Wie Sauerstoffgeneratoren die Kosteneffizienz in einer Biogasanlage verbessern

Dass eine Biogasanlage unabhängig von jeglicher Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erfolgreich sein kann, zeigt das Beispiel Nat-Ur-Gas Solschen. Diese setzt zur  biologischen Entschwefelung Schwefelwasserstoff unter Zugabe von Luft oder reinem Sauerstoff zu, das dann von speziellen Bakterien im Fermenter zu elementarem Schwefel und Wasser umgesetzt wird.

In diesem Artikel erfahren Sie wie:

• Bedarfsgerechte und effiziente Druckluft- und Sauerstofferzeugung durch Drehzahlregelung funktioniert
• Steuerbare O2-Erzeugung volle Kontrolle in puncto Ex-Schutz ermöglicht 
• Deutlich längere Filterstandzeiten aufgrund sehr guter Abscheideleistung für Schwefelwasserstoff möglich werden

Mit langfristigen Abnahmeverträgen für das erzeugte Gas und hoher Effizienz arbeitet die Biogasanlage wirtschaftlich. Dazu trägt ein Sauerstoffgenerator maßgeblich bei. Mit ihm wird das Gas entschwefelt.

„Wir haben uns bewusst für eine Entschwefelung mit reinem Sauerstoff entschieden. Denn anders als bei der Entschwefelung mit Umgebungsluft können wir unseren O2-Generator genau steuern. Dadurch haben wir unter anderem in puncto Explosionsschutz die volle Kontrolle. Wir wissen, dass wir einen O2-Gehalt von 94 Prozent haben und können die Sauerstoffzugabe so dosieren, dass wir definitiv immer unter der unteren Explosionsgrenze von 2,3 Prozent liegen.“

Michael Klawitter , Anlagenbetreiber Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG

Hohe Effizienz in der Prozesskette durch Sauerstoffgenerator

Die Anlage liefert stündlich 1500 m³ Biogas, das in einer Aufbereitungsanlage konzentriert und dann in das örtliche Low-Gas-Netz eingespeist wird.  Die Voraussetzung für einen EEG-unabhängigen Betrieb ist neben der gesicherten Gasabnahme auch eine hohe Effizienz in der gesamten Prozesskette. Im Bereich der Biogas-Entschwefelung hat ein Sauerstoffgenerator und ein drehzahlgeregelter Schraubenkompressor dazu beigetragen.

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Heinrich Schaper , Betreiber der Biogasanlage und Geschäftsführer der Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG:

"Ein Problem bei der Erzeugung von Biogas ist der entstehende Schwefelwasserstoff. Der verklebt nicht nur die Filter in der Aufbereitungsanlage, sondern er führt auch zu Korrosion in Armaturen und Motoren, da er bei der Verbrennung des Biogases in Schwefeldioxid umgewandelt wird."

Entschwefelung mit reinem Sauerstoff

Bei einer biologischen Entschwefelung wird der Schwefelwasserstoff unter Zugabe von Luft oder reinem Sauerstoff von speziellen Bakterien im Fermenter zu elementarem Schwefel und Wasser umgesetzt.

Die Anlagenbetreiber sind mit der Abscheideleistung des Verfahrens voll zufrieden. „Vor der Aufbereitungsanlage durchläuft das Gas noch einen  Aktivkohlefilter. Dort kommen wir mit einem Schwefelgehalt von 10 ppm an. Nach dem Filter messen wir 0 ppm Schwefel“ (ppm = parts per million).

Ohne die biologische Entschwefelung würde das Gas mit 200 ppm in den Filter eintreten. Die insgesamt 3 Tonnen Aktivkohle müssten dann alle drei Monate ausgetauscht werden. So rechnen die Betreiber mit einer Standzeit von einem Jahr. Außerdem ist eine O2-Konzentration von 0,4 bis 0,5 Prozent nötig, um den Aktivkohlefilter überhaupt zu aktivieren.

Luft wird auf Sauerstoffgehalt von 94% angereichert

Die Sauerstoffversorgung wurde von D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, Melle, geplant und realisiert. Sie besteht aus einem öleingespritzten drehzahlgeregelten Schraubenkompressor GA 11 VSD+, einem O2-Generator vom Typ OGP 8, jeweils einem Speicher für Druckluft und Sauerstoff und den notwendigen Filterstufen für die Druckluft- und O2-Aufbereitung. Die aufbereitete Druckluft gelangt mit einem Druck von 10 bar in einen Speicherbehälter. Von dort aus wird der O2-Generator gespeist, der die Luft auf einen Sauerstoffgehalt von 94 Prozent anreichert. Über einen weiteren Puffertank und zwei elektronische Durchflussmesser fließt der Sauerstoff schließlich in die Fermenter.

„Momentan blasen wir im Schnitt pro Stunde neun Kubikmeter Sauerstoff in die Fermenter ein“, sagt Klawitter. Man versuche immer mit dem empfohlenen Sauerstoffgehalt von 0,5 bis 0,6 Prozent zu fahren. Dafür müsse auch die Druckluftversorgung flexibel sein – ein Grund, warum man sich für den drehzahlgeregelten GA-Kompressor entschieden habe. Der zweite Vorteil der Drehzahlregelung ist der geringe Energieverbrauch, und „je effizienter der Kompressor arbeitet, umso sparsamer wird auch der Sauerstoff erzeugt“, weiß Klawitter.

Wie kommt der gesenkte Energiebedarf bei der Sauerstoff-Erzeugung  zustande?

• Effiziente Sauerstofferzeugung mit dem Sauerstoff-Generator
• Drehzahlregelung des Kompressors
• Mit GA-VSD+-Kompressoren lässt sich der Energiebedarf im Vergleich zur Vorgängergeneration um weitere 9 % reduzieren