Biogasanlagen sind ein zentraler Bestandteil der Energiewende, doch ihre Effizienz hängt stark von der richtigen Kühltechnik ab. Entgegen häufigen Annahmen werden Kaltwassersätze in Biogasanlagen nicht zur Motorkühlung oder Fermenter- Kühlung eingesetzt, sondern ausschließlich bei der Biogastrocknung. Für die Kühlung von Gasmotoren kommen Trockenkühler zum Einsatz.
In diesem Blog erfahren Sie:
- Wo Kaltwassersätze in Biogasanlagen tatsächlich sinnvoll eingesetzt werden
- Warum Trockenkühler für Gasmotoren die bessere Wahl sind
- Welche Lösungen Atlas Copco für die Prozesskühlung bietet
Biogas effizient nutzen: warum die richtige Kühlung entscheidend ist
Biogas gewinnt in Zeiten von Energiewende und Klimakrise zunehmend an Bedeutung. Es handelt sich um ein regeneratives Gasgemisch, das vor allem aus organischen Abfällen, Gülle oder Energiepflanzen erzeugt wird. Der biologische Prozess, bei dem Bakterien organisches Material unter Luftabschluss zersetzen, findet in sogenannten Fermenter statt. Das dabei entstehende Gas, hauptsächlich Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2), kann in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.
Biogas ist nicht nur CO2-neutral, sondern ermöglicht auch die dezentrale Energieproduktion, unabhängig von fossilen Brennstoffen. Doch um das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen, ist eine präzise und zuverlässige Prozesskühlung entscheidend, insbesondere bei der Biogastrocknung, dem einzigen Anwendungsbereich innerhalb von Biogasanlagen, in dem Kaltwassersätze wirklich sinnvoll zu Einsatz kommen.
Biogasanlagen arbeiten mit komplexen biologischen und thermischen Prozessen. Eine durchdachte Kühlstrategie kann hier über Leistung, Langlebigkeit und Sicherheit entscheiden.
Doch nicht alle Komponenten benötigen aktive Kühlung:
- Fermenter werden meist beheizt, z. B. über die Abwärme des BHKW, um den biologischen Prozess konstant zu halten.
- Motorkühlung erfolgt auf hohem Temperaturniveau (ca. 85 °C), hier sind Trockenkühler effizienter und benötigen keinen Kältekreislauf.
- Kaltwassersätze kommen ausschließlich bei der Gastrocknung zum Einsatz, sie senken den Taupunkt gezielt, um Feuchtigkeit aus dem Rohgas zu entfernen.
Die Rolle der Biogastrocknung
Frisches Biogas enthält erhebliche Mengen an Wasserdampf. Wird dieses feuchte Gas in Motoren eingespeist, drohen:
- Korrosion an metallischen Bauteilen
- Schlechtere Verbrennung und geringerer Wirkungsgrad
- Ablagerungen in Leitungen und Filterelementen
Vor der Einspeisung wird das Biogas mit Hilfe eines Kaltwassersatzes aktiv gekühlt. Dabei kondensiert der Wasserdampf, das Gas wird „getrocknet“, und ist bereit für den nächsten Prozessschritt.
Warum Kaltwassersätze für die Biogastrocknung ideal sind
Kaltwassersätze erzeugen zuverlässig kaltes Prozesswasser (z. B. 5–10 °C), das über Wärmetauscher den Gasstrom abkühlt. Je nach Anlagengröße können sie dezentral oder zentral in das Kühlsystem eingebunden werden. Atlas Copco bietet hierfür eine optimale Lösung:
TCX-Serie: Kompakt und effizient
Die luftgekühlten Kaltwassersätze der Serie TCX sind speziell für industrielle Anwendungen konzipiert. Sie arbeiten mit einem integrierten Kältekreislauf, sind kompakt aufgebaut und können schnell installiert werden. Ideal für mittelgroße Biogasanlagen, in denen zuverlässige Biogastrocknung gefragt ist.
- Plug & Play
- Integrierte Steuerung
- Hohe Energieeffizienz mit SEPR-konformen Komponenten
Trockenkühler für Gasmotoren: Die bessere Wahl bei hohen Temperaturen
Während Kaltwassersätze auf niedrige Temperaturen ausgelegt sind, benötigen Gasmotoren eine Kühlung auf deutlich höherem Temperaturniveau (oft über 80 °C). Eine aktive Kälteerzeugung wäre hier ineffizient.
Trockenkühler, auch Dry Cooler genannt, wie sie in der Serie TDV 01–06A von Atlas Copco angeboten werden, nutzen Umgebungsluft zur Wärmeabfuhr, ganz ohne Kältemittel oder Wasserverbrauch. Das spart Energie, Betriebskosten und minimiert das Risiko von Legionellen.
Vorteile der TDV-Serie:
- Luftkühlung ohne Wasserverbrauch
- Keine Kältemittel notwendig
- Besonders energieeffizient bei mittlerem bis hohem Temperaturniveau
- Robust, leise und wartungsarm
Praxisbeispiel: Effiziente Biogastrocknung in einer mittelgroßen Anlage
Ein Betreiber einer 500 kW-Biogasanlage setzt auf BHKW zur Stromerzeugung. Das erzeugte Biogas weist eine Feuchtigkeit von rund 60 % auf. Vor der Einspeisung in den Motor wird es über einen Plattenwärmetauscher gekühlt, gespeist durch einen TCX-Kaltwassersatz, der 7 °C kaltes Wasser bereitstellt. Ergebnis:
- über 90 % der Feuchtigkeit werden entfernt
- weniger Wartungskosten
- stabiler Motorbetrieb auch im Sommer
Für die Motorkühlung wird ein TDV-Trockenkühler verwendet, der mit Umgebungsluft arbeitet, zuverlässig auch bei Umgebungstemperaturen >35 °C.
Häufige Herausforderungen – und wie Atlas Copco unterstützt
- Platzmangel in Technikräumen?
→ Kompakte TCX-Kaltwassersätze benötigen minimale Stellfläche.
- Sommerliche Spitzentemperaturen?
→ TDV-Trockenkühler arbeiten stabil auch bei über 40 °C Außentemperatur.
- Bedarf an automatisierter Steuerung?
→ Elektronikon® Mk5 und Smartlink™ ermöglichen präzise Regelung und Remote Monitoring.
- Anforderungen an Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit?
→ Alle Komponenten sind SEPR-konform und arbeiten mit Kältemitteln mit niedrigem GWP.
Die Rolle der Kältetechnik im Gesamtsystem einer Biogasanlage
Biogasanlagen sind hochkomplexe Systeme, in denen Wärme, Kälte und Energie intelligent miteinander verknüpft werden. Die Kältetechnik spielt dabei eine zentrale Rolle, insbesondere in der Biotrocknung, aber auch im Hinblick auf die Prozessstabilität und die Optimierung des Wirkungsgrads der gesamten Anlage.
Während Trockenkühler ideal für die Motorabwärme geeignet sind, sorgen Kaltwassersätze in der Biogastrocknung für stabile Bedingungen und verhindern Feuchtigkeitseintrag, der zu Korrosion, Schlammbildung oder Leistungsverlust führen kann. Entscheidend ist dabei, dass Kühlung nicht isoliert betrachtet wird, sondern als Bestandteil eines integrierten Gesamtsystems, das auf maximale Energieeffizienz ausgerichtet ist.
Zukunftsorientierte Biogasanlagen setzen zunehmend auf Wärme-Kälte-Kopplung, also die gleichzeitige Nutzung und Rückgewinnung von Prozesswärme und Kälte. Auch die Kombination mit thermischen Speichersystem wird diskutiert, um Lastspitzen auszugleichen und den Betrieb noch flexibler zu gestalten, ein Aspekt, der vor dem Hintergrund der Energiewende immer relevanter wird.
Durch die gezielte Auswahl und Integration der richtigen Kühllösung, ob Trockenkühler oder Kaltwassersätze, wird die Systemeffizienz erhöht, Emissionen reduziert und der nachhaltige Betrieb langfristig gesichert.
Fazit
In Biogasanlagen spielen Kaltwassersätze eine zentrale Rolle bei der Biogastrocknung, nicht aber bei der Kühlung von Motoren oder Fermentern. Für letztere kommen Trockenkühler zum Einsatz – speziell bei höheren Betriebstemperaturen und energieeffizienten Anwendungen.
Atlas Copco bietet ein vollständiges Portfolio für beide Anforderungen:
- TCX-Serie für präzise, zuverlässige Biogastrocknung
- TDV-Serie für effiziente Motorkühlung mit Umgebungsluft
Unsere Experten beraten Sie gerne bei der Auswahl der passenden Kühllösung, abgestimmt auf Ihre spezifische Biogasanlage und immer mit Blick auf Energieeffizienz, Betriebssicherheit und Nachhaltigkeit.
