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 Veröffentlicht: 8. Februar 2010; Aktualisiert: September 2010

Was können Biogas und Bioerdgas zur Energieversorgung Deutschlands beitragen?

Von Martin Dehli
(
Martin.Dehli@energie-fakten.de, Lebenslauf Link zur Hochschule Esslingen)

KurzfassungDehli

Die deutsche Energiepolitik strebt im Rahmen der Vorhaben zum Klima- und Ressourcenschutz das Ziel an, im Jahr 2030 rund 10 % des Erdgasaufkommens durch Biogas bzw. Bioerdgas zu ersetzen. Dies wären – wenn  künftig gleich viel Erdgas wie heute verwendet würde – jährlich etwa 9 bis 10 Milliarden Normkubikmeter (Mrd. m3) Bioerdgas bzw. rund 2 bis 2,5 % des jährlichen Primärenergieverbrauchs in Deutschland. Für den Anbau der entsprechenden Biomasse wären etwa 2 Millionen Hektar der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland von 17 Millionen Hektar notwendig. Biomasse – und damit auch Biogas bzw. Bioerdgas – besitzt anders als Solarenergie und Windenergie den Vorteil einer planbaren stetigen Nutzbarkeit.

In Deutschland wird die Stromerzeugung aus regenerativen Energien wie Wind, Sonne, Kleinwasserkraft, Holz, Pflanzenöl und Biogas subventioniert. Unter Biogasen werden Brenngase verstanden, die beispielsweise durch die Zersetzung von organischen Abfallstoffen in Deponien, Kläranlagen und Güllebehältern in der Landwirtschaft, aber auch aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais entstehen. Die Fördermaßnahmen für Biogas haben zu einem starken Ausbau entsprechender Anlagen in Deutschland geführt: Bis zum Jahr 2008 arbeiteten rund 4000 Anlagen zur Erzeugung von Biogas sowie zur gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme aus Biogas; die installierte elektrische Leistung belief sich dabei auf etwa 1500 Megawatt (MW), wobei damit 2008 etwa 8,1 Mrd. kWh Strom und schätzungsweise etwa 12 Mrd. kWh Wärme erzeugt worden sein dürften.

Während die Möglichkeiten der Deponiegas- und Klärgaserzeugung und -nutzung inzwischen weitgehend ausgeschöpft sind, eröffnen sich bei der Verwertung von Maissilage, Rüben, Gras, Grünabfall, Rapspresskuchen, Rückständen aus der Nahrungsmittelverarbeitung (z. B. Altfette, Flotatfette, Speiseabfälle, Biertreber, Traubentreber, Schlempe, Zuckerrübenblattsilage u. ä.) sowie Gülle erhebliche zusätzliche Verwertungsmöglichkeiten. So liefert z. B. der Maisanbau auf einer Fläche von 1 Hektar einen Ertrag von rund 10.000 m3 Biogas bzw. von etwa 5.000 m3 Bioerdgas.

Biogas entsteht aus organischen Stoffen unter Sauerstoffabschluss mit Hilfe von bestimmten Bakterien. Dabei sind Temperaturen zwischen etwa 35 und 55 °C von Vorteil. Biogas besteht aus den beiden Hauptkomponenten Methan (CH4) im Umfang von etwa 40 bis 75 % sowie Kohlendioxid (CO2) mit etwa 25 bis 55 % Anteil. Daneben enthält es weitere Begleitstoffe wie Wasserdampf (H2O), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2), Schwefelwasserstoff (H2S), Ammoniak (NH3) und Wasserstoff (H2). Vor allem Schwefelwasserstoff und Wasser werden vor einer energetischen Nutzung abgetrennt. Der – biologisch wertvolle – Gärrest wird wieder auf die Äcker ausgebracht. Erstellt man eine „Klimabilanz“ für Biogas, so gilt: Das dabei entstandene – als klimawirksam bekannte – Gas Kohlendioxid (CO2) belastet die Atmosphäre nicht, weil zuvor bei der Entstehung von pflanzlichen Stoffen dieselbe Menge der Atmosphäre bereits entnommen wurde. Allerdings können die erforderlichen Hilfsenergien sowie das bei der Stickstoffdüngung auftretende Gas N2O (Lachgas) klimawirksam sein.

Bisher wird Biogas meist in unmittelbarer Nähe der Biogasanlagen mit Blockheizkraftwerken in Strom sowie Wärme umgewandelt und der Strom ins öffentliche Netz eingespeist. Da aber in ländlichen Gebieten häufig kein ausreichender Wärmebedarf vorhanden ist, müssen für die weitere Erschließung des Biogaspotentials andere, zusätzliche Wege gefunden werden.

Der erste Weg besteht darin, örtlich begrenzte Biogasnetze aufzubauen, mit denen Gasverbraucher in der Nähe (z. B. Gewerbegebiete mit ganzjährig möglichst gleichmäßigem Gasverbrauch oder auch neue Wohngebiete) erreicht werden können.

Der zweite Weg sieht vor, das Biogas zu veredeln und auf die höhere Qualitätsstufe des Erdgases zu bringen; damit kann es dann als „Bioerdgas“ oder „Biomethan“ ins bestehende Erdgasnetz eingespeist werden. Erdgas hat einen wesentlich höheren Methangehalt als Biogas: Erdgas L besteht aus rund 80 bis 85 % Methan; Erdgas H hat einen Methangehalt von bis zu 98 % Methan. Bei der Veredelung von Biogas zu Bioerdgas muss also im Wesentlichen der Kohlendioxidgehalt stark verringert werden, damit der Methananteil entsprechend höher wird. Dafür gibt es geeignete technische Verfahren wie z. B. die Druckwechseladsorption und die Druckwasserwäsche.

Fachleute gehen davon aus, dass die gesamte europaweite Erdgas-Infrastruktur grundsätzlich geeignet sei, entlang der Erdgastransport- und -verteilungsleitungen biogene Gase zu erzeugen, zu Erdgasqualität aufzubereiten und einzuspeisen. Damit könnte Biogas bzw. Bioerdgas nicht nur für die gekoppelte Strom- und Wärmeerzeugung sowie für den Einsatz als Kraftstoff in Erdgasfahrzeugen dienen, sondern auch zur Wärmeversorgung.

Die Gaswirtschaft hat sich die von der Politik gestellte Aufgabe schon teilweise zu Eigen gemacht und konkrete Maßnahmen zur Entwicklung des Bioerdgasmarktes angekündigt. Dazu gehört die Bereitschaft, das zu Erdgasqualität aufbereitete Biogas uneingeschränkt in das Gasnetz aufzunehmen und zu vermarkten, allen Kunden Bioerdgas zur Erfüllung vorgesehener Nutzungsverpflichtungen anzubieten sowie 10 % Bioerdgas in der Flotte der Erdgasautos einzusetzen. Erste Handelsplattformen zur Vermarktung von Bioerdgas sind inzwischen aufgebaut.

Die heutige Biogaserzeugung weist noch beträchtliche Verbesserungsmöglichkeiten auf. Diese müssen in Zukunft ausgeschöpft werden, um die Biogas- bzw. Bioerdgaserzeugung langfristig wirtschaftlich voll wettbewerbsfähig zu machen. Dazu gehören die Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen landwirtschaftlichen Betrieben und Verwertungsunternehmen, eine Steigerung der Hektarerträge durch spezielle Pflanzenzüchtungen, eine Erhöhung der Gaserträge pro Tonne Frischmasse, eine Verminderung des Flächenbedarfs durch Fruchtfolgeoptimierung, eine Verbesserung der Transportlogistik sowie der Lager- und Konservierungstechniken, technische Fortschritte bei der Fermentation, beim Methanaustrag und bei der Stabilisierung der biologischen Vorgänge, bei Instandhaltungsverfahren, bei der Gasaufbereitung, bei der Automatisierung und bei der Fernüberwachung. Weiter können schonende Anbaumethoden durch eine biologische, reduzierte Düngung, durch einen geschlossenen Düngungskreislauf sowie durch Maßnahmen zur Nitrifikationshemmung bei der Gärrestdüngung verwirklicht werden, um das Grundwasser zu schützen. Der Umweltverträglichkeit dient auch das Ziel, eine unkontrollierte Methanfreisetzung zu vermeiden.

Weitere Informationen finden Sie in der Langfassung (pdf, 60 kB).

Hier können Sie Kurz- und Langfassung gemeinsam als PDF downloaden (PDF, 60 kB). Dieser Beitrag wurde am 10. April 2008 veröffentlicht und im September 2010 aktualisiert.

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