Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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In der ARA Frick wurde vor kurzem das alte BHKW (Totem) durch eine moderne Mikrogasturbine ersetzt. Rund die Hälfte des produzierten Biogases wurde früher abgefackelt. Mit der Mikrogasturbine kann heute die gesamte Menge Biogas energetisch genutzt werden. Die Miktogasturbine verfügt ausserdem über Reservekapazität, so dass zusätzlich durch Co-Vergärung produzierte Biogas ebenfalls verstromt werden könnte.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Vor dem Hintergrund, eine Möglichkeit der besseren energetischen Ausnutzung der vorhandenen Infrastruktur einer ARA aufzuzeigen und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit einer Mikrogasturbine darzustellen, fand von Frühjahr bis Herbst 2004 in Frick AG ein Versuch zur Co-Vergärung von kommunalem Klärschlamm mit Frittieröl aus der Gastronomie statt. Dabei wurde dem Klärschlamm ein Substrat aus unbehandeltem, nicht gereinigtem, verbrauchtem Frittieröl beigemischt. Zur Umwandlung des in der Faulung entstehenden Biogases in elektrische Energie wurde eine Mikrogasturbine mit einer elektrischen Leistung von 30 kW verwendet. In der Folge wurden die Faultürme gezielt beprobt. Bei der Auswertung der Proben in den Laboratorien der Hochschule Wädenswil wurde die Veränderung der Zusammensetzung des Klärschlammes und der Abbaugrad einzelner, für den Fortschritt bzw. die Hemmung des anaeroben Abbaus stellvertretender Stoffe betrachtet. Weiterhin wurden in diesem Zusammenhang die Prozessstabilität und die Reinigungsleistung der ARA überprüft. Gasseitig wurden dann mittels spezieller Messelektronik die Mengen und die Qualität des Biogases vor und nach Zugabe des Substrates ermittelt und durch die direkte Weiterleitung des Gases in die Mikrogasturbine dessen Brennwert und die Leistungskenndaten der Turbine getestet. Es konnte festgestellt werden, dass das eingesetzte Co-Substrat gut abbaubar ist und eine Steigerung der Biogasproduktion erreicht wurde. Die Prozessstabilität und die Reinigungsleistung der ARA wurde nicht beeinträchtigt, da weder während des Projektes, noch im Nachhinein Veränderungen in den Abläufen der ARA gefunden werden konnten oder sonstige biotechnische Probleme aufgetreten sind. Bei den Versuchen mit unbehandeltem, ungereinigtem Altölen hat sich die Verwendung eines groben Vorfilters als nützlich erwiesen, um eine Verstopfung der Zuleitungen und Förderaggregate durch Fest- und Schwebstoffe zu vermeiden. Grundsätzlich ist zu sagen, dass durch das Hinzufügen eines Co-Substrates eine wesentliche Erhöhung der Biogasproduktion möglich ist und man durch sehr geringe Änderungen an der Infrastruktur einer bestehenden Abwasserreinigungsanlage die Biogasproduktion erheblich steigern kann. Im Falle der Kläranlage Frick konnte durch die Zufuhr von 50 l Frittieröl pro Tag (entsprechend rund 7.5 % der totalen OS Menge) die Biogasproduktion um 15 % bzw. um 40 m3 gesteigert werden. Dies entspricht einer zusätzlichen Stromproduktion 80 kWh pro Tag, was bei einem Einspeisetarif von 15 Rp./kWh zusätzlich Einnahmen von 12.- Fr./Tag nach sich zieht. Nicht eingerechnet sind dabei die Erlöse für die Annahme von Frittieröl von bis 25.- Fr./100 kg. Hochgerechnet aufs Jahr würden die Mehreinnahmen damit gesamthaft zwischen 8’000 und 9'000 Franken betragen. Aus dem oben gesagten betreffend Prozessstabilität und Reinigungsleistung kann abgeleitet werden, dass die Zufuhr von Frittieröl ohne weiteres verdoppelt werden kann. Die Erfahrungen mit der Mikrogasturbine zeigen, dass die vom Hersteller gepriesenen Vorteile der hohen Verfügbarkeit und des geringen Wartungsaufwand sich in der Praxis bestätigen lassen. In Frick musste während des 2-jährigen Betriebes einzig das Regelventil ersetzt werden. Der elektrische Wirkungsgrad der 30 kW-Mikrogasturbine wird vom Hersteller mit 26 +/ 2 % angegeben. Eine Messung bei Inbetriebnahme ergab einen Wert von 25,4 %. Positiv zu vermerken ist, dass dieser Wirkungsgrad nach zwei Jahren praktisch gleich ist; das De-grading ist somit vernachlässigbar.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Verdesis Suisse S.A.
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Engeli,Hans
Näf,Beat
Drössler,Oliver
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Französisch)
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En vue de démontrer la possibilité de mieux utiliser d’un point de vue énergétique l’infrastructure existante d’un Centre de Traitement des Eaux Usées et en même temps de mettre en évidence les performances d’une microturbine, une expérimentation de cofermentation de boues d’épuration communales avec de l’huile de friture usagée provenant de la restauration a été menée à Frick du printemps à l’automne 2004. Pour ce, les boues ont été mélangés à un substrat constituée d’huile de friture usagée n’ayant subi aucun traitement. Une microturbine d’une puissance électrique de 30 kW a été utilisée pour produire de l’électricité à partir du biogaz résultant de la fermentation anaérobie. Au cours de l’expérimentation, des échantillons ont été prélevés de façon ciblée dans les digesteurs. Lors de l’analyse des échantillons dans les laboratoires de université de Wädenswil , les modifications de la compositions des boues et le degré de dégradation de certaines substances représentatives de la progression ou de l’inhibition du processus de digestion anaérobie ont été étudiées. De cette manière, la stabilité du procédé et la capacité de traitement du CTEU ont été analysés. La quantité et la qualité du biogaz avant et après l’ajout de co-substrat ont été déterminés grâce à une instrumentation spécifique. De plus, la valorisation du biogaz par la microturbine a permis de tester les performances de cette dernière. Il a été démontré que le co-substrat employé se dégrade bien ; la production de biogaz a été augmentée. La stabilité du procédé et la capacité de traitement du CTEU n’ont pas été dégradées. Ni pendant le projet ni par la suite ne sont apparues de modifications au niveau des rejets ni d’autres problèmes biotechniques. Lors des essais avec des huiles usagées non traitées, il s’est avéré nécessaire de mettre en place un filtre grossier en amont pour éviter le bouchage des canalisations et des pompes par des matières solides ou en suspension. En résumé, l’ajout d’un co-substrat permet une augmentation notable de la production de biogaz avec très peu de modifications de l’infrastructure d’une station d’épuration existante. Dans le cas de Frick, l’ajout de 50 l d’huile de friture par jour (soit environ 7,5% du total de la matière organique) a augmenté la production de biogaz de 15% soit 40 m3. Cela correspond à une production d’électricité supplémentaire de 80 kWh par jour, qui avec un tarif de rachat de 15 Rp./KWh apporte des revenus supplémentaires de 12.SFr par jour (8.16��). Il faut rajouter à cela les revenus apportés par la reprise de l’huile de friture qui vont jusqu’à 25. SFr/100 kg (17��). Sur une année, les revenus supplémentaires peuvent donc s’établir entre 8'000 et 9 ‘000 SFr (5400�� à 6100��). D’après ce qui a été dit plus haut sur la stabilité du procédé et la capacité de traitement, la quantité d’huile de friture ajoutée peut être doublée sans plus de précautions. Le retour d’expérience de l’utilisation de la microturbine montre que les avantages vantés par le constructeur, à savoir l’excellente disponibilité et le peu de besoins de maintenance, sont avérés par la pratique. A Frick, seul une vanne de réglage a du être remplacée pendant les 2 ans d’exploitation. D’après le constructeur, le rendement électrique de la microturbine s’établit à 26 +/- 2%. Lors de la mise en service, il a été mesuré à 25,4%. Après 2 ans, le rendement est quasiment identique ; le "de-grading" est donc négligeable.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Verdesis Suisse S.A.
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Engeli,Hans
Näf,Beat
Drössler,Oliver
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