Forschungsprojekt ReBi 2.0

Versuchsergebnisse aus dem ReBi 2.0 Projekt mit einer großtechnischen Biogasanlage zeigen, dass durch die Anpassung der Anlagenkonzeption mit entsprechender Prozessführung/Prozessstufenentkopplung eine steuerbare Biogasproduktion möglich ist. Diese ermöglicht es, den für eine bedarfsgerechte Verstromung notwendigen Biogasspeicherbedarf vor Ort deutlich zu reduzieren und führt zu einer insgesamt höheren Flexibilität der bedarfsorientierten Biogasbereitstellung.

Die konsequente Flexibilisierung von Biogasanlagen leistet einen wichtigen Beitrag zur Markt- und Netzintegration der Erneuerbaren Energien. Die bedarfsgerechte Stromerzeugung wird hierzu häufig über die Speicherung des Gases mit zusätzlichen Speicher- und BHKW-Kapazitäten realisiert. Die Flexibilität des Einspeisebetriebes ist somit von der Größe der Gasspeicher und der Reaktionsgeschwindigkeit der zusätzlich installierten BHKWs abhängig. Mit der neuartigen Anlage zur Regelung der Biogasproduktion wird der zur Verstromung notwendige Biogasspeicherbedarf deutlich reduziert und die Flexibilität erhöht.

Die entwickelte ReBi-Anlage besteht aus einer Hydrolysestufe, einer Separation und einem Festbettfermenter. Der Hydrolysereaktor ermöglicht die Trennung der Prozessphasen „Hydrolyse/Säurebildung“ und „Acetat-/Methanbildung“ und dient der Erzeugung leicht abbaubarer Substrate mit geeigneten Säuremustern. Die anschließende Separation trennt das Hydrolysat in feste und flüssige Phase. Die abgetrennten Feststoffe werden in den Bestandsfermenter für die kontinuierliche Biogasproduktion geleitet. Die flüssige Phase kann zeitlich gezielt in den Festbettreaktor geleitet werden, in dem eine erhöhte Bakteriendichte vorliegt. Sie ermöglicht eine von der Verweilzeit entkoppelte Biogasbildung, die sich insbesondere durch eine hohe Flexibilität auszeichnet.

Die vielversprechenden Ergebnisse des Vorgängerprojektes mit einer ReBi-Technikumsanlage wurden in den Betrieb einer großtechnischen Versuchsanlage in Bad Hersfeld überführt. Der Festbettreaktor konnte über einen Zeitraum von 3 Monaten angefahren werden und lieferte sehr gute Gasqualitäten mit Methangehalten von über 70 Vol.-%. Schwierigkeiten bereitete der Betrieb der Hydrolyse aufgrund hoher Pufferkapazitäten des eingesetzten Inokulums sowie eine sich mit der Zeit ausbildende Schwimmschicht. Nach Instandsetzung und Umstellung des Hydrolysebetriebes konnte die Vorversäuerung stabil bei einem pH-Wert von 4 gefahren werden. Aufgrund des langen Ausfalls der Hydrolyse sind weitere Untersuchungen zur Ermittlung der Belastungsgrenzen des Festbettreaktors sowie zur Variation der organischen Belastung notwendig. Ein wirtschaftlicher Betrieb der ReBi-Anlage ist unter den aktuellen Rahmenbedingungen nur unter äußerst günstigen Standortbedingungen möglich.

Eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung des ReBi2.0-Verfahrens, welche heute mögliche Erlöse durch den Stromverkauf an der Strombörse EEX sowie den Bezug der Flexibilitätsprämie berücksichtigt, ermöglicht es, geeignete Anlagenstandorte und Geschäftsmodelle für den praktischen Einsatz der Anlage zu identifizieren. Dies erlaubt es, das zukünftige Marktpotential der gesteuerten Biogasproduktion mit dem ReBi-Verfahren abzuschätzen.

Das Forschungsvorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtshaft (BMEL) durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert.