Biogasanlagen
Grundsätzlich ist der Aufbau einer Biogasanlage relativ simpel, allerdings gibt es mittlerweile mehrere verschiedene Bauformen, zum Beispiel Nass- oder Trockenfermentationsanlagen. Letztere befinden sich allerdings noch in einem Entwicklungsstadium und sind in Deutschland noch nicht verbreitet. Um die Grundfunktionsweise einer Biogasanlage zu verdeutlichen, wollen wir uns hier auf die Standard-Bauform konzentrieren.Die Hauptbestandteile einer Biogasanlage sind zwei mehr oder minder große Behälter – zum einen der Gärbehälter (auch Gärtank oder Fermenter genannt), zum anderen der Speicherbehälter für das fertig produzierte Biogas. Zusätzlich enthält die Anlage einen Schlammbehälter, welcher mit dem Gärbehälter verbunden ist und in den das Restsubstrat nach der Fermentation abgelassen oder gepumpt werden kann. Weitere wichtige Bestandteile sind das Rührwerk, welches das Substrat im Fermenter ständig in Bewegung hält sowie die Anschlüsse, die aus dem Gasspeicher herausführen. Hier können – je nach Anlage – wahlweise Gasmotoren, Generatoren und Heizkraftanlagen angeschlossen sein, die das in der Anlage produzierte Biogas weiter verwenden. Da die Entwicklung auch im Biogasbereich ständig voranschreitet, weisen moderne Anlagen mitunter eine Vielzahl weiterer Details auf, die zwar nichts mit der Grundfunktionsweise der Anlage zu tun haben, den Betrieb dieser aber bequemer, effektiver und/oder sicherer machen. So ist zum Beispiel der Fermenter bei einer modernen Anlage mit einem Füllstandwächter versehen, der in Verbindung mit einer computergesteuerten Pumpe (die in der so genannten Vorgrube sitzt) dafür sorgt, dass der Fermenter automatisch gefüllt wird und der Füllstand immer auf dem gleichen Niveau bleibt.
Zur Steigerung der Effektivität enthalten moderne Anlagen außerdem einen Nachgärer, in den das Substrat nach der eigentlichen Fermentation weitergepumpt wird. Es gibt mittlerweile sogar Anlagen mit mehreren Nachgärbehältern. Im Nachgärbehälter verbleibt das Substrat wie im Fermenter ebenfalls einige Tage. Man spricht dabei auch von Speicher-Durchfluss-Verfahren. Aufgrund der mehrstufigen Bauweise können Biogasanlagen damit wesentlich effektiver arbeiten – während das Substrat zum nächsten Tank weitergepumpt wird, kann der vorige Tank schon wieder gefüllt werden. Damit die Kette nicht unterbrochen wird, gelangt das Substrat bei diesen Anlagen am Ende automatisch in das Gärrestelager und wird auch dort weiterhin in Bewegung gehalten, so dass sich die einzelnen Inhaltsstoffe nicht voneinander trennen und die Masse jederzeit als fertiger Dünger entnommen werden kann. Ein Füllstandswächter sorgt auch hier wiederum dafür, dass die Anlage bei vollem Gärrestelager automatisch angehalten wird.
Die Steuerelektronik ist bei einer modernen Biogasanlage meist in einem eigenen Häuschen bzw. Container untergebracht, oft befindet sich darin zusätzlich ein an die Anlage angeschlossenes Blockheizkraftwerk (BHKW) sowie ein Kühler für das aus der Anlage kommende Gas. Eine Sicherheitsfackel auf dem Dach sorgt dafür, dass überschüssiges Gas gleich an Ort und Stelle verbrannt werden kann. In den einzelnen Leitungen der Anlage sind zusätzlich Sicherheits- bzw. Rückschlagventile eingebaut. Sie sorgen dafür, dass sich bei einer unbeabsichtigten Entzündung des Gases das Feuer nicht ungehindert durch die einzelnen Leitungen auf die ganze Anlage ausbreiten kann. Die Wärme, welche bei der Nutzung des Biogases im angeschlossenen Blockheizkraftwerk entsteht, kann außerdem durch einen Wärmetauscher aufgefangen und anschließend wieder zum Beheizen des Fermenters genutzt werden.
Animation einer Biogasanlage
Die Animation erläutert, wie in einer Biogasanlage aus Biomasse Strom und Wärme gewonnen werden.