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Bisher führt Biogas in Deutschland immer noch ein Schattendasein. Nur 1,5 % beträgt der Anteil am Gasverbrauch. Experten halten bis zu 30 % für möglich. Damit wäre Biogas ein wichtiger Baustein der Energiewende, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht. |
 Energiesicherheit mit Biogas?
Wenn aus Abfall Energie wird
Hartmut Idzko, planet e - ZDF
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Während Biogas in Deutschland eher ein Nischenprodukt ist, setzt man in Dänemark voll darauf. Schon heute werden bei unseren nördlichen Nachbarn 34 % des heimischen Gasbedarfs durch Biomethan gedeckt. Die Regierung in Kopenhagen baut die Biogas-Quote konsequent aus, um die Abhängigkeit von fossilem Erdgas zu beenden und insbesondere die russischen Importe zu ersetzen. Wäre das auch ein Weg für Deutschland?
Doch Biogas ist auch umstritten: Als Grundstoff werden nicht nur Küchenabfälle oder Gülle eingesetzt. Die meisten Anlagen werden auch mit Mais oder Raps gefüttert. Der Vorwurf: Lebensmittel gehören auf den Teller und nicht in den Tank.
"planet e." zeigt, wie mithilfe von Biogas die eigene Gasförderung erhöht und somit die Abhängigkeit von Importen reduziert werden kann – und welcher Preis bei Flächennutzung und Umweltschutz dafür zu zahlen wäre. |
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Alte Beiträge zum Thema |
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Eine Biogasanlage erzeugt durch die Vergärung
von Biomasse Biogas. Hierzu werden in
landwirtschaftlichen Biogasanlagen meist Pflanzensilage
und Gülle vergoren. Das entstandene
Gas wird vor Ort in einem Blockheizkraftwerk
(BHKW) zur Stromerzeugung genutzt. Als Nebenprodukte fallen Wärme und ein Gärrest, der als Dünger verwendet
wird, an. |
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Die im Januar
2017 in Kraft tretenden neuen Regelungen des Erneuerbare Energien Gesetzes
(EEG) und das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) werden für Betreiber kleiner Biogasanlagen ab 40 bis 150 kW besonders gefördert. |
| Ein Problem
bei der Verstromung ist in vielen Fällen die anfallende Wärme.
Nur wenn genügend Wärmeabnehmer vorhanden sind, kann
eine Biogasanlage wirtschaftlich betrieben werden. Oftmals wird
Wärme kostenfrei abgegeben, so z. B. in öffentliche
Einrichtungen (Schwimmbäder, Bürogebäude) oder
in umliegende Wohnhäuser.
Wunsch und Wirklichkeit
Die Politik betont immer wieder, dass das neue Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2017) die Erneuerbaren Energien in den Markt integriert.
Aber nach einer detaillierten Analyse muss festgestellt werden, dass die Erneuerbaren nach diesem Gesetz höchstens die Grundschule
hinter sich haben. Die Plattform der Familienunternehmer e. V., die sich auch mit der Energiepolitik befasst, vertritt die Meinung, dass zwar die Ausschreibungen in die richtige Richtung gehen und gemeinsam mit dem Strommarktgesetz sind marktwirtschaftliche
Tendenzen vorhanden. Aber etliche Paragraphen schützen die Anlagenbetreiber erneuerbarer Energien dann doch wieder vor diversen Risiken
und dem Druck des Marktes. Die technologiespezifische Förderung und die weitere Fragmentierung der Vergütungsregelungen sorgen dafür,
das kein echter Wettbewerb, ein existenzielles Prinzip der Marktwirtschaft, entstehen kann und jede Technologie durch Subventionen auch
weiterhin am Markt gehalten wird. Und sogar eine Anschlussfinanzierung für Biomasseanlagen (z. B. Biogasanlagen) wurde einbezogen, so dass diese Anlagen jetzt theoretisch sogar 36 Jahre lang Förderung abgreifen könnten. |
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Anlagenteile einer Biogasanlage
Die Vor-/Sammelgrube dient zur Sammlung und
Homogenisierung der einzuspeisenden flüssigen Substrate.
Die Größe und Ausstattung, so z. B. Mixer,
Zerkleinerungseinrichtungen, Pumpen, richten sich nach
den eingesetzten Materialien. Hier können auch bestehende
Güllegruben verwendet werden, wenn sie für den
Verwendungszweck geeignet sind und die Sicherheitsvorschriften
eingehalten werden.
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Ein
Feststoffdosierer ist zur Einbringung
von festen Substraten in die Biogasanlage vorgesehen.
Hier können zwei Varianten zum Einsatz kommen, das
Presskolbensystem oder die Schneckenlösung. Das eingesetzte
System muss mindestens eine Tagesration aufnehmen, die
in mehreren Intervallen dem Fermenter automatisch zuführt
wird. |
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Zur
anaeroben Vergärung der Substrate, wobei Biogas entsteht,
wird ein Fermenter eingesetzt. Die Größe
ist von der Menge der einzuspeisenden Substrate und der
gewünschten Aufenthaltsdauer abhängig. Der Fermenter
ist beheizbar, gedämmt, wetterfest verkleidet, mit
einem oder mehreren Rührwerken und einer Möglichkeit
zur Entnahme des Biogases versehen. Der Behälter
kann aus Edelstahl (Segmentbauweise) oder Beton (Fertigteilbauweise)
erstellt werden. |
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Bei
einem Nachgärer handelt
es sich um einen gasdichten Lagerbehälter,
der bis auf die Beheizung einem Fermenter
ähnlich ist. In ihm findet ein weiteres
"Ausgasen" der Gärmasse statt. |
In
einem offenen Behälter (Endlager)
werden die ausgegasten Gärreste gesammelt.
Auch hier können bestehende Güllelagerbehälter
benutzt werden. |
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In einem Gaslager
wird das Biogas bis zur weiteren Nutzung zwischengelagert. Das
Gaslager ist in den Fermenter und Nachgärbehälter integriert.
Hier werden Fermenter und Nachgärer mit einer gasdichten
Membran abgedeckt, deren Außenseite durch eine zweite Membran
geschützt wird. Zwischen den beiden Membranen wird mit geringem
Überdruck Luft eingeblasen, wodurch ein Tragluftdach entsteht,
das die Gasmembran vor Sonne, Wind, Kälte, Hagel und Schneelast
schützt. |
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Im
Blockheizkraftwerk (BHKW) wird das entschwefelte
und getrocknete Biogas verwertet. Die im Biogas enthaltene
Energie wird zu ca. 35 % in elektrische und zu ca. 50
% in thermische Energie umgewandelt. Die elektrische Energie
wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden
(EEG), die Wärme wird im eigenen Betrieb und/oder
in der Umgebung verwertet. |
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Viele
Anlagen haben eine Gasaufbereitungs-Technik mit der das erzeugte Biogas auf Erdgasqualität aufbereitet
wird. Dabei kann der Methangehalt des Bioerdgases mittels
verschiedener Verfahrensweisen erhöht werden. Für
eine Biogas-Aufbereitung mittels Druckwasserwäsche
(DWW) werden lediglich größere Mengen Wasser
als Absorptionsmittel benötigt. So kann bei der DWW
auf den Einsatz von Chemikalien verzichtet werden. Weiterer
Vorteil der Druckwasserwäsche ist der hohe Reinheitsgrad
des mit der DWW-Technik aufbereiteten Biogases. Der Methangehalt
beträgt mindestens 97 %, der CO2-Gehalt ist größer
als 2,5 % und der Methanverlust liegt unter 2 %. |
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Das aufbereitete
Biogas kann in das öffentliche Erdgasnetz
eingespeist werden oder als Treibstoff in Erdgastankstellen für
PKW, LKW oder Busse eingesetzt werden. |
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Viele
kommunale Gebietskörperschaften (Städte und
Gemeinden) und hier die sog. Abwasserzweckverbände
beauftragen zur Gewährleistung der Wasserversorgung
und Abwasserbehandlung externe
Dienstleister, die die entsprechenden Technologien
für eine nachhaltige Energieerzeugung anbieten
können.
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Biogasanlage
Quelle: REMONDIS Aqua GmbH & Co. KG
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Biogas kann durch
moderne Anaerobtechnologie gewonnen werden. Für
diese wird Abwasser von Unternehmen
(Brauerei, Molkerei, Schlachthof) verwendet, das besonders viele organische
Stoffe (Fette, Alkohole, Kohlehydrate, Eiweiß, halogenierte
Kohlenwasserstoffe) enthält. In einem Anaerob-Reaktor
werden dem Abwasser Mikroorganismen zugesetzt, die
Schadstoffe abbauen und gleichzeitig Biogase
produzieren. |
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| Schematischer
Aufbau einer NawaRo-Anlage |
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| Kleinanlage |
| Quelle:
Krieg & Fischer Ingenieure GmbH |
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NawaRo-Anlage |
| Eine
NawaRo-Anlage (Hofbiogasanlage) ist relativ einfach aufgebaut.
Gülle wird dem Fermenter diskontinuierlich per Pumpe eingegeben.
Der Fermenter besteht aus einem luftdichten und Edelstahl- oder
Betonbehälter. Diese sind mit einer Isolierung versehen,
da im Inneren für die Mikroorganismen eine konstante Temperatur
gehalten werden muss. Der Fermenter ist auf mesophile Temperaturen
(etwa 35 °C) oder thermophile Temperaturen (etwa 55°C)
ausgelegt. |
Im
Fermenter befindet sich ein Rührwerk, welches die erforderliche
und völlige Durchmischung des Inhalts sicherstellt. Hierbei
ist darauf zu achten, dass sich weder eine Schwimmschicht auf
der Substratoberfläche bildet noch Sedimentation am Behälterboden
entsteht. Zusätzlich müssen die Mikroorganismen mit
allen notwendigen Nährstoffen versorgt werden. Die Aufenthaltszeit
der Gülle im Fermenter liegt, abhängig von der Art
des Substrates (Silage), zwischen 20 und 40 Tagen. Während
dieser Zeit werden die organischen Substanzen der Füllung
von den Mikroorganismen umgewandelt. Hierbei entsteht Biogas
und ausgegaste Gärreste. Das zwischengelagert wird und
wegen des hohen Ammoniumgehalts (NH4) als Dünger verwendet.
Das Biogas gelangt in einen Gasbehälter, von dem aus ein
Blockheizkraftwerk versorgt und in Strom und Wärme umgewandelt
wird,
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Schematischer
Aufbau einer Kofermentationsanlage |
Quelle:
LFL |
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Kleinanlage |
| Quelle:
Krieg & Fischer Ingenieure GmbH |
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Biogas-Aufbereitung
- Druckwasserwäsche (DWW) |
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Anlagen-System
zur Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität mittels Druckwasserwäsche
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Quelle:
ÖkoBit |
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| Kofermentationsanlage
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Um
die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen zu steigern, wird nicht
nur Gülle, sondern auch sonstige organische Substanzen (Kofermente)
der Anlage zu gegeben. Kofermente sind Fette, Ernterückstände,
Marktabfälle, Rückstände der Nahrungsmittelindustrie
und Schlachtabfälle. Durch diese Zugabe wird die Biogasproduktion
erhöht. |
Kofermentationsanlagen
sind normalerweise größer als die üblichen Hofbiogasanlagen
(NawaRo-Anlagen) und entsprechen einem industriellen Standard.
Diese meisten größerdimensionierten Kofermentationsanlagen
liegen im Zentrum von größeren landwirtschaftlichen
Betrieben, die die Gülle zur Anlage liefern. Zusätzlich
werden Kofermente geliefert, sodass ein gängiges Mischungsverhältnis
von Gülle zu Kofermenten bei 3:1 bis 2:1 liegt. |
Die
Kofermente werden in geschlossenen Behältern gelagert, um
die Geruchsemissionen zu mindern. Sie werden gehäckselt bzw.
gemahlen mit der angelieferten Gülle vermischt. Wenn eine
Hygienisierung erforderlich ist, erfolgt diese meist bei einer
Temperatur von 70 °C und einer Dauer von 1 Stunde für
eine maximale Partikelgröße von 1 cm. Für die
anschließende Homogenisierung werden im Mischbehälter
leistungsstarke Rührwerke benötigt. |
Die
ausgegasten Gärreste werden in Lagerbehälter gepumpt,
um noch möglicht viel Biogas sammeln zu können. Obwohl
die Gasproduktion im Endlager nicht besonders groß ist,
ist es trotzdem sinnvoll dieses aufzufangen und zu nutzen. Manche
Lager werden auch mit einem innenliegenden Gasspeicher ausgerüstet.
Danach werden die Gärreste wegen des hohen Ammoniumgehalts
(NH4) als Dünger verwendet. |
Das produzierte Biogas wird in einem Blockheizkraftwerk
(BHKW) in Strom und Wärme umgewandelt. Wenn aufgrund einer
zu hohen Gasproduktion keine Gasabnahme gewährleistet sein,
so wird Gas abgefackelt. |
Besser wäre
natürlich eine Gasaufbereitungs-Technik,
mit der das erzeugte Biogas auf Erdgasqualität aufbereitet
wird. Dabei kann der Methangehalt des Bioerdgases mittels verschiedener
Verfahrensweisen erhöht werden. Für eine Biogas-Aufbereitung
mittels Druckwasserwäsche (DWW) werden lediglich
größere Mengen Wasser als Absorptionsmittel benötigt.
So kann bei der DWW auf den Einsatz von Chemikalien verzichtet
werden. Weiterer Vorteil der Druckwasserwäsche ist der hohe
Reinheitsgrad des mit der DWW-Technik aufbereiteten Biogases.
Der Methangehalt beträgt mindestens 97 %, der CO2-Gehalt ist
größer als 2,5 % und der Methanverlust liegt unter
2 %.
Das aufbereitete Biogas kann in das öffentliche
Erdgasnetz eingespeist werden oder als Treibstoff in Erdgastankstellen
für PKW, LKW oder Busse eingesetzt werden.
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| auch
in diesem Bereich wird viel experimentiert |
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