In den letzten fünf Jahren hat der anaerobe Vergärungssektor (AD) in Großbritannien ein beispielloses Wachstum erlebt, wobei die Anzahl der operativen Anlagen außerhalb des Wassersektors um mehr als 600 Prozent gestiegen ist*. Neben Anlagen, die mit Lebensmittelabfällen, Abwasser und kommunalem/gewerblichem Abfall umgehen, gibt es nun 181 AD-Anlagen, die eine Vielzahl landwirtschaftlicher Substrate wie Düngemittel, Gülle und Pflanzen behandeln**.
Die Vorteile von On-Farm AD
Es ist leicht nachzuvollziehen, warum On-Farm AD so beliebt geworden ist. Viele britische Landwirte, die Opfer von Preiskriegen der Supermärkte, steigenden Energiekosten und volatilen Rohstoffmärkten sind, kämpfen damit, profitabel zu bleiben und stehen unter Druck, die hohen Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Die Verarbeitung von organischen landwirtschaftlichen Abfällen durch eine vor Ort betriebene AD-Anlage ist eine clevere Diversifikationsmöglichkeit, die es Landwirten ermöglicht, in der Landwirtschaft zu bleiben. Sie bietet eine umweltfreundliche Abfallmanagementlösung, die hilft, Emissionen zu reduzieren; sie erzeugt Biogas, das in Elektrizität, Wärme oder Biomethan umgewandelt werden kann, um vor Ort genutzt oder ins Netz eingespeist zu werden, was zur Senkung der Energiekosten beiträgt; und vielleicht am wichtigsten: Sie produziert einen Bio-Dünger (Gärrest). Nicht nur, dass die Produktion von Gärrest die Düngemittelkosten der Landwirte dramatisch senken kann, sie bringt auch wertvolle Nährstoffe wie Stickstoff, Kalium und Phosphor zurück auf das Land und hilft so, die Zukunft der britischen Landwirtschaft zu sichern.
Der Angriff der Regierung auf Erneuerbare Energien
Die jüngste Regierungspolitik hat diese erheblichen Vorteile jedoch nicht anerkannt. Kaum hatte die Branche die 400. AD-Anlage im Juli 2015 bekannt gegeben, setzte die neue konservative Regierung die Bremse an, indem sie sowohl die Vorzertifizierung für die Einspeisevergütung (FIT) als auch die AD-Ausnahme von der Klimawandelabgabe abschaffte. Obwohl das DECC kürzlich seine Verpflichtung zur Wiedereinführung der Vorzertifizierung für das FIT-Programm bestätigt hat, bleibt die Ambition überraschend niedrig: Die Regierung wird zwischen 2016 und 2019 jährlich maximal etwa 20 MW zusätzliche AD-Kapazität unterstützen. Zum Vergleich: 2014 betrug der Zuwachs der Branche allein 48 MW.
Da die Regierung die Grundlagen für eine Zukunft ohne Subventionen legt, ist es daher wichtiger denn je, dass On-Farm AD-Anlagen effizient betrieben werden, wobei jeder Aspekt des Prozesses optimiert wird, um die maximale Rentabilität zu gewährleisten.
Die verantwortungsvollen Betreiber von heute stellen die Gärrestproduktion fest in den Mittelpunkt ihres Geschäfts. Sie verstehen, dass die Schaffung eines hochwertigen Endprodukts, das auch an andere Landwirte verkauft werden kann – und das mit so wenig Energie wie möglich – entscheidend für einen florierenden AD-Betrieb ist, der weiterhin für Investoren attraktiv bleibt.
Effiziente Pasteurisierung von Gärrest
Damit Gärrest als Produkt und nicht als Abfall betrachtet wird, muss er gemäß den PAS 110-Zertifizierungsstandards pasteurisiert werden. Diese Akkreditierung bietet den Landwirten die Sicherheit, dass er sicher auf das Land aufgebracht werden kann. Das 3-Tank Batch Sludge Pasteuriser System von HRS Heat Exchangers erreicht dies unter Verwendung von bis zu 70 Prozent weniger Energie als bestehende Konkurrenztechnologien. Das System arbeitet nach dem Drei-Tank-Prinzip: Während ein Tank gefüllt wird, hält der zweite Tank den Gärrest über 70°C, gleichzeitig wird der dritte Tank entleert. Jeder Prozess dauert eine Stunde.
Traditionell verwenden Systeme, die Gärrest in einem Tank erhitzen, ein Heizjacketsystem – ähnlich wie das Warten auf einen riesigen Wasserkocher, der kocht – und werfen die Wärme dann nach ihrer ursprünglichen Verwendung ab. Das HRS-System jedoch nutzt eine Energiegewinnung und ist typischerweise zwei- bis dreimal effizienter. Durch die Übertragung von Energie vom heißeren (pasteurisierten) Schlamm auf den kühleren (nicht pasteurisierten) Schlamm wird der Energieverbrauch um bis zu 70 Prozent reduziert, was die Wärme maximiert, die andernfalls verschwendet worden wäre. Dies umgeht auch die Notwendigkeit, eine zusätzliche Wärmequelle wie einen Biomassekessel zu installieren, was Hunderte von Tausenden von Pfund zu einem Projekt hinzufügen könnte.
Kostensenkung
Da Landwirte in allen Bereichen ihres AD-Betriebs Kosten senken möchten, bieten die heutigen effizienten Pasteurisierungssysteme reduzierte Ausfallzeiten und eine erhöhte Gärrestproduktion. Das Innenrohr im Wärmetauscher des HRS-Systems, das den Gärrest transportiert, hat ein einzigartiges gewelltes Design; im Gegensatz zu den glatten Rohren, die in alternativen Wärmetauschern verwendet werden. Dies steigert den Wärmeübertrag, indem zusätzliche Turbulenzen erzeugt werden, und hilft auch, Ablagerungen zu reduzieren – während der Gärrest durch das System strömt, bleibt er weniger wahrscheinlich an der Rohrwand haften, was Ausfallzeiten und Wartung verringert und gleichzeitig die Lebensdauer des Systems verlängert.
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit
Die Bestände an Gärrest können je nach Volumen des verarbeiteten Substrats schwanken. Es ist daher wichtig, dass Betreiber ein Pasteurisierungssystem einsetzen, das in der Lage ist, einen kontinuierlichen Prozess aufrechtzuerhalten, auch wenn die Bestände sinken. Die Ergänzung des HRS-Systems mit vier Temperatursensoren – drei am Boden jedes Tanks und einer oben – bedeutet, dass die Tanks bei Bedarf oder bei einem Rückgang des Durchflusses auf halbe Kapazität gefüllt werden können, sodass eine kontinuierliche und flexible Gärrestproduktion möglich ist. Ohne diese Sensoren würde das System auf „langsamen Gang“ gehen, um auf das Füllen der Tanks zu warten, was nicht nur mehr Wärme erfordern würde, sondern auch mit den Kosten des verlangsamten Betriebs oder der Stilllegung und dem Neustart des Systems verbunden wäre.
Es ist auch unerlässlich, dass ein Pasteurisierungssystem an die Bedürfnisse einer individuellen Anlage angepasst wird. Betreiber von On-Farm AD-Anlagen verlangen zunehmend Systeme, die eine reduzierte Stellfläche, Skalierbarkeit und eine flexible Vorlaufzeit bieten; alles Merkmale, die bei HRS Standard sind.
Nachverfolgbarkeit
Aber vielleicht der wichtigste Faktor für jeden Gärrest-Produzenten, der ein neues Pasteurisierungssystem kaufen möchte, ist die Nachverfolgbarkeit. Die Fähigkeit, eine Charge Gärrest auf ihre ursprüngliche Substrat-Lieferung zurückzuverfolgen, ist von unschätzbarem Wert, um Verantwortlichkeit zu demonstrieren und für Sicherheit zu sorgen, und ist eine wichtige Funktion des HRS-Systems, das die firmeneigene Software nutzt, um sicherzustellen, dass seine Kunden jederzeit verantwortlich und konform mit den PAS 110-Standards bleiben.
Überwindung von Gärrest-Lagerungsproblemen
Während Wärmetauscher- und Pasteurisierungstechnologie den On-Farm AD-Betreibern hilft, einen hochwertigen Gärrest zu produzieren, können die enormen Volumina, die produziert werden, schwer zu bewältigen sein. Eine typische 1,5 MW-Anlage erzeugt bis zu 40.000 Tonnen pro Jahr flüssigen Gärrest, was erhebliche wirtschaftliche und logistische Herausforderungen bei der Lagerung und dem Transport mit sich bringt. Da Best Practices vorschreiben, dass Gärrest nicht das ganze Jahr über auf das Land aufgebracht werden kann, ist die Lagerung von Gärrest eine wichtige Überlegung für AD-Betreiber. Tatsächlich verringert das Ausbringen von Gärrest zur falschen Jahreszeit, wenn die Pflanze nicht in der Lage ist, die Nährstoffe vollständig zu nutzen, seinen Wert, kann Ernte-schäden verursachen und das Risiko einer Umweltverschmutzung erhöhen.
Die Reduzierung der flüssigen Fraktion kann helfen, diese Probleme erheblich zu überwinden. Das Digestate Concentration System (DCS) von HRS überhitzt flüssigen Gärrest in einem Vakuum, wodurch der Trockensubstanzanteil typischerweise von vier auf zehn Prozent erhöht und das Gesamtvolumen des produzierten Gärrests reduziert wird. Das bedeutet, dass bis zu 60 Prozent weniger Lagerkapazität benötigt wird und weniger Tankerfahrten erforderlich sind, was dazu beiträgt, die Transportkosten und den CO2-Fußabdruck der Anlage zu senken. Das durch den Prozess entfernte Wasser wird dann zurückgewonnen und kann mit dem AD-Substrat gemischt werden, was die Effizienz des Fermenters erhöht und den Gesamtenergie- und Wasserverbrauch senkt.
Überleben der Stärksten
Der Einsatz intelligenter Wärmetauscher-, Pasteurisierungs- und Konzentrationstechnologie könnte den Landwirten helfen, fast die Hälfte der von ihrer AD-Anlage produzierten Wärme wiederzugewinnen und ihnen gleichzeitig helfen, einen hochwertigen Bio-Dünger zu produzieren, wobei Kosten- und Energieeinsparungen erzielt werden. Der maximale Nutzen aus Gärrest zu ziehen, wird den AD-Betreibern die besten Chancen geben, nicht nur zu überleben, sondern angesichts unsicherer staatlicher Subventionen auch zu gedeihen.