Hauck.
eigenem Photovoltaikstrom in der Mittagszeit Methan
zu erzeugen. „Kunden, die autark sein wollen, stehen
bei uns stark im Fokus“, ergänzt Fischer.
Genau in diese Richtung soll es bei dem geplanten
Demonstrationsbetrieb mit der hochskalierten Anlage
gehen: Ab April 2023 stehen Testläufe im Bioenergiedorf
Schäferei in der Oberpfalz auf dem Programm.
Dort betreiben sechs Landwirte eine Gemeinschafts-
Biogasanlage mit 950 kW el
. Die „Macher“ von Bayerns
erstem Bioenergiedorf versorgen bereits ihre
150-Einwohner-Ortschaft und ein Nachbardorf mit
Wärme und betreiben eine Photovoltaikanlage am
Biogas-Standort. Nun wollen sie mit der Reverion-
Anlage einen neuen Ansatz testen, selbst erzeugtes
Gas im Dorf nutzen zu können. Laut Herrmann ist vorgesehen,
die Container-Installation bis Januar 2023
fertigzustellen, sie in Eresing zu testen und dann
nach Schäferei zu transportieren.
Von 5 auf 33 Mitarbeiter
Noch finden einige „Hardware“-Arbeiten am TUM-
Campus in Garching statt. In der Halle am Firmenstandort
Eresing wird gerade die Werkstatt
ausgestattet. Herrmann zeigt eine kürzlich
angelieferte Abkantpresse. Den Übergang
von der Uni zur Firma fördert das Bundeswirtschaftsministerium
über das Programm
Exist. Zum bisherigen Entwickler-Team als
auch zum fünfköpfigen Reverion-Gründerteam
gehören noch Maximilian Hauck und
Luis Poblotzki. Mittlerweile beschäftigt Reverion
schon 25 Mitarbeiter, acht weitere
sind bereits für Anfang 2023 eingestellt.
Zur Finanzierung der Gründungsphase
konnten mehrere Risikokapitalgeber gefunden
werden. Größter Geldgeber ist die
Extantia Capital aus Berlin, die in nachhaltige
Technologien investiert. Entsprechend
ihres Engagements erhielten die
Investoren Stimmrechts-Anteile an der
Reverion GmbH. Beteiligt ist auch der
Münchner Biomethanhändler Landwärme
GmbH. „Für sie ist es ein strategisches Investment,
denn unser Produkt ergänzt ihre
Wertschöpfungskette“, schildert Fischer.
Noch als Studenten und Wissenschaftler
der TU München gewannen die Reverion-
Gründer letztes Jahr beim Studentenwettbewerb
X-Prize Carbon Removal, der durch
die Stiftung des Tesla-Gründers Elon Musk
finanziert wird, eine Anschubförderung
von 250.000 US-Dollar. Risikokapital,
Preis- und Fördergelder zusammengenommen
stehen dem Startup-Unternehmen
somit insgesamt über 7 Millionen Euro für
die Skalierung ihrer Technologie auf eine
marktreife Größe zur Verfügung.
Fischer und Herrmann hatten zuletzt mehrere öffentliche
Auftritte. Auf der Energy Decentral in Hannover
soll die Technologie erstmals einem größeren Publikum
vorgestellt werden. „Wir nehmen ab jetzt auch
Vorbestellungen an“, eröffnet Fischer, „allerdings
sind wir mit unseren begrenzten Kapazitäten fürs
nächste Jahr schon ausgebucht. Die Anlage könnte
also frühestens 2024 geliefert werden und bis dahin
können wir kein konkretes Preisangebot machen.“
Herrmann nennt als grobe Prognose einen Betrag im
hohen sechsstelligen Bereich, den eine 100-kW el
-
Reverion-Anlage im anschlussfertigen Container
kosten soll.
Autor
Christian Dany
Freier Journalist
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FOTOS: OBEN_ CHRISTIAN DANY , UNTEN_REVERION GMBH
52

PRAXIS
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Blick auf das Gelände der Zentraldeponie
Cröbern. In der Bildmitte
die Gasspeicher der KEA, dahinter
der „Mount Cröbern“.
Biogas plus Kompost
für die Kippenböden
In zwei Jahren Bauzeit entstand im sächsischen Störmthal für rund 25 Millionen (Mio.) Euro eine der
deutschlandweit modernsten Anlagen zur Aufbereitung und energetischen Nutzung von organischen
Abfällen. Durch das automatisierte Zusammenspiel von Fermentations- und Rotteprozessen ergibt sich
für die Bergbaufolgelandschaft im Leipziger Südraum nach Aussage der Betreiber ein mehrfacher Klimaschutzgewinn.
Denn neben CO 2
-neutralem, regenerativem Biogas entstehe hochwertiger Kompost und
Flüssigdünger. Damit lasse sich das Kohlenstoff-Speichervermögen auf den umliegenden Kippenböden
verbessern und energieaufwändig hergestellter Industriedünger für die Pflanzenproduktion einsparen.
Von Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
Südlich von Leipzig erhebt
sich auf einer Grundfläche
von sieben Fußballfeldern ein
gut 70 Meter hoher Berg. Die
von Einheimischen scherzhaft
als „Mount Cröbern“ bezeichnete
Erhebung besteht komplett aus Müll.
Auf der Zentraldeponie Cröbern, so der
Blick vom „Mount Cröbern“ auf die Tagebauseen vor den Toren von
Leipzig. Der Abraumbagger links gehört zu einem Freiluftmuseum.
amtliche Name, landete bis zur Inbetriebnahme
einer mechanisch-biologischen
Abfallbehandlungsanlage (MBA), was die
860.000 Einwohner der Region in die
schwarze Tonne warfen.
Seit 2005, dem Start der kompletten
stoffspezifischen Aufbereitung des Hausmülls,
gelangen nur noch mineralische
Abfälle wie Asbest, Schlacken
und belastete Böden
auf die Deponie. Die Bezeichnung
Cröbern erinnert
an eines der vom Kohlebergbau
verschluckten Dörfer
in der Region. Während
sich ab den 1990er Jahren
die Tagebaurestlöcher mit
Wasser füllten und das Erholungsgebiet
Neuseenland
entstand, wuchs auf dem
Kippengelände der inzwischen
zu Teilen begrünte
Deponieberg. Bewirtschaftet
wird die Zentraldeponie
Cröbern von der Westsächsischen Entsorgungs-
und Verwertungsgesellschaft mbH
(WEV), einem Unternehmen des von der
Stadt und dem Landkreis Leipzig gegründeten
Zweckverbandes Abfallwirtschaft
Westsachsen (ZAW).
Auf das Gelände am Fuße des „Mount
Cröbern“ hatten WEV und ZAW im Juli
dieses Jahres zu einem Bürgerfest eingeladen.
Anlass war die weitgehende Fertigstellung
der Kompost- und Energieanlage
(KEA). Nach Abschluss der Inbetriebnahmephase
sollen sich in dem Komplex
jährlich bis zu 42.000 Tonnen über die
Biotonne erfasster organischer Abfall in
rund 3,8 Mio. Kubikmeter Biogas für die
Verstromung sowie in zirka 15.000 Tonnen
(t) hochwertigen Kompost und 2.500
t Flüssigdünger umwandeln.
„Nachdem vor zwei Jahren auch der Landkreis
die in der Stadt Leipzig traditionell
praktizierte gesonderte Sammlung von
Bioabfällen einführte und sich der ZAW
für eine regionale Verarbeitung ausge-
FOTOS: CARMEN RUDOLPH
80

BIOGAS JOURNAL | 6_2022
PRAXIS
Mit dem Befüllen des langsamlaufenden Zweiwellenzerkleinerers in der
Annahmehalle startet der Prozess der Bioabfallverwertung.
Befüllung eines Boxenfermenters mit Bioabfall, während in der
dahinterliegenden Rottehalle gerade eine Box entleert wird.
sprochen hatte, lag es nahe, die entsprechende
Anlage auf dem Gelände der Zentraldeponie
zu errichten. Schließlich war
hier durch die MBA schon viel an notwendiger
Infrastruktur wie Annahmehalle,
Waage oder Sozialgebäude vorhanden“,
begründet WEV-Geschäftsführer Bernd
Beyer die Standortwahl.
Boxenfermenter statt
Pfropfenströmer
In Abgrenzung zur MBA sei aber von Anfang
an klar gewesen, dass mit der neuen
Anlage sowohl Energie als auch hochwertiger
Kompost zur Verbesserung der
landwirtschaftlich genutzten Kippenböden
erschlossen werden sollte. „Deshalb
verwarfen wir während der Planung den
zunächst vorgesehenen Propfenstromreaktor
und entschieden uns, trotz der damit
verbundenen geringeren Gasausbeute,
für eine kombinierte Verwertung aus
Boxenfermentation und Intensivrotte“,
informiert der 56-jährige Diplomingenieur
für technischen Umweltschutz.
Grund sei die bei diesem Verfahren weniger
starke mechanische Beanspruchung
des Inputs. Insbesondere spröde Kunststoffe,
etwa Blumentöpfe oder Einwegbesteck,
würden dadurch nicht so stark
zerkleinert und ließen sich besser aussieben.
In den Analysen der ersten Kompostchargen
habe sich dies bestätigt. Der
ermittelte Flächenanteil an Fremdstoffen
liege deutlich unter dem Grenzwert der
Bundes-Gütegemeinschaft Kompost.
Demnach darf die Fläche der aus einem
Liter Kompost heraussortierten Schnipsel
aus Plastik oder Metall zusammengefügt
maximal eine Fläche von 15 Quadratzentimetern
(etwa die Größe einer Scheckkarte)
ergeben. Dazu trage auch der
BioMethan-Aminwäsche:
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81

PRAXIS
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Herausforderungen beim
Bau der KEA gemeistert
Verfahrensgeber für die KEA ist die Herhof
GmbH aus Solms, die wesentliche Lose gemeinsam
mit der Finsterwalder Bau-Union
(FBU) in einer Bau-Arbeitsgemeinschaft
(ARGE) realisierte. Neben dem Mangel an
Fachkräften sowie Lieferengpässen und Kostensteigerungen
insbesondere bei Dämmstoffen
mit der geforderten Schutzklasse und
Elektronikbauteilen für die Automatisierung
benennt deren Technischer Leiter Markus Witzstrock
die Umsetzung der hohen Sicherheitsstandards,
die sich aus der TRAS 120, dem
technischen Regelwerk für Anlagensicherheit,
ergeben, als Herausforderungen beim Bau der
KEA Cröbern. Letztlich habe man aber in der
ARGE und in Kooperation mit den weiteren
beteiligten Unternehmen alle Probleme lösen
können.
Text: Wolfgang Rudolph
insgesamt relativ niedrige Störstoffanteil
im Sammelgut bei. „Die Infokampagnen,
Aufkleber auf den Behältern und bei
sichtbar vernachlässigter Trennung auch
mal das Stehenlassen der Biotonne und
deren spätere Abholung als kostenpflichtige
Sondertour mit dem Müllauto haben
sich ausgezahlt“, zeigt sich Recyclingexperte
Beyer mit dem angelieferten Input
zufrieden.
Wie aus dem Rohstoff Bioabfall in der
KEA die angestrebten nachhaltigen Produkte
entstehen, erläutert Betriebsleiter
Thomas Weigold bei einer Führung durch
die Anlage, Der 35-jährige Ingenieur für
Energie- und Umwelttechnik hat schon
während seines Studiums an der HTWK
Leipzig als Werkstudent auf dem Deponiestandort
Cröbern gearbeitet und sich
in seiner Bachelor- als auch in der Masterarbeit
mit Themen zur Abfallaufbereitung
befasst.
Schonender Aufschluss des
Biomülls am Anfang
Alles beginnt in der zentralen Annahmehalle.
Hier entladen auch die Spezialfahrzeuge
für die Biotonne in einem gesonderten
Bereich ihre Fracht. Nach dem
schonenden Aufschluss in einem langsam
laufenden Zweiwellenzerkleinerer bewegt
Biogas Journal 210x140
sich der Bioabfall auf einem Förderband
zur Fermenterhalle. Bei diesem ersten
Prozessschritt werden auch Kunststoffsäcke
aufgerissen und Eisenteile mittels
Elektromagneten aus dem Stoffstrom
entfernt.
In der Fermenterhalle dominieren die
seitlich in einer Reihe angeordneten zehn
großen Stahltüren. Dank einer aufblasbaren
Dichtung sorgen sie während der
dreiwöchigen Vergärung für den hermetischen
Verschluss der dahinterliegenden
30 Meter langen und gut 5 Meter breiten
Garagenfermenter. Nach dem Befüllen
der Boxentunnel mit jeweils etwa 250 t
Biomasse vollzieht sich die anaerobe Umsetzung
des organischen Materials hinter
verschlossenen Türen.
Die Vergärung wird durch Animpfen mit
gegebenenfalls vorgewärmten Perkolat
in Gang gesetzt und durch fortlaufende
Berieselung bei einer in der Regel durch
Selbsterwärmung erreichbaren Betriebstemperatur
von 42 Grad Celsius (°C) aufrechterhalten.
Das mit Bakterien angereicherte
Perkolat kommt aus einem knapp
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BIOGAS JOURNAL | 6_2022
PRAXIS
Die Rottetunnel gleichen in Größe und Form den Boxenfermentern.
Die Zuführung der Frischluft erfolgt über Düsen im Boden.
Der getrocknete und hygienisierte Frischkompost wird in den Dosierbunker
eines Kratzkettenförderers mit Dekompaktierwalze gefüllt.
Aufsetzen einer Miete aus Frischkompost für die zwei- bis
dreiwöchige Nachrotte auf der Kompostfläche.
Da beim Aufsetzen der Mieten mit dem noch ungesiebten Kompost leichte
Folienschnipsel vornehmlich oben liegen bleiben, sieht es nach mehr Störstoffen
aus, als tatsächlich enthalten sind.
Letzter Schritt ist die Siebung des Fertigkomposts mit dem
Trommelsieb. Am günstigsten erwies sich in den Tests eine
Maschenweite von 15 Millimetern.
Anlagenleiter Thomas Weigold entnimmt eine
Probe aus dem gesiebten Fertigkompost.
Der fertige Kompost ist holzig, strukturreich
und enthält nahezu keine Fremdstoffe.
In den Containern befinden sich Pumpen und Verteiler sowie der Wärmetauscher für die
Hygienisierung des als Flüssigdünger einsetzbaren überschüssigen Perkolats. Dahinter
die Behälter für Perkolat (blau) und Flüssigdünger (schwarz).
Auf dem Dach über den Fermenterboxen befinden
sich die Speicher für das Gutgas (links) und
das Schwachgas.
83

PRAXIS
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Nach der Auswaschung des Ammoniaks
durchströmt die Abluft aus der KEA
großflächige Biofilter zur Entfernung
von Gerüchen und CO 2
.
dem sich die Sickerlauge von vorangegangenen
Batchprozessen sammelt.
„Idealerweise arbeiten immer neun Boxen,
während in einer der Materialumschlag
erfolgt“, sagt Weigold. Dieses
System der Befüllung und Entleerung sei
auch deshalb vorteilhaft, weil sich in der
Startphase der Fermentation zunächst
Biogas mit einem niedrigen Methangehalt
bildet. Durch die Vermischung mit
höher kalorischem Biogas aus den weiter
fortgeschrittenen Gärprozessen in den
parallel laufenden Garagenfermentern
erhöhe sich die Menge an Gutgas, das als
Kraftstoff für die Verstromung in den beiden
Blockheizkraftwerken (BHKW) mit je
1.125 Kilowatt elektrischer Leistung verwertbar
ist.
Darüber hinaus anfallendes Schwachgas
mit einem Methangehalt unter 20 Prozent
wird abgefackelt. „Wir arbeiten aber
daran, künftig auch mehr Schwachgas
zu nutzen, beispielsweise für die thermische
Behandlung der Abluft aus der
mechanisch-biologischen Aufbereitung
des Hausmülls“, verweist der Anlagenchef
auf Bestrebungen zur weiteren Optimierung.
Nach dem Biogasprozess in den
Rottetunnel
Die ausgegorene Biomasse transportieren
Radlader in den angrenzenden Hallenbereich.
Die von dort zugänglichen acht Rottetunnel
gleichen in Größe und Form den
Garagenfermentern und sind ebenfalls
mit Stahltüren verschließbar. Die Befüllung
der Boxen mit dem Radlader erfolgt
unter gelegentlicher Zugabe von Material
aus dem Überlauf der nachfolgenden
Siebung. Denn in diesem nunmehr umgekehrten,
aeroben Prozessschritt soll von
unten zugeführte Luft durch das locker
aufgeschichtete Haufwerk strömen können.
Das Sauerstoffangebot bewirkt eine
intensive Rotte aufgrund der sich nun
explosionsartig vermehrenden aerophilen
Mikroben.
Die damit einhergehende Erwärmung bewirkt
zugleich eine Entfeuchtung sowie
die Hygienisierung. Letzteres erfordert
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BIOGAS JOURNAL | 6_2022
PRAXIS
„Riecht frisch und erdig.
Fühlt sich krümelig an und
enthält nahezu keine
Störstoffe“
Thomas Weigold
ner Temperatur von mindestens 60 °C
über einen Zeitraum von sieben Tagen.
Trocknungsgrad und Hygienisierungsfortschritt
werden in der Abluft gemessen
und aufgezeichnet. Sollte die Selbsterhitzung
im Haufwerk nicht ausreichen,
lässt sich die Zuführluft mit den BHKW-
Abgasen vorwärmen.
Nach einer Verweilzeit im Rottetunnel
von zwei bis drei Wochen wird der auf
eine Restfeuchte von 35 bis 38 Prozent
getrocknete Frischkompost entnommen
und in den auf der gegenüberliegenden
Hallenseite montierten Dosierbunker eines
Kratzkettenförderers mit Dekompaktierwalze
gefüllt. Von dort bewegt er sich
auf einem Förderband zum Kompostlagerplatz
für die zwei- bis dreiwöchige
Nachrotte. Auf der künftig teilüberdachten
Betonfläche mit den aufgeschichteten
Mieten befindet sich das Trommelsieb
zum Aussieben der Fremdstoffe. In der
Erprobung ist derzeit eine Siebmaschenweite
von 15 Millimetern.
„Die Herausforderung beim Zusammenspiel
der Prozessphasen besteht darin,
bei der Vergärung viel Biogas für die Verstromung
zu erzeugen, aber noch genügend
Organik für die intensive Rotte zu
belassen, so dass Trocknung und Hygienisierung
durch Selbsterwärmung erzielt
werden und bei nicht zu langer Nachrotte
Kompost mit dem Rottegrad IV bis V entsteht.
Das gelingt uns mit jedem Durchlauf
etwas besser“, sagt Weigold. Dabei
entnimmt er dem Haufen eine Handvoll
gesiebten Fertigkompost, riecht daran
und zerbröselt die Probe zwischen Fingern
und Daumen. „Riecht frisch und
erdig. Fühlt sich krümelig an und enthält
nahezu keine Störstoffe“, stellt er zufrieden
fest.
Der Qualitätskompost sowie der als Flüssigdünger
nutzbare Überschuss an Perkolat
aus der anaeroben Vergärung könnte
also demnächst die Fruchtbarkeit der
umliegenden Ackerböden erhöhen und
so den Hinterlassenschaften des klimaschädlichen
Braunkohletagebaus nachträglich
einen Ökobonus abtrotzen. „Ein
halbes Dutzend Agrarbetriebe, die zum
Teil auf Kippenböden mit niedrigen Bodenwerten
wirtschaften, sind interessiert.
Sie haben bereits den Fertigkompost in
der Anlage begutachtet und es gibt Gespräche
mit der WEV“, berichtet Yvonne
Kern, Geschäftsführerin des Kreisbauernverbandes
Borna Geithain Leipzig e.V.
Autor
Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
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85

WISSENSCHAFT
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Foto 1: Biogasanlage Grabsleben mit angeschlossener Turbomaische.
Turbomaische: Erfahrungen mit einer
Pilotanlage – biologische Vorbehandlung
von Stroh und Mist
Im Forschungs- und Entwicklungsvorhaben „Effizientes Biogas aus biologisch behandeltem
Stroh (EBBBS)“ wurde eine Pilotanlage zur biologischen Vorbehandlung von Getreidestroh
und Mist am Standort der Biogasanlage Grabsleben errichtet und betrieben. Ziel
war es, das „Turbomaische“-Verfahren im großtechnischen Maßstab zu erproben und das
Potenzial des Verfahrens für Ertragssteigerungen zu bewerten.
Von Oliver Viertmann, Frank Scholwin, Johan Grope, Jens Strahl, Ulrich Spitzner, Petra Rabe,
Thomas Balling, Dennis Plock, Angelika Konold-Schürlein, Steven Pulla
Das Verfahren wurde durch die Firma
BIONOVA GmbH entwickelt, von MTM-
Anlagenbau GmbH im Pilotmaßstab umgesetzt
und in den Anlagenbestand der
Biogasanlage Grabsleben integriert. Die
Firma Phytobiotics Futterzusatzstoffe GmbH unterstützte
bei der Durchführung und Auswertung von
Laboranalysen. Die wissenschaftliche Begleitung
erfolgte durch das Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft
und Energie (IBKE). Gefördert wurde das
Projekt durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe
(FNR) aus Mitteln des Bundesministeriums für
Ernährung und Landwirtschaft (BMEL).
Im Vergleich zu anderen Vorbehandlungsverfahren
benötigt die Turbomaische (nachfolgend mit TM abgekürzt)
weder Enzyme noch speziell gezüchtete Mikroorganismen
noch hohe Temperaturen. Es ist lediglich
der Zusatz von Prozessadditiven nötig, die jedoch
deutlich geringere Kosten nach sich ziehen. Im Projekt
wurden die Additive der Marke SensoPower von
der Firma Phytobiotics Futterzusatzstoffe GmbH bereitgestellt.
Dabei handelte es sich um ein Additiv zur
Schaumbekämpfung und das Produkt SensoPower S,
das den patentierten Wirkstoff Sangrovit enthält und
eine Aktivierung und Stabilisierung der Mikroorganismen
bewirkt.
Wesentlicher Vorteil der Turbomaische ist der geringe
Energieverbrauch. In der Pilotanlage wurde ein
durchschnittlicher Leistungsbedarf an Strom von
20,2 Kilowatt (kW) ermittelt. Bezogen auf die übliche
96

BIOGAS JOURNAL | 6_2022
WISSENSCHAFT
Foto 2: TM-Pilotanlage – Stand 13. Juli 2020.
Tabelle 1: Täglicher Substrateinsatz im Fermenter
mit und ohne Turbomaische-Behandlung
Tagesfütterungsmenge 01.09.20
bis 16.11.20 im Mittel in t FM
Tagesfütterungsmenge 17.11.20
bis 24.01.21 im Mittel in t FM
Maissilage 35,4 34,8
Stroh unbehandelt 6,0 0,5
Stroh behandelt 0 4,2
Rindermist unbehandelt 6,9 0,2
Rindermist behandelt 0 2,3
Pferdemist unbehandelt 0,2 0
Pferdemist behandelt 0 0,6
Schafmist unbehandelt 0 0,7
Schafmist behandelt 0 5,1
Kartoffeln 0,2 0,8
Rindergülle 0 1,8
Schweinegülle 14,8 17,7
HTK 5,5 5,9
Einsatzstoffmenge von etwa 13,5 Tonnen (t) Frischmasse
pro Tag ergibt sich ein spezifischer Strombedarf
von 36 Kilowattstunden (kWh)/t Frischmasse. Im
Vergleich erfordert die mechanische Aufbereitung in
alternativen Verfahren 70 bis 150 kWh elektrische
Energie pro Tonne Frischmasse. Es wird mindestens
die Hälfte des Strombedarfes eingespart. Zu berücksichtigen
ist, dass es sich hier um eine Pilotanlage
handelt, die noch Potenzial hinsichtlich einer energetischen
Optimierung hat.
Die Turbomaische am Standort der
Biogasanlage Grabsleben
Die Biogasanlage Grabsleben besteht aus vier Fermentern
(davon zwei liegende Fermenter F3 und F4),
zwei Nachgärern und sieben Gärproduktlagern. Die
Anlage wurde ursprünglich mit den Behältern F1,
F2, NG1, GPL 1 bis 4 errichtet und 2019/20 um die
restlichen Anlagenteile erweitert. Praktisch handelt
es sich um zwei bis auf die Gasnutzung vollkommen
voneinander unabhängige Biogasproduktionsanlagen.
Neben 3,6 Megawatt (MW) installierter elektrischer
Blockheizkraftwerk-(BHKW)-Leistung verfügt
der Standort über eine Biogasaufbereitungsanlage
mit einer Einspeisekapazität von 700 Normkubikmetern
pro Stunde (Nm³/h). Die TM-Pilotanlage (Foto 2)
ist an den liegenden Fermenter 3 (F3, graues Gebäude,
Foto 1) angeschlossen.
Die Pilotanlage besteht aus einem axial gerührten und
von unten belüfteten Reaktor mit 180 Kubikmetern
(m³) Nutzvolumen und einem Kontroll- und Pumpenraum
(grün-weißer Container im Vordergrund, siehe
Foto 2). Zur Optimierung der Prozessparameter fanden
Untersuchungen an Versuchsfermentern (Foto 3) der
Firma BIONOVA statt. Die Versuche erfolgten sowohl
vorbereitend als auch parallel zum Betrieb der Pilotanlage.
Behandelte Substrate
In den Versuchszeiträumen kamen in Fermenter 3
Maissilage, Kartoffeln, Stroh und tierische Exkremente
[Hühnertrockenkot (HTK), Gülle und Mist]
zum Einsatz. Die lignocellulosehaltigen Substrate
Stroh, Rinder-, Pferde- und Schafmist wurden vor der
Vergärung in der TM behandelt. In Tabelle 1 sind die
in Fermenter 3 eingesetzten Substratmengen sowie
die entsprechende Anzahl der Fütterungstage für den
Zeitraum 01.09.2020 bis 24.01.2021 (146 Tage)
aufgeführt.
In diesem Zeitraum war vereinbart, dass Fermenter 3
mit dem hier dargestellten, weitgehend unveränderten
Substratmix gefüttert wird, um einen Vergleich
vor und nach Inbetriebnahme der Turbomaische
realisieren zu können. Da auf die Anlieferung der
Mistarten kaum Einfluss besteht, war das Ziel des
Misteinsatzes eine konstante Menge unabhängig
von der Herkunftstierart. Der Betrieb der Turbomaische
in diesem Zeitraum fand vom 17.11.2020 bis
24.01.2021 (68 Tage) statt. Die grün markierten
Zeilen zeigen die Substratmengen, die in der TM vorbehandelt
wurden. Die zu behandelnden Substrate
wurden mit der Dünnphase aus der Separation auf
einen TS-Gehalt zwischen 13 Prozent und 14 Prozent
angemischt und in die TM gepumpt.
Erfahrungen aus dem Pilotbetrieb
Die Pilotanlage wurde Ende 2019 / Anfang 2020 errichtet
und nach einer Vielzahl von technischen
97

WISSENSCHAFT
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Abbildung 1: Vergleich gemessener und simulierter Biogasmengen für Fermenter 3
20.000
Datenausfall
BGA
1. Betriebszeitraum
Havarie
BGA
2. Betriebszeitraum
18.000
tägliche Biogasmengen in m³
16.000
14.000
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
01.09.2020
01.10.2020
01.11.2020
01.12.2020
01.01.2021
Biogas simuliert F3 in m³/Tag
01.02.2021
01.03.2021
01.04.2021
01.05.2021
01.06.2021
01.07.2021
01.08.2021
01.09.2021
01.10.2021
Biogas in m³/Tag gemessen F3
01.11.2021
01.12.2021
01.01.2022
01.02.2022
01.03.2022
Tests im November in Betrieb genommen. Lediglich
die erwünschten TS-Gehalte in der Maische von >13
Prozent wurden nicht erreicht. Über den gesamten
Projektzeitraum ab Inbetriebnahme (16 Monate) gab
es zwei Zeiträume (1 x 2,5 Monate, 1x 8 Monate),
in denen der Turbomaische-Prozess stabil gelaufen
ist. Dies lag zum großen Teil an einer Großhavarie
der Biogasanlage (fast vollständiges Auslaufen eines
Gärrestlagers mit Flutung von Pumpenräumen etc.)
und deren Nachwirkungen.
Nach der Havarie Anfang Februar 2021 dauerte
es nach einigen Versuchen im Mai und Juni bis in
den Spätsommer 2021, bis die Maische wieder in
Betrieb gehen konnte, da unter anderem die Anlagensteuerung
der Biogasanlage zerstört wurde und
ausgetauscht werden musste. Um die Veränderungen
des spezifischen Gasertrages ermitteln zu können,
wurden die Gasmengen von Fermenter 3 separat erfasst
und der Prozess im Fermenter als auch für die
Gesamtanlage modelliert, um gegebenenfalls aus
Änderungen der Anlagenbeschickung resultierende
Änderungen im Gasertrag ausschließen zu können.
Die gemessenen und modellierten Gasmengen werden
in Abbildung 1 und Abbildung 2 veranschaulicht.
Abbildung 1 veranschaulicht in Grün den gemessenen
Gasertrag in Fermenter 3. Ende Oktober bis
Anfang November ist die komplette Datenerfassung
der Biogasanlage ausgefallen, so dass keine Messdaten
verfügbar sind. Ab Mitte November war die TM
in Betrieb für Stroh und Festmist. Ausgehend vom
Substrateinsatz veranschaulicht die lila Linie die modellierte
Gasmenge, die ohne Turbomaische-Einsatz
zu erwarten wäre. Für diesen Zweck wurde im Projekt
ein auf die Biogasanlage Grabsleben angepasstes
Prozessmodell entwickelt.
Die modellierte Gasbildung entspricht bis 20.10.20
in etwa der gemessenen Gasbildung. Im Zeitraum
zwischen Ende November 2020 und der Großhavarie
Anfang Februar 2021 übersteigt die gemessene
Gasbildung deutlich die modellierten Werte. Die
Analyse der Gaszusammensetzung zeigt vor und nach
Einsatz der TM keine relevanten Veränderungen der
Methan- oder Kohlendioxidkonzentration, sodass die
erhöhte Biogasmenge einer erhöhten Methanmenge
entspricht.
Die Veränderung der Differenz zwischen gemessener
und modellierter Biogasmenge wird auf den Einsatz
der TM zurückgeführt, Veränderungen anderer Einflussgrößen
konnten weitestgehend ausgeschlossen
werden. Nach dem Wiederanfahren der TM nach der
Großhavarie lag die gemessene Gasmenge für rund
14 Tage noch über den modellierten Werten, bevor die
TM Mitte April 2021 bedingt durch Störungen (Rührwerk,
starke Schaumbildung) abgeschaltet wurde. Im
zweiten Versuchszeitraum ab August 2021 konnte
der im ersten Versuchszeitraum erreichte Mehrertrag
bis Ende Januar nicht mehr stabil erreicht werden.
Etwa ab Ende Januar 2021 lag die gemessene Gasbildung
dann wieder deutlich und relativ konstant
oberhalb der modellierten Menge. Wie im vorangegangenen
Abschnitt zur Analyse der Prozessparameter
erwähnt, werden die unterschiedlichen
98

WISSENSCHAFT
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Abbildung 2: Vergleich gemessener und simulierter Biogasmengen für die Gesamtanlage
aus Fermenter 3 und 4, Nachgärer 2, GPL 6 und 7
45.000
Datenausfall
BGA
1. Betriebszeitraum
(2,5 Monate)
Havarie
BGA
2. Betriebszeitraum
(8 Monate)
40.000
35.000
tägliche Biogasmengen in m³
30.000
25.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
01.09.2020
01.10.2020
01.11.2020
Biogas verbraucht (inkl. Ein- und Ausspeisung) in m³/Tag
01.12.2020
01.01.2021
01.02.2021
01.03.2021
01.04.2021
01.05.2021
01.06.2021
01.07.2021
01.08.2021
01.09.2021
01.10.2021
01.11.2021
01.12.2021
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BIOGAS JOURNAL | 6_2022
WISSENSCHAFT
Foto 3: Versuchsfermenter der Firma BIONOVA.
Ergebnisse der Gasbildung in den beiden
Versuchszeiträumen in erster Linie auf
die instabile Sauerstoffzehrung und hohe
Temperaturschwankungen zurückgeführt.
Analog zu Abbildung 1 veranschaulicht
Abbildung 2 den gemessenen Gasertrag
in der Gesamtanlage (hellblau) und den
modellierten Gasertrag (dunkelblau).
Von größter Bedeutung ist die Differenz
zwischen modellierter und real erreichter
Biogasbildung für die weitere Auswertung.
Ab Einsatz der TM liegt der real
gemessene Gasertrag in etwa mit dem
modellierten Wert gleichauf, so dass eine
spezifische Zunahme des realen Gasertrages
im Vergleich zum modellierten Wert
ab November 2020 auch aus den Daten
der Gesamtanlage erkennbar ist. Im zweiten
Versuchszeitraum ergibt sich kein
deutliches Bild für die Gesamtanlage.
Die zahlenmäßige Auswertung der Erkenntnisse
aus dem ersten 2,5-monatigen
Dauerbetrieb der Turbomaische zeigt Tabelle
2. Es ist aus dem Vergleich der modellierten
und gemessenen Bio gaserträge
ein deutlicher Mehrertrag nach Einsatz
der Turbomaische sichtbar. Besonders gut
ist dieser bei der Bilanzierung des Hauptfermenters
3 sichtbar.
Wenn die Mehrerträge an Biogas allein
auf die in der TM behandelten Substrate
Mist und Stroh zurückgeführt werden –
was ausgehend von den durchgeführten
Untersuchungen höchstwahrscheinlich
ist – zeigt die Auswertung substanzielle
Mehrerträge. Allein bezogen auf den Fermenter
3 wurde ein spezifischer Biogas-
Mehrertrag im Bereich von 20 bis 69
Prozent aus den behandelten Substraten
Stroh und Mist erreicht. Überraschend
war, dass die Datenanalyse trotz der sehr
langen Aufenthaltszeit in der Gesamtanlage
auch bezogen auf die Gesamtanlage
spezifische Biogas-Mehrerträge in der
Größenordnung von bis zu 70 % gezeigt
hat. Ein entsprechend verminderter
Substrateinsatz im Fermenter bestätigt
diese Ergebnisse und plausibilisiert die
Schlussfolgerungen. Bezogen auf
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WISSENSCHAFT
BIOGAS JOURNAL | 6_2022
Tabelle 2: Mehrertrag im an die Turbomaische angeschlossenen
Fermenter 3 in den Versuchszeiträumen
Zeitraum
Tabelle 3: Auswahl von Prozessparametern und deren Zielwerten
Prozessparameter
Temperatur 32-36 °C
Verweilzeit
Mehrertrag Biogas
ggü. dem Zeitraum
vor IBN der TM
Zielwert-(Bereich)
>0,8 Tage besser 1 bis 1,5 d
TS-Gehalt >11 % und