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Biogas als wichtiger Baustein für die Energiewende

Biogas soll zukünftig mehr Bedeutung bei der Energiewende erhalten: Gemäß des neuen, im März 2022 veröffentlichten „REPowerEU“-Plans will die Europäische Kommission die Biomethanerzeugung bis 2030 statt auf 17 Mrd. m³ jährlich auf 35 Mrd. m³ erhöhen. Laut European Biogas Association gibt es europaweit bereits 20.000 Anlagen. Darunter ist auch ein französischer Betrieb, nahe der Hafenstadt Rouen in der Normandie und der pro Jahr bis zu 30.000 t Biomasse verarbeitet. Um diese Verwertungskapazität dauerhaft aufrechtzuerhalten, war es notwendig, Gärrestablagerungen, die sich über eine Periode von mehreren Jahren in den Fermentern gebildet hatten, zu entfernen. Dafür mussten zunächst die Behälter entleert werden. Herkömmliche Transferpumpen waren für diese Aufgabe jedoch ungeeignet, da ihre Rohrleitungen aufgrund des anspruchsvollen Mediums schnell verstopften. Um das Problem zu lösen, wandten sich die Betreiber an die Expertinnen und Experten der NETZSCH Pumpen und Systeme GmbH aus Waldkraiburg, die eine besonders robuste Eintauchpumpe des Typs NEMO^® BT vorschlugen.

Durch das spezielle Rotor-Stator-Förderprinzip, das allen Exzenterschneckenpumpen des bayerischen Herstellers zugrunde liegt, wird das Substrat kontinuierlich und volumetrisch gleichförmig zur Druckseite bewegt – unabhängig von seiner Konsistenz und Beschaffenheit. Für das Biogassubstrat bedeutet das eine höhere Gasproduktion. Der französische Anlagenbetreiber wählte ein Modell mit Aufhängebügel, das an einem Kran befestigt werden konnte. Aufgrund seiner Kompaktheit ließ es sich problemlos durch die obere Falltür des Fermenters ins Innere hinablassen, um das Substrat abzupumpen und die Reinigung zu ermöglichen.

„Für die Verwertung im Rahmen der Biomethanerzeugung eignen sich unterschiedlichste organische Materialien. In der französischen Anlage werden beispielsweise Bioabfälle wie Reste aus der Gastronomie, unverkaufte Ware aus dem Lebensmitteleinzelhandel oder Produktionsabfälle aus der Lebensmittelindustrie genutzt“, so Michael Groth, Leiter des globalen Geschäftsfeldes Umwelt & Energie bei NETZSCH, der für das Projekt in der Normandie zuständig war. Zudem ist die Anlage für Nebenprodukte tierischen Ursprungs zugelassen und verarbeitet Schlämme aus Kläranlagen, septisches Wasser, Speisefette, landwirtschaftliche Nebenprodukte sowie Grünabfälle. All diese Stoffe werden nach und nach in den Fermenter eingebracht, in dem sie umgewälzt und bei einer Temperatur von etwa 38 °C über einen Zeitraum von 80 Tagen durch Bakterien zersetzt werden. Dadurch entsteht Biogas, das zu circa 65 Prozent aus Methan und zu etwa 35 Prozent aus anderen flüchtigen Verbindungen wie Kohlendioxid oder Sauerstoff besteht.

Das gewonnene Gas wird aufgefangen und von einem Blockheizkraftwerk in elektrische sowie thermische Energie umgewandelt. Insgesamt hat die Anlage eine elektrische Produktionskapazität von 5.800 MWh und eine thermische von 2.500 MWh. Das Material, das während des Zersetzungsprozesses im Fermenter nicht verbraucht wird, gelangt in einen Reifungstank, in dem der Abbauprozess abgeschlossen wird. Dabei entsteht Kompost, der reich an Mikroorganismen, Sedimenten und organischen Fasern ist – ein idealer Dünger für die Landwirtschaft.

Herkömmliche Pumpen verstopfen bei Fermenter-Entleerung

Um die Produktionskapazität aufrechtzuerhalten, ist etwa alle drei bis fünf Jahre eine Reinigung des Fermenters notwendig, da es in diesem Zeitraum zu festen Gärrestablagerungen am Boden kommen kann, die entfernt werden müssen. Zu diesem Zweck wollte der Betreiber der französischen Anlage zunächst das gesamte Substrat aus dem Behälter ablassen, wofür eine widerstandsfähige Pumpe benötigt wurde. „Eine der Herausforderungen in der Biogaserzeugung steht im Zusammenhang mit dem verwendeten Substrat“, so der Geschäftsfeldmanager. Im Fall des französischen Bioreaktors hätte das anspruchsvolle Substrat, das bis zu 14 Prozent Feststoffe enthält, die Rohrleitungen vollständig verstopft.

Die Betreiber und Betreiberinnen entschieden sich daher, für die Fermenterreinigung ein robustes Aggregat mit einer Förderleistung von 45 m³/h anzuschaffen. Gleichzeitig sollte es an einem Kran befestigt werden können und klein genug sein, um durch eine Dachluke ins Innere des Behälters zu gelangen. Die NETZSCH Pumpen und Systeme GmbH empfahl für diese Anwendung eine Exzenterschneckenpumpe des Typs NEMO^® BT mit einem Aufhängebügel. „Diese Eintauchpumpen, die entweder mit einem Bügel für Kräne oder einem Domdeckelflansch ausgestattet sind, wurden eigens für das pulsationsarme Entleeren oder Fördern aus offenen sowie geschlossenen Fässern, Behältern, Tanks, Klärbecken oder Gruben konzipiert“, erklärt Michael Groth.

Exzenterschneckentechnologie für anspruchsvolles Fermentersubstrat geeignet

Wie alle Exzenterschneckenpumpen von NETZSCH basiert das Aggregat auf einem Rotor, der sich oszillierend in einem geometrisch auf ihn abgestimmten, feststehenden Stator dreht. Durch die exakte Geometriepaarung bleiben zwischen dem Stator und dem sich darin drehenden sowie zusätzlich radial bewegenden Rotor gleichförmige Förderkammern. Diese bewegen sich kontinuierlich von der Eintritts- zur Austrittsseite, um das Medium zu transportieren. Grundsätzlich kann so jeder Stoff gefördert werden, der fließfähig ist.

Da die Kammern in sich geschlossen sind, wird nicht nur eine Rückströmung verhindert, sondern auch eine volumen- und druckstabile Bewegung des Förderguts sichergestellt, so dass keine Scherkräfte und kaum Pulsation auftreten. „Konsistenz und Viskosität des Mediums sind bei dieser Verdrängertechnologie unerheblich für den Förderstrom, wodurch sich die Pumpe besonders gut für schwierige Medien wie das Fermentersubstrat in der französischen Biogasanlage eignet“, erläutert der Spezialist für Pumpentechnologie. „Die Fördermenge wird dabei durch die Drehzahl und damit durch die Rotor-Drehungen gesteuert.“ Das erlaubt eine flexible Einstellung der Pumpe auf das jeweilige Medium sowie die geforderte Leistung.

Erfolgreiche Behälterentleerung innerhalb von 72 h

Die einzelnen Komponenten der NEMO Pumpen werden stets an die jeweilige Anwendung angepasst, was die Lebensdauer des Aggregats erhöht. So kann beim Rotor beispielsweise zwischen verschiedenen verschleiß- und korrosionsfesten Ausführungen – bis hin zum verschleißfreien Keramikrotor NEMO CERATEC – gewählt werden. Hier stehen eine Vielzahl von Elastomeren zur Verfügung. Das Elastomer wird passend zum Medium gewählt, um bestmögliche Beständigkeit und Produktreinheit zu gewährleisten. Durch die Blockbauweise mit direkt an die Laterne der Pumpe angeflanschtem Antrieb ergeben sich ein geringes Gesamtgewicht und kompakte Abmessungen, so dass sich das Aggregat sehr gut für den Einsatz bei beengten Platzverhältnissen eignet.

„Das gewählte Pumpenmodell NEMO BT ließ sich über seinen Bügel problemlos mit einem Kran zum Fermenterdach emporheben und dann durch eine Dachluke in den Tank absenken. So konnte der Fermenter entleert werden und die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Biogasanlage die im Tank verbliebenen Feststoffreste und die Ablagerungen mit den üblichen Werkzeugen entfernen“, so der Geschäftsfeldleiter Michael Groth. Die Betreiberinnen und Betreiber der Biogasanlage waren mit der Wahl der Pumpe sehr zufrieden.

Kontakt

NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH
Geretsrieder Straße 1
84478 Waldkraiburg
Deutschland
Tel.: +49 8638 63-0
pr.nps@netzsch.com
www.pumps-systems.netzsch.com