Hermann Paintner, le fondateur de ROPA, est également agriculteur. Il exploite une installation de biogaz NawaRo au siège de l'entreprise à Sittelsdorf, avec des substrats de betteraves à sucre et de purin de porc. Les planifications pour l'installation ont commencé en 2009. L'installation de biogaz permet non seulement de couvrir une partie des besoins en chaleur et en énergie de la production de l'entreprise ROPA, mais aussi d'obtenir des connaissances importantes sur les propriétés des betteraves à sucre en tant que substrat de fermentation.
L'installation a été mise en service en 2010 sous la forme d'un projet pilote en tant qu'unité de cogénération de 190 kW et en 2012, elle a été étendue à une puissance électrique de 550 kW. L'installation de biogaz est uniquement alimentée avec des substrats pouvant être pompés. L'automatisation a permis de se passer entièrement de l'apport de matière solide. Au cours des dernières années, des investissements ont été réalisés pour procéder à différentes optimisations grâce à l'expérience accumulée. Par exemple, en 2017, le fermenteur à lit fixe a été remplacé par un fermenteur avec cuve d'agitation possédant son propre agitateur central de fabrication interne.
Broyeur de betteraves à sucre
Broyeur de betteraves à sucre fabriqué en interne avec un rendement moyen de 300 à 500 t par heure
Hermann Paintner a développé son propre broyeur pour broyer les betteraves à sucre.
Le dosage de la quantité de betterave est réalisé par une trémie de réception avec fond transporteur. La trémie est chargée via une chargeuse sur roue ou directement en basculant la remorque dans la trémie de réception. Huit rouleaux de nettoyage sont installés sur la ROPA Bunkermaus pour séparer la terre et le sable décollés. Le broyeur lui-même est exécuté en tant que broyeur à marteau avec panier fermé. Le rotor immense avec des battoirs en Hardox mesure 2,5 m de large. Le grand panier en Hardox mesure un mètre de diamètre.
Entraînement puissant du broyeur
Moteur de la Panzer Leopard
Un moteur V10 MTU de 610 kW / 830 CV et une cylindrée de 37,4 litres d'une Leopard I Panzer, année de construction 1979, a été installé. À 1 500 tr/min, ce moteur diesel présentait un moment de couple de 2 860 Nm.
Le moteur diesel de la Tiger 6 et de la Tiger 6S remplace le précédent
En raison de la disponibilité limitée des pièces détachées pour le moteur militaire, il a été remplacé par un moteur en ligne VOLVO PENTA TAD1643VE-B 6 cylindres de 796 CV/585 kW et une cylindrée de 16,12 litres. Ce moteur est monté de la même façon dans les Tiger 6 et 6S. Le moteur diesel provenant de la Tiger a un moment de couple max. de 3 260 Nm dès 1 100 tr/min. En comparaison directe, le moteur Volvo confère un gain de puissance avec une consommation de carburant nettement réduite. Le facteur limitant est alors le tapis de transport après le broyeur en tant qu'entrée dans le silo de stockage de betteraves à sucre.
Déroulement du processus de l'installation de biogaz
En se basant sur l'expérience, le processus suivant a été établi au siège de l'entreprise ROPA pour l'usine de biogaz concernant la mise en silo sous forme liquide, le stockage et le prélèvement de la pulpe de betterave.
Récolte et chargement comme pour l'usine à sucre
L'ensemble des betteraves est récolté avec la tête, mais sans feuilles. Le Micro-topping est l'approche adaptée. Les tiges sont retirées avec une section de tête minimale pour réduire la pénétration de terre inutile et les pertes par respiration pendant le stockage en silo. Dans l'idéal, les betteraves sont déposées dans le silo une fois par semaine, pour que la terre sèche et que les particules de terre puissent être en grande partie nettoyées avec la Rübenmaus. Le transport vers l'installation de biogaz s'effectue avec des véhicules agricoles ou des camions.
Broyage pour la fabrication d'une pulpe de betterave fine et homogène
Dans l'installation de biogaz, les betteraves à sucre sont broyées à l'aide d'un broyeur fabriqué en interne pour donner une pulpe fine et homogène, puis transportées dans le silo de stockage via un tapis de transport. Pour des raison de coûts et de gestion du travail, un lavage compliqué a été volontairement abandonné. La pulpe visqueuse se répartit naturellement dans le silo et se fluidifie dans le cadre de l'ensilage. Concernant le broyage : plus c'est fin, plus la transformation est rapide et mieux c'est.
Remplissage répété en raison d'une capacité de stockage limitée
En raison de la capacité de stockage limitée à 6 000 t du réservoir rond, les premières betteraves sont ensilées en septembre. Pour des raisons de place, la dernière charge est stockée dans le silo en février/mars. Le remplissage multiple permet d'alimenter jusqu'à 12 000 t de betteraves par an en fonction du rendement.
Réservoir de stockage - structure résistance à l'acide
Les betteraves à sucre ensilées sous forme liquide sont extrêmement acides et ont un fort pouvoir corrosif. Une fois le processus d'ensilage terminé, un pH compris entre 3,2 et 3,5 s'installe. Tout béton non protégé est attaqué par la pulpe de betterave acide. C'est pourquoi un silo de stockage résistant à l'acide est nécessaire. Le réservoir de stockage de 30 m de diamètre et de 8 m de haut est moulé en béton coulé sur place. Les murs intérieurs sont revêtus d'un film PU en tant que protection contre l'acide. Le fond du réservoir a été conçu avec une pente de 15 degré par rapport au centre. Mais cela ne suffit pas pour une vidange sans résidu (plusieurs pentes seraient nécessaires).
Ensilage, transformation et séparation
Pendant la première phase d'ensilage, une nette séparation doit être observée. L'oxygène enfermé est transformé. Du dioxyde de carbone se forme, qui s'échappe partiellement sous forme de bulles à la surface.
Immédiatement après l'ensilage, une certaine augmentation du volume doit être observée. C'est pourquoi le réservoir de stockage ne doit en aucun cas être rempli en une fois jusqu'au bord supérieur ! Quelques jours après l'augmentation du volume, le substrat diminue et il peut alors être à nouveau rempli. Au stade de la transformation, seul du liquide se laisse généralement pompé du fond du réservoir de stockage, car les petits morceaux de betteraves flottent, comme de la chapelure dans de l'eau minérale. Dans le cadre de l'ensilage suivant, la pulpe de betterave diminue progressivement, elle devient plus fluide et plus homogène.
Dans l'installation pilote, l'effet de séparation est particulièrement net, car pendant l'ensilage, la pulpe de betterave est également extraite pour l'exploitation de l'installation. En outre, en hiver, le réservoir est souvent rempli avec des betteraves très froides, la transformation étant alors très longue pendant le processus d'ensilage.
Digression : un transfert vers d'autres installations serait avantageux, lorsque la pulpe de betterave n'est ensilée que quelques semaines après l'ensilage. Au cours des mois de l'hiver, jusqu'en février, des betteraves fraîches peuvent facilement être alimentées via un apport de matière solide. Avec l'augmentation des températures au printemps, les pertes par respiration augmentent dans le silo de betteraves, de sorte qu'une alimentation de betteraves à sucre fraîches n'est plus intéressante. Pour l'alimentation entre février et septembre, l'ensilage de la pulpe compte parmi les meilleures formes de stockage et qui présentent le moins de perte.
Récupération de la pulpe de betterave sur la couche supérieure
En tant que conséquence sur la séparation ainsi que sur le remplissage et la récupération continus à partir d'un seul silo de stockage, la récupération chez ROPA a été modifiée de sorte qu'il est également possible de pomper à différentes hauteurs, y compris à proximité de la surface. La pompe de récupération est accrochée au centre, à une grue, et elle aspire à environ un mètre sous la surface. Le matériau flottant et plus structuré est ainsi prélevé en priorité. Étant donné que la couche en surface est parfois très dure et visqueuse, une petite quantité de digestat/liquide provenant du fermenteur est envoyée directement par pompage via une autre conduite de pompe après le prélèvement pour améliorer la capacité de pompage.
Fermenteur à biogaz avec grand agitateur central
Fermenteur avec cuve d'agitation avec agitateur central fabriqué en interne et évacuation du sable
En 2017, un nouveau fermenteur avec cuve d'agitation de 16 m de diamètre et 10 m de haut a été construit et mis en service. Dans le même temps, les trois fermenteurs hauts à betterave solide de 210 m³ ont été mis hors service, car les petits fermenteurs à betterave solide étaient toujours un défi dans l'exploitation de l'installation. De par leur faible volume, les trois tours présentaient une faible capacité tampon et une sensibilité au substrat frais ou aux variations de température.
Grâce au fermenteur de 2 000 m³, l'installation de biogaz de 550 kW est depuis exploitée de façon flexible et avec une tempérture optimisée, car le fermenteur « peut stocker beaucoup » et supporte de grande quantité de betteraves à sucre fraîchement ensilées ou des rations quotidienne temporairement fortement augmentée.
Le point fort l'agitateur central avec évacuation du sable construit par Hermann Paintner lui-même. Grâce à la construction solide, un mélange complet est possible après quelques tours. Un sous-groupe hydraulique et 4 moteurs à huile entraînent une puissante couronne d'orientation d'un diamètre de 2 300 mm. La couronne pivotante transmet la force aux bras agitateurs allongés de 15,6 m de l'agitateur central.
Pour un mélange encore plus performant, un axe fixe avec des ailes mélangeuses est intégré entre les deux bras agitateurs. Un troisième bras près du fond assure l'évacuation de la terre. Les lames de raclage fixées de façon inclinée extraient la terre et les sédiments vers l'extérieur. Le coulisseau d'entraînement extérieur emporte les sédiments jusqu'à une cavité dans le sole du réservoir. La terre, les corps étrangers et les sédiments déposés sont extraient hors du fermenteur via une vis à entraînement hydraulique. Le bras le plus bas pour l'évacuation de la terre dispose d'une roule libre. Dans le sens des aiguilles d'une montre, l'évacuation de la terre tourne également. Dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, seuls les deux bras agitateurs tournent. La commande de l'installation permet de régler la durée et le nombre des intervalles d'agitation et de nettoyage. Le nettoyage fastidieux du réservoir ou le volume utilisé est restreint à cause des dépôts sont largement évités grâce à l'agitateur central avec évacuation du sable.
