Neben dem klassischen Gas-Otto-Motor finden seltener auch Zündstrahl- oder Stirlingmotoren Verwendung wie auch Mikrogasturbinen und Brennstoffzellen. Grade letztere sind jedoch aufgrund der hohen Investitionskosten aktuell noch sehr wenig verbreitet.
Die Biogasaufbereitungsanlage (BGAA)
Die weitere Verwendung des Biogases kann auch darin bestehen es in einer BGAA aufzubereiten und das Gas anschließend dem Erdgasnetz oder einer Erdgastankstelle zuzuführen. Hierbei wird das Gas gereinigt und von seinen Nebenprodukten insbesondere dem Kohlendioxid befreit, bis es schließlich Erdgasqualität hat. Der Veredelungsprozess kann sehr unterschiedlich ausfallen und findet nicht so oft Anwendung wie die Abnahme des Gases durch eine BHKW, bei welchem das Gas auch ohne Aufbereitung verbrannt werden kann.
4. Schritt: Lagerung des vergorenen Substrats auf der Biogasanlage und Aufbau des Gärrestelagers
Beim Vergärungsprozess im Fermenter entstehen Gärreste. Hierbei handelt es sich um verbrauchtes Substrat, welches nicht mehr genügend Biogas liefert um weiterhin im Fermenter zu verweilen. Diese Gärreste werden daher in ein Gärrestelager abtransportiert, wo sie noch einige Zeit zwischengelagert werden. Je nach Aufbau und Funktionsweise einer Biogasanlage kann dies auf befestigten Freiflächen geschehen oder in einem geschlossen System. Da auch bei der Lagerung im Gärrestelager noch gewisse Mengen an Biogas austreten lohnt es sich für flüssige Gärreste den Nachgärbehälter in einem geschlossenen System und unter den selben Bedingungen zu halten wie den Fermenter. Die Biogasanlage wird in ihrer Funktion so optimal ausgeschöpft und liefert weitere nicht unbeträchtliche Mengen des wertvollen Biogases. Da die Gärreste bei dem geschlossenen System nicht auf freier Fläche gelagert werden hat diese Methode neben der Verbesserung der Effizienz auch noch den weiteren Vorteil, dass sich die Geruchsbelästigung im Umfeld der Biogasanlage verringert.
Sowohl bei der Trockenfermentation als auch bei der Nassfermentation entstehen auch feste Gärreste, welche auf flüssigkeitsdichten Flächen gelagert werden müssen, um den Anforderungen an den Umweltschutz gerecht zu werden. Es ist darauf zu achten, dass keine Flüssigkeiten ins Erdreich durchsickern können.
Die Reststoffe aus dem Gärrestelager sind ein idealer Dünger für die Landwirtschaft, da sie einen hohen Nährstoffgehalt aufweisen. Gegenüber Gülle haben sie in der Verwendung als Dünger auch den Vorteil, dass sie chemisch deutlich weniger aggressiv zu Pflanzen sind und der Geruch weniger intensiv ausfällt.
Bei der Trockenfermentation entstehen ebenfalls Gärreste, welche ungefähr die Hälfte der Ausgangsmenge ausmachen. Die Gärreste der Trockenfermentation sind in der Regel stapelbar und lassen sich ebenfalls optimal als Dünger einsetzen.
Die besonderen Anforderungen auf Biogasanlagen: Der Explosionsschutz
Da der energetische wertvolle Teil von Biogas das brennbaren Methan CH4 ist gilt dem Explosionsschutz auf Biogasanlagen eine besondere Aufmerksamkeit. Biogasanlagen unterliegen hinsichtlich Explosionsschutz der Gefahrstoff- und Betriebssicherheitsverordnung. Betreiber von Biogasanlagen sind deshalb verpflichtet neben der Gefährdungsbeurteilung auch ein Explosionsschutzdokument zu erstellen.
Eine explosionsfähige Atmosphäre besteht innerhalb der Grenzen:
- UEG: 6,0 Vol.-% Sauerstoff in Biogas
- OEG: 22,0 Vol.-% Sauerstoff in Biogas
- Die Zündtemperatur beträgt ca. 700°C
Relevante Betriebszustände für den Explosionsschutz an Biogasanlagen sind:
- An- und Abfahren der Anlage
- Ungestörter Normalbetrieb
- Eintritt Betriebsmäßig zu erwartender Störungen
Solange sich das Biogas bei ungestörtem Normalbetrieb im Fermenter, den Gasspeichern und den Leitungen befindet kommt es in einer Konzentration vor, in der die obere Explosionsgrenze (OEG) überschritten wird. Bei Störungen, beim An- und Abfahren der Anlage, oder an Stellen, an denen das Gas auch im Normalbetrieb in die Umgebung austreten kann ist jedoch mit besonderen Explosionsrisiken zu rechnen. Dann besteht die Möglichkeit, dass sich das Biogas mit Sauerstoff durchmischt, wodurch sich innerhalb der Explosionsgrenzen eine explosionsfähige Atmosphäre bilden kann. Um den Anforderungen an den Explosionsschutz gerecht zu werden müssen diverse Reglerwerke zur ordnungsgemäßen Funktion von Biogasanlagen umgesetzt werden. Für den Betrieb von Biogasanlagen sind hier unter anderem die TRGS 529 (technische Regel für Gefahrstoffe) zu nennen sowie die am 21.01.2019 veröffentliche TRAS 120 (Technische Regel für Anlagensicherheit).
Explosionsgefährdete Bereiche werden nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre in Ex Zonen eingeteilt und im Explosionsschutzdokument erfasst. Dabei gelten für Biogasanlagen wie für andere Anlagen mit Explosionsgefährdung folgende Zoneneinteilung: