Wärme und Strom aus Biogas

Nachhaltigkeit  •  14.06.2021

#Biogasanlage #Blockheizkraftwerk #Biomethan  

 

Als Teil der Energiewende sind sie aus dem ländlichen Raum kaum noch wegzudenken und an ihren markanten und oft aufgeblähten, mit Folie abgedeckten Behältern schon von weitem zu erkennen: Biogasanlagen, in denen durch Vergärung umweltschonend Energie gewonnen wird. Die Technologie beruht auf einen an vielen Orten der Natur vorkommenden Prozess des anaeroben, also unter Sauerstoffabschluss stattfindenden Abbaus organischer Substanz. Das entstehende Biogas ist eine Mischung aus Methan und Kohlendioxid. Es ist somit ein energiereiches biologisches Gas, dass vor Ort in Gasmotoren verbrannt und so zu Strom und Wärme umgewandelt wird. 

 

In der Natur wird dieses Biogas überall dort produziert, wo organisches Material unter Luftabschluss von Mikroorganismen umgesetzt wird. Das geschieht in Mooren und Sümpfen oder unter Wasser in Seen und Teichen und ist erkennbar an den aufsteigenden Bläschen. Da Methan ein stark wirksames Klimagas ist, sind Biogasanlagen komplett abgedichtet. Das überschüssige Gas ist zu speichern oder, wenn der Gasmotor wegen Wartungsarbeiten steht, in einer Fackel zu verbrennen.  

 

Biogasanlage: Funktion und Aufbau  

Vor über 20 Jahren begann der Boom der Biogasanlagen mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Die Verstromung von Biogas aus landwirtschaftlichen Reststoffen wie Gülle und Mist oder aus sogenannter Anbaubiomasse wurde durch das EEG attraktiv vergütet, so dass viele Landwirte, die über genügend der aufgezählten Substrate verfügten, sich als „Energiewirt“ ein 2. Standbein zulegten. 

 

Mit der Zeit zeigten sich zwei schwierige Aspekte des starken Zubaus an Biogasanlagen. Die bei der Verstromung im Gasmotor anfallende Wärme - also die Kraft-Wärme-Kopplung - konnte kaum noch erfolgreich umgesetzt werden, da es im ländlichen Raum keinen Bedarf mehr an Wärme gab. Somit wurde und wird bei vielen Anlagen ca. 50 Prozent der im Biogas enthaltenen Energie, die bei der Verstromung als Wärme frei wird, nicht mehr genutzt, sondern einfach „weggekühlt“. Der zweite Aspekt ist, dass die Biogasproduktion immer stärker auf Anbaubiomasse setzt. Hier kommen Gras, Rüben, verschiedene Kräuter oder auch Mais in Frage. Da Mais sich als die ertragreichste Pflanze entpuppte, nahm der Anbau von Silomais für der Vergärung sehr stark zu und macht gegenwärtig knapp die Hälfte der rund 2 Millionen Hektar Maisanbaufläche in Deutschland aus. Die andere Hälfte wird als Futter für Rinder eingesetzt,  in deren Verdauungssystem ähnliche Prozesse ablaufen, wie in einer Biogasanlage. 

 

Auch Vattenfall ist Eigentümer einer Biogasanlage, die vor ca. 10 Jahren in der Lausitz in Betrieb ging und dort Strom für das EEG produziert und die Wärme für das Heizen von Stallungen und Gebäuden einsetzt. Zudem hat die Vattenfall Energy Solutions in Altenstadt in Bayern die Wärmeversorgung einer Liegenschaft der Bundeswehr übernommen. Hier wird die Wärme einer nahen Biogasanlage in das Versorgungskonzept integriert und so einer sinnvollen Nutzung zugeführt werden. 

Wärme- und Stromgewinnung aus Biogasanlage-Kombination

In der Biogasanlage werden Rindergülle und Pflanzensilage zu Biogas verwertet. Über die 2km entfernte Wärmeleitung gelangt so das Biomethan in das Heizhaus der Bundeswehrkaserne. Wie es im Heizhaus aussieht, erfahren Sie im Video. 

 

Um das Dilemma mit der Wärmenutzung im ländlichen Raum zu vermeiden sind Techniken im Einsatz, das Biogas zu Erdgasqualität aufzubereiten und in das Erdgasnetz einzuspeisen. Das ist aufwendig aber so kommt das grüne Erdgas - Biomethan -  in die Ballungsräume, um daraus vor Ort in den Wohngebäuden grüne Wärme und Strom zu gewinnen. Diese sogenannten Biogasaufbereitungsanlagen sind recht große Anlagen, mit denen die spezifischen Investitionskosten sinken, um so die teure Technik wirtschaftlich betreiben zu können und machen nur einen kleinen Teil der Biogasanlagen in Deutschland aus. Vattenfall nutzt auch dieses grüne Brenngas in Berlin, Hamburg und Bayern für besonders nachhaltige Wärmeversorgungskonzepte.