Wissenswertes zu folgenden Themen:

BIOGAS

FOTOVOLTAIK

1. Was ist Biogas?
2. Was bringt mir Biogas?
3. Welche Zertifikate kann Novatech im Bereich Biogas vorweisen?
4. Welche Motivation treibt das Biogasteam voran?
5. Wie sicher sind Biogasanlagen?
6. Wie viel Erfahrung hat Novatech im Biogasanlagenbau?
7. Garantiert Novatech auch kW-Leistungen?
8. Wie geht es nach der Fertigstellung der BGA weiter
     (Prozess- und technische Betreuung)?
9. Warum ist eine maßgeschneiderte Biogasanlage so wichtig?
10. Was und wozu ist ein Nahwärme-Netz?
11. Warum werden die güllebetriebenen Kleinanlagen standardisiert
      angeboten?
12. Was sind schwierige Substrate?
13. Welche Komponenten werden für den Betrieb einer Biogasanlage benötigt?

Die Produktion von Biogas ist keine technische Errungenschaft, sondern vielmehr ein natürlicher Prozess, der seit Jahrmillionen abläuft. Die bestehende Biomasse wird unter Ausschluss von Sauerstoff in ihre Ausgangsstoffe umgewandelt und steht damit für neu entstehende Biomasse zur Verfügung. Wissenschaftlich ausgedrückt bedeutet dies: Biogas ist das Resultat einer anaeroben Vergärung von Biomasse. Das gebildete Gasgemisch hat, in Abhängigkeit von dem verwendeten Substrat, einen Methananteil (CH₄) von zirka 50 - 70 Prozent und einen Kohlendioxidanteil (CO₂) von etwa. 30 - 50 Prozent. In dem Gemisch lässt sich ferner eine sehr geringe Konzentration von Wasserstoff (H₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Ammoniak (NH₃) und anderen Spurengasen feststellen.

Persönlicher Nutzen:

• aktiver Beitrag zum Klimaschutz
• Nutzung von erneuerbaren, nachwachsenden, örtlich verfügbaren Rohstoffen
• verbesserte Düngerqualität im Gegensatz zu Rohgülle
• verringerte Geruchsintensität und Ätzwirkung bei der Ausbringung
• die Pflanzen können den Nährstoffgehalt besser und schneller ausnutzen als bei Rohgülle
• Profit aus der Stromeinspeisevergütung oder aus Wärmeverkäufen
• Unabhängigkeit von Preiserhöhungen bei Heizöl oder Erdgas

Gesellschaftlicher Nutzen / Nutzen für die Umwelt:

• Klimaschutz und unabhängige Energieversorgung
• Biogas wird verwertet und entweicht nicht als klimaschädliches Gas
• Heizenergie aus Biomasse statt fossiler Brennstoffe
• dezentrale Energieversorgung
• Energie-Selbstversorgungsgrad der BRD steigt

Novatech ist zertifiziert als Fachbetrieb nach WHG §19 (Wasserhaushaltsgesetz). Das Gesetz beinhaltet ein Regelwerk zum Schutz von Wasser und Boden mit zahlreichen Verordnungen und technischen Bestimmungen. Nur Handwerksbetriebe mit dem Qualitätssiegel dürfen umweltsensible Anlagen einbauen, aufstellen, instand halten, instand setzen und reinigen.
> Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts

Verantwortung gegenüber den folgenden Generationen, Ideologie und Leidenschaft

Für die Sicherheit unserer Biogasanlagen sind folgende Punkte entscheidend:

• Betonbehälter mit einer deutlich erhöhten Wandstärke von 22 cm
• reines Biogas im Gaslager ist nicht brennbar
• keine feste Verbindung zwischen Behälterdecke und Behälterwand. Bei eventuell auftretendem Überdruck würde sich die Behälterabdeckung heben, der Druck kann sich somit abbauen
• Bau der Anlage entsprechend den Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen
• 2 mal Abnahme jeder gebauten Biogasanlage durch einen externen Sachverständigen

Die Qualifizierung des Betreibers als auch des Anlagenherstellers ist von großer Bedeutung. Novatech kann auf 20 Jahre Erfahrung im Biogasanlagenbau zurückgreifen. Seit 1996 sammelt Novatech zudem Erfahrungen durch den Betrieb einer eigenen Biogasanlage am Firmenstandort.

Insgesamt war die Novatech GmbH bis 2011 bei Bau und Planung von mehr als 150 Biogasanlagen mit einer Gesamtleistung von 25.000 kW beteiligt. Unter Annahme von 8.000 Betriebsstunden pro Jahr (max. 8.760 Stunden möglich) werden durch diese Anlagen so jährlich 200 Mio. kWh elektrischer Energie produziert. Damit werden rechnerisch über 50.000 Vier-Personenhaushalte umweltschonend mit elektrischem Strom versorgt. Unter Annahme einer Durchschnittserzeugung von 670 g/kWh CO₂ werden somit pro Jahr über 100.000 Tonnen des Treibhausgases CO₂ eingespart. Im Jahr 2011 hat die Novatech GmbH Bundesweit über 40 Biogasanlagen und in Frankreich eine Anlage in Betrieb genommen.

In Verbindung mit unserem günstigen Intensiv-Prozessbetreuungsprogramm „Rund-um-sorglos“ kann eine solche Leistungsgarantie gegeben werden. Die genauen Konditionen sind vom jeweiligen Projekt abhängig und werden im Zuge der Projektvorbereitung geklärt.

> Prozessbiologische Betreuung

Nach Fertigstellung der Biogasanlage und erfolgter Abnahme wird die Anlage biologisch in Betrieb genommen. Unsere Betreuungsabteilung gibt in den ersten Wochen nach Inbetriebnahme Hilfestellung beim täglichen Arbeiten mit der Biogasanlage. Diese prozessbiologische Betreuung umfasst in der Regel folgende Leistungen:

• Beratung zum Betrieb der Biogasanlage
• Erstellen eines Fütterungsplans für die Biogasanlage
• Analyse des Versäuerungsgrades und der Pufferkapazität der Gärbehälter
• telefonische Handlungsempfehlungen zur Fütterung der Anlage

Unsere Erfahrungen zeigen, dass die Biogasanlagentechnik abhängig von der Substratliste und vom Anlagenstandort definiert werden sollte. Von einem vordefinierten und starren Anlagen-System ist abzuraten. Dies gilt vor allem in Zeiten, in denen die Substratpreise steigen und die Suche nach günstigen Alternativen intensiviert wird. Durch die Auswahl geeigneter Technik wird der Eigenstrombedarf gesenkt und die Anlagenlaufzeit maximiert. Nur so ist auch in schwierigen Zeiten ein wirtschaftlicher Anlagebetrieb möglich.

Die Unterschiede güllebetriebener Kleinanlagen sind sehr gering, so dass die drei angebotenen Optionen (50, 60 und 100 kW_el) einer Maßschneiderung gleichkommen und zusätzlich günstiger angeboten werden können.

Im Regelfall kommen folgenden Baugruppen zum Einsatz:

• Vorgrube:
  Hier werden die flüssigen Einsatzstoffe (Gülle, Oberflächenwasser und Sickersäfte) gesammelt und anschließend in die Gärbehälter eingespeist.
• Feststoffeintrag:
  Über den Feststoffeintrag werden die festen Einsatzstoffe in den Gärbehälter gegeben. Das Vorlagevolumen des Feststoffeintrags sollte so groß gewählt werden, dass genügend Einsatzmaterial ausreichend für eine Tagesration vorgehalten werden kann.
• Fermenter:
  Im abgeschlossenen Fermenter findet unter anaeroben Umgebungsbedingungen die Biogasbildung statt. Hier werden die organischen Materialien aufgeschlossen und durch die verschiedensten Bakterien zu Biogas umgewandelt. Durch die Rührwerke werden die Einsatzstoffe homogenisiert und mit dem bereits aktiven Gärsubstrat im Fermenter vermischt. Damit die anaeroben Bakterien optimal arbeiten können, muss der Fermenter beheizt werden.
• Nachgärlager:
  Im abgeschlossenen Nachgärlager wird das bereits vergorene Substrat vor der Ausbringung auf das Feld gelagert. Bei hoher Belastung des Fermenters und kurzen Verweilzeiten kann auch im Nachgärlager noch eine erhebliche Menge Biogas entstehen.
• Gasspeicher:
  Das im Fermenter und Nachgärlager entstehende Biogas muss zur Sicherstellung hoher Anlagenauslastung aufgefangen und zwischengespeichert werden.
• Blockheizkraftwerk:
  Aus dem Gasspeicher wird das Blockheizkraftwerk mit Biogas gespeist, um Strom und Wärme zu produzieren. Die elektrische Energie wird in das örtliche Stromnetz eingespeist und nach den Sätzen des EEG vergütet. Zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades und der Wirtschaftlichkeit der Biogasanlage kann die Überschusswärme, die nicht zur Beheizung der Gärbehälter benötigt wird, zu externen Heizzwecken verkauft werden.
• Gasverrohrung
  Die Gasverrohrung führt das Gas aus den abgedeckten Gärbehältern zu den Gasspeichern und weiter zur Verwertungseinheit.
• Substratverrohrung
  Unter dem Überbegriff Substratverrohrung wird in der Regel die Einspeiseleitung von der Vorgrube zu den Gärbehältern, der Überlauf zwischen den einzelnen Gärgehältern und die Substratleitungen zur Rezirkulation zusammengefasst.

Als klassische, einfach zu beherrschende Substratmischung kann man Maissilage mit einem hohen Anteil an Rindergülle bezeichnen. Diese Substratmischung hat sich bereits in vielen NaWaRo-Biogasanlagen bewährt und ist für Novatech keine große Herausforderung. Je mehr die Substratmischung allerdings hiervon abweicht, desto mehr muss über die zum Einsatz kommende Technik nachgedacht werden. Gerade in Zeiten hoher Substratkosten werden hier alternative Einsatzstoffe interessanter. Schwierige Substrate, die in Biogasanlagen vermehrt zum Einsatz kommen, sind:

• Hoher Grassilageanteil, besonders in Verbindung mit dünner Schweinegülle:
  Starke Neigung zur Schwimmdeckenbildung
• Festmist:
  hoher TS-Gehalt, langfasrig, Gefahr der Schwimmdeckenbildung
• Pferdemist:
  sehr hoher TS-Gehalt, Schwimmdeckenbildung
• Putenmist:
  hoher Stickstoffgehalt, Gefahr der Prozesshemmung
• Hühnertrockenkot:
  hoher Stickstoffgehalt, Gefahr der Prozesshemmung
• Kleegrassilage:
  hoher Stickstoffgehalt, Gefahr der Prozesshemmung

Wissenswertes zu folgenden Stichpunkten:

1. Definition Fotovoltaik
2. Fotovoltaik - Vergütung EEG
3. Umweltbilanz
4. Bauarten / unterschiedliche Zellarten
5. AC
6. Azimutwinkel
7. Blitzschutz
8. CO₂-Vermeidung
9. Dachneigung
10. DC
11. Förderprogramme
12. Kilowattstunde
13. Kilowatt peak
14. Nachführung
15. Netzüberwachung
16. Optimale Ausrichtung
17. Standard-Test-Bedingungen
18. Verschattung
19. Versicherung

Unter Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos – das griechische Wort für Licht – und Volta – nach Alessandro Volta, dem Begründer des Elektrizitätszeitalters – zusammen.
Die Fotovoltaik ist Teilbereich der Solartechnik, die z.B. auch die Nutzung der Solarthermie  einschließt.

Funktionsweise:
Wenn Sonneneinstrahlung auf Solarzellen trifft, baut sich zwischen der Ober- und Unterseite dieser Zellen eine Gleichspannung auf.
Sie wird über Leiterbahnen abgegriffen und anschließend durch einen so genannten Wechselrichter (= Verbraucher) in Wechselspannung umgewandelt.
Eine Fotovoltaik-Anlage mit 1 Kilowatt peak Leistung (1 kWp) produziert in unseren Breiten rund 900 bis 1.050 kWh Strom im Jahr.

Einspeisevergütung 2015 (EEG)

Nach dem Gesetz zum Vorrang erneuerbarer Energien (EEG) erhalten Fotovoltaikanlagen, die im Jahr 2015 ans öffentliche Stromversorgungsnetz gehen, ab dem 01.10.2015 folgende Vergütungen 

Laufzeit: 20 Jahre + Inbetriebnahmejahr
Degression: ca. 0,25 % im Vergleich zum 01.09.2015
(Quelle: „Bundesministerium für Umwelt“)

Die Novatech GmbH hat bisher rund 2.400 Fotovoltaikanlagen mit einer Gesamtleistung von mehr als 80 MWp installiert.
Bei einer mittleren Einspeiseleistung von 1.000 kWh pro Jahr, werden durch diese Anlagen jährlich 80 Millionen kWh elektrische Energie produziert.
Damit können rechnerisch 20.000 Vier-Personenhaushalte umweltschonend mit elektrischem Strom versorgt und ca. 56.000 Tonnen des Treibhausgases CO_² pro Jahr eingespart werden.

Es gibt verschiedene Arten von Fotovoltaikzellen: Hybrid-Zellen, monokristalline, polykristalline und amorphe Zellen. Sie unterscheiden sich vor allem in der Energieausbeute pro Fläche (Wirkungsgrad) und im Herstellungsaufwand.

Hybridzellen

Monokristalline Hybrid-Wafer mit amorphem Silizium sind am aufwendigsten in der Herstellung. Es handelt sich um eine Kombination aus amorpher und monokristalliner Technik. Die Module erreichen die größten Modulwirkungsgrade.

Monokristalline Zellen

Bestehen aus hochreinem Halbleitermaterial. Aus einer Siliziumschmelze werden einkristalline Stäbe gezogen und anschließend in dünne Scheiben gesägt. Dieses Herstellungsverfahren garantiert relativ hohe Wirkungsgrade.

Polykristalline Zellen

Flüssiges Silizium wird in Blöcke gegossen, die anschließend in Scheiben gesägt werden. Bei der Erstarrung des Materials bilden sich unterschiedlich große Kristallstrukturen aus, an deren Grenzen Defekte auftreten. Diese Kristalldefekte haben einen geringeren Wirkungsgrad der Solarzelle zur Folge.

Amorphe oder Dünnschicht-Zellen

Auf Glas oder anderem Substratmaterial abgeschiedene Schicht, beispielsweise aus Silizium oder Kupferinidiumdiselenid. Die Schichtdicken betragen weniger als 1 µm, so dass die Produktionskosten allein wegen der geringeren Materialkosten niedriger sind. Die Wirkungsgrade amorpher Zellen liegen allerdings noch weit unter denen der anderen beiden Zelltypen. Dünschichtmodule kommen mit diffusen Lichtverhältnissen gut zurecht. Sie werden deshalb auf Ost- und Westdächern eingesetzt.

Alternating Current = Wechselstrom

Zur Erzielung eines hohen Ertrages sollten Fotovoltaikanlagen (auf der Nordhalbkugel) möglichst nach Süden ausgerichtet werden. Der Azimutwinkel beschreibt die Abweichung der PV-Fläche von der Südrichtung hinsichtlich der Ost-West-Ausrichtung. Der Azimutwinkel beträgt 0°, wenn die Fläche genau nach Süden orientiert ist, wird positiv bei Ausrichtungen nach Westen und negativ bei Ausrichtungen nach Osten.
Eine Ausrichtung genau nach Westen beträgt demnach +90°, eine Ausrichtung genau nach Osten -90°.

Eine Fotovoltaikanlage erhöht grundsätzlich nicht das Risiko eines Blitzeinschlages in ein Gebäude.
Gleichwohl ist der Installateur oder Planer der Fotovoltaikanlage verpflichtet, sie gemäß den geltenden Blitzschutznormen zu errichten. Einerseits wird dadurch die Fotovoltaikanlage selbst vor Schäden geschützt. Andererseits wird auch die restliche Gebäudeinstallation vor Überspannungen geschützt, die über die Fotovoltaikanlage eingekoppelt werden können.

CO₂-Vermeidung

Während des Betriebs einer Fotovoltaikanlage wird kein Kohlendioxid (CO₂) freigesetzt. Eine Fotovoltaikanlage produziert während ihrer Lebensdauer außerdem deutlich mehr Energie als für ihre Herstellung benötigt wurde.
Dadurch leisten Fotovoltaikanlagen einen Beitrag zur Verminderung des CO₂-Ausstoßes. Pro Kilowatt peak installierter PV-Leistung werden so mindestens 7 t CO₂ vermieden.

Als Dachneigung wird der Winkel eines Daches zur Horizontalen bezeichnet. Der Ertrag einer Fotovoltaikanlage hängt von der Montierung der Fotovoltaikfläche ab. Bei Dachneigungen im Bereich von 20° - 50° werden die Solarmodule in der Regel parallel zur Dachfläche montiert. Der konstruktive Vorteil und eine optisch harmonische Einbindung der Anlage in das Gebäudebild stehen dabei im Vordergrund. Bei Flachdächern bzw. nur leicht geneigten Dächern werden die Solarmodule nicht parallel zur Dachfläche angebracht, sondern in Deutschland meist im Bereich von 25° - 35° aufgestellt. Sind die Solarmodule weniger als 20° geneigt, werden sie von Regen und Schnee nicht mehr ausreichend gereinigt.

Direct Current = Gleichstrom

Nach dem EEG gibt es individuelle Fördermöglichkeiten wie z.B. zinsverbilligte Darlehen der KfW. Da sich diese häufig ändern, empfiehlt es sich, den aktuellen Stand unter www.kfw.de abzufragen.

kWh = Einheit der Energie / Arbeit, entspricht der Leistung von einem Kilowatt über einen Zeitraum von einer Stunde. Der elektrische Energieertrag einer Fotovoltaikanlage wird häufig in kWh angegeben.

kWp = Einheit der maximalen Leistung eines Solarmoduls oder eines Solargenerators. Durch den üblichen Index „p“ bei der Leistungseinheit wird darauf hingewiesen, dass die Leistung des Solarmoduls oder –generators unter Standard-Test-Bedingungen (STC) ermittelt wurde.
Da Standard-Testbedingungen aufgrund der in der Praxis höheren Betriebstemperatur der Fotovoltaikmodule nur selten erreicht werden, bleibt die Leistung eines Solarmoduls oder –generators im Betrieb meist unter der Spitzen- oder Peakleistung.

Mit Hilfe einer nachgeführten Anlage wird der Solargenerator im Tagesverlauf gedreht und folgt so dem Stand der Sonne bzw. dem Helligkeitsmaximum. Die Solarmodule stehen bei einer zweiachsigen Nachführung immer optimal zur Sonne. Der Ertrag der Anlage kann so in Deutschland um etwa 30% gegenüber einer starr montierten Fotovoltaikanlage erhöht werden. Die Nachführung kann sowohl einachsig als auch zweiachsig erfolgen.
Nachgeführte Anlagen eignen sich besonders für Freiflächen-Anlagen.

Eine Fotovoltaikanlage produziert immer dann Strom, wenn Licht auf den Solargenerator fällt. Bei einer Reparatur am Stromnetz könnte es eine Gefahr für das Servicepersonal des Netzbetreibers darstellen, wenn eine netzgekoppelte Anlage weiterhin Strom ins Netz einspeisen würde. Deshalb wird die Anlage automatisch vom Stromnetz entkoppelt, sobald dieses abgeschaltet wird oder ausfällt. Eine Netzüberwachungseinrichtung im Wechselrichter kontrolliert deshalb ständig, ob das Stromnetz intakt ist.

Eine Solaranlage sollte in Deutschland möglichst genau nach Süden ausgerichtet und um etwa 30° geneigt sein. Doch auch bei zusätzlichen Abweichungen von bis zu 30% nach Südwest oder Südost sinkt der Ertrag nur um ca. 5 – 10%.

STC = stellen die Rahmenbedingungen dar, unter denen die Leistung eines Solarmoduls im Labor gemessen und angegeben wird. Konstante Größen bei der Messung sind: Bestrahlungsstärke von 1000 W/m², Spektrum des Lichts nach Durchgang durch die 1,5-fache Dicke der Atmosphäre (AM 1,5), Temperatur der Solarzelle von 25 °C.

Eine Teilverschattung des Solargenerators hat starke Auswirkungen auf den Ertrag. Daher müssen die Solarmodule möglichst unverschattet bleiben.

Die Fotovoltaikanlage sollte man auf jeden Fall in die bestehende Gebäudeversicherung mit aufnehmen oder hierfür eine spezielle Solarversicherung abschließen.
Als zusätzliche Absicherung bieten manche Versicherungen eine Ertragsausfallversicherung für Stillstandszeiten der Anlage an. Hier sind die Bedingungen genau zu studieren. In jedem Fall empfiehlt es sich, die Fotovoltaikanlage in die Haftpflichtversicherung mit aufnehmen zu lassen.