Technik und BetriebLeitfaden
Eintragssysteme für feste Substrate in der Biogasanlage: Typen, Auswahl und Betrieb
Silage, Mist und Stroh gelangen über ein Eintragssystem in den Fermenter. Wir vergleichen Schnecken-, Kolben-, Förderband- und Futtermischwagen-Systeme und zeigen, wie man die Kapazität wählt und Störungen vermeidet.
Ein Eintragssystem für feste Substrate ist ein Gerät, das Material aus dem Aufgabebehälter (der Wanne) entnimmt und in den Fermenter oder in den Vormischer einbringt. In landwirtschaftlichen Biogasanlagen dominieren Schneckeneintragssysteme mit Aufgabewanne; dort, wo Mist, Stroh oder sehr trockenes Material dosiert wird, kommen auch Kolbeneintragssysteme und Förderanlagen zum Einsatz. Die Auswahl beruht auf der Art des Substrats, der Tagesgabe, der Art der Beschickung und den Anforderungen an Dichtheit und Sicherheit.
Haupttypen von Eintragssystemen
| Typ | Funktionsprinzip | Anwendung | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|---|
| Schnecke mit Wanne | Schnecken in der Wanne schieben das Material zur Förderschnecke | Maissilage, Gras, feuchter Mist | einfacher Aufbau, gute Leistung | Verschleiß der Schnecken, Umwickeln von Fasern |
| Kolben (hydraulisch) | Kolben drückt das Material in den Fermenter | Mist, Stroh, Materialien mit geringer Schüttfähigkeit | wirksam bei trockenen, verdichteten Materialien, verschließt den Einlass | höhere Kosten, Hydrauliksystem erfordert Service |
| Band- oder Kettenförderer mit Dosierer | Transport vom Lager zum Mischer | große Anlagen, automatisierte Dosierung | hohe Leistung, Wiegedosierung | benötigt Platz, empfindlich gegen Verunreinigungen |
| Futtermischwagen mit Austrag in den Fermenter | Mischen und Beschicken in einem | kleine Anlagen | geringe Investitionskosten | höherer Anteil an Handarbeit |
Auswahl der Kapazität — Rechenbeispiel
Annahmen: tägliche Gabe fester Substrate 30 t Silage und 6 t Mist, Schüttdichte der Silage ca. 0,6 t/m³, des Mists ca. 0,7 t/m³ (Richtwerte, abhängig von Zerkleinerung und Verdichtung). Tagesvolumen: 30/0,6 + 6/0,7 ≈ 50 + 8,6 ≈ 58,6 m³. Die Aufgabewanne sollte mindestens die Hälfte dieser Menge fassen, damit der Lader komfortabel arbeiten kann, und noch besser die gesamte Tagesgabe, wenn die Beschickung ein- oder zweimal täglich erfolgen soll. Bei einer Wanne von 60 m³ genügt eine einmalige Beschickung mit Reserve; bei 30 m³ sind zwei Beschickungen erforderlich.
Dosierung im Zeitverlauf
Die Dosierung in kleinen Portionen über den gesamten Tag gleicht die Belastung aus und verringert das Versauerungsrisiko. Moderne Eintragssysteme haben eine Steuerung mit Zeitplan (z. B. eine Gabe alle 30–60 Minuten), oft mit einer Waage, die die Masse jeder Dosierung erfasst. Die Aufzeichnung der Mengen wird auch für die Berichterstattung und die Energieabrechnung benötigt.
Typische Probleme und ihre Vermeidung
| Problem | Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Brückenbildung in der Wanne | verdichtete, lange Fasern, zu trockenes Material | Rührwerke in der Wanne, Zerkleinerung, Auflockerung |
| Umwickeln der Welle | Schnüre, Folie, lange Halme, Bänder | Qualitätskontrolle der Beschickung, Messer, regelmäßige Reinigung |
| Schneckenverschleiß | Sand, Erde in der Silage | Reinigung des Haufens, Sandabscheidung, befestigte Flächen |
| Motorüberlastung | Steine, Metall | Magnet, Sichtkontrolle, Drehmomentabsicherung |
| Gasaustritt durch das Eintragssystem | fehlender hydraulischer Verschluss | Verschluss durch eine Materialschicht, Schieber, Kolben |
Sicherheit
Das Eintragssystem ist ein Gerät mit rotierenden Elementen und einer Stelle nahe dem explosionsgefährdeten Bereich. Grundsätze: vorschriftsgemäße Schutzeinrichtungen, Abschalten der Stromversorgung und Sicherung vor der Reinigung (Lock-out), kein Betreten der Wanne bei laufender Schnecke, entsprechende Kennzeichnung der ATEX-Zonen dort, wo sich Gas ansammeln kann. Das Eintragssystem sollte gegen Rückströmen von Gas in die Halle oder die Wanne gesichert sein — in der Regel gewährleistet dies eine Materialschicht oder ein mechanischer Verschluss.
Checkliste für den Betrieb
- Täglich: Sichtkontrolle, Entfernen aufgewickelter Fasern, Prüfung des Hydraulikölstands (falls zutreffend).
- Wöchentlich: Schmierung gemäß Herstellerdokumentation (DTR), Kontrolle des Anzugs der Schrauben, Kontrolle der Füllstandssensoren und der Waage.
- Monatlich: Messung des Betriebsstroms, Prüfung des Lagerspiels.
- Halbjährlich: Kontrolle des Verschleißgrads von Schnecken und Verschleißplatten, Kalibrierung der Waage.
- Fortlaufend: Störungsregister und Stillstandszeiten.
Verschleißkosten
Elemente von Schnecken, die mit erdverschmutzter Silage arbeiten, können sich innerhalb einer Saison abnutzen. Daher ist eine günstigere Methode als häufiger Austausch die Verbesserung der Beschickungsqualität: befestigte Plätze, vorsichtiges Abschneiden des Haufens, Entfernen der obersten Schicht mit Schimmel und Erde. Gute Praxis ist ein Lieferant, der Zugang zu Ersatzteilen gewährleistet, sowie ein Vorrat an wichtigen Arbeitselementen im Lager.
Einfluss des Eintragssystems auf den Prozess
Die Gleichmäßigkeit der Dosierung wirkt sich unmittelbar auf die Stabilität der Gärung aus. Ein Eintragssystem, das Material in wenigen großen Portionen einbringt, erzeugt Belastungsspitzen: Innerhalb einer Stunde nach der Dosierung steigen die Säurekonzentrationen, und in der Zeit zwischen den Gaben ist der Fermenter unterbelastet. Deshalb lohnt es sich, im Betriebstagebuch zu prüfen, wie viele Gaben tatsächlich innerhalb eines Tages erfolgten und ob ihre Masse ähnlich war. Abweichungen zeugen von Brückenbildung, Störungen oder falschen Einstellungen der Laufzeit.
Fragen an den Lieferanten beim Kauf
- welche Leistung für Material mit der Feuchte und Dichte aus meiner Anlage garantiert wird, nicht für „Mustermaterial“,
- wie der Zugang zu Schnecken und Motor beim Service aussieht,
- welche Vorrichtungen vor dem Rückströmen von Gas in die Wanne schützen,
- ob das System eine Waage und eine Schnittstelle zum Steuerungssystem hat,
- wie hoch die Kosten typischer Verschleißteile sind und wie lang die Lieferzeit ist.
Die Antworten sollte man bei mehreren Herstellern vergleichen und von Referenzkunden Informationen über den tatsächlichen Verschleiß nach mehreren Betriebssaisons einholen.
Quellen
Fragen und Antworten
Wie oft am Tag sollte der Feststoffeintrag arbeiten?
Je häufiger und in je kleineren Portionen, desto besser für den Prozess. In der Praxis werden von über zehn bis zu mehreren Dutzend Dosierungen pro Tag eingesetzt, zeit- oder gewichtsgesteuert, um Belastungsspitzen zu vermeiden.
