Regenerative Energienutzung (Biomasse)

Pillow plates zur Fermenterheizung direkt in der Biomasse als Nutzung regenerativer Energien

Um einen optimalen Vergärungsprozess zu gewährleisten und damit eine möglichst hohe Gasausbeute zu erzielen, sollte vor allem das Temperaturniveau möglichst konstant gehalten werden. Diese Vorgänge erfolgen in wärmegedämmten, beheizten Fermentern. Zur Aufheizung des Gärsubstrats und zum konstanten Halten des Temperaturniveaus wird der Fermenter mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet. Das Hauptaugenmerk liegt auf den integrierten Heizeinrichtungen und der Wandmontage der Dimple Platte. Unsere Thermoblech-Wärmeübertrager werden über Halterungen an der Fermenterwandung zur optimalen Nutzung des Wärmeüberganges angebracht. Alle Teile sind in Edelstahl ausgeführt. Sie sind somit korrosions- und alterungsbeständig und weisen gegenüber Kunststoffen eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und bessere Wärmeübergansgwerte auf, was sich auf die Dimensionierung der Wärmetauscherfläche unserer pillow plates positiv auswirkt.

Die Bedeutung der erneuerbaren Energien wie Sonne, Wind und Geothermie steigt aufgrund aktueller Ausgangslage. In Deutschland setzt sich der Gesamtverbrauch derzeit zu rund 60 % aus Erdöl und Erdgas zusammen und nur 40 % des deutschen Energiebedarfs können aus heimischen Quellen gedeckt werden. Biogas ist durch die technischen Weiterentwicklungen ein häufig diskutiertes Thema. Umwelt- und Klimaverträglichkeit sowie gesellschaftliche Akzeptanz lassen diesen Energieträger zu einem förderungswürdigen Baustein zur Sicherung der Energieversorgung werden. Nach vorsichtigen Schätzungen könnten in Deutschland etwa 5,5 % des Erdgasverbrauchs durch Biogas gedeckt werden. Biochemische Umwandlungsverfahren wie die Biogasproduktion beruhen auf Gärprozessen. Eine der wichtigsten Prozessgrößen, die Einfluss auf die Prozessstabilität und die Biogasproduktion haben ist die Gärtemperatur, welche die Geschwindigkeit des anaeroben Abbaus beeinflusst. Innerhalb des Gärspektrums unterscheidet man drei Temperaturbereiche, in denen die entsprechenden Bakterienstämme gedeihen.

• unter 25 °C (psychrophile Stämme)
• 30 °C bis 45 °C (mesophile Stämme)
• über 50 °C (thermophile Stämme)

Die meisten landwirtschaftlichen Biogasanlagen werden im mesophilen Temperaturbereich betrieben. Vergärung und Freisetzung von Biogas erfolgen nicht gleichmäßig. Die Gasentstehung ist vielmehr von der biologischen Aktivität der beteiligten Mikroorganismen und der Verdaulichkeit der Ausgangssubstrate abhängig. Um einen optimalen Vergärungsprozess zu gewährleisten und damit eine möglichst hohe Gasausbeute zu erzielen, sollte vor allem das Temperaturniveau möglichst konstant gehalten werden. Diese Vorgänge erfolgen in wärmegedämmten, beheizten Fermentern. Zur Aufheizung des Gärsubstrats und zum konstanten Halten des Temperaturniveaus wird der Fermenter mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet. Aus den Einsatzerfahrungen der Branche ist dabei folgendes festzustellen: Man unterscheidet in integrierte Heizeinrichtung und Wandmontage, auf der der Hauptaugenmerk liegt. In der Regel wird dies mit Kunststoffrohren bewerkstelligt. Diese sind zwar preiswert, längen aber nach und müssen erheblich enger verlegt werden. Das reduziert die Durchgänge und führt schneller zu Ablagerungen von Substrat mit dem Nachteil schlechterer Durchmischung und reduzierter Wärmeleitfähigkeit. Durch alle Kunststoffrohre diffundiert Sauerstoff, welcher in das Heizungswasser gelangt. Diese unerwünschte Tatsache führt zur Verschlammung des Heizungswassers und damit zu einer ständigen Verschlechterung des Energieaustausches. Man benötigt also immer mehr Energie um die gewünschte Heizungswirkung erreichen zu können. Um den Wärmeverlust zu kompensieren werden in der Regel die Vorlauftemperaturen erhöht, was jedoch eine schnellere Verdampfung der Stabilisatoren im Kunststoff und somit eine schnellere Versprödung zu Folge hat. Die Sauerstoffdiffusion nimmt dagegen mit der Versprödung der Kunststoffrohre noch zu. Diese Tatsache kann auch zur Korrosion von metallischen Heizungsrohren und Heizkesseln führen, da diese nicht gegen Korrosion geschützt sind. In die Behälterwand integrierte Heizeinrichtungen haben sich bei Beton nicht bewährt, da dies zum Abplatzen des Baumaterials führen kann.

Zum Teil werden auch Fußbodenheizungen in die Behälterböden einbetoniert. Deren Wirksamkeit ist jedoch eingeschränkt, da Sinkschichten wärmedämmend wirken und die Wärmeabgabe der Bodenheizung dadurch stark eingeschränkt wird.

Folgende Aspekte sind an dieser Stelle ebenfalls hervorzuheben:

• Einfache Reinigung der pillow-plate durch leicht zugängige Oberfläche
• Beliebige Gestaltung der pillow-plate Wärmeüberträger nach Anwendungskriterien oder Vorgabe erneuerbarer Energien  
• Individuelle pillow plate Ausführungen in Abmessung, Form und Material ermöglichen den flexiblen Einsatz bei erneuerbaren Energie
• Flexible, an alle Bedingungen anpassbare Konturen der pillow plates durch frei programmierbare CNC-Laserschweissanlagen zur Wärmeübertragung
• Niedrige Materialkosten durch Verwendung dünner pillow-plate Bleche im Einsatz erneuerbarer Energien
• Niedrige Fertigungskosten von pillow-plates durch automatisierte Schweissverfahren im Einsatz erneuerbarer Energien
• Einfache Reinigung von pillow-plates durch leicht zugängige Oberfläche im Einsatz erneuerbarer Energien
• Homogene Temperierung und Wärmeübertragung durch pillow plates im Einsatz erneuerbarer Energien
• Beliebige Gestaltung von Kanalführungen nach Anwendungskriterien oder Vorgabe von erneuerbaren Energien

Unsere Lösung

Die Buco Kissenplatten werden über Halterungen an der Fermenterwandung angebracht. Kissenplatten-Wärmeübertrager an der Behälterwandung montiert (s. Bild).

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