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AUS DER PRAXIS
In Phase Zwei
auf Weltniveau
Beim Bau von Großbiogasanlagen in der DDR betraten
die Entwickler oft technologisches Neuland
und erzielten trotz widriger Umstände beachtliche Erfolge
Von Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
Die Biogasanlage Zobes bei Plauen mit
den typischen schrägen Rohrabläufen an den
ersten beiden Fermentern ist weithin sichtbar.
I
n der DDR kursierte folgender Witz:
Erich Honecker erholt sich bei einem
Spaziergang in den Bergen. Sein Begleiter weist ihn an einer Stelle auf ein besonders schönes Echo hin. Honecker probiert
es gleich aus. „Die DDR hat Weltniveau“,
ruft er. „Wo, wo, wo“, hallt es zurück.
Wunsch und Wirklichkeit klafften im real
existierenden Sozialismus eben häufig weit
auseinander. Allerdings ist inzwischen auch
klar: Es gab in der DDR Bereiche, in denen
Wissenschaftler und Ingenieure trotz Mangelwirtschaft durchaus Weltniveau erreichten oder gar bestimmten. Dazu gehörte
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zweifellos die landwirtschaftliche Biogasproduktion. „Um die Wende herum wurden
immerhin gut 80 Prozent der gesamtdeutschen Biogasmenge in Thüringen produziert“, hat Dr. Gerd Reinhold errechnet. Das
habe natürlich auch etwas mit dem Angebot
an Gülle aus den großen Tierproduktionsanlagen zu tun gehabt. Reinhold hat die
Biogas-Forschung und den Aufbau von
Großanlagen in der DDR als Doktorand
und später als wissenschaftlicher Mitarbeiter an Thüringer Forschungseinrichtungen
begleitet. Der Entwicklungsprozess der
Biogastechnologie in Deutschland verlief,
ähnlich wie in anderen Ländern Europas,
in zwei deutlich voneinander getrennten
Phasen. Der Gedanke, landwirtschaftliche
Reststoffe für die Biogaserzeugung zu nutzen, entstand erstmals während der Nachkriegszeit. Vorrangig hatte man dabei die
Substitution von Stadtgas im Blick. Zum
Kochen, Heizen, gegebenenfalls auch für
Leuchtzwecke, könnte so auf dem Lande
Biogas zum Einsatz kommen. Prof. Karl
Imhoff weist in einer Veröffentlichung 1947
darauf hin, dass aus dem Stallmist einer einzelnen Kuh hundert Mal so viel Gas erzeugt
werden kann, wie aus dem Klärschlamm
BIOGAS Journal | 1_2012
FOTOS: CARMEN RUDOLPH
AUS DER PRAXIS
Der Trockengasspeicher und die drei Fermenter der Biogasanlage in Zobes
gingen in den 80er Jahren in Betrieb.
eines städtischen Einwohners. In der DDR
passte Biogas zudem zur ideologischen Programmatik. Von Anfang an war ja geplant,
die zum Überleben viel zu klein zugeschnittenen Neubauernhöfe und später alle weiteren Einzelbetriebe zu landwirtschaftlichen
Produktionsgenossenschaften (LPG) zusammen zu schließen. Bis Ende 1955 waren
aus 77.392 Bauernwirtschaften 6.047 LPG
gebildet worden, die meisten davon vom Typ
III mit gemeinsamer Viehwirtschaft. In einer
durchschnittlichen LPG hätten sich täglich
über 200 Kubikmeter Biogas erzeugen lassen, die pro Jahr 42.000 Liter Diesel ersetzen
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könnten. Das überzeugte die staatliche Plankommission. Sie stellte finanzielle Mittel
und Material für Gärversuche im Laboratorium der Akademie für Landwirtschaftswissenschaften in Jena-Zwätzen bereit, um die
Einflüsse von Temperatur, Druck und TSAnteil auf die Biogaserzeugung zu ermitteln.
Die Versuchsergebnisse schienen einen thermophilen Betrieb nahezulegen. Die erste
großtechnische Versuchsanlage der DDR
wurde von 1953 bis 1957 auf dem Gut Freienbessingen in Thüringen folgerichtig im
thermophilen Temperaturbereich betrieben.
Die Berichte klangen zunächst auch vielversprechend. Aber die Anlage wies zu hohe
Wärmeverluste auf, die auch durch bessere
Dämmung nicht in den Griff zu bekommen
waren. Im kalten Winter 1956/57 froren
dann schließlich noch die Wasserbecken der
Gasspeicher ein. Weitere Biogas-Versuchsanlagen arbeiteten mit besseren Ergebnissen
auf dem Gelände der technischen Hochschule Dresden und in Potsdam-Bornim.
Forschungsarbeiten zur Biogaserzeugung
gab es auch in der Landwirtschaftlichen
Fakultät in Jena.
Mit der 1955 einsetzenden „Erdölschwemme“ fiel die Biogasforschung nach und nach
in eine Art Dornröschenschlaf. Bei Heizölpreisen von umgerechnet zehn Cent pro
Liter, die sich bis 1970 sogar noch einmal
halbierten, war die Wirtschaftlichkeit von
Biogas kaum noch nachzuweisen. Zudem
hatten technische Pannen einige Kratzer am
Image hinterlassen. Aufgrund dieser Entwicklung wurden nahezu alle Biogasanlagen stillgelegt.
Rückbesinnung durch
Ölkrise und Güllestau
Es gab einige Gründe, warum Biogas ab
Mitte der siebziger Jahre in der DDR doch
wieder ein Thema wurde. Einer davon stank
im wahrsten Sinne des Wortes zum Himmel.
Aus den ungefähr 300 typisierten Anlagen
zur Tierhaltung mit je bis zu 190.000 Tieren
in kombinierten Schweinemast- und Zuchtanlagen oder 2.000 Kuh- und 4.000 Jungrindplätzen flossen insgesamt jährlich 50
Millionen Tonnen Gülle.
Die Aufbereitung von solchen Mengen, insbesondere unter dem Aspekt der Nutzung
darin enthaltener Bodennährstoffe, wurde
zum wachsenden Problem. Je größer die
Tierbestände an einem Ort, desto größer war
der Transportaufwand zum Ausbringen der
Gülle. Pro Kubikmeter musste ungefähr ein
Liter Diesel eingesetzt werden. So wurde
nicht selten auf bequemer erreichbaren Feldern, Wiesen und sogar im Wald zuviel
Gülle ausgebracht und die Flächen regelrecht „tot gedüngt“.
Der sprunghafte Anstieg des Erdölpreises
Mitte der 70er führte außerdem zu Engpässen in der Energieversorgung. Zugleich
eröffneten die dünnflüssigen Güllemengen
aus der industriemäßigen Tierproduktion
neue Möglichkeiten, diese Situation zumindest teilweise zu entschärfen. Die mögliche
Biogas-Produktion aus dem Gülleaufkommen der Massentierhaltung schätzte man in
der DDR auf jährlich etwa 200 Millionen
Kubikmeter mit einem Energieäquivalent
von 4.500 Terajoule. Damit hätten sämtliche
LPG und Volksgüter die Hälfte ihres Ener- F
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FOTO: ARCHIV REINHOLD
Standardmäßig wurde das in den Anlagen
erzeugte Biogas in Heizkesseln verbrannt.
giebedarfs über Biogas decken können.
Um dieses Potential zu nutzen, beschloss die
DDR-Führung 1973 den Bau von acht
Großanlagen. Davon gingen sieben in
Betrieb und produzierten bis 1990 und darüber hinaus. Eine ab 1985 errichtete Anlage
in Delitzsch nahm wegen technischer Probleme den Dauerbetrieb nie auf. Es handelte
sich um ein Konzept zur thermophilen
Behandlung von Rindergülle. An den Standorten Nordhausen und Zobes bei Plauen
wird bis heute mit zum Teil weiter entwickelter DDR-Technologie Biogas produziert. Die Anlagen waren als Versuchs- und
Experimentalanlagen konzipiert, wurden
von verschiedenen Forschungseinrichtungen wissenschaftlich begleitet aber gleichzeitig für die Produktion genutzt.
Pläne für RGW-Biogasanlage
auf der Krim
Ziel war es, entsprechend den spezifischen
örtlichen Bedingungen der großen Tierhaltungsbetriebe Verfahrenskonzepte und
Reaktorkonfigurationen großtechnisch zu
testen und daraus Musterlösungen zu entwickeln. „Dabei wurden bald durchaus
beachtenswerte Ergebnisse erzielt, an denen
auch die anderen Ostblockländer großes
Interesse hatten“, erinnert sich Prof. GerdRainer Vollmer. Der heutige Inhaber des
Lehrstuhls Biologische Verfahrenstechnik
an der Fachhochschule Nordhausen vertrat
die DDR im entsprechenden Gremium des
Rates für gegenseitige Wirtschaftshilfe
Die LPG Industrielle Schweinezucht in
Frankenförde rüstete 1983 zwei Güllebehälter
zu Biogasreaktoren um.
(RGW). Vor allen die Russen, die zwar über
exzellente Wissenschaftler auf dem Gebiet
der Mikrobiologie verfügten, aber Probleme
bei der praktischen Anwendung hatten,
wären an technischen Lösungen interessiert
gewesen. „Sie unterbreiteten sogar den Vorschlag, auf der Halbinsel Krim im Schwarzen Meer eine große RGW-Gemeinschaftsbiogasanlage zu errichten.“
Den letzten Kick versprach sich die Parteiund Staatsführung wohl noch von einer
Prise West-Know-how und lud das Schweizer Biogas-Urgestein Dr. Arthur Wellinger,
heute Präsident des Europäischen Biogasverbandes, gegen gutes Honorar in die DDR
ein. Auf seiner Rundreise zu den Biogasstandorten sollte er Wissen weitergeben.
„Für mich als damals junger Wissenschaftler
war das natürlich eine eindrucksvolle
Begegnung. Aber Lösungen zu konkreten
Verfahrens-Problemen in jener Zeit konnte
er natürlich auch nicht aus dem Ärmel
schütteln“, blickt Reinhold zurück.
Als erste Biogasanlage in der zweiten Phase
entstand 1982 auf dem Gelände der zentralen Gülleaufbereitungsstation zwischen
einer Schweinemast- und einer Milchviehanlage in Vippachedelhausen (Thüringen)
eine Großversuchsanlage. Dafür wurde das
vorhandene, ins Erdreich eingelassene Güllebecken mit einem Fassungsvermögen von
500 Kubikmeter mit isolierten Stahlplatten
und einem Dach aus Teerpappe abgedeckt.
Die Pilotanlage war mit einem GasUmwälzsystem, also mit einem Gebläse zum
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FOTOS: ARCHIV VOLLMER, REPRO: RUDOLPH
GAS KÜHLER
Die Anlage in Himmelgarten mit den beiden 350 Kubikmeter fassenden Reaktoren begann 1986 mit der Biogasproduktion.
Einpressen von Biogas ausgerüstet. In der
Regel kam eine Mischung von Rinder- und
Schweinegülle mit einem TS-Gehalt von 3,5
bis fünf Prozent im Verhältnis eins zu eins
zum Einsatz. Die täglich produzierten 1.100
Kubikmeter Biogas mit einem Methangehalt
von 65 bis 72 Prozent gelangten mit dem
Druck aus dem Fermenter und ohne Gasreinigung über Gasleitungen in die beiden
etwa zwei Kilometer entfernten Tierhaltungsbetriebe und wurden dort in Heizkesseln verbrannt.
Legendäre Biogas-Kaffee-Runde
Auf dem Versuchsgelände soll Anfang der
80er Jahre auch die legendäre Kaffeerunde
mit dem ersten Biogaskaffee der DDR stattgefunden haben. Forschungsleiter Prof. Gerhard Breitschuh, der zu dieser Zeit noch mit
einem umgebauten Gülletransporter experimentierte, lud Staatsfunktionäre zu einem
Ortstermin ein und demonstrierte das Kaffeekochen mit Biogas. Im anschließenden
Kaffeeplausch begeisterte er die Gäste von
seinem Vorhaben. Solche Kontakte erleichterten in der DDR, wo jede Schraube von
der Plankommission im Voraus bilanziert
werden musste, den Erfolg von Bauprojekten erheblich. So entstand nicht nur die
Großversuchsanlage. Einige Jahre später
kamen noch drei Beton-Fermenter mit je
1.200 Kubikmetern Faulraumvolumen hinzu. Sie waren außen mit Mineralwolle gedämmt und mit Blech ummantelt. Innen
dienten glasfaserverstärkte Kunststoffplatten
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als passiver Korrosionsschutz für den Beton.
Am Standort Berlstedt fanden auch Untersuchungen zur Verstromung von Biogas mit
einem umgerüsteten Traktormotor und
angeschlossenem Generator statt. „Eines
unserer größten Probleme war dabei: Wohin
mit dem Strom? Einspeisen gab’s ja noch
nicht“, erzählt Reinhold. Den Stromverbrauch sicherten dann etliche Bahnheizkörper, die allerdings in der DDR zur Mangelware gehörten. 1992 stellte der neue Besitzer den Betrieb der Biogasanlage wegen
zu hoher Kosten ein.
Nach dem Konzept der Anlage in Berlstedt
baute die LPG Industrielle Schweinezucht
in Frankenförde (bei Luckenwalde) 1983
eine Biogas-Anlage in eigener Regie. Dafür
wurden zwei von sechs bereits vorhandenen
Beton-Güllebehältern mit je 500 Kubikmetern Fassungsvermögen zu Biogas-Fermentern umgerüstet und mit Hartschaum isoliert. Eine Besonderheit in Frankenförde
war die Gas-Entschwefelung. Dazu dienten
zwei mit Raseneisenerz gefüllte Behälter.
Größte DDR-Biogasanlage
in Nordhausen
Richtig geklotzt wurde am Rande der thüringischen Stadt Nordhausen. Hier errichtete das heute noch in diesem Bereich tätige
Unternehmen Schachtbau Nordhausen
1985 die größte Biogasanlage der DDR. Die
beiden 37 Meter hohen Stahlfermenter mit
einem Durchmesser von 18,80 Metern
haben ein Volumen von je 8.000 Kubik- F
Für Biogas
C
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CALORPLAST
FOTO: CARMEN RUDOLPH
FOTO: ARCHIV REINHOLD
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Oben: Der auf Flüssigbiogasantrieb umgebaute
Traktor ZT 300 in der Biogasanlage Nordhausen.
Unten: Nach dem Flüssigkeitsentzug wird die
feste Fraktion der Gärreste in der Biogasanlage
Zobes sofort abgefahren.
metern. Über einen Bodenkonus können
Ablagerungen abgesaugt werden.
Beim Bau gab es die üblichen Probleme. So
übernahm nach einigem hin und her ein polnischer Betrieb die Dämmungsarbeiten an
einem der Stahltürme, weil sie das Material
mitbrachten, für das im damaligen Bezirk
Erfurt die Bilanzzuweisungen nicht ausreichten. Zeitweise ging es nicht weiter, da
Gerüste noch für den Bau der Anlage in
Berlstedt benötigt wurden. Das Substrat
kam und kommt auch heute aus dem
benachbarten Schweinemastbetrieb, der früher 90.000 Tiere hielt.
Technische Besonderheiten der Nordhausener Anlage waren die Substraterwärmung
und die Aufbereitung der Gärreste. Über
einen vorgelagerten Tauchstrahlreaktor
gelang es, die Gülle mit einem TS-Gehalt
von nur zwei Prozent durch Zuführung von
Luft und damit forciertem, aeroben biologischen Abbau auf eine Temperatur von 26 bis
28 Grad Celsius zu bringen. Anschließend
gelangte die Gülle in den Fermenter und
wurde dort geringfügig nachgeheizt. Der
aerobe Prozess verminderte allerdings die
Gasausbeute.
Für den anschließenden Einsatz als Dünger
erfolgte eine Trennung der Gärprodukte
mittels Schwerkraftsedimentation und
Dekanter in Faulschlamm mit einem TSGehalt von über zwölf Prozent und Faulwasser. In Nordhausen kam nach Berichten
das erste BHKW der DDR mit einem Gasmotor des Schwermaschinenkombinates
Magdeburg zum Einsatz. Außerdem fuhr
hier ein Traktor ZT 300, den Techniker auf
den Betrieb mit verflüssigtem Biogas (Kryotechnik) umgerüstet hatten.
„Nach Erweiterung um zwei Fermenter auf
eine elektrische Leistung von 2,2 MW verarbeiten wir hier unter Zugabe von 40 Tonnen Maissilage täglich 120 Kubikmeter
Schweinegülle des Betriebes Van Asten Tierzucht Nordhausen, zu dem die Anlage heute
gehört“, berichtet Anlagenfahrer Frank
Hartleb. Nur wenige Kilometer von Nordhausen entfernt nahm 1986 neben einer
Jungrinderanlage mit 2.600 Tieren in Himmelgarten eine weitere kleinere Biogasanlage den Betrieb auf. In den beiden Fermentern mit einem Volumen von je 360 F
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FOTO: CARMEN RUDOLPH
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Die Biogasanlage in Nordhausen war mit ihren 37 Meter hohen Fermentern
die größte Biogasanlage der DDR. Daneben das neue Foliengaslager.
Kubikmetern gärte Rindergülle mit einem
TS-Gehalt von über acht Prozent, was für
damalige Verhältnisse hoch war.
Weltweit einmalige
Pfropfenstromanlage
Weltweit einzigartig dürfte die 1985 errichtete Biogasanlage in Rippershausen gewesen
sein. Sie war als horizontale Pfropfenströmungsanlage mit vier mal 1.500 Kubikmetern Faulraumvolumen konzipiert und
arbeitete mit der Gülle von 34.000 Tieren
einer Schweinemastanlage. Aus Fertigbauelementen wurden dafür 22 Meter lange
rechteckige, nach oben offene Kanäle mit
einer Breite und Höhe von 3,5 Metern
gebaut und gedämmt.
Jeweils fünf dieser Kammern mit einem Fassungsvermögen von 300 Kubikmetern bildeten eine der vier Reaktoreinheiten, die
von der zuvor in Wärmetauschern auf 40
Grad Celsius erwärmten Gülle, vorbei an
wechselnd halbseitig offenen Zwischenwänden, mäanderförmig durchflossen wurde.
Jede Kammer war auf einer durchgehenden,
hohlen Welle mit einem sehr langsam drehenden Paddelrührwerk ausgestattet. Die
Luft in der Hohlwelle sorgte für Auftrieb
Ihr Sprung in
die Unabhängigkeit.
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Hühnerkot von
250.000 Legehennen
Die letzte in der DDR-Zeit errichtete Biogasanlage steht seit 1987 bis heute in Zobes
bei Plauen (Sachsen). Als Substrat diente
zunächst ausschließlich Hühnergülle von
dem benachbarten Geflügelbetrieb „Vogtland“ mit über einer Viertelmillion Legehennen. „Sie arbeitete als einzige in einem zweistufigen Verfahren“, erläutert Dipl.-Ing. Lars
Klinkmüller, der die Technologie der Zobeser Anlage, das sogenannte „Plauener Verfahren“, mit entwickelt hat. Die vorgelagerte
Hydrolyse und Säuerungsstufe erfolgte in
einem Erdbecken. Anschließend gelangte
FOTO: CARMEN RUDOLPH
und verhinderte ein sonst unvermeidliches
Durchhängen und den Bruch der nur an den
äußeren Reaktorwänden gelagerten Welle.
Das Gas sammelte sich unter erstmals eingesetzten Folien, die den gesamten Baukörper überspannten. Bei einem Gülleaufkommen von 150 Kubikmetern pro Tag lieferte
die Rippershausener Anlage 4.000 Kubikmeter Biogas zum Heizen der Schweineställe. Die Anlage arbeitete noch bis 2004
und setzte als Kosubstrat organische Abfälle
ein.
Die Typenschilder an den in den 80er Jahren
errichteten Fermentern in Zobes sind schon
etwas verblichen.
die Gülle in zwei identische Stahlfermenter
mit jeweils 1.500 Kubikmetern Volumen.
Hier fällt eine weitere Besonderheit ins
Auge. Zwischen den Reaktoren sind zwei
schräge Rohre zu erkennen. Sie sind der
Auslauf des Reaktors und bewirken mit
ihrem relativ großen Durchmesser, dass die
Feststoffe im langsam aufsteigenden Gärsubstrat sedimentieren können und dadurch
wieder in den Faulraum zurückrutschen und
weiter vergasen. Sich absetzender Schlamm
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kann, wie bei der Nordhausener Anlage,
über den trichterförmigen Behälterboden
abgepumpt werden.
Wegen Wegfall der Hühnergülle erfolgte
durch Lars Klinkmüller (heute Ingenieurbüro CarboCycle) die Umstellung der später
durch einen dritten Fermenter erweiterten
Anlage auf die Verarbeitung organischer
Abfälle. Sie ist bis heute in Betrieb und vergärt unter anderem Lebensmittelabfälle aus
Haushalten, für die es in Plauen als Nachfolger zur DDR-„Specki“-Tonne weiterhin
ein Sammelsystem gibt. D
Autor
Dipl.-Journ. Wolfgang Rudolph
Freier Journalist
Rudolph Reportagen – Das Medienbüro
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E-Mail: [email protected]
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