Biogas

Der Markt

Dank des Gesetzes für den Vorrang Erneuerbarer Energien (EEG) hat der Biogasmarkt in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt. Der Fachverband Biogas gibt die Anzahl der Anlagen in Deutschland im Jahr 2010 mit ca. 6.000 an. Die elektrische Leistung wird auf ca. 2.280 MW geschätzt.  Damit werden jährlich 15 Mio. Megawattstunden Biogasstrom produziert, die etwa 4,3 Millionen durchschnittliche Haushalte in der Bundesrepublik mit Strom versorgen. Dies entspricht einem Anteil von ca. 2,6% am gesamten Stromverbrauch in Deutschland. Alleine im Jahr 2010 wurden ca. 1.000 Megawatt Gesamtleistung neu installiert. (Stand: 11/2010)

Was ist eine Biogasanlage?

Das Grundprinzip einer Biogasanlage ist denkbar einfach. Man verbringt Biomasse in einen Behälter, gibt Bakterien hinzu und wartet, bis diese aus der Biomasse Methangas (Biogas) produzieren, welches schließlich mittels Verbrennungsmotor in Strom umgewandelt wird. Die nötige Technik ist in Deutschland inzwischen seit über 80 Jahren im Einsatz – vornehmlich in der Landwirtschaft. Die technische und biologische Herausforderung ist es, einen möglichst gleich bleibend hohen Gasertrag zu erzielen.

Es gibt in vielen Entwicklungsländern Biogasanlagen. Diese dienen dort aber nicht in erster Linie zur Stromerzeugung. Vielmehr werden sie zur Gaserzeugung und zur Bereitstellung von Düngemitteln verwendet. In meist unterirdischen Fermentern wird hauptsächlich aus Tierdung und aus menschlichen Ausscheidungen Biogas erzeugt. Dieses Biogas wird gesammelt und zum Beheizen von beispielsweise Kochstellen verwendet.

Die Technik

Das Kernstück einer Biogasanlage ist der Fermenter. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um einen luftdicht abgeschlossenen Behälter in dem der biologische Prozess stattfindet und das Biogas entsteht. Der Fermenter ist isoliert und mit einer Heizung ausgestattet. Ein Pumpen- und Rohrsystem regelt die Beschickung und Entleerung des Fermenters. Das entstandene Gas wird nach einer Zwischenpufferung und Reinigung in einem Blockheizkraftwerk oder einer Gasturbine zur Produktion von Strom und Wärme verwendet. Eine Alternative ist, das entstandene Biogas zu reinigen und zu verdichten um es als Biomethan in das Erdgasnetz einzuspeisen, oder als Treibstoff für Automobile zu nutzen.

Nass- oder Trockenfermentation

Es gibt zwei grundsätzlich verschiedene Arten der Fermentation. Die klassische Nassfermentation basiert auf der Verarbeitung von Gülle. Neben Gülle wird energiereiche Biomasse in den Fermenter eingebracht und vergoren. Bei den heutigen Biogasanlagen stammen meist weniger als 5% des erzeugten Biogases aus der eingesetzten Gülle. 

Bei der Trockenfermentation wird auf die ertragsschwache Gülle verzichtet und ausschließlich stapelbare Biomasse verwendet. Lediglich zum Animpfen des Fermenters während der Inbetriebnahme der Biogasanlage wird Gülle genutzt, um die Bakterienkulturen anzusiedeln. 

Die Biologie - Wie entsteht Biogas?

Biogas ist ein durch den anaeroben, mikrobiellen Abbau von organischen Substanzen entstehendes Gasgemisch, das zu ca. 50% bis 70% aus dem hochwertigen Energieträger Methan besteht. Ein Kubikmeter Methan hat einen Energiegehalt von knapp zehn Kilowattstunden. 

Die biologische Methangasbildung ist ein Prozess, der in der Natur überall dort stattfindet, wo organisches Material in feuchter Umgebung und unter Luftabschluss durch die Stoffwechselaktivität natürlicher Methanbakterien verrottet. 

Eine Biogasanlage erfordert tägliche Betreuung und Kontrolle, da es sich um einen nicht völlig unempfindlichen biologischen Prozess handelt. Es ist daher wichtig, laufend in einem Labor die Zusammensetzung analysieren zu lassen und gemäß der entsprechenden „Fütterungsempfehlungen“ die Anlage zu beschicken.

Der Kreislauf

Die folgende Abbildung zeigt schematisch eine Biogasanlage, in der die einzelnen Schritte der Biogaserzeugung bis zur Verwertung dargestellt sind:

Die Einsatzstoffe

Als Einsatzstoffe für die Biogaserzeugung kommen grundsätzlich alle Arten von Biomasse in Frage, deren Hauptkomponenten Kohlenhydrate, Eiweiße, Fette, Cellulose und Hemicellulose sind. Nicht jedoch Lignin und ligninkrustierte Cellulose, also die strukturgebende Komponente von Holz und Stroh. Durch den Einsatz von speziell entwickelten Enzymen kann allerdings auch ein großer Teil dieser ligninhaltigen Substanzen den Bakterien zugänglich gemacht werden.

Neben den Anlagen, die naturbelassene Einsatzstoffe (nachwachsende Rohstoffe) verwerten, sind Anlagen im Einsatz, die spezialisiert sind auf die Vergärung von Reststoffen aus verschiedenen Industriezweigen. 

Zuzüglich zu der Vergütung für den eingespeisten Strom erhält der Betreiber einer solchen Anlage Annahmevergütungen für die Verwertung der angelieferten Einsatzstoffe.

Die wichtigsten Vorteile für den Investor im Überblick: 

  • gesetzlich festgelegte Vergütung für Strom aus Biogas für die nächsten 20 Jahre
  • langfristige Substratlieferverträge bieten Kalkulationssicherheit 
  • Wärmenutzung schafft zusätzlichen Ertrag 
  • laufende Kosten sind gut kalkulierbar

Beteiligung

Anleger beteiligen sich üblicherweise an einem Unternehmen, das Biogas herstellt, die notwenigen Einsatzstoffe einkauft und die Endprodukte (Strom und Wärme) bestmöglich verkauft.

Entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg einer Biogasanlage ist die Nutzung der bei der Stromproduktion entstehenden Abwärme. Hier können beispielsweise örtliche Wärmeabnehmer (Kommunen oder gewerbliche  Unternehmen)versorgt werden. Dies ist nicht nur unter ökonomischen Aspekten sehr interessant, sondern schöpft auch die ökologische Wertschöpfungskette bestmöglich aus.

Denkbar ist weiterhin die Nutzung der Abwärme zur Gärresteindampfung. Der dadurch erzeugt rieselfähige Biodünger ist ein gefragtes Substrat  bei den Landwirten.

Das Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energie (EEG) und die Erfahrung mit der verwendeten Technik macht die Investition in eine Biogasanlage sehr gut kalkulierbar.