Biogas, der Joker im Energiemix

Doch zunachst eine Betrachtung der bisherigen Entwicklung des Biogasmarkts und des Status quo. Auf Biogas entfielen im Jahr 2010 bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energietragern mit 13,3 TWh knapp 13 %, wahrend der Anteil bei der regenerativen Warmebereitstellung mit 7,6 GWh ca. 6 % betrug (BMU 2011a).

Der Stellenwert von Biogas innerhalb der erneuerbaren Energietrager ist also bereits heute grofi — zu Recht, denn die Erzeugung und Nutzung von Biogas gehort zu den effizientesten Formen der Energiebereitstellung auf Basis von Biomasse. Effizienz ist gerade im Zusammenhang mit der Erzeugung und Verwertung von Biomasse von grundlegender Bedeutung, denn Biomasse ist eine begrenzt ver — fugbare Ressource, die neben der Erzeugung von Energie vielfaltigen anderen elementaren Zwecken zugefuhrt werden kann. Sie ist fur die Nahrungs — und Fut — termittelproduktion unerlasslich und findet vielfaltigen industriellen Einsatz, wie beispielsweise in der Papier-, Holz — und Mobelindustrie. Die fur die Energieerzeu — gung verbleibende Biomasse ist folglich ein kostbares Gut, das es umsichtig einer moglichst effizienten Nutzung zuzufuhren gilt.

Kaum ein anderer erneuerbarer Energietrager kann so flexibel erzeugt und ver — wertet werden wie Biogas bzw. Biomethan. Da das regenerative Gas grundsatzlich aus allen organischen Verbindungen erzeugt werden kann, ist die genutzte Biomasse entsprechend vielfaltig. Fur die Erzeugung von Biogas speziell geeignet sind eigens angebaute Energiepflanzen, also insbesondere schnell wachsende Pflanzen mit einer hohen Photosyntheserate und einem hohen Methanertragspotenzial. Weit ver — breitete Energiepflanzen in Deutschland sind Mais, Maiswurzelbohrer, Raps, Rog — gen, Zuckerrube oder die Durchwachsene Silphie. Aber auch organische Reststoffe wie Bioabfalle, Gulle, uberlagerte Lebensmittel, Schlachtabfalle und Klarschlamm konnen zu Biogas verarbeitet und somit einer energetischen Nutzung zugefuhrt werden. Durch fermentative Prozesse in der Biogasanlage wird aus dem Substrat ein Gasgemisch, das je nach Substratmix etwa 45-70 % Methan enthalt und einem energetischen Zweck in der Nahe des Erzeugungsorts zugefuhrt werden kann. Als

Ruckstand aus diesem naturlichen Prozess verbleibt ein Garrest, der als wertvoller Wirtschaftsdunger auf den landwirtschaftlichen Nutzflachen ausgebracht wird und den Einsatz von kunstlich hergestellten Dungemitteln reduziert. Die Biogaserzeu — gung stellt somit einen geschlossenen Kreislauf dar. Sie kann daruber hinaus im Unterschied zu anderen erneuerbaren Energietragern kontinuierlich erfolgen und ist weitgehend unabhangig von aufieren Einflussen wie meteorologischen Bedingun — gen. Als Ausgleichsenergie zu den fluktuierenden Energietragern wie Windenergie und Photovoltaik kann Biogas das Energiesystem stabilisieren und gesicherte Leis — tung auf Basis regenerativer Quellen zur Verfugung stellen.

In den letzten Jahren hat sich zudem in Deutschland neben der klassischen Vor — Ort-Erzeugung und Vor-Ort-Verstromung die Aufbereitung von Biogas zu Bio — methan (oder Bioerdgas) und Einspeisung in das Erdgasnetz etabliert. Im Zuge der Aufbereitung wird CO2 abgetrennt und der Methangehalt des Rohgases auf bis zu 98 % angereichert, um als Erdgasaquivalent in das Erdgasnetz eingespeist werden zu konnen. Zur grofitechnischen Anwendung kommen in Deutschland zumeist waschebasierte Verfahren wie die Aminwasche oder druckbasierte Verfahren wie die Druckwechseladsorption oder die Druckwasserwasche. Im internationalen Raum konnen auch Membranverfahren langjahrige Erfahrung vorweisen. Das so aufbereitete Biogas kann als Biomethan in das Erdgasnetz eingespeist werden und so von dem Ort und der Zeit seiner Erzeugung entkoppelt werden. Durch diesen Schritt eroffnen sich neue Nutzungs — und Speichermoglichkeiten, die bedarfs- gerecht bedient werden konnen.

Biogas bzw. Biomethan stehen prinzipiell drei Anwendungspfade offen: War — meerzeugung, gekoppelte Strom — und Warmeerzeugung in Kraft-Warme-Kopplung sowie als Kraftstoff im Mobilitatssektor. Wie Erdgas kann es zur Warmeversorgung in Industriebetrieben und Haushalten eingesetzt werden. Hierfur bedarf es keiner Anpassung der entsprechenden Endgerate (z. B. Gasbrennwertkessel, Gasherde), da das Biomethan uber die gleichen Brenneigenschaften verfugt wie das Erdgas des lokal vorhandenen Erdgasnetzes.

Fur die Kraft-Warme-Kopplung wird Biomethan in Verbrennungsmaschinen genutzt (Gasmotoren, (Mikro-)Gasturbinen, Sterlingmotoren). Diese erzeugen mechanische Energie und als Nebenprodukt Warme. Die mechanische Energie wird uber Generatoren in elektrische Energie umgewandelt und in das Stromnetz eingespeist. Die entstehende Warme wird zu Heizzwecken genutzt. Die mit Biogas betriebene KWK findet hauptsachlich in Blockheizkraftwerken Anwendung, wobei die anfallende Warmeenergie uber ein Nahwarmenetz genutzt werden kann. Bezo — gen auf die Energieausbeute erzielt die KWK sehr gute Werte, da die bei der Strom — erzeugung prozessbedingt anfallende Warme mit genutzt wird. KWK eignet sich besonders bei Gebauden und Einrichtungen, die uber das Jahr einen hohen War — mebedarf haben wie beispielsweise Schwimmbader, Fabriken oder Krankenhauser.

Schliefilich kann Biomethan auch zur Betankung von Erdgasfahrzeugen genutzt werden. Fahrzeugseitige Umrustungen der Erdgasfahrzeuge sind hierfur nicht erforderlich. Uber die Einspeisung in das Netz wird das Biomethan deutschland — weit verfugbar gemacht und kann uber herkommliche Erdgastankstellen bezogen werden. Im Vergleich zu anderen Biokraftstoffen wie Bioethanol oder Biodiesel

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Abb. 1.1 Wertschopfungskette Biomethan. (dena 2011a)

ist Biomethan als hocheffizient einzustufen. Je Hektar Ackerland lasst sich eine ahnlich hohe Reichweite erzielen wie bei Biomass-to-Liquid (BtL)-Kraftstoffen der sogenannten zweiten Generation.

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