Biogas is well known in agriculture and food industry. In Austria we realized a project Hagenbrunn nearby Vienna/ Austria, a biogas plant running on waste food and liquid biogenic waste. The electric power output is given with 1320 kW ele, the thermal heat generation is given with 1800 kW thermal heat realized with warm water (95°C/60°C), the substrate feed is given with 25 000 t/year, and the digestate coming out of the biogas plant is 35 000 t/year. The biogas generation of the different substrates, like waste food, grass, potatoes (e.g.) is done by measurements, testing and calculation and leads to the biogas generated by fermentation in a range of 700 Nm³/h up to 800 Nm³/h, with a methane concentration of 50% up to 65%. The biogas plant Hagenbrunn has a deep influence on the way of irrigation, the way of fertilizing in agriculture and vine culture. The biogas plant Hagenbrunn has a deep influence on the regional jobs, the regional companies, it is acting like a knot and center of competence and initiating a lot of spin offs. The main advantage of the biogas plant is using biogenic waste as input substrate and therefor the communities are glad to have a sink using and converting waste food and liquid biogenic waste to biogas. Biogas from the plant is only an intermediate step. In the first realization step biogas is converted to electricity and heat.
Inhaltsverzeichnis
1. Introduction
2. Biogas Plant
3. Dimethyl ether
4. Biogas to Dimethyl ether
5. Combination of processes
6. Intelligent smart soil
7. Conclusion
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Erweiterung von Biogasanlagen durch eine Kopplung mit Vergasungsanlagen und Verfahren zur Herstellung von Dimethylether, um eine energetisch sowie finanziell effizientere Nutzung organischer Abfälle zu ermöglichen. Dabei wird ein ganzheitlicher Kreislaufansatz verfolgt, der neben der Energieerzeugung auch die Aufbereitung von Gärresten zu Düngemittel und Nutzwasser integriert, um landwirtschaftliche Prozesse nachhaltig zu optimieren.
- Technologische Erweiterung von Biogasanlagen durch Syngas-Reformer
- Prozessketten zur Produktion von Dimethylether als fossiler Diesel-Substitut
- Mechanische und chemische Aufbereitung von Gärresten zu Düngemitteln
- Entwicklung digitaler Kontrollsysteme für die intelligente Bodenbewässerung
Auszug aus dem Buch
Biogas Plant
A biogas plant consists of a substrate storage for at least a six months operation, buffering the different mass flow of substrate during the operation of a year. Additional we have a preparation of the substrates increasing the surface, and to prepare for the fermentation in the digester. Because of the wet process we have to mix the substrate with the fluid circulating in the plant between the digester by a pump (often called central pump). For the biogas process we have to understand biogas processes operating on waste, like food waste, manure, and substrates like corn, maize, beet. The process ends with a digester and the with a storage of the digestate (end product of the fermentation process). In input substrate is defined by the gas production of the fresh mass (measured, tested or calculated by formulas (Brick, Schumann)), the anaerobic fermentation process, and at the end to get back the digestate. The biogas resulting form the digester is collected and burned in a CHP engine to produce electricity and heat. But nobody needs electricity and heat, additional the earn of electricity and heat is very small, the economic situation becomes very bad.
Zusammenfassung der Kapitel
Introduction: Der Autor führt in das Projekt Hagenbrunn ein, das biogene Abfälle nutzt, um mittels Biogas- und Vergasungstechnologien Strom, Wärme und Dimethylether zu erzeugen.
Biogas Plant: Es werden die technischen Grundlagen einer Biogasanlage erläutert, wobei insbesondere die Herausforderungen bei der wirtschaftlichen Verwertung der produzierten Energie hervorgehoben werden.
Dimethyl ether: Dieses Kapitel behandelt die chemischen Eigenschaften von Dimethylether sowie die verschiedenen Synthesewege zur Herstellung dieses synthetischen Ethers.
Biogas to Dimethyl ether: Hier werden die prozesstechnischen Möglichkeiten aufgezeigt, Biogas durch Dampfreformierung oder Trockenreformierung in Synthesegas umzuwandeln und weiter zu veredeln.
Combination of processes: Der Fokus liegt auf der Effizienzsteigerung von Biogasanlagen durch die Kombination mit Vergasungseinheiten, um mittels eines sogenannten "Bottom-Cycle" schwachgasbasiert Energie zu gewinnen.
Intelligent smart soil: Es wird die Aufbereitung von Gärresten zu Wasser und Dünger beschrieben, um durch präzise Bewässerungssteuerung die landwirtschaftliche Produktivität zu erhöhen.
Conclusion: Der Autor resümiert, dass vernetzte Biogasanlagen als regionale Kompetenzzentren nicht nur die Umwelt entlasten, sondern auch eine nachhaltige wirtschaftliche Infrastruktur fördern.
Schlüsselwörter
Biogasanlage, Dimethylether, Vergasung, Kreislaufwirtschaft, Gärrestaufbereitung, Synthesegas, Landwirtschaft, Nachhaltigkeit, Biomasse, Düngemittel, Bewässerung, Energieeffizienz, Reformierung, Smarte Böden
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der vorliegenden Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technologischen Erweiterung klassischer Biogasanlagen zu integrierten Systemen, die neben Energie auch hochwertige Treibstoffe und landwirtschaftliche Hilfsstoffe produzieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Die zentralen Themen umfassen die Biogasproduktion, die stoffliche Konvertierung mittels Vergasung, die Synthese von Dimethylether und die intelligente Aufbereitung von Gärresten für die Landwirtschaft.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Hauptziel ist es, durch eine Kopplung von Biogas- und Vergasungsprozessen die energetische und finanzielle Effizienz von Anlagen zu steigern und gleichzeitig Umweltressourcen wie Wasser und Dünger zu optimieren.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewandt?
Der Autor stützt sich auf verfahrenstechnische Modellierungen, thermodynamische Berechnungen der chemischen Synthesewege sowie empirische Beobachtungen aus realisierten Pilotprojekten in Österreich.
Welche Aspekte werden im Hauptteil detailliert behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Umwandlung von Biogas in Dimethylether, die Reinigungsprozesse für Gärreste sowie die Integration von Sensorik zur Bodenbewässerung.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Kreislaufwirtschaft, regionale Energieversorgung, Substitution fossiler Dieselkraftstoffe und nachhaltige Bodenbewirtschaftung definiert.
Wie unterscheidet sich dieser Ansatz von klassischen Biogasanlagen?
Im Gegensatz zur konventionellen Strom- und Wärmeerzeugung, die oft wirtschaftlich limitiert ist, integriert dieser Ansatz die Produktion von Dimethylether und die Gewinnung von Düngerkonzentraten, was die Wirtschaftlichkeit signifikant erhöht.
Warum ist die Aufbereitung des Gärrests für den Autor von so hoher Bedeutung?
Die Aufbereitung ermöglicht es, aus einem Abfallprodukt wertvolle Ressourcen (Wasser und Mineralstoffe) zurückzugewinnen, die direkt in den Kreislauf der regionalen landwirtschaftlichen Produktion zurückfließen.
- Arbeit zitieren
- Dr. techn. Johann Gruber-Schmidt (Autor:in), 2018, Biogas and Dimethyl ether are providing water, fertilizer for an intelligent smart soil, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/434506
