Das Grundprinzip einer Biogas-Anlage besteht darin, dass Mikroorganismen organisches Material durch Vergärung in Biogas umwandeln, das überwiegend aus Methan besteht. Speziell in der Landwirtschaft sind Biogas-Anlagen eine interessante Möglichkeit der Energieproduktion, da organische Materialien, wie Mist, Gülle oder Reststoffe aus der landwirtschaftlichen Produktion, als Nebenprodukte oder Abfälle entstehen. Die Integration einer angepassten Hof-Biogas-Anlage ermöglicht es Landwirten, Zusatzeinkünfte aus dem Strom- und Wärmeverkauf zu erzielen.
Die Biogas-Anlagen von Planet sind modular aufgebaut. In Fahrsilos oder Vorlagebehältern lagert die feste oder flüssige Biomasse unter Luftabschluss. Ein Feststoff-Einbringsystem beschickt die Anlage automatisch mit der notwendigen Biomasse, die je nach Bedarf noch zerkleinert und gemischt wird, bevor sie anschließend in den eigentlichen Gärbehälter gelangt. Dieser sogenannte Fermenter ist der eigentliche biologische Reaktionsraum, in dem die Mikroorganismen bei einer Temperatur von 38 °C die Biomasse vergären und so Methan produzieren. Der Gärbehälter ist mit einer Heizung und Rührwerken ausgestattet, die für ein gleichmäßiges Vergären sorgen. Bei großen Mengen kommt ein zweiter Gärbehälter zum Einsatz, der durch ein Überlaufrohr mit dem ersten Gärbehälter verbunden ist. Dort kann die Biomasse bei Bedarf noch nachgären. Die flüssigen Reste der Vergärung, die sich gut als Pflanzendünger eignen, kommen anschließend in das Gärproduktelager, wo sie bis zum Ausbringen auf das Feld zwischenlagern. Das erzeugte Biogas wird in einem Blockheizkraftwerk in Strom und Wärme umgewandelt. Die Wärme kann direkt zur Heizung der Gärbehälter verwendet werden und gleichzeitig Wohnräume versorgen. Der produzierte Strom wird in das öffentliche Netz eingespeist.
Hohe Einschaltströme sicher schalten
Die verschiedenen Teile der Biogasanlage werden zentral gesteuert. Der Anlagenbauer setzt dafür eine SPS vom Typ S7-300 von Siemens ein. Die Steuerung überwacht den gesamten Prozess, der in der Regel ohne Eingriff von außen automatisch abläuft. Dazu müssen die verschiedenen Antriebe, beispielsweise der Feststoff-Förderung, Pumpen und Rührwerke sowie Ventile, geschaltet werden. Um die verschiedenen Verbraucher an die zentrale SPS anzubinden, vertraut der Anlagenbauer auf Koppel-Relais aus dem Hause Finder. „Die Antriebe können wir über die SPS und Koppel-Relais schalten“, erläutert Detlef Brümmer, der bei Planet für die Elektro- und Steuerungstechnik der Anlagen verantwortlich ist. „Andere Verbraucher, die teilweise recht hohe Leistungen haben, schalten wir prinzipiell über Koppel-Relais.“
Die Verfügbarkeit sichern
Eine wesentliche Anforderung an die Biogas-Anlagen ist eine hohe Verfügbarkeit. „Die Berechnungen zur Rentabilität einer Biogas-Anlage werden üblicherweise mit 8 000 Betriebsstunden pro Jahr durchgeführt“, erläutert Detlef Brümmer. Häufige störungsbedingte Ausfälle würden die Anlagen schnell unrentabel machen. Denn nur, wenn die Biogasanlage arbeitet und dadurch Strom und Wärme erzeugt, erhält der Betreiber die entsprechende Einspeisevergütung. „Um die hohe Verfügbarkeit zu garantieren“, so Detlef Brümmer weiter, „verwenden wir möglichst hochwertige Komponenten. Denn häufige Störungen und damit verbundene Serviceeinsätze kommen im Endeffekt teurer.“ Die verschiedenen Verbraucher haben teilweise einen relativ hohen Einschaltstrom. Auch deswegen brauche man hochwertige Relais-Technik, weiß Detlef Brümmer: „Bei einfacheren Relais kann es schon einmal passieren, dass der Kontakt festbrennt. Die Relais von Finder dagegen kommen auch mit dem auftretenden hohen Einschaltstrom problemlos zurecht.“
Für alle Störungen gerüstet
Die SPS steuert alle Vorgänge in der Biogas-Anlage automatisch. Sollte doch einmal ein manueller Eingriff notwendig sein, bieten die verwendeten Koppel-Relais einen weiteren Vorteil: Über den integrierten Taster lassen sich die angeschlossenen Verbraucher manuell schalten. „Auch bei Inbetriebnahme und Wartung ist diese Funktion sehr hilfreich“, stellt Brümmer fest: „Im Prinzip lassen sich die Relais auf diese Weise auch dauerhaft einschalten. Da der Bediener dafür aber die Sicherungslasche abbrechen muss, können wir dies im Servicefall exakt nachvollziehen.“ Auch die integrierte LED, die den Schaltzustand des Relais anzeigt, leistet bei der Inbetriebnahme praktische Hilfe.
Um die hohe Verfügbarkeit der Biogas-Anlagen zu erreichen, ist es außerdem wichtig, dass der Betreiber im Fall einer Störung schnell reagieren kann. Die Steuerung der Anlage verfügt daher über Überwachungsfunktionen, die entsprechende Störungen sofort erkennen. Da die Biogasanlage im normalen Betrieb vollständig automatisch läuft und daher kein Bedienpersonal ständig an der Anlage ist, muss eine entsprechende Störungsmeldung als Fernmeldung realisiert werden. Der Anlagenbauer entschied sich dazu, die Störungsmeldung per Telefon zu übertragen. „Eine SMS, wie sie heute bei vielen Systemen üblich ist, schien uns zu unsicher“, begründet Brümmer diese Wahl. Auch die Übertragung der Störungsmeldungen geschieht über die Relais. Zum Einsatz kommen hier Relais für 5V-Gleichspannung mit vergoldeten Kontakten.
Internationale Zulassungen erfüllen
Da der Anlagenbauer seine Biogas-Anlagen weltweit liefert, ist es erforderlich, dass die elektrotechnischen Anlagen den jeweils gültigen Normen entsprechen. Anlagen, die in den nordamerikanischen Markt geliefert werden, müssen beispielsweise die UL-Normen für die USA oder CSA-Normen für Kanada erfüllen. Innerhalb der EU haben dagegen die EN-Normen Gültigkeit. Die Relais von Finder erfüllen die einschlägigen Normen in allen weltweit wichtigen Märkten. „Auch dies hat unsere Entscheidung für Finder als Lieferanten für die Relais-Technik mit beeinflusst“, fasst Detlef Brümmer seine Erfahrungen zusammen.
Peter Krutzek
(mf)
