Üblicherweise werden zur Planung neuer oder auch zur Bewertung bestehender Biogasanlagen Standardwerte herangezogen, die zum Beispiel auf Gärtests mit bestimmten Substraten beruhen. Wichtig für die spezifische Abbauleistung sind unter anderem die Raumbelastung, also wie viel organische Trockensubstanz dem Fermenter pro Raum- und Zeiteinheit zugeführt wird, sowie die hydraulische Verweilzeit, also die Zeitdauer, die ein Substrat für den Abbau im Fermenter verbleibt. Die betriebsspezifischen Parameter blieben bislang unberücksichtigt.
„Unser neues Berechnungs-Tool erlaubt, auch Daten der eigenen Anlagenstruktur und Prozessgestaltung in das Modell zu integrieren. So lassen sich die spezifischen Eigenschaften der jeweiligen Anlage berücksichtigen“, sagt Dr. Christiane Herrmann, Leiterin des Projekts Opti-Methan, in dessen Rahmen der Methanrechner entwickelt wurde. „Insbesondere die Verweilzeit ist ein entscheidender Faktor, der sich auf die Methanbildung entlang der gesamten Prozesskette auswirkt.“
Weniger klimaschädliches Methan emittieren
Herrmann beschreibt die Vorteile des Rechners folgendermaßen: „Mithilfe des Tools können wir die Umsetzung des Substrats besser bewerten, Schwachstellen in der Prozessführung erkennen und Maßnahmen definieren, die zu höherer Methanbildung oder Substratausnutzung in der Biogasanlage führen.“
Auf Basis der Berechnungsergebnisse kann dann beispielsweise die Beschickung der Biogasanlage optimiert und dadurch die Methanausbeute im Fermenter erhöht werden. „Letztlich erreichen wir dadurch auch, dass der gelagerte Gärrest dann weniger klimaschädliches Methan emittiert“, ergänzt die ATB-Wissenschaftlerin.
Erfolgreiche Anwendung an zehn Biosgasanlagen
Das Berechnungsmodell wurde im Projekt an zehn landwirtschaftlichen Biogasanlagen in fünf Bundesländern erfolgreich angewendet. Es ist derzeit nutzbar für mesophil betriebene Biogasanlagen mit Rührkesselreaktoren, die Mischungen aus nachwachsenden Rohstoffen und Wirtschaftsdüngern verwerten. Die Ergebnisse der Optimierungsberechnung können als PDF-Datei ausgegeben oder für die Weiternutzung zu einem späteren Zeitpunkt lokal gespeichert werden.
In den kommenden Monaten soll die Auswahl von Substraten erweitert werden. Zudem wollen die Forscher noch fehlende Elemente des Tools zur Planung neuer Anlagen ergänzen.
Das 2019 abgeschlossene Projekt Opti-Methan wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) finanziell gefördert und vom Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) unterstützt. Der Abschlussbericht steht hier bereit.
