1. Beispielfragen für die Klausur Biol. Energietechnik
Aus welchen prinzipiellen Bestandteilen besteht Biomasse?
>>>VL3
Kohlenhydrat (ca. 50 –60 %) z.B. C6H12O6
Fett (ca. 10 – 20 %) z.B. C16H32O2
Protein (ca. 10 – 30 %) z.B. C6H10O2
(nur bezogen auf CHO- Verhältnis,
ohne Berücksichtigung von N, S)
Mittlere Elementarzusammensetzung pflanzlicher Trockenmasse:
Kohlenstoff 45 %
Sauerstoff 42 %
Wasserstoff 6%
Sonstige 7%
organischem Material,
etwa 60 Prozent der Biomasse der Erde wird durch Mikroorganismen dargestellt,
ausschließlich Pflanzen sind in der Lage sind Biomasse aufzubauen
Worin besteht der Unterschied zwischen der Nutzung fossiler Brennstoffe und der Nutzung von
Biomasse zur Energiegewinnung, obwohl bei der Verbrennung in beiden Fällen CO2 entsteht?
>>>VL3
Biomasse zählt als CO2 „neutral“
Welche speziellen Eigenschaften besitzen Methanbakterien?
>>>VL3
beim Energiestoffwechsel Methanbildung stattfindet (Oxidation von Wasserstoff und Reduktion
von Kohlendioxid zur Bildung von Methan), d. h. Kohlendioxid dient als einzige Kohlenstoffquelle.
Sind anaerob,
benötigen Temperaturen zwischen 0 und 70 °C
und pH-neutrales oder schwach alkalisches Milieu mit mindestens 50 % Wasser
Aus welchen Stoffen können Methanbakterien Methan generieren?
>>>VL3
Formiat (Salz der ameisensäure), Acetat (salz der essigsäure), Methanol, H2, Co2

2. Nennen Sie die Unterschiede zwischen absatzweisen (Batch) und kontinuierlichen Biogasverfahren.
>>>VL3
Batch-Verfahren<<<
Befüllen bis Reaktor vollständig befüllt, Reaktionszeit abwarten, Vollständig entleeren
Biogas Gaszusammensetzung variiert
kontinuierlichen<<<
Ständiges Befüllen des Reaktors, ständige Entnahme von Gärrest
Biogas Gaszusammensetzung konstant
Welche wesentlichen Einflussparameter gibt es beim Biogasprozess?
>>>VL4
Temperatur
PH-Wert
Durchmischung
Volumenstrom (kontinuierliches Verfahren)
Raumbelastung
Verweilzeit
Welchen Einfluss haben Temperatur und Verweilzeit auf die Biogasbildung?
>>>VL4
Temperatur hat je nach Art mesophil oder thermophil Einfluss auf Wachstumsgeschwindigkeit und
relative Aktivität.
D.h. Bei höheren Temperaturen kommt die Biogasbildung schneller auf ihre Maximale Produktion.
Was versteht man unter Raumbelastung?
>>>VL4
Die Raumbelastung ist ein wichtiger Betriebsparameter. Sie gibt an, wie viel Kilogramm
organischer Trockensubstanz (oTS) dem Fermenter je m³ Volumen und Zeiteinheit zugeführt
werden kann
BR = m c / VR
Raumbelastung BR:
m =zugeführte Substratmenge je Zeiteinheit [kg/d];
c = Konzentration der organischen Substanz [%] bzw. Massenanteil;
VR = Reaktorvolumen [m3])
BR = kg OTS / (m3 d)

3. Wie wirkt sich eine gute Durchmischung im Biogasprozess aus?
>>>VL4
Vorteile: homogene Situation im Reaktor, keine störenden Schwimm- und Sinkschichten
Nachteile: Belastung der Bakterien
Gas Produktion
Warum können Wasserstoff‐ und Methanbildung nicht in getrennten Reaktoren ablaufen?
>>>
Keine räumliche Trennung, weil Wasserstoffbildende und Wasserstoffverbrauchende Bakterien in
dem gleichen raum sein müssen.
Welche Hemmstoffe gibt es im Biogasprozess? Welchen Einfluss hat dabei der pH‐Wert?
>>>VL4
Sauerstoff,
Schwefelwasserstoff,
Ammoniumstickstoff,
Schwermetalle,
Desinfektionsmittel: Antibiotika, Klauenbad
Welche Substratbestandteile bewirken eine hohe (niedere) Gasausbeute und warum?
>>>
1. Fette
2. Kohlenhydrate
3.Eiweiß
Rinder‐, Schweinegülle, Hühnerkot: Welche Substanz ergibt die höchste (geringste) Gasausbeute in
m3/kg OTS?
>>> VL6
1Hühnerkot > 2Schweinegülle > 3Rindergülle

4. Welches sind die Anforderungen an NawaRos (bzw. Bioabfälle) bezüglich eines Einsatzes im
Biogasprozess?
>>> VL6
- hygienisch unbedenklich
- keine Einschränkung bei der Verwendung als Wirtschaftsdünger wg. geschlossenem
Nährstoffkreislauf
- Steuerung des Energiegehaltes über Erntezeitpunkt
- Anbau auf Stillegungsflächen seit 1999 möglich (Pflanzenarten festgelegt, Anbauvertrag)
vorwiegend Silomais, CCM; in geringerem Maße auch Kleegras, Getreide-Ganzpflanzen-Silage,
Futterrüben
Kriterien: Erträge, Dünger-, Pestizid-, Maschineneinsatz (extensiver Anbau)
- Anbau auf Ausgleichsflächen (prämienberechtigte Ackerflächen)
V.a. wirtschaftlich, wenn die Ernteerträge hoch sind und Prämien bezahlt werden
- Zusätzliche Kosten bei der Nachrüstung von Gülle-Biogasanlagen durch:
Einbringtechnik in den Fermenter, Vergrößerung von Biogasanlage und Güllelager,
höhere Rührerleistung (z.B. Schwimmschichten durch Gras)
Welche Bioabfälle sind eher für einen Biogasprozess, welche für eine Kompostierung geeignet?
>>> VL6
Biogasprozess: (Feuchte Biomassen) Schlachtabälle
Kompostierung: (Biomasse mit Struktur) Grünabfall, Organische Gewerbeabfälle
Warum wird Stärke‐haltiges Substrat besser in Biogas umgesetzt als Faserstoffe?
>>>
Da Faserstoffe sehr Cellulose reich sind und sie zu der Gruppe der schwer Abbaubaren
Kohlenhydrate gehören.
Wovon hängt prinzipiell der erwartete Methangehalt eines zu Biogas umgesetzten Substrates ab?
>>>
Abhängig vom Oxidationsgrad des Substrates
Welche Messungen erfolgen häufig online an der Biogasanlage, welche eher im Labor?
>>>
Online: Substratvolumenstrom, Temperaturfühler, Gaszähler, Stromzähler, ph-Meßgerät und
Gaszusammensetzung (selten)
Sicherheitseinrichtung: Überdrucksicherung, Gassensor
Labor: Ts, OTS, Ammonium, Biogaszusammensetzung, ph-wert, Fettsäure/Pufferkapazität
Nach welchem Messprinzip wird der pH‐Wert (Fettsäuren, Methangehalt) gemessen?
>>>
Spannungsdifferenzmessung ( Referenzelektrode und Glas- Elektrode )

5. Welche Unterschiede bestehen zwischen Nass‐ und Trockenvergärungsverfahren?
>>> VL7
Trocken: Trockenes“ Substrat wie Festmist (strohreich), Gras u.ä. mit TS > 25%
Zusätzlicher Biogasgewinn aus dem Strohanteil
Nass: Vorherrschendes Verfahren, v.a. bei Gülleverwertung. TS < 15 %, pumpfähig
Wo liegen die Temperaturbereiche mesophiler (thermophiler) Verfahren?
>>> Wiki
mesophiler: 30 bis 40 °C
thermophiler: 50 bis 60 °C
Welche Eigenschaften sollte ein Biogasfermenter besitzen?
>>> VL8
Flüssigkeits- und Gasdichtigkeit
Beheizbarkeit auf die gewünschte Prozesstemperatur, keine Temperaturgradienten
Verhinderung von Schichten- und Zonenbildung, ausreichende Durchmischung
Sicherer Zu-, Ablauf und Durchfluss des Substrates (Entfernung von Sinkstoffen)
Gewährleistung einer ausreichenden Verweilzeit
Aus welchen Materialien/Werkstoffen werden Biogasfermenter hergestellt?
>>> VL8
Stahl
Beton
Auf welche Weise wird das Substrat dem Biogasfermenter zugeführt?
>>> VL8
Direkt Einbringung in den Fermenter für feste Substrate
z.B. Schneckenförderer mit Vorratsbunker.
Umgebauter Futtermischer; bis 50 kW.
Dosierstation.
hydraulische Einbringvorrichtung
Einbringung in den Flüssigkeitsstrom oder in die Vorgrube

6. Seite 2
Was sind Pasteurisierungsverfahren und bei welchen Anlagen werden sie eingesetzt?
Wie erfolgt die Biogasspeicherung?
>>> V.8
Biogasspeicherung erfolgt im Fermenter oder separatem Speicher, Hochdruckspeichersysteme nur
in Ausnahmefällen ( z.b. Biogas als Treibstoff )
Wie kann die Kondensatabscheidung aus Biogas vorgenommen werden?
>>> V.8
Biogas ist nahezu Wasserdampfgesättigt, Abkühlung nach Verlassen des Fermenters.
Aus welcher Weise können Biogasfermenter durchmischt werden?
>>> V.9
Pneumatische Rührwerke ( Biogaseinpressung )
Hydraulische Rührwerke ( Pumpe + Düse )
Mechanische Rührwerke ( Propeller-, Paddel-, Haspel-Rührwerke )
Welche Rührwerke eignen sich für trockene bzw. feuchte, hohe bzw. niedere TS‐Gehalte?
>>> V.9
Hohe-Niedere TS: Paddel-, Langwellen-, Stabmixer-, Tauchmotor-Rührwerk
Trockene-feuchte:?????????????????????
Welche Pumpentypen eignen sich für hohe bzw. niedere TS‐Gehalte?
>>> V.9
Niedere < 8% Ts: Kreiselpumpe
Hohe Ts: Verdrängerpumpen ( Exzenterschnecken-, Drehkolbenpumpe )
Welche Kriterien beeinflussen die Auslegung von Pumpen, die im Biogasprozess eingesetzt
werden?
>>> V.9
TS-Gehalt, Ausreichende Ansaug- und Förderhöhe
Wie erfolgt die Temperierung/Temperaturhaltung des Biogasfermenters?
>>> V.9
Externe Wärmetauscher, Eintauchaggregate, Bodenheizung, Wandheizung, Rührwellenheizung
Welche Möglichkeiten der Biogasnutzung gibt es?
>>>
Stromgewinnung ( BKHW ) und Wärmegewinnung (Vergärungsprozess, Beheizung
Wohn/Stadtgebäuden)
Was versteht man unter einem Blockheizkraftwerk?
>>> V.10
Ein Kraftwerk in dem ein Verbrennungsmotor in Kombination mit einem Generator eingesetzt
wird. Der Generator wandelt die mechanische Energie in Strom um und die heißen
Abgase/Kühlwasser werden zur Wärmegewinnung genutzt. (Kraftwärmekopplung)

7. Welche Motoren / Generatoren können eingesetzt werden in BHKW ́s?
>>> V. 10
- Gas-Otto Motoren
- Diesel-Motoren (Gas-Otto Betrieb)
Zündstrahl-Dieselmotoren
Wie kann die erzeugte Wärme eingesetzt werden? Mit welcher Temperatur fällt sie an?
>>> V. 10
Heiz- und Warmwassererzeugung ca.80°C
Dampferzeugung ca. 450°C
Welche Stoffe im Abgas von BHKW‐Motoren unterliegen Emissionsgrenzwerten?
>>> V. 10
CO (Kohlenmonoxid)
NOx (Stickoxide)
Gesamtstaub
Formaldehyd
Schwefeldioxid
Welche Verfahren werden bei der Aufbereitung von Biogas angewandt?
>>> V.10
Gasreinigung: CH4 Anreicherung (Methan)
Trocknung
Entschwefelung z.B. Tropfkörperverfahren
Wie kann aufbereitetes Biogas verwendet werden?
>>> V. 10
Einspeisung ins Gasnetz
Brennstoffzelle (Strom/Wärme)
Treibstoff
Wie kann der Schwefelwasserstoffanteil im Biogas gesenkt werden?
>>> V.10
Luftzugabe
Chem. Oxidation
Chem. Fällung
Katalytische Oxidation
Was bewirkt die Druckerhöhung bei Gasaufbereitungsverfahren zur Methananreicherung?
>>> V.10
Verringerung des Co2 Gehaltes
Welche Vorteile hat Biogasgülle als Dünger gegenüber unvergorener Gülle?
>>> V. 11
Verringerung: Geruchsintensität
Ätzwirkung
Keimfähigkeit von Unkrautsamen
Methan- und Ammoniakemission
Verbesserung der Ausbringungseigenschaften
Erhöhung des Ammoniumgehaltes
Hygienisierung

8. Welche wesentlichen Gesetze müssen bei der Beantragung, beim Bau, bei Betrieb einer
Biogasanlage berücksichtigt werden?
>>> V.12
BauGB
Welche Boni werden im EEG als Vergütung gezahlt und für welche speziellen Betriebsweisen
gelten diese?
>>> V. 12
NawaRo-Bonus, Luftreinhaltebonus, Güllebonus, KWK-Bonus, Technologiebonus,
Landschaftspflegebonus
Welche wesentlichen Sicherheitsvorschriften und Sicherheitsvorkehrungen sind bei BGA
notwendig?
>>> V. 13
Notwendige Bauteile: Absperrventil, Abblaseleitung, Flamenrückschlagsicherung,
Über-/Unterdrucksicherung, Einstiegsöffnung, Kondensatabscheider, Ventil selbsttätig schließend,
Unterdruckbehälter, BKHW
Welche Anlagenteile unterliegen speziellen Sicherheitsvorschriften?
>>> V. 13
Gasführende Teile: gegen chemische Einflüsse / mechanische Beschädigungen geschützt sein
Bedienteile ( Rühr-, Pump-, Spüleinrichtung ): über Flur angeordnet, wenn nicht fest installierte
Zwangslüftung
Ausreichend Luftwechsel
Welchen genehmigungsrechtlichen Zuordnungen unterliegen BGA?
>>> V.13
Genehmigung nach Baurecht und Genehmigung nach Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)
In welchem Bereich liegen die spezifischen Investitionskosten/Kosten für BHKW von BGA?
>>> V.13
je nach Anlagen Größe und Motorentyp liegen die Kosten zwischen 480 und 922 €/KW
Welche Kosten entstehen bei Bau bzw. Betrieb von BGA?
>>> V.13
Investitionen Bau + Technik: Fermenter,
Rührer,
Pumpen,
Motor/Generator
Fixkosten Anfallende Kosten : Zinsen,
Versicherung,
Reparaturen,
Wartung,
Rohstoffkosten,
Lohn