Sie möchten Biogas herstellen und nutzen? Dann kommen Sie um eine Sache nicht herum: den Fermenter. Denn in einer Biogasanlage ohne Fermenter kann keine Vergärung stattfinden und ohne Vergärung gibt es leider auch kein Biogas. Konkret bedeutet das: Jede Biogasanlage, braucht zwingend einen Fermenter. Was einfach klingt, hat allerdings einen kleinen Haken. Denn das Angebot an Fermentern ist groß, und nicht jeder Fermenter lässt sich für jeden Zweck einsetzen. Doch diese Herausforderung ist definitiv lösbar.

Wie Sie ganz einfach für Ihre Biogasanlage den passenden Fermenter finden, welche wichtige Rolle die Wartung spielt und wie ein Fermenter funktioniert, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Biogasanlage plus Fermenter – so funktioniert das Prinzip

Eine Biogasanlage mit Fermenter ist die Basis für die Herstellung von Biogas. Denn im Fermenter findet die sogenannte Fermentation statt. Dabei gibt es zwei Varianten: die Nass- und die Trockenfermentation. Beide beschreiben einen Prozess der Vergärung bzw. des anaeroben Abbaus von Biomasse. Das können zum Beispiel Gülle oder Energiepflanzen sein, Bioabfall aus dem Haus- bzw. Restmüll oder Grünschnitt.

Bei der Trockenfermentation ist die Biomasse eher trocken und faserig, bei der Nassfermentation vergären die Ausgangsstoffe als nasse oder feuchte Biomasse unter stetigem Durchmischen. Im Unterschied
zur Nassfermentation bietet die Trockenfermentation die Möglichkeit, Bioabfälle energetisch zu verwerten.

In der Biogasanlage mit Fermenter ist die Fermentation ein biologischer Abbau von organischen Stoffen unter Ausschluss von Sauerstoff. Dabei arbeiten verschiedene Bakterienstämme an der Zersetzung der Biomasse. Das passiert im Fermenter unter Ausschluss von Luft und Licht, bis am Ende Biogas entsteht. In einem nächsten Schritt lässt sich dieses zur Produktion thermischer und elektrischer Energie nutzen. Außerdem fallen im Prozess der Vergärung Gärreste an, die sich wiederum zur Ausbringung auf landwirtschaftlichen Flächen eignen. Ohne Fermenter wäre das alles nicht möglich.

Das sollten Sie über Fermenterwartung und Fermenterrevision wissen

In einer Biogasanlage mit Fermenter setzen sich mit der Zeit Feststoffe am Boden ab. Die Folge davon: Die Anlage ist irgendwann nicht mehr pump- und rührfähig. Soll der Fermenter allerdings lange zuverlässig und reibungslos laufen, sind eine regelmäßige Wartung und Revision zwingend notwendig. Diese sollten jedoch immer in der Hand einer erfahrenen Fachkraft liegen, da der Reinigungsprozess eines Fermenters sehr gefährlich ist.

Das liegt an dem im Biogas enthaltenen Methan und Kohlenstoffdioxid. Denn in Verbindung mit Luft bildet Methan ein explosives Gemisch. Fachsichere Ausrüstungsgegenstände, wie zum Beispiel Gaswarnmessgerät, Anseilschutz,
Sicherheitsgeschirr und Schlauchatmungsgerät, sind deswegen ein absolutes Muss bei jeder Fermenterwartung.

Biogasanlage mit Fermenter – diese Fermentertypen gibt es

Nicht jede Biogasanlage mit Fermenter gleicht der anderen, gibt es auf dem Markt doch unterschiedlichste Modelle und Angebote. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, sich bei der Planung frühzeitig über alle verschiedenen Arten von Fermentern für eine Biogasanlage zu informieren. In der folgenden Auflistung finden Sie eine Übersicht der fünf wichtigsten Auswahlkriterien und Unterscheidungsmerkmale für Ihre Biogasanlage mit Fermenter.

1. Der Prozessflow im Fermenter

Der Prozessflow bei der Fermentation kann sowohl statisch als auch kontinuierlich sein oder aber durch eine vorgeschaltete Hydrolyse stattfinden. Letztere gilt dabei als besonders kritischer Vergärungsprozess, da die versäuernden Bakterien sowie die Essigsäure- und Methanbildner unterschiedliche Anforderungen an ihre Umgebung haben. Um diesen gerecht zu werden, lässt sich die Hydrolyse abtrennen und in einem separaten Behälter bereits vor der Vergärung im Fermenter einer Biogasanlage durchführen. Danach lässt sich die Biomasse in einer Biogasanlage mit Fermenter wesentlich besser weiterverarbeiten.

2. Anzahl der Gärkammern

Eine Biogasanlage und ihr Fermenter können sowohl über nur eine Gärkammer als auch über mehrere Gärkammern verfügen. Ist nur eine Gärkammer vorhanden, so finden alle Prozessphasen der Fermentation – also Hydrolyse, Versäuerung, Essigsäurebildung sowie die Entstehung von Methan – im selben Behälter statt. Gibt es mehrere Gärkammern, laufen die Prozessphasen in verschiedenen Behältern ab. Das hat den Vorteil, dass sich die Prozessbedingungen besser an die unterschiedlichen Bakteriengruppen und deren Bedürfnisse anpassen lassen. Das ermöglicht eine stabilere Methanbildungsphase und dadurch bedingt höhere Biogaserträge.

3. Art der Durchmischung

Generell unterscheidet man bei einer Biogasanlage und ihrem Fermenter zwischen zwei Arten von Fermentern: dem stehenden und dem liegenden Fermenter.

Liegender Fermenter

Diese auch „Pfropfenstromfermenter“ genannte Variante eines Fermenters kann sowohl aus Stahl als auch aus Beton bestehen. Vor allem ältere Biogasanlagen sind mit einem liegenden Fermenter ausgestattet. Beschickung und Überlauf befinden sich in diesem Fall an den jeweils gegenüberliegenden Enden. Dadurch entsteht im Inneren ein langsamer Substratstrom in Richtung Überlauf. Gerührt wird das Substrat mit einer Rührwelle, die eine leichte Vorwärtsbewegung des Substrats einleitet. Dadurch werden neben dem Substrat selbst auch Sinkschichten mitbefördert. Im Fall, dass die Beheizung des Fermenters nicht über dessen Außenwand läuft, übernimmt die Rührwelle zusätzlich die Heizfunktion. Die Vorteile des stehenden Fermenters sind zum einen der Sinkschichtaustrag, zum anderen die schonende Rührtätigkeit. Ein Nachteil sind die oftmals doch sehr großen Abmessungen des Fermenters, die schnell zu einem Platzproblem führen können.

Stehender Fermenter

Bei einer Biogasanlage mit stehendem Fermenter kann dieser sowohl aus Beton als auch Stahl bestehen. Beide sind in der Regel rund.

Der Vorteil von stehenden Betonbehältern liegt in der Statik und dem damit in engem Zusammenhang stehenden geringen Materialbedarf. Die Beheizung eines stehenden Fermenters läuft entweder über eine Fußboden- oder über eine Wandheizung mit Edelstahlrohren, die an der Innenseite des Fermenters angebracht sind. Eine entsprechende Isolierung an der Außenseite hilft dabei, zu großeTemperaturspannungen zu vermeiden. Wichtig ist, dass die Isolierung zuverlässig gegen äußere Einflüsse, wie zum Beispiel Witterung oder Grundwasser, geschützt ist. Zudem sollte es keine Luftzirkulation zwischen Isolierung und Behälterwand geben. Empfehlenswert ist eine Isolierstärke von acht bis zehn Zentimetern.

Eine Variante des stehenden Betonfermenters ist das Ring-in-Ring-System, auch „Pott in Pott“ genannt. Bei dieser Kombination aus Biogasanlage und Fermenter setzt sich letzterer aus einem Außenring sowie einem kleineren Innenring zusammen. Im Innenring findet die Vergärung des Substrats statt und gelangt danach über einen Überlauf in den Außenring. Dieser dient dann als Gärrestelager. Beide Ringe sind gemeinsam mit einer gasdichten Betondecke überspannt. Die Vorteile des „Pott in Pott“-Systems sind seine kompakte Anordnung, die dadurch bedingten kürzeren Pumpwege und als Folge dessen die geringeren Betriebskosten.

Stehende Stahlfermenter funktionieren auf ähnliche Weise wie Betonfermenter. Der Unterschied: sie bestehen aus speziell gefalzten Blechen. Dadurch ist eine beständige Dichtigkeit garantiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich eine Biogasanlage mit einem Fermenter aus Stahl besonders schnell errichten lassen.

Zudem kann eine Biogasanlage mit Fermenter auch über sogenannte Batch-Fermenter verfügen. Diese werden zu Beginn des Verfahrens einmal auf ein Sollstandsniveau gefüllt, später gibt es keine weiteren Füllungen mit Biomasse. So kann das Material „in Ruhe“ ausfaulen. Danach wird der Behälter bis auf zwischen fünf und zehn Prozent geleert. Die verbleidende Restmenge dient als Impfmaterial für die danach neu aufgefüllte Biomasse. Wichtig ist, dass der Batch-Fermenter vor jedem Fäulnisvorgang komplett gefüllt sein muss. Zudem braucht eine Vergärung hier gleichbleibende Gasmengen, was nur realisierbar ist, wenn mehrere Fermenter einer Biogasanlage nebeneinander eingerichtet sind und abwechselnd genutzt werden.

5. Nachfermenter

Eine Biogasanlage mit Fermenter kann zudem einen zusätzlichen Nachfermenter haben. Dieser sollte immer die gleiche Ausführung wie der Hauptfermenter haben. Wichtig ist, dass Nachfermenter, in denen Ausgangssubstrate mit Fremdanteilen wie Sand verarbeitet werden, über eine Sinkschichtaustragung verfügen. Diese kann sowohl eine Vertiefung im Boden sein, ein radial angeordneter Schneckenkanal oder ein radial angelegter Spülkanal im Hauptfermenter. Ihre Aufgabe ist es, einen Rückfluss des Substrats in den Hauptfermenter zu verhindern.