ROPA-oprichter Hermann Paintner is tegelijkertijd landbouwer en heeft bij het hoofdkantoor in Sittelsdorf een NawaRo-biogasinstallatie met substraten van suikerbieten en varkensmest. De plannen voor de installatie werden gemaakt in 2009. Met de biogasinstallatie wordt niet alleen een deel van het warmte- en energieverbruik van de productie van de firma ROPA gedekt, maar wordt ook belangrijke kennis verzameld over de eigenschappen van suikerbieten als fermentatiesubstraat.
De installatie werd in 2010 als proefproject in gebruik genomen met een warmte-krachtcentrale van 190 kW, wat in 2012 werd verhoogd tot een elektrisch vermogen van 550 kW. De biogasinstallatie wordt uitsluitend gevoed met pompbare substraten. Door de automatisering werd volledig afgezien van de invoer van vaste stoffen. In de loop van de afgelopen jaren werd aan de hand van de opgedane ervaring steeds verder geïnvesteerd in uiteenlopende optimaliseringen. Onder andere werd de vergister met vast bed in 2017 vervangen door een geroerde tankvergister met een zelfgebouwd centraal roerwerk met aardeafvoer.
Suikerbietenshredder
Zelfgebouwde shredder met een doorvoercapaciteit van 300 tot 500 t per uur
Voor het vermalen van de suikerbieten heeft Hermann Paintner zelf een shredder ontwikkeld.
Via een opnamebunker met rolvloer wordt de hoeveelheid bieten gedoseerd. De bunker wordt beladen met een wiellader, of door direct vanaf de aanhanger in de opnamebunker te kiepen. Voor de afscheiding van losse aarde en zand zijn 8 reinigingswalsen uit de ROPA Bunkermaus geïnstalleerd. De shredder zelf is uitgevoerd in de vorm van een hamermolen met gesloten korf. De gigantische rotor met schoepen van Hardox is ruim 2,5 m breed. De korf van Hardox heeft een doorsnede van één meter en is daarmee eveneens zeer groot.
Shredderaandrijving met power
Motor uit de pantser Leopard
Voor de aandrijving van de shredder werd in eerste instantie een V10 MTU-motor met 610 kW / 830 pk en een cilinderinhoud van 37,4 liter Hubraum uit een Leopard I-pantser uit 1979 geïnstalleerd. Bij 1.500 omw/min heeft deze motor een draaimoment van 2.860 Nm.
Dieselmotor uit de Tiger 6 en 6S vervangt zijn voorganger
Door de beperkte beschikbaarheid van reserveonderdelen voor de militaire motor werd deze uiteindelijk vervangen door een moderne VOLVO PENTA TAD1643VE-B 6-cilinder-lijnmotor met 796 pk / 585 kW en een cilinderinhoud van 16,12 liter. Deze motor wordt ook in de Tiger 6 en de Tiger 6S ingebouwd. De dieselmotor uit de Tiger heeft een max. draaimoment van 3.260 Nm al vanaf 1.100 omw/min. Vergeleken met andere motoren heeft de Volvo-motor duidelijk betere prestaties bij een tegelijkertijd gereduceerd brandstofverbruik. De beperkende factor is nu de transportband naar de shredder voor de invoer in de bietensilo.
Werkwijze van de biogasinstallatie
Op basis van de opgedane ervaringen is voor de biogasinstallatie bij de hoofdvestiging van ROPA inmiddels de volgende werkwijze gerealiseerd voor het inkuilen, de opslag en de opname van de suikerbietenpulp.
Oogst en transport net als voor de suikerfabriek
De volledige bieten worden met kop met zonder bladeren geoogst – hiervoor wordt Micro-Topping toegepast. De bladstelen worden met een minimale hoeveelheid van de kop verwijderd, om onnodige aanwezigheid van aarde en oxidatieverliezen tijdens het inkuilen te reduceren. In het ideale geval worden de bieten minimaal één week ingekuild, zodat de aarde kan opdrogen en met de Maus grotendeels kan worden verwijderd. Het transport naar de biogasinstallatie gebeurt met traktorcombinaties of vrachtwagens.
Shredders voor de productie van fijne en homogene bietenpulp
Bij de biogasinstallatie worden de suikerbieten met een zelfgebouwde shredder tot een fijne en homogene pulp vermalden en via een transportband in de silo ingevoerd. Om kosten en inspanningen te besparen, wordt bewust afgezien van uitgebreide reiniging. De pulp is een stroperige brij, die vanzelf over de silo wordt verdeeld en tijdens de opslag vloeibaarder wordt. Voor de shredder geldt dat hoe fijner de pulp is, hoe sneller de omzetting plaatsvindt en hoe beter dat is.
Meerdere keren vullen door beperkte opslagcapaciteit
Omdat de opslagcapaciteit van de silo beperkt is tot 6.000 t, worden de eerste bieten in september ingekuild. De laatste batch wordt uiterlijk in februari/maart ingekuild. Doordat meerdere keren wordt gevuld, worden afhankelijk van de oogst tot 12.000 t bieten per jaar in stroom omgezet.
Opslagsilo – zuurvaste constructie
Vloeibaar ingekuilde suikerbieten worden extreem zuur en zijn uitermate bijtend. Aan het einde van de inkuiltijd heeft het een pH-waarde tussen 3,2 en 3,5. Ombeschermd beton wordt door de zure bietenbrij aangetast. Daarom is het noodzakelijk dat de silo zuurbestendig is. De silo met een doorsnede van 30 m en een hoogte van 8 m is gemaakt van ter plaatse gestort beton. Om tegen het zuur te bschermen, zijn de binnenwanden afgedekt met PU-folie. De bodem van de silo is gebouwd met een hellingshoek van 15 graden naar het midden toe. Om de silo te legen zonder dat er restanten achterblijven is dit niet voldoende, daarvoor zou een grotere hellingshoek nodig zijn.
Inkuilen, omzetten en afscheiden
Tijdens de eerste fase van het inkuilen is duidelijk te zien dat de massa zich scheidt. De ingesloten zuurstof wordt gevermenteerd. Hierdoor ontstaat kooldioxide, dat voor een deel in de vorm van bellen naar de oppervlakte komt.
Direct na het inkuilen is te zien dat de massa uitdijt. Daarom mogen de silo's nooit in één keer tot aan de bovenrand worden gevuld! Enkele dagen na het uitdijen zakt het substraat weer in en kan worden aangevuld. In de fase van de omzetting kan aan de onderkant van de silo vaak alleen vloeistof worden weggepompt, omdat de suikerbietenbrokken bovenin drijven – net als kruimels in een glas mineraalwater. Na verloop van tijd zakt het substraat steeds verder in en wordt vloeibaarder en steeds homogener.
Bij de proefinstallatie werd het scheidingsproces bijzonder duidelijk, omdat ook tijdens de inkuilfase bietenpulp werd afgenomen voor de aandrijving van de installatie. Bovendien wordt de silo in de winter meerdere malen met zeer koude bieten gevuld, wat ervoor zorgt dat de omzetting tijdens de inkuiltijd bijzonder lang duurt.
Zijdelingse opmerking: overstorten naar andere installaties zou nuttig kunnen zijn, wanneer de bietenpulp enkele weken zou kunnen vermenteren in de silo. In de wintermaanden tot februari kunnen versie bieten probleemloos in vaste vorm worden toegevoerd. Wanneer het echter in het voorjaar warmer wordt, worden ook de oxidatieverliezen in de bietensilo zo groot, dat het toevoeren van versie suikerbieten niet meer interessant is. Voor productie het hele jaar door, dus ook van van februari tot en met september, is opslag in de vorm van pulp de beste manier van opslag met minimale verliezen.
Opname van de bietenpulp vanaf de bovenste laag
Als consequentie van het scheidingsproces en het continu bijvullen van en opname uit slechts één silo werd de opname bij ROPA zo aangepast, dat naar keuze op verschillende hoogste kan worden weggepompt, in het bijzonder ook in de buurt van het oppervlak. De afzuigpomp hangt intussen aan een kraan en zuig ongeveer één meter onder het oppervlak af. Bij de opname heeft het materiaal met een stevigere structuur dat boven komt drijven daardoor voorrang. Omdat de bovenlaag aan het oppervlak zeer taai en stroperig is, wordt vanaf een andere pompleiding na de opnamepomp een beetje silagerestanten/vloeistof uit de vergister toegevoegd om de pompbaarheid te verbeteren.
Biogasvergister met groot centraal roerwerk
Geroerde tankvergister met zelfgebouwd centraal roerwerk en aardeafvoer
In 2017 werd een nieuwe geroerde tankvergister met een doorsnede van 16 m en een hoogte van 10 m gebouwd en in gebruik genomen. Tegelijkertijd werden de drie hoogvergisters met vast bed met een inhoud van 210 m³ buiten dienst gesteld, omdat de kleine vergisters met vastbed altijd weer voor uitdagingen zorgden in de installatie. Door de beperkte inhoud hadden de drie silo's weinig buffercapaciteit en reageerde gevoelig op verse substraat of temperatuurschommelingen.
Met de 2.000 m³-vergister kan de 550kW-biogasinstallatie nu flexibel en warmte-geoptimaliseerd worden ingezet, omdat deze vergister tegen een stootje kan en ook grote hoeveelheden vers ingekuilde suikerbieten of kortdurende zeer hoge hoeveelheden aan kan.
Hoogtepunt is het door Hermann Paintner zelf geconstrueerd centrale roerwerk met aardeafvoer. Door de stevige constructie mengt dit de hele inhoud in slechts enkele draaiingen. Met een hydraulisch aggregaat en 4 oliemotoren wordt een enorme kogeldraaikrans met een doorsnede van 2.300 mm aangedreven. Vanaf de draaikrans wordt de kracht op een 15,6 m lange roerarm in het centrale roerwerk overgedragen.
Voor een nog betere menging is tussen de beide roerarmen een starre as met mengbladen ingebouwd. Voor de aardeafvoer is een een derde arm aangebracht in de buurt van de bodem. De daaraan bevestigde dozerbladen transporteren aarde en sediment naar buiten. De buitenste meenemer neemt het sediment mee naar een verlaging in de voet van de silo. Aarde, vreemde voorwerpen en afgezet sediment worden via een hydraulisch aangedreven vijzel uit de vergister afgevoerd. De onderste arm voor de aardeafvoer beschikt over een vrijloop. De aardeafvoer draait rechtsom mee. Alleen de beide roerarmen draaien linksom. Op de installatiebesturing kunnen de duur en het aantal van de roer- en reinigingsintervallen worden ingesteld. Gecompliceerde reiniging van de silo en verminderd bruikbaar volume door afzettingen worden consistent vermeden door het centrale roerwerk met aardeafvoer.
