Mesophiler und thermophiler Anlagenbetrieb
Es gibt eine Doktrin über mesophilen (35-40 °C) und thermophilen (50-55 °C) Anlagenbetrieb. Viele denken immer noch, dass mesophiler Betrieb einen stabileren biologischen Prozess sichert und der thermophile Betrieb schneller und produktiver, aber weniger stabil ist. Vor 10-15 Jahren haben wir das selbst geglaubt und sogar unsere Kunden überzeugt.
Bakterien passen sich Temperaturen zwischen 40 und 50 °C an. Jetzt wissen wir, dass die mesophil vs. thermophil Doktrin falsch ist. Wir betreiben seit 15 Jahren Biogasanlagen mit Fermentertemperaturen zwischen 30 °C und 55 °C und können keine Unterschiede in der Methanausbeute und Prozessstabilität feststellen.
Im praktischen Betrieb von Biogasanlagen können die Unterschiede zwischen den Biogaserträgen in verschiedenen Temperaturbereichen physikalisch erklärt werden. Der höhere Wasserdampfgehalt im Biogas ist dabei am wichtigsten. Bei einer höheren Betriebstemperatur scheint mehr Biogas vorhanden zu sein. Es geht aber nur um Wasserdampf, der beim Abkühlen kondensiert.
Die absolute Fermentertemperatur ist nicht wichtig. Umso wichtiger ist es, wie die Fermentertemperatur erreicht wird und stabil gehalten wird. Ein Anstieg um 3-4 °C innerhalb von zwei Wochen kann die gesamte Biologie stoppen. Besonders gefährdet sind Biogasanlagen, die unter einem Mangel an Mikronährstoffen leiden.
Das Abkühlen ist für die Bakterien weniger schädlich als das Erwärmen. Sie werden nur langsamer und fauler. Wenn ein dauerhafter Wechsel zu einer niedrigeren Temperatur geplant ist, sollte die Absenkung nicht mehr als 1 °C pro Woche betragen. Dies stellt sicher, dass sich die Fermenterbiologie anpassen kann und kein Leistungsabfall auftritt.
Wenn der Fermenter jedoch plötzlich von 52 °C auf 44 °C abgekühlt wird, beispielsweise aufgrund einer Beschädigung des BHKW, und die Zieltemperatur bei 52 °C lag, sollte die Erwärmung auf 52 °C so bald wie möglich erfolgen.
Die optimale Fermentertemperatur wird durch folgende Kriterien definiert:
- Wetter- und Klimabedingungen in der Region;
- Substrateingangstemperatur;
- natürliche Substrattemperatur.
Man kann zwei Extreme unterscheiden: Monovergärung von Gülle in kaltem Klima und Monovergärung von Gras- oder Maissilage in den Tropen.
Bei einer Gülle-Monovergärung soll mindestens die Hälfte der KWK-Abwärme zur Erwärmung der Gülle beispielsweise auf 37 °C dienen. Zu beachten ist auch die natürliche Temperatur der Tiere, die zwischen 37 und 38 °C liegt. Die bevorzugte Temperatur liegt also zwischen 37 und 38 °C. Wenn die gewünschte Temperatur im strengen Winter jedoch nicht erreicht werden kann, würde die Biogasanlage bei einer langsamen Anpassung im Temperaturbereich von 30 bis 32 °C gut funktionieren.
Wenn nur Grassilage verwertet wird, so wird die Wärme nahezu nicht erforderlich. Durch die Rührwerke und die Selbsterwärmung wird ausreichend Wärme erzeugt, um die Fermentertemperatur aufrechtzuerhalten. Je nach Außentemperatur ist eine Heizung nur an sehr kalten Tagen erforderlich. Kritischer ist hier die im Sommer auftretende unkontrollierte Selbsterwärmung des Fermenters. Für Gras in den Tropen bevorzugen wir daher die Betriebsregime von 44 bis 55 °C mit einer Kühloption.
