Funktion von Biogas

Was ist Biogas?


Biogas Spitzentechnologie ohne Ende

Biogasanlagen sind grundlastfähig, denn Biogas entsteht kontinuierlich. Ein oft gehörtes Standardargument dass regenerative Energien nicht zur Deckung der benötigten Stromgrundlast beitragen, kann bei einer 24h-Stromgewinnung durch Biogas bereits der Vergangenheit angehören.

- Biogas ist spitzenlastfähig. Durch die gezielte Biogasverwertung zu Spitzenlastzeiten kann das einfach zu speichernde Biogas termingerecht verstromt werden. Biogasstrom kann dadurch wesentlich schneller konkurrenzfähig werden als andere regenerative Stromerzeuger, da ein Verkauf zu den hohen Verkaufspreisen bei Spitzenlast möglich ist.

- Biogas kann in gereinigter Form wie Erdgas als Treibstoff in Fahrzeugen eingesetzt werden und könnte zukünftig einen wesentlichen Beitrag zur umweltfreundlichen Mobilität leisten.

- Biogas wird im Versuchsmaßstab bereits in Brennstoffzellen verwertet. Bei einer Kostenreduktion für die Aufbereitung des Gases Kann Biogas mit den wesentlich höheren Wirkungsgraden der Brennstoffzellentechnologie verstromt werden.

Biogas - eine natürliche Energiequelle

Biogas entsteht durch die Vergärung tierischer und pflanzlicher Stoffe. Das Prinzip ähnelt demjenigen von Kuhmägen. Eine flüssige Mischung energetischer Rohstoffe gärt in so genannten Fermentern unter Luftausschluss. Auf 38 bis 42 Grad erwärmt und kräftig durchmischt, wandeln Millionen hilfreicher Bakterien die organische Substanz in hochwertiges Biogas um.

Die Energie liegt in den Rohstoffen bereits gespeichert und abrufbereit vor. Im Unterschied zu anderen Formen der regenerativen Energieerzeugung erfolgt die Gas- und Stromproduktion daher kontinuierlich und unabhängig von Wettereinflüssen.

Die Eingangsstoffe werden von Bakterien in Zucker, organische Säuren und Alkohole umgesetzt, essigsäurebildende Bakterien produzieren hieraus Essigsäure und Wasserstoff. Schließlich entsteht durch methanbildende Bakterien das Biogas.

Dieses Biogas besteht aus dem energiereichen Methan ((H4) 50-65% und Kohlendioxid (CO2) 35-50%, sowie geringen Anteilen Schwefelwasserstoff (<1%) und Spurengasen. Damit entsteht ein CO2-neutraler Kreislauf: das im Biogas enthaltene Kohlendioxid wurde von den vergorenen zuvor aus der Luft gebunden.

Was kann in der Biogasanlage vergoren werden?

Grundsätzlich kann ein breites Angebot an organischen Stoffen in einer Biogasanlage vergoren werden.

- Produktionsabfälle aus der Lebensmittel- oder Futtermittelindustrie
- Speisereste, Biotonne, Produkte tierischen Ursprungs
- Wirtschaftsdünger aus Viehhaltung (Gülle, Mist)
- Energiepflanzen (Getreide, Gras, Silomais)

Anhand der Einsatzstoffe können zwei Typen von Biogasanlagen unterschieden werden:
Zum einen Kofermentations-Biogasanlagen welche die breite Palette an biogenen Reststoffen (Kofermentate) aus der industriellen Produktion verarbeiten. Diese Anlagen sind technisch in der Lage, biogene Reststoffe mit extrem hohem Energiegehalt zu verarbeiten

Zum anderen NawaRo-Biogasanlagen, welche ausschließlich nachwachsende Rohstoffe (NawaRo) wie Energiepflanzen oder Gülle verarbeiten.

Aufbau einer Biogasanlage

Pro Biogaskraftwerk (500 Kw el.) besteht im Wesentlichen aus folgenden Anlagenkomponenten:

- 1 Durchflussfermenter a 100 m3 als Vorgrube
- 1 Rundfermenter a 2.000 m3 als Hauptfermenter
- 1 Rundfermenter a 2.000 m3 als Nachfermenter
- 1 Rundfermenter a 2.000 m3 als Endlager
- Zwei Blockheizkraftwerke (BHKWs) mit einer installierten elektrischen Leistung von 500 Kw (el.)

In der Biogasanlage sollen nachwachsender Rohstoffen wie Getreide, Maissilage und Gülle verarbeitet werden.

Biogasanlagen bestehen üblicherweise aus Annahmebereich, Fermenter und einem Substratlager für den Gärrest. Die Kraftwerkszentrale bildet ein Technikcontainer mit integriertem Blockheizkraftwerk (BHKW).

Der Annahmebereich dient der Zwischenlagerung (Vorfermenter) von Stoffen und der Homogenisierung der Gärsubstrate. Schwankungen beim Substratanfall können so einfach ausgeglichen werden.

Der Fermenter ist das Kernstück einer Biogasanlage, in welchem unter Luftabschluss der Gärprozess abläuft. Der Gärraum wird täglich mit Gärsubstrat gefüttert. Um die natürliche Gasentwicklung zu steigern, ist eine kontrollierte und gezielte Fütterung wichtig, damit alle vier Phasen der Gasbildung in einem idealen Gleichgewicht liegen. Nach einer Gärzeit von 40-60 Tagen ist der größte Teil des organischen Substrates in energiereiches Gas umgewandelt worden.

Das Biogas wird als Treibstoff in Blockheizkraftwerken, d.h. Verbrennungsmotoren mit angeschlossenem Generator, verstromt und in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Durch Kraft-Wärme-Kopplung zusätzlich gewonnene Wärme dient der Beheizung des Fermenters und kann über Nahwärmenetze weiteren Verbrauchern zum Kauf angeboten werden.

Der ausgegaste und nahezu geruchslose Gärrest sammelt sich kontinuierlich im Substratlager und wird dort bis zur Ausbringung auf landwirtschaftlichen Flächen gelagert.





Verbesserung der Umwelt

Mit der energetischen Nutzung von Biomassen kann ein wichtiger Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung im Rahmen des Ressourcen – und Klimaschutzes geleistet werden.
Dabei stellt insbesondere die Erzeugung und Nutzung von Biogas eine effektive Art der Energieerzeugung dar, die zudem eine Reihe von weiteren positiven Umweltauswirkungen wie z. Bsp. Schutz des Bodens und des Grundwassers mit sich bringt.

Biogas zählt zu den CO2-neutralen Stromgewinnungsformen, da das freigesetzte CO2 durch das Wachstum der eingesetzten Pflanzen im geschlossenen Naturkreislauf wieder gebunden wird.

Durch die energetische Umwandlung in Biogasanlagen gelangt das extrem
klimaschädliche Methan nicht mehr in die Atmosphäre, sondern wird in den Aggregaten vollständig verbrannt. Das Treibhausgas Methan trägt zwanzig Mal stärker zum Treibhauseffekt bei als CO2.

Der Gärrest aus der Biogasproduktion ist ein hochwertiger Dünger, der in der Landwirtschaft effektiv Mineraldünger substituieren kann. Der Biogas-Gärrest hilft so das Grundwasser zu schonen.

Weitere Vorteile bei einer Biogasanlage werden Geruchs-Emissionen reduziert, da geruchsintensive Stoffe prozessbedingt abgebaut werden. Gerade in landwirtschaftlich intensiv genutzten Regionen kann eine Biogasanlage zu erheblicher Reduzierung der Geruchsproblematik führen.

Durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erfolgt gleichzeitig die Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie. Diese kann über Nahwärmenetze zu Endverbrauchern transportiert werden und dort für die Gebäudeheizung oder der Brauchwassererwärmung genutzt werden. Biogas trägt so zu einer weiteren Einsparung fossiler Brennstoffe bei.

Betriebsdauer der Anlage

Nach Angaben der Herstellerfirma  liegt die zu erwartende Nutzungsdauer der Biogasanlage bei 25 Jahren. Erfahrungswerte hierüber liegen jedoch noch nicht vor. Auch um den unklaren Verhältnissen nach Ablauf der gesicherten Einspeisevergütung Rechnung zu tragen wurde eine Nutzungsdauer von nur 20 Jahren zu Grunde gelegt.

Anlagenrückbau

Ab dem 16. Betriebsjahr wurden Rückstellungen für den Anlagenrückbau berücksichtigt. Die genaue Höhe der Rückbaukosten kann jedoch nicht mit Bestimmtheit vorhergesagt werden. Die tatsächlichen Kosten können niedriger oder höher ausfallen als die eingestellten Rücklagen.

Biologische Prozessoptimierung

Eine Biogasanlage ist mit der technischen Fertigstellung zwar in der Lage den Betrieb aufzunehmen, jedoch kann die biologische Einfahrphase bei nicht fachgerechter Fütterung je nach Anlage bis zu neun Monat und länger dauern. Um die Anlage unter professioneller Betreuung und Überwachung innerhalb kürzester Zeit in einen Volllastbetrieb zu überführen, wird unser geschultes Personal eingesetzt. Darüber hinaus wird das zukünftige Personal intensiv im Betrieb der Anlage unterwiesen und geschult.

Stromeinspeisevergütung

Der produzierte Strom wird gemäß den Regelungen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) vom 01.01.2009 an den regionalen Energieversorger verkauft. Das EEG verpflichtet die Energieversorgungsunternehmen, den Strom aus erneuerbaren Energien zu einem festgelegten Preis abzunehmen.

Als wesentliche Chance dieser Beteiligung ist der direkte Verkauf des erzeugten Stromes anzusehen. Nachdem diese Biogasanlage als NawaRo-Anlage eingestuft ist, wird jede eingespeiste kWh nach den Regelungen des EEG mit ca. 16 Ct vergütet. Andererseits ist die Betreibergesellschaft nicht
verpflichtet ihren Strom nach EEG zu vermarkten und kann sich um alternative Veräußerungsmöglichkeiten bemühen. An diversen Strombörsen Europas werden zeitweise deutlich höhere Strompreise bezahlt. Auch viele Endabnehmer bezahlen durch die zuletzt gestiegenen Strompreise teilweise höhere Preise, so dass mittelfristig eine alternative Vermarktung vorteilhaft sein könnte, ohne dass ein Risiko einer Verschlechterung besteht.