Nutzen Sie Ihre AD-Wärme klug

Da die Tarife für die Verbrennungswärme von Biogas im Rahmen des Non-Domestic RHI zwischen 2,2 und 7,5 _p/kWth liegen und die Wärme aus einem mit Flüssiggas betriebenen Kessel derzeit etwa 6,6 _p/kWth kostet, ist der Preis der Wärme offensichtlich. Da ein typischer Gasmotor die Hälfte seiner Leistung als nutzbare Wärme produziert, könnte die von einem 300 _kWe-Motor erzeugte Wärme im Rahmen des RHI bis zu 124.000 £ pro Jahr wert sein, bevor die Tarifdegression berücksichtigt wird.

Wenn Sie eine Biogasanlage mit anaerober Vergärung (AD) planen oder betreiben, ist es sinnvoll, die Effizienz des Prozesses in allen Phasen zu maximieren. Wenn Sie jedoch die Wärme, die im Rahmen des Prozesses auf natürliche Weise entsteht, nicht nutzen, könnte Sie das Tausende von Pfund pro Jahr kosten, insbesondere wenn Sie an anderer Stelle Wärme zuführen.

Die optimale Leistung einer AD-Anlage kann durch die Feinabstimmung der Rohstoffmischung und der Verweilzeiten erreicht werden, um die Biogasproduktion zu maximieren, sowie durch die regelmäßige Wartung des KWK-Motors, um die Stromerzeugung aufrechtzuerhalten. Einige Aspekte werden jedoch übersehen, wie zum Beispiel die Abwärme des Motors. Einige Anlagen nutzen sie zur Beheizung des Fermenters oder zur Pasteurisierung, während andere sie überhaupt nicht nutzen. Dadurch wird möglicherweise eine Ressource verschwendet, die jedes Jahr Tausende von Pfund wert ist. Wenn Sie die Wärme separat für einen anderen Teil des Prozesses erzeugen, z.B. für die Trocknung oder Konzentration von Gärresten (dem organischen Biodünger aus dem AD-Prozess), dann zahlen Sie auch für Wärme, die Sie vielleicht kostenlos erhalten könnten.

 

Nicht ausgelastete Wärmeströme

Eine Lösung besteht darin, diese verschwendete Wärme mit Wärmetauschern einzufangen und zu übertragen. Diese sind eine bewährte Methode, um die in einem Teil eines Prozesses erzeugte Wärme aufzufangen und zur Verwendung in einem anderen Teil zu übertragen. Obwohl sie in Branchen wie der Lebensmittelherstellung und dem Chemiesektor weit verbreitet sind, werden sie in der AD-Industrie nicht ausreichend genutzt.

Es gibt vier Hauptbereiche des AD-Prozesses, in denen Wärme, die verfügbar ist und ansonsten verschwendet werden könnte, genutzt werden kann: Vorwärmen von Rohstoffen, Beheizung des Fermenters, Pasteurisierung und Verdampfung. Welche davon am besten geeignet oder nützlich sind, hängt von Ihrer genauen Situation ab. Aber selbst wenn es nicht möglich ist, die Wärme als Teil Ihres AD-Prozesses zu nutzen, kann überschüssige Wärme immer noch für andere Zwecke verwendet werden, z.B. für Trocknungsprozesse, zum Heizen von Büros oder Werkstätten in der Nähe oder für heißes Wasser zum Abwaschen von Geräten.

Die Nutzung überschüssiger Wärme auf diese Weise ist außerdem kostenlos, ohne dass zusätzlicher Brennstoff gekauft werden muss. Alle diese Anwendungen können mit einem geeigneten Wärmetauscher erfüllt werden, der oft Vorteile gegenüber anderen Technologien wie den Tankheizungen bietet, die häufig für die Pasteurisierung verwendet werden. Ein gut konzipiertes System könnte 40% der von der Anlage erzeugten Wärme zurückgewinnen und nutzen.

 

Wärmetauscher lösen die Herausforderungen der Effizienz

Die Verwendung von Wärmetauschern im Pasteurisierungssystem ist effizienter als die Verwendung von Tanks mit Heizmänteln, da sie einen viel geringeren Wärmebedarf haben; bis zur Hälfte des Bedarfs einiger Systeme. Das liegt daran, dass Tanksysteme eine geringere Wärmeübertragungseffizienz haben und das heiße Wasser nach dem Gebrauch normalerweise ablassen, anstatt es wiederzuverwenden. Die Verwendung von Wärmetauschern bedeutet, dass eine effektive Pasteurisierung von Gärresten, z.B. zur Einhaltung der PAS 110, mit überschüssiger Wärme möglich ist, anstatt eine zusätzliche Wärmequelle wie einen Biomassekessel zu installieren, der Ihr Projekt um Hunderttausende von Pfund verteuern könnte. Ein gut durchdachtes Wärmetauschersystem kann Ihnen einen kontinuierlichen Pasteurisierungsprozess ermöglichen, der weniger Energie verbraucht als alternative Systeme und gleichzeitig eine zusätzliche thermische Regeneration oder Rückgewinnung von bis zu 60 Prozent ermöglicht. Diese eingesparte Wärme kann dann an anderer Stelle im Prozess verwendet werden, z. B. in einer Verdampfungsanlage, und hilft Ihnen, Ihre RHI-Förderung zu maximieren.

Wärme kann auch genutzt werden, um Wasser durch Verdampfung vom Gärrest zu trennen. Mit dieser Technik kann die Gesamtmenge der Gärreste, die die Anlage verlassen, um bis zu 80% reduziert werden, wodurch die mit der Entsorgung der Gärreste verbundenen Transportkosten erheblich gesenkt werden. Ein gut konzipiertes System beinhaltet Maßnahmen, um die wertvollen Nährstoffe im Gärrest zu erhalten, während das verdampfte Wasser kondensiert und wiederverwendet werden kann. Zum Beispiel kann das aufgefangene Wasser dem Ausgangsmaterial wieder zugeführt werden, wenn es in den Fermenter gelangt, so dass der gesamte Prozess in Bezug auf den Wasserverbrauch nahezu autark ist und keine Flüssigkeit mehr aus der Anlage abfließt. Nach der Verdampfung kann der Trockensubstanzgehalt der behandelten Gärreste bis zu 20% betragen (oft eine vierfache Verbesserung), was den Transport und die Handhabung erheblich erleichtert.

Tarifdegression, zunehmender Wettbewerb und Umweltbelange bedeuten, dass die Effizienz direkt mit der betrieblichen Nachhaltigkeit einer Anlage verbunden ist. Der Einbau kosteneffizienter Wärmetauschersysteme in den Prozess von Anfang an oder die Nachrüstung einer bestehenden Anlage ist eine der einfachsten Möglichkeiten, die zukünftige finanzielle Machbarkeit sicherzustellen und jedes Jahr Hunderttausende von Pfund zu sparen.

 

Die wichtigsten Vorteile des Einsatzes der Wärmetauschertechnologie in einer AD-Anlage

• Ein gut konzipiertes System könnte 40% der von einer AD-Anlage erzeugten Wärme zurückgewinnen und nutzen.
• Nach der Verdampfung können die behandelten Gärreste bis zu 20% trockene Feststoffe enthalten
• Im Vergleich zu anderen Techniken verbrauchen Wärmetauscher 50% weniger Wärme, um Gärreste zu pasteurisieren

 

Von Matt Hale, Internationaler Verkaufsleiter, HRS Heat Exchangers