Biogas
Biogas, das durch Vergärung von Biomasse entsteht, wird weltweit auf vielfältige Weise zur Energieversorgung eingesetzt: mittels Verbrennung in Blockheizkraftwerken zur Stromerzeugung unter Nutzung der Abwärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK), als Biomethan über die Einspeisung ins Erdgasnetz nach entsprechender Aufbereitung des Biogases, als Treibstoff in Erdgasfahrzeugen oder auch direkt zum Kochen.
Die deutsche Biogasindustrie hat im Bereich der Erzeugung und Verwertung von Biogas eine Vorreiterrolle inne. Deutschland ist sowohl Markt- als auch Technologieführer, speziell im Bereich der Vergasung auf Basis von organischen Abfällen und nachwachsenden Rohstoffen. Deutsche Unternehmen der Biogasindustrie decken die gesamte Wertschöpfungskette der Biogastechnik ab - von der Planung über die Finanzierung bis hin zum Betrieb und zur Wartung von Biogasanlagen - und verfügen über langjährige Erfahrungen in der Prozessbiologie und den entsprechenden Labordienstleistungen. Ausgereifte Produkte stehen zur Verfügung im Bereich der Blockheizkraftwerke, der Speicher- und Tankanlagen sowie der Biogas-Analysetechnik.
BioConstruct GmbH
Diese Biogasanlage in Linne, Deutschland, wird zu 90 Prozent mit Gülle betrieben. Nach der Vergärung werden die Gärreste als hochwertiger Dünger auf den Acker verbracht.
Technologien und Anwendungen
Biogas lässt sich aus verschiedenen Ressourcen gewinnen: aus den organischen Bestandteilen von Mülldeponien (Deponiegas), aus kommunalem Abwasser (Klärgas), aus organischen Abfällen von Industrie, Haushalten und Gewerbe sowie aus Reststoffen und Energiepflanzen der Landwirtschaft. Am Prozess der Vergärung der organischen Substanz unter Ausschluss von Luft bzw. Sauerstoff sind verschiedene anaerobe Bakterien beteiligt, deren Zusammensetzung von den organischen Ausgangsstoffen und den spezifischen Prozessbedingungen (Temperatur und pH-Wert) abhängt. Die mikrobiologischen Prozesse bei der Vergärung sind ein entscheidender Faktor hinsichtlich der Produktivität der Biogasanlage.
Landwirtschaftliche Biogasanlagen setzen als Basismaterial in der Regel Gülle ein. Zur Erhöhung des Gasertrags kommen nachwachsende Rohstoffe (z. B. Mais, Getreideganzpflanzen und viele andere Energiepflanzen wie Sonnenblumen, Sudangras, Zuckerrüben, Ölrettich, Zuckerhirse, etc.) zum Einsatz. Gewerbliche Anlagen verarbeiten darüber hinaus auch Abwässer (Kläranlagen) sowie Abfälle aus der Nahrungsmittelproduktion, Speisereste, Fettabscheider und Schlachtabfälle.
- Die Verwendung von Biogasanlagen zur Energiegewinnung
Das gewonnene Biogas ist ein Gemisch, das im Wesentlichen aus 50-75 Prozent Methan, 25-45 Prozent Kohlendioxid sowie geringen Anteilen an Wasser (2-7 Prozent) und Spurengasen wie Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak und Wasserstoff besteht. Neben dem Biogas entsteht als Gärrückstand ein Gemisch aus Wasser, mineralischen Bestandteilen und nicht abgebauter organischer Substanz. Dieser Gärrest kann zur Schließung des Nährstoffkreislaufs beim Energiepflanzenanbau als hochwertiger Dünger landwirtschaftlich verwertet beziehungsweise als Mineraldüngersatz verkauft werden.
Über die stationäre Verwendung des Biogases in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Erzeugung von Strom und Wärme (KWK) werden sehr hohe Wirkungsgrade erzielt. Der produzierte Strom kann ins öffentliche Netz eingespeist oder zur autarken Energieversorgung von Industrie- und Gewerbegebieten oder netzfernen ländlichen Siedlungen genutzt werden. Um auch die Abwärme zu nutzen, bietet sich der Einsatz nachgeschalteter Aggregate zur zusätzlichen Stromerzeugung an, aber auch die Verwendung zum Heizen, Trocknen oder für den Betrieb von Kältemaschinen.
Schmack Biogas GmbH
Biogasaufbereitungsanlage in Schwandorf, Deutschland
Um höhere Stromausbeuten als in einem BHKW zu erhalten, erproben Forscher auch den Einsatz von Biogas in der Brennstoffzelle, die die chemische Energie des aufbereiteten Biogases direkt in Strom umwandeln kann. Die Brennstoffzelle ist bislang zwar teuer, arbeitet aber leise und kann elektrische Wirkungsgrade bis zu 50 Prozent erreichen.
Falls am Anlagenstandort keine entsprechende Wärmesenke vorhanden ist, stellt die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz nach vorheriger Aufbereitung auf Erdgasqualität (Biomethan, Methananteil von bis zu 98 Prozent) eine attraktive Option dar. Dadurch kann Biogas an Orten mit hohem Wärmebedarf eingesetzt werden und erzielt bei eventuell gleichzeitiger Stromproduktion (KWK) ein Höchstmaß an Effizienz. Durch die Entkopplung von Produktion und Verwendung ergibt sich grundsätzlich auch die Möglichkeit, Biogas als Kraftstoff in Erdgasfahrzeugen zu nutzen. In Entwicklungs- und Schwellenländern wird das in einfachen Biogasanlagen erzeugte Biogas als preiswerte Alternative zu Strom, Erdgas oder Holz überwiegend zum Kochen genutzt.
