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Effizienzsteigerung, Betriebsoptimierung
und Repowering von Biogasanlagen
9. Sächsische Umweltmanagement- Konferenz
Dipl.-Ing. Sebastian Otto
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Consulting - Forschung - Engineering - Lieferung
Komplettdienstleistungen aus einer unabhängiger Hand
Firmengruppe

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Firmengruppe - Fachorganigramm
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Firmengruppe - Standorte Deutschland
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Firmenzentrale

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Firmengruppe – Intern. Standorte und Projekte
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© GICON
GICONS LEISTUNGSSPEKTRUM BIOGAS
© GICON
Fachbereich Biogas - Leistungsspektrum
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Biogas Anlagen vom Konzept bis zur Inbetriebnahme
Konzeptionierung, Verfahrenstechnik und Projektentwicklung
Testvergärungen im firmeneigenen F&E-Zentrum zur Investitions-
vorbereitung und -sicherung
Generalplanung (alle Planungsphasen, Objektüberwachung,
Inbetriebnahme)
Schlüsselfertige Errichtung als GU
Anlagenoptimierung von Bestandsanlagen (technisch und betrieblich)
Andauernde Forschung zur Optimierung und Neuentwicklung von
Biogasprozessen
Fachbereich Biogas - Leistungsspektrum

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© GICON
Strukturreiche Abfälle
Strukturarme Abfälle
Unkomplizierte Abfälle
(z.B. getrennt gesammelter Bioabfall,
Grünschnitt, Hausabfall)
(z.B. Speise- und Schlachthausabfälle,
Fette, Schlämme)
(z.B. Gülle, landwirtschaftliche
Reststoffe)
Trockenvergärung
2-stufig, 2-phasig
GICON®-Prozess
Nassvergärung
meist 2-stufig
zentralgerührter
Hochfermenter
Nassvergärung
1- oder 2-stufig
Einfacher Stahlbeton-
fermenter
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Fachbereich Biogas - Leistungsspektrum
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© GICON
STATUS QUO DER BIOGASTECHNOLOGIE
IN DEUTSCHLAND
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Status quo der Biogastechnologie in Deutschland
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Status quo
> 8.000 Biogasanlagen in Deutschland
ca. 250 Biogasanlagen in Sachsen
Neuanlagenzubau marginal im Vergleich zu den
Vorjahren (Tendenz: weiter rückläufig)
Status quo der Biogastechnologie in Deutschland

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200
250
300
150
300
630
820
211
180
1.093
921
1.270
340
335
94
61
0%
5%
10%
15%
20%
25%
-
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
relativer Anlagenzubau
(Bezug: Vorjahreswert Anlagenbestand)
Anzahl neu errichteter BGA
Anlagenzubau pro Jahr
Anlagenzubau relativ zum Vorjahresstand
EEG-Novellen vs. Bestandsentwicklung deutscher BGA
Datenquelle: Fachverband Biogas e.V. (Stand 11/2014), Werte für 2014/ 15 prognostisch
© GICON
EEG 2000
EEG 2004
EEG 2009
EEG 2012
EEG 2014
Status quo der Biogastechnologie in Deutschland

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Status quo der Biogastechnologie in Deutschland
EEG 2014

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Status quo
Marktpotenzial:
Neubau Güllekleinanlagen und Bioabfallanlagen
Betriebsoptimierung/ Repowering* von
Bestandsanlagen
*Repowering im Sinne von Anlagenertüchtigung, nicht zwingend mit Leistungserhöhung
gleichzusetzen (vgl. Rahmenbedingungen EEG 2014)
Status quo der Biogastechnologie in Deutschland

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Theor. Optimierungspotenzial am Beispiel sächsischer BGA*
* eigene Auswertung frei verfügbare mittlerer Betriebsdaten von sächsischer Biogasanlagen (nur 185 validierte/ plausible Datensätze von ca. 250),
Quellen: energy-map.info (DGS e.V.), energieportal-sachsen.de (SAENA GmbH), biomasse-freiberg.de (Verein zur Förderung von Biomasse und
nachwachsenden Rohstoffen Freiberg e.V.
> ca. 85% BGA mit
weniger als 8.000 Vbh/a
Status quo der Biogastechnologie in Deutschland

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Optimierungspotenzial am Beispiel sächsischer BGA*
Nur ca. 15% der ausgewerteten sächsischen Biogasanlagen erreicht
eine BHKW-Auslastung > 90% !
* eigene Auswertung frei verfügbarer mittlerer Betriebsdaten von sächsischer Biogasanlagen (nur 185 validierte/ plausible Datensätze von ca. 250),
Quellen: energy-map.info (DGS e.V.), energieportal-sachsen.de (SAENA GmbH), biomasse-freiberg.de (Verein zur Förderung von Biomasse und
nachwachsenden Rohstoffen Freiberg e.V.
Mittlere jährliche
Vollbenutzungsstunden
des/ der BHKW
Anteil ausgewerteter BGA
inkl. Anlagen mit Direkt-
vermarktung
Anteil ausgewerteter
BGA ohne Anlagen mit
Direktvermarktung
> 8.000
13%
16%
< 8.000
87%
84%
< 7.000
59%
52%
< 6.000
25%
22%
< 5.000
11%
9%
Status quo der Biogastechnologie in Deutschland

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Spannbreite möglicher Einspeiseerlöse bei
unterschiedlichen BHKW-Vollbenutzungsstunden
Viele BGA schöpfen betriebswirtschaftliches Potenzial nicht aus !
Berechnungsansätze: Vergütungssatz pauschal 18 ct/ kWh,
Vollbenutzungsstunden Min/ Mittel/ Max aus Auswertung siehe Folie 8
Installierte
Leistung
Schlechteste
Anlage (MIN)
Durchschnitt
aller Anlagen
Beste Anlage
(MAX)
Maximale
Spannbreite
3.195 Vbh/a
6.700 Vbh/a
8.514Vbh/a
(MAX – MIN)
75 kW
el
43 T€
90 T€
115 T€
72 T€
150 kW
el
86 T€
181 T€
230 T€
144 T€
500 kW
el
288 T€
603 T€
766 T€
479 T€
1.000 kW
el
575 T€
1.206 T€
1.533 T€
957 T€
Status quo der Biogastechnologie in Deutschland

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GICON
®
berät herstellerneutral und themenübergreifend!
BOP
, das
B
iogas-
O
ptimierungs-
P
rogramm
BOP
-
B
iogas
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ptimierungs
P
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Ablauf Programm zur Betriebsoptimierung
Schritt 0: Initiale Anlagenbewertung
Schritt 1: Detaillierte Bestandsanalyse, anlagenspezifisch z.B:
Energieeffizienz/ Anlagenauslastung
Prozessbiologie
Stoffstromlogistik
genehmigungsrechtliche Aspekte
Anlagen- und Arbeitssicherheit
alternative Vermarktungsmöglichkeiten (z.B. DV)
steuerliche Aspekte (z.B. Stromsteuererstattung)
Schritt 2: Ableitung von Optimierungsempfehlungen
Schritt 3: Realisierung mit Ergebniskontrolle
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O
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Schritt 0 - Initiale Anlagenbewertung
Ortstermin mit Anlagenbegehung (Übergabe vorhandener Betriebsdaten)
Ergebniskurzbericht/ Präsentation:
Grobbewertung Betriebsdaten und Anlagenzustand
Identifizierung von Schwachstellen und Ansatzpunkten für
Optimierungsmaßnahmen
Priorisierung von Einzelthemen
Vorschlag zur weiteren Verfahrensweise (Beratungsschwerpunkte,
Untersuchungsprogramm, Zeitrahmen, Zieldefinition)
Ergebnistiefe in Abhängigkeit der Eingangsqualität der Betriebsdaten!
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Schritt 1 -
Bestandsanalyse mit
Mess- und Analyseprogramm*
Energie-, Massen- und Kostenbilanz
Anlagenauslegung und Prozessbiologie
Substratqualitäten, Gasausbeuten, Restgaspotenziale
Methanverluste
Eigenstrom- und -wärmebedarf
Effizienz technischer Komponenten
Betriebsführung und Arbeitsabläufe
Konformität Genehmigung/ Sicherheitstechnik
*Die Entwicklung des Beratungskonzeptes wurde durch das
Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Mess- und Analyseprogramm wird jeweils fallkonkret erstellt.
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Nur eine zielgerichtete Analyse der Bestandssituation kann einen
belastbaren Kosten-/ Nutzenvergleich der Optimierungsmaßnahmen
garantieren!
Beispielanlage 2:
ca. 11% Eigenstrombedarf !
(ohne Holz- und Gärrest-
behandlung)
BOP
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B
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© GICON
Häufige Praxisprobleme und betriebliche Schwachstellen
ineffiziente Anlagentechnik (Rührwerke, Zerkleinerungs-
und Fördertechnik, Pumpen, E-Motoren, BHKW)
unangepasste Kreislaufführung von Prozessströmen
ungenügende Substratqualitäten
instabile Prozessbiologie
Methanleckagen, diffuse Emissionen
ineffiziente Wärmenutzung
Nichtkonformität mit gesetzlichen Vorgaben
unzureichende Betriebsdaten/ Anlagendokumentation
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© GICON
AUSGEWÄHLTE OPTIMIERUNGSBEISPIELE
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Betriebsoptimierung
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vereinfachtes
Energiefluss-
diagramm (Daten
anonymisiert)
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Schwachstellen:
(1)
schlechte Methanausbeute (Energie-
verluste über den Gärrest):
22% unter Richtwert KTBL
30% unter theoretischem Maximum
(2)
diffuse Methanverluste (Leckagen,
Gärrestlager, Vorgrube)
(3)
hoher elektrischer Eigenbedarf (10%)
Wesentliche Empfehlungen:
Verringerung der Rezirkulationsmenge
an flüssigem Gärrest (Einsatz
Rachentrichterpumpe oder Erhöhung
TM-Gehalt in Vorgrube in Kombination
mit angepasster Pumpe)
gasdichtes GPL
(1)
(2)
(3)
Optimierung Fahrweise und Anpassung der Anlagentechnik
Betriebsoptimierung BGA: Beispiel 1

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Optimierung Betriebsweise Separation/ Feststoffdosierung
Bestand:
gewerbliche NawaRo-BGA 2,2 MW
el
Schwachstelle (Auswahl):
Umlaufende Fugatmenge für Fest-Flüssig-
Dosierung zu hoch
Wesentliche Empfehlungen:
Einsatz feinerer Siebeinsatz für Separator
(Reduzierung TM-Gehalt Fugat)
Reduzierung Rezirkulationsmenge Fugat
bedarfsgerechte Separation
Einsparpotenzial/ Mehrerlöse:
bis zu 30.000 € (Gas- und Strommehr-
ertrag, reduzierter Eigenstrombedarf)
statische Amortisationszeit: > 0,5 Jahre
Betriebsoptimierung BGA: Beispiel 2

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Optimierung Rührwerksbetrieb (organisatorische Maßnahme)
Bestandssituation:
elektr. Leistungsaufnahme/ Rührwerkslaufzeiten
Betriebsoptimierung BGA: Beispiel 3
Bestand:
2 Fermenter mit je 3
Schnellläufer- + 2 Langsamläufer-TMR
Schwachstelle:
Schubeintrag zu > 70% über die
energetisch ineffizienten Schnellläufer
Langsamläufer (Großflügel-TMR) fast
nie zeitgleich in Betrieb (Beckengrund-
strömung nicht optimal)
Wesentliche Empfehlungen:
gleichzeitiger, durchgängiger Betrieb
der Langsamläufer
Reduzierung Betrieb der Schnellläufer
(Beibehaltungen summarischer
Schubeintrag, Nh/d)
Einsparpotenzial:
bis zu 50% des Strombedarfs der
Rührtechnik (bis zu 30.000 €/a )

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Ertüchtigung einer stillgelegten Bioabfallvergärungsanlage (Alter: 20 a)
Bestandssituation:
zwischenzeitlich stillgelegt
maroder technischer Zustand
Anpassungsbedarf bzgl. Gesetzeskonformität
Umgesetzte Maßnahmen:
Umrüstung für alternative Substrate
(Speiseabfälle)
Herstellung der Genehmigungsfähigkeit
Einsatz eines Zentralrührwerks anstelle der
pneumatischen Umwälzung (Bestand),
Einsatz effizienter Pumpen und Rührwerke
Emissionsminderungsmaßnahmen
(Behälterabdeckung/ -dichtung)
Weiterbetrieb einer vorhandenen Anlage bei Einsatz alternativer Substrate
Betriebsoptimierung BGA: Beispiel 4

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Anlagenstruktur
(Wartungs-)Termine, Verantwortlichkeiten, Lebenslaufakten
Technische Details
Betriebstagebuch (Produktion,
Substrateingang, Arbeitszeiten, Kontrollen, …
Dokumentenverwaltung/ Genehmigungen
(Gefahr-)Stoffkataster
Energiemanagement
Reporting
CoCheck – ComplianceCheck II
Betriebsoptimierung BGA: Beispiel 5
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ZUSAMMENFASSUNG
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Zusammenfassung
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Die zielgerichtete Analyse der Bestandssituation
garantiert belastbare Kosten-/ Nutzenvergleiche
für die Optimierungsmaßnahmen!
Keine Angst vor ingenieurtechnischer Beratung!
Die gemeinsame Erörterung des
Optimierungsbedarfs gewährleistet ein
passgenaues Leistungspaket den Bedürfnissen
des Betreibers angepasst!
Zusammenfassung
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Mögliche positive Effekte einer gesamtheitlichen Betriebsoptimierung
Verbesserung der betriebswirtschaftlichen Bilanz
Verringerung von Betriebsproblemen, Ausfällen, Stillstandszeiten
bestmögliche Vermeidung von Störfällen und Havarien
Emissionsminderung (CH
4
, NH
3
, Geruch)
ggf. Reduzierung des Flächenbedarfs für den Substratanbau
Ggf. Reduzierung kostenintensiver Substrateinsatz
Akzeptanzverbesserung (Nachbarschaft?)
….
Zusammenfassung
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Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Sebastian Otto
0351/ 47878-89
seb.otto@gicon.de
Dipl.-Ing. Stefan Zorn
0351/ 47878-84
s.zorn@gicon.de
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Projektentwicklung – Planung – Realisierung – Optimierung von Biogasanlagen
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!