Biogasanlagen in der Landwirtschaft: Warum mobile Spotmessungen über Effizienz und Sicherheit entscheiden
Landwirtschaftliche Biogasanlagen sind komplexe biologische Reaktoren. Gülle, Silage und Reststoffe wie Zuckerrüben-Schnitzel werden in Fermentern anaerob zu Biogas vergoren – ein Prozess, der empfindlich auf Temperaturschwankungen, Substratwechsel und Sauerstoffeintrag reagiert.
Besonders bei zweistufigen Anlagen mit mesophiler (ca. 35–40 °C) und thermophiler (ca. 50–55 °C) Fermentation ist eine engmaschige Überwachung der Gaszusammensetzung unverzichtbar. Ein aktuelles Projekt bei einem Agrarbetrieb zeigt exemplarisch, wie mobile Spotmessungen mit dem Gas Analyzer Portable GAP100 die Prozesssicherheit erhöhen – selbst unter anspruchsvollen Klimabedingungen.
Die Ausgangslage: 11 Messpunkte, zwei Fermentationsstufen, ein mobiles Gerät
Der Betreiber vergärt landwirtschaftliche Reststoffe (Gülle, Maissilage, Zuckerrüben-Reststoffe) in einer zweistufigen Anlage mit parallel geführter mesophiler und thermophiler Prozessführung. Zur Qualitätssicherung werden zweimal wöchentlich Spotmessungen an elf definierten Messstellen gefordert:
- Hauptfermenter (mesophil und thermophil)
- Nachgärer
- Gasspeicher (vor und nach Entschwefelung)
- Verbraucherseite (BHKW-Zulauf nach Aktivkohlefilter)
Die geforderten Messkomponenten: CH₄ (0–100 Vol.%), CO₂ (0–65 Vol.%) und O₂ (0–25 Vol.%). Eine stationäre Installation an jedem Punkt wäre unwirtschaftlich – hier spielt ein portables Handmessgerät seine Stärken voll aus.
H₂S als „versteckter Mehrwert“: Warum Schwefelwasserstoff-Messung Pflicht sein sollte
Neben CH₄ und CO₂ ist Schwefelwasserstoff ein zentraler Parameter für den Anlagenschutz. Roh-Biogas enthält je nach Substrat 100 bis über 2.000 ppm H₂S. Bei ungenügender Entschwefelung sind unter anderem folgende Auswirkungen möglich:
- Korrosion an gasführenden Leitungen, Wärmetauschern und BHKW-Komponenten
- Katalysatorvergiftung im Abgasnachbehandlungssystem
- SO₂-Emissionen nach der Verbrennung, die behördliche Grenzwerte reißen können
Das GAP100 misst H₂S serienmäßig bis 2.000 ppm über einen elektrochemischen Sensor. Damit lässt sich der Wirkungsgrad des Aktivkohlefilters direkt verifizieren: Steigt der H₂S-Gehalt hinter dem Filter an, steht ein Filterwechsel an, bevor nachgelagerte Komponenten Schaden nehmen. Das GAP100 ist dabei ein Prozess-Messgerät für die Spotmessung der Gasqualität und kein Personenschutz- oder Gaswarngerät.
Das GAP100 im Detail: Stationäre Messgenauigkeit im mobilen Gehäuse
Wir haben das GAP100 konsequent als mobile Variante unserer stationären Analysatoren entwickelt. Die wichtigsten technischen Eckdaten:
| Parameter | Spezifikation |
| Messprinzip CH₄ / CO₂ | NDIR- Einstrahlverfahren mit Referenzierung |
| Messprinzip O₂ / H₂S | Elektrochemische Sensoren |
| Messbereiche | CH₄ 0–100 Vol.% · CO₂ 0–65 Vol.% · O₂ 0–25 Vol.% · H₂S 0–2.000 ppm |
| Druckkompensation | 0,7–1,1 bar absolut |
| Gasfluss | ca. 2,5 l/min (integrierte Pumpe) |
| Gewicht | 4,2 kg |
| Akkulaufzeit | ca. 8 Stunden |
| Betriebsbereitschaft | sobald die Soll-Temperatur der Messzelle von 45 °C ± 2 K erreicht ist |
| Schnittstelle | RS232 |
| Schutzart / Gehäuse | IP 54, ASA+PC-FR-Kunststoff |
| Umgebungstemperatur | +5 bis +45 °C |
Entscheidend: Die integrierte Pumpe und der Kondensatabscheider mit Filter machen externe Zusatzgeräte überflüssig. Das mitgelieferte Zubehörkit – Tragetasche, PTFE-Messgasleitung, Entnahmerohr und die GMM-Auswertesoftware – ermöglicht sofortigen Feldeinsatz ohne weitere Anschaffungen.
Vorkonditionierung: Warum der kundenseitige Gaskühler perfekt zum GAP100 passt
Biogas ist wasserdampfgesättigt und verlässt den Fermenter je nach Stufe mit etwa 35 bis 55 °C. Ohne Trocknung würde im Messgerät Kondensat ausfallen und die NDIR-Messzelle sowie die elektrochemischen Zellen beeinträchtigen. Im beschriebenen Projekt ist dem GAP100 ein kundenseitiger Gaskühler vorgeschaltet, der das Messgas auf etwa 5 °C Taupunkt trocknet.
Da die Messzelle des GAP100 auf 45 °C ± 2 K beheizt ist, liegt sie deutlich über diesem Taupunkt, sodass im Gerät keine Rückkondensation auftritt. Der übliche Niederdruck-Überdruck am Messpunkt liegt innerhalb der Druckkompensation des Geräts. Eine vorgeschaltete Gasaufbereitung verlängert zudem die Sensorlebensdauer und hält den Kalibrieraufwand im vorgesehenen jährlichen Intervall.
Grenzfall Klimazone: Mobilmessung bei Winterbedingungen
Im Projekt wurde Einsatzfähigkeit bei Umgebungstemperaturen bis −20 °C angefragt. Das GAP100 ist herstellerseitig für +5 bis +45 °C spezifiziert; Temperaturen darunter liegen außerhalb der Gerätespezifikation. Bei Frost nimmt die Empfindlichkeit elektrochemischer Sensoren ab, die nutzbare Kapazität der Lithium-Ionen-Akkus sinkt deutlich – ein Laden unter 0 °C ist zu vermeiden, da es die Zellen schädigt – und Kondensat kann in Zuleitungen gefrieren. Innerhalb der Spezifikation lässt sich das Gerät betreiben, wenn folgendes Einsatzkonzept eingehalten wird:
- Lagerung ausschließlich im beheizten Raum oder Fahrzeug (z. B. Technikcontainer, Betriebsgebäude)
- Akklimatisierung auf mindestens +5 °C vor Inbetriebnahme
- Nur kurzzeitiger Außeneinsatz für die eigentliche Probenahme an der Messstelle
- Transport in isolierter Tragetasche, Messgasleitung warm halten
- Sichtprüfung auf Kondensat/Eisbildung nach jedem Einsatz
Praxisnutzen: Was die Daten aus 11 Messpunkten dem Betreiber liefern
Die zweimal wöchentliche Erfassung der vier Hauptkomponenten liefert ein vollständiges Bild der Anlage:
- CH₄-Verlauf im Fermenter: Indikator für biologische Aktivität und Substratqualität
- CO₂/CH₄-Verhältnis: Frühindikator für Versäuerung oder Prozessstörungen
- O₂-Gehalt: Kontrolle der biologischen Entschwefelung (gezielte Luftdosierung) und Leckageerkennung
- H₂S vor und hinter Aktivkohlefilter: Restkapazität des Filters und Schutzstatus des BHKW
Über die RS232-Schnittstelle und die GMM-Software werden alle Messwerte inklusive Zeitstempel und Messpunktzuordnung dokumentiert – eine solide Grundlage für die Betriebsdokumentation und das Instandhaltungsmanagement.
Mobile Präzision für wachsende Biogasmärkte
Landwirtschaftliche Biogasanlagen sind das Rückgrat dezentraler Energieerzeugung – besonders in Regionen mit hohem agrarischem Reststoffaufkommen. Mobile Spotmessungen mit dem GAP100 bieten Betreibern einen wirtschaftlich attraktiven Einstieg in die systematische Prozessüberwachung: vier Komponenten, stationäre Messgenauigkeit, acht Stunden Akkulaufzeit und ein Komplettkoffer für den Feldeinsatz.
Die serienmäßige H₂S-Messung ist dabei mehr als ein Bonus – sie ist ein entscheidender Baustein für Anlagen- und Arbeitsschutz. Für anspruchsvolle Klimazonen definieren wir gemeinsam mit dem Kunden ein Einsatzkonzept, das die Gerätespezifikation respektiert und trotzdem verlässliche Messdaten liefert. So wird aus einem Standardgerät eine maßgeschneiderte Lösung für die Biogaserzeugung. Kontaktieren Sie uns für Ihre individuelle Lösung!
