Biologische Energiegewinnung mithilfe von Biogasanlagen ist eine wunderbare Möglichkeit, um den Gas- und Wärmehunger Deutschlands mit natürlichen Ressourcen zu decken. Gasgewinnung aus Biomasse ist eines der ehrgeizigen Klimaschutzziele der Bundesregierung um das große Ziel zu erreichen.
5.9.2023 Update: Biomasse als Energiebringer. Doch aber gibt es eine Studie des BMWK die Preissteigerungen der Biogas-Rohstoffe sieht.
Bei der Biogasproduktion werden Pflanzenabfälle und tierische Hinterlassenschaften wie Dung, Mist und Pflanzenmaterial in einem Gärbehälter gelagert und mit Bakterien vermengt. Bei der anschließenden Zersetzung entsteht natürlicherweise Gas, welches wir für unsere Zwecke nutzen können. Dieser Vorgang hat den Vorteil, dass die Energiegewinnung CO₂-neutral stattfindet.
Bei der Verbrennung des Biogases wird nur etwas so viel CO₂ wieder freigesetzt wird, wie die Pflanze beim Wachsen aufgenommen hat. Deshalb bleibt die CO₂-Bilanz insgesamt neutral. Zudem kann Biogas relativ einfach an fast jedem Ort gewonnen werden.
Biogas ist damit perfekte Ergänzung zu alternativen und regenerativen Energiequellen wie Solar-, Wind- und Wasserkraft, denn es kann auch unabhängig vom Wetter erzeugt werden. So kann nach Bedarf bei schlechtem Wetter und wenig Solarstrom die Energieversorgung einfach mit Biogasanlagen überbrückt werden.
Wie funktioniert der Vorgang genau?
Die Biomasse besteht in der Regel aus Pflanzenabfällen und kleingehäckseltem Material, sowie tierischen Abfällen wie Mist und Dung. Oft werden für die Biogasproduktion teilweise extra Mais-Kulturen gepflanzt und geschreddert, da diese einen sehr hohen Stärkegehalt haben und so mehr Gas produziert werden kann. Um Biogas aus Biomasse zu gewinnen, wird diese mithilfe von Bakterien im sogenannten Fermenter unter Luftausschluss vergoren.
Die Bakterien verdauen dabei die pflanzlichen Stoffe und Bestandteile und, sondern als Nebenprodukt das Gas aus. Das Gas sammelt sich unter der Kuppel des Fermenters und kann so abgesaugt und gesammelt werden. Um später 1 Kilowatt elektrische Leistung oder Wärme zu erhalten, benötigt man etwa eine Fläche von 0,5 Hektar Mais oder ca. 0,8 bis 1,2 Hektar Grünfläche.
Das Biogasgemisch kann dann direkt in einem Kraftwerk für die Strom- und Energiegewinnung genutzt werden. Die Hauptbestandteile des Biogases sind in der Regel Methan und Kohlenstoffdioxid, die genaue Zusammensetzung hängt vom Ausgangsmaterial und dem verwendeten Fermenter ab. Dieses Biogas wird im nächsten Schritt zur Strom- und Energiegewinnung genutzt oder veredelt. Auch die vergorenen Überreste im Fermenter können weiterhin für die Landwirtschaft als wertvoller Dünger für weitere Pflanzenkulturen verwendet werden.
So kommen die Nährstoffe aus den Pflanzen wieder zurück in den Boden und können so von der nächsten Generation Pflanzen aufgenommen werden. Nach Ansicht von Expertenmeinungen wird aktuell nur ein Drittel des möglichen Potenzials ausgeschöpft. Etwa ein weiteres Drittel kann ohne große Mühen erschlossen werden.
Zudem könnte man mit anderen Energiepflanzen wie Klee, Wildpflanzen und Blühmischungen auch für einen Artenschutzeffekt sorgen. Die Felder mit den Pflanzen dienen bis zur Ernte zahlreichen Insekten und Vögeln als Lebensgrundlage und sind dabei vielfältigere Lebensräume als Maiskulturen.
Bio-Erdgas aus Biogas gewinnen
Um vollwertiges Erdgas aus dem biologisch erzeugten Gas zu gewinnen, muss es in einer Gasaufbereitungsanlage “veredelt” werden. Dabei wird das Gas von Spurengasen, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid gereinigt, bis nur noch reines Methan-Gas übrig bleibt.
So kann das Gas anschließend in das öffentliche Erdgasnetz eingespeist und verbraucht werden. Auch Autos können mit der Gasmischung betrieben werden. Die Wertigkeit und der Nutzungsgrad des Gases steigt dadurch.
Verweis inter: Ausführlichere Informationen zu Biogasanlage für den Gartenbesitzer.
Denn wenn normales Biogas aus dem Fermenter im Kraftwerk zu Strom umgewandelt wird, erhält man oft nur ein Drittel des eigentlichen Energiewertes als Stromenergie. Der Rest wird in Wärme umgewandelt, die sich am Standort des Kraftwerks oft nicht optimal nutzen lässt, es sei denn es ist an das Fernwärmenetz angeschlossen.
Wie viel Biogas wird in Deutschland erzeugt?
Im Jahre 2022 wurde in rund 10.000 Biogasanlagen in Deutschland Biogas erzeugt, das entspricht rund 5600 MW. Diese Menge an Strom reicht für ungefähr 9 Millionen durchschnittliche Haushalte. Es deckt allerdings nur 14 % der Gesamtmenge des erzeugten Stroms aus erneuerbaren Energien ab.
Allerdings reicht die zusätzlich erzeugte Wärme der Biogasanlagen auch für rund 2,5 Millionen Haushalte, was ca. 10 % des Gesamtvolumens an Wärmebedarf in Deutschland ausmacht. Im Jahr 2021 wurden bereits 54 % der erneuerbaren Energien aus Biomasse gewonnen.
Dadurch konnten etwa 12 % des gesamten Strombedarfs und etwa 10 % des gesamten Wärmebedarfs Deutschlands aus nachwachsenden Rohstoffen gedeckt werden.
Quelle: Bundesamt für Ernährung und Landwirtschaft
Welches ist die weltweit größte Biogasanlage?
Der Bio-Energie-Park-Güstrow liegt in Mecklenburg-Vorpommern und zählt als die größte Biogasanlage weltweit. Mecklenburg-Vorpommern ist ein sehr ländliches Bundesland und weist so besonders viel landwirtschaftliche Betriebe und Abfälle auf.
Beste Voraussetzungen also für die Biogas-Gewinnung. Es gibt in der Anlage insgesamt zwanzig Fermentierungsanlagen mit einem Volumen von jeweils 5000 Tonnen. Für die Biogas-Gewinnung werden jährlich etwa 400.000 Tonnen Substrat bestehend aus Pflanzenresten und Tierdung verbraucht.
Hauptsächlich wird dafür Mais, aber auch Getreide und Gras eingesetzt. Nach der Gasgewinnung wird das Biogas in der hauseigenen Gasaufbereitungsanlage gereinigt und so für den Weitertransport und Verbrauch vorbereitet. So entsteht sauberes und Co2-neutrales Erdgas, welches zum Heizen oder Auto fahren verwendet werden kann.
So können jährlich etwa 45 Millionen Kubikmeter Bioerdgas (Methan) gewonnen und in das Gasnetz eingespeist werden. Der erzeugte Strom und die Wärme reichen, um etwa 50.000 Haushalte mit Energie zu versorgen.
Welche Nachteile hat die Erzeugung von Biogas?
Der zentrale Nachteil von der Energieerzeugung durch Biogas, ist die Belegung landwirtschaftlicher Flächen für die Produktion von Pflanzen, die für die Biogas-Gewinnung verwendet werden. Denn somit sind diese Äcker und Felder für die Nahrungsmittelproduktion für Menschen oder Tiere erst einmal verloren.
Verweis: Lest hier gerne zu weiteren Nachteilen von Biomasse als Rohstoff nach.
Um sich mal ein genaueres Bild davon zu machen, wie viel Fläche in Deutschlands Landwirtschaft dafür verwendet werden, schauen wir uns die Zahlen von 2021 an. 1,57 Millionen Hektar landwirtschaftliche Flächen wurden im Jahr 2021 für die Herstellung von Biogas und Energie aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet. Das entspricht fast zehn Prozent der gesamten landwirtschaftlichen Fläche Deutschlands. Außerdem machen Biogasanlagen nur in der Nähe zahlreicher Landwirtschaftsbetriebe und Bauernhöfe Sinn, die genügend Mist und Pflanzenmaterial bereitstellen können.
Wenn die Rohstoffe für die Biogasproduktion erst über weite Strecken herangeschafft werden müssen, macht das den klimaschützenden Effekt der Anlage oft zunichte. Meist stehen die Anlagen außerhalb jeglicher Ortschaften und abgelegen, um eine Geruchsbelästigung für die Anwohner zu vermeiden.
Auch muss bei der Gasherstellung und beim Transport sehr vorsichtig mit dem methanhaltigen Biogas umgegangen werden. Wenn es freigesetzt wird, ist Methan noch wesentlich klimaschädlicher als Kohlenstoffdioxid. Auch andere Stoffe wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff sind schädlich für die Natur und dürfen nicht ins Freie gelangen.
