Ratgeber zu Biogasanlagen

Wie nachhaltig sind Biogasanlagen?
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Erneuerbare Energien gewinnen in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Im Sinne der Energiewende werden sie sogar von der Bundesregierung staatlich gefรถrdert und sollen die fossilen Brennstoffe wie Erdรถl oder Kohle sowie Atomkraftwerke immer mehr ablรถsen. Doch viele Formen zur รถkologischen Erzeugung von Strom und Wรคrme sind stark witterungsabhรคngig und meist nicht fรผr Privathaushalte geeignet. Ein wenig anders sieht es da bei der Biogasanlage aus. GroรŸe Biogasanlagen erzeugen Gas und Strom โ€“ und damit erneuerbare Energien, die ins bundesweite Versorgungsnetz einflieรŸen. mit Bioabfall betriebenen Mini-Biogasanlage kรถnnen sogar Privathaushalte von der sauberen Energie profitieren. Erfahren Sie im energis Ratgeber alles zum Thema Biosgasanlage und informieren Sie sich รผber die Vorteile und den Nutzen einer solchen Anlage. Nรคhere Produktinformationen zu Gas im Saarland finden Sie auf unserer Produktseite.

Erneuerbare Energie aus einer Biogasanlage

Eine Biogasanlage ist bei der Erzeugung von erneuerbaren Energien besonders vielseitig. Denn hier lassen sich sowohl Energiepflanzen wie Mais, als auch Reststoffe wie Gรผlle, Biomรผll oder Pflanzenreste zur Produktion von Biogas verwenden. Das erzeugte Gas gilt als ein klimaneutraler und umweltfreundlicher Energietrรคger, weshalb die Erzeugung von Biogas in einer Biogasanlage auch staatlich gefรถrdert wird. Mit den derzeit in Deutschland betriebenen Biogasanlagen lassen sich dezentral Strom, Wรคrme sowie Kraftstoffe fรผr Millionen von Haushalten erzeugen.

Welche Vor- und Nachteile haben Biogasanlagen?

Biogasanlagen gehรถren in Deutschland zu den wichtigsten Anlagen zur Erzeugung von Strom und Gas aus erneuerbarer Energie. Doch je nach Anlagentyp und der verwendeten Biomasse kรถnnen Biogasanlagen spezifische Vor- und Nachteile haben.

Vorteile

Mithilfe einer Biogasanlage wird auf CO2-neutrale Weise wertvolle Energie gewonnen. Die Nutzung einer Biogasanlage trรคgt dabei wesentlich zur Einsparung fossiler Brennstoffe bei โ€“ schlieรŸlich kommen bei einer Biogasanlage nachwachsende Rohstoffe wie Bioabfรคlle, Pflanzenreste oder Gรผlle zum Einsatz. Ein Vorteil von Biogasanlagen gegenรผber beispielsweise Solar- oder Windkraftanlagen ist, dass eine Biogasanlage wenig witterungsabhรคngig ist und fast รผberall eingesetzt werden kann. So ist auch eine dezentrale Energieerzeugung mit kurzen Transportwegen bis zum Endverbraucher mรถglich. Zudem kann mit einer Biogasanlage bedarfsgerecht Energie erzeugt werden. Auch die Speicherbarkeit des produzierten Biogases ist sehr viel besser und einfacherer mรถglich, als es bei Strom aus Photovoltaik oder Windkraftanlagen der Fall ist. Biogasanlagen kรถnnen sehr kontinuierlich Energie erzeugen und eignen sich daher nicht nur fรผr die Bedienung von Energiespitzen, sondern auch fรผr die Deckung der in Deutschland vorhandenen Grundlast. Ein positiver Nebeneffekt von Biogasanlagen ist, dass die bei der Biogaserzeugung zurรผckbleibenden Gรคrreste eine sehr viel bessere Dรผngerqualitรคt aufweisen als die ursprรผngliche und unbehandelte Rohgรผlle. Auch wird neben der Geruchsintensitรคt die รคtzende Wirkung der Gรผlle bei der Verarbeitung reduziert. Ein weiterer Vorteil fรผr den Betreiber einer Biogasanlage ist natรผrlich die staatliche Fรถrderung. Hier gibt es entsprechende Prรคmien und Vergรผtungen, die kontinuierlich angepasst werden.

Nachteile

Ein Nachteil der Biogasanlagen ist, dass fรผr diese immer mehr landwirtschaftliche Flรคchen weichen mรผssen. Das liegt daran, dass die Anlagen zur Energiegewinnung staatlich gefรถrdert werden und vielen Landwirten daher attraktiver erscheinen als der klassische Anbau von Nahrungsmitteln. AuรŸerdem fรผhrt die Lukrativitรคt der Biogasanlagen dazu, dass Landwirte vermehrt Energiepflanzen wie Mais zur Betreibung der Anlagen anbauen, sodass Monokulturen sowie ein gefรคhrlicher Artenrรผckgang gefรถrdert werden. Auch die Lebensmittelpreise kรถnnen sich im Zuge dessen erhรถhen. Ein weiterer negativer Faktor von Biogasanlagen ist, dass sie regelmรครŸig รผberprรผft und gewartet werden mรผssen. Ansonsten besteht bei einer unsachgemรครŸen Anlagenbetreibung sowie dem Ignorieren von Sicherheitsvorschriften die potenzielle Gefahr von Explosionen, Vergiftungen und Erstickungen. Des Weiteren kรถnnen Lecks in der Biogasanlage zum Austreten des klimaschรคdlichen Methangases fรผhren, welches einen sehr viel hรถheren Treibhauseffekt als Kohlendioxid hat.

Der Biogasanlagen Aufbau โ€“ Vorgrube, Fermenter, Gรคrrรผckstandslager und Blockheizkraftwerk

Eine Biogasanlage besteht in der Regel aus vier wesentlichen Bestandteilen: der Vorgrube, dem Fermenter, dem Gรคrrรผckstandslager und dem Blockheizkraftwerk.

Vorgrube

Die Vorgrube bildet quasi die erste Stufe der Biogasanlage. In ihr wird die verwendete Biomasse gelagert โ€“ hier spricht man auch von Substraten. Je nach verwendeter Biomasse muss diese zuerst zerkleinert und entsprechend aufbereitet werden, bis sie zur Weiterverarbeitung in den Fermenter geleitet wird.

 

Fermenter

Der Faulbehรคlter โ€“ auch Fermenter genannt โ€“ ist das Herzstรผck einer jeden Biogasanlage. In ihm wird die Biomasse mit den Mikroorganismen vermisch, damit die Faulungs-, Vergรคrungs- und Zersetzungsprozesse stattfinden kรถnnen. Das Ergebnis dieser Prozesse sind vergorene Reststoffe und Biogas in Form von verschiedenen gasfรถrmigen Stoffen wie Methan und Kohlendioxid. Der Fermenter muss hierzu luft-, gas- und wasserdicht sowie lichtundurchlรคssig sein. Des Weiteren wird fรผr den Faulbehรคlter eine entsprechende Kรคlte- beziehungsweise Wรคrmedรคmmung fรผr eine stets konstante Temperatur benรถtigt.

 

Gรคrrรผckstandslager

Im Gรคrrรผckstandslager werden die zurรผckbleibenden Gรคrreste der Zersetzungs- und Faulungsprozesse gelagert. Diese Reststoffe sind kompostierbar oder als hochwertiger Dรผnger weiter verwendbar. Das Gรคrrรผckstandslager โ€“ mit den darin vorgesehenen Vorrichtungen zur Lagerung von Gรคrresten โ€“ muss den gesetzlich vorgeschriebenen Regelungen entsprechen. So dรผrfen Gรคrreste nach der deutschen Dรผngeverordnung nur in bestimmten Zeitrรคumen auf landwirtschaftlich genutzten Flรคchen ausgebracht werden. Wรคhrend den sogenannten Kernsperrfristen sind die jeweiligen Ausbringungen auf Acker- oder Grรผnland verboten, so dass die Gรคrreste in diesen Zeitrรคumen im Gรคrrรผckstandslager gespeichert werden.

 

Blockheizkraftwerk

In den Blockheizkraftwerken wird das entstandene Biogas weiterverarbeitet und dabei der entsprechende Strom oder auch Wรคrme erzeugt. Dies verlรคuft in der Regel รผber die im Blockheizkraftwerk vorhandenen Verbrennungsmotoren sowie Generatoren. Durch die Abwรคrme, die bei der Umwandlung in nutzbare Energie entsteht, kรถnnen der Fermenter und gegebenenfalls auch entsprechende Wohnrรคume, die sich in der Nรคhe befinden, geheizt werden. Je nach Blockheizkraftwerk kรถnnen verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Am gebrรคuchlichsten sind in der Regel Gas-Otto-Motoren, aber auch Stirlingmotoren, Brennstoffzellen, Mikrogasturbinen oder Zรผndstrahlmotoren kรถnnen verwendet werden. Allerdings ist es auch mรถglich, das produzierte Biogas โ€“ wenn es die entsprechende Reinheit und Wertigkeit aufweist โ€“ auch direkt ins Erdgasnetz einzuspeisen. Meist sind hier aber erst noch verschiedene Aufbereitungs- und Veredelungsprozesse notwendig.

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So wird Biogas in der Biogasanlage hergestellt

In einer Biogasanlage wird mittels der Zersetzung und Vergรคrung von Biomasse Biogas hergestellt. Dieser Vorgang ist ein mehrstufiger und relativ komplexer Prozess. Dabei wird oftmals von den vier Phasen der Biogaserzeugung gesprochen. Die erste Phase umfasst das Substratmanagement, die zweite Phase bezieht sich auf die Fermentierung โ€“ also die direkte Gewinnung von Biogas. In der dritten Phase geht es um die Speicherung der Gรคrreste und die vierte Phase bezeichnet die Verbrennung und Speicherung des Biogases.

Substratmanagement

Die fรผr die Betreibung der Biosgasanlage benรถtigte Biomasse wird in diesem Zusammenhang oftmals auch als Substrat oder Biogassubstrat bezeichnet. Dieses Substrat bildet nicht nur die Energiequelle. Es ist zugleich der Nรคhrstoff der benรถtigten Mikroorganismen, der die Faulungs- und Gรคrprozesse in Gang setzen. Je nach Biogasanlage kann das Substrat aus unterschiedlichen Erzeugnissen stammen. Von flรผssigen bis festen Substraten kann alles verarbeitet werden. Damit dies mรถglich ist, braucht es jedoch ein entsprechendes Substratmanagement. Damit werden die Beschaffung, der Transport und die Lagerung des Substrats bezeichnet. Erst รผber ein gutes Substratmanagement kann die Anlage eine kontinuierliche und sichere Versorgung zur Erzeugung des Biogases gewรคhrleisten. In vielen Fรคllen sind Biogasanlagen unmittelbar auf landwirtschaftlich genutzten Flรคchen angesiedelt, sodass das benรถtigte Substrat รผber kurze Wege dorthin transportiert werden kann. Die Lagerung erfolgt meist in der Vorgrube der Biogasanlage, wo das Substrat auch direkt aufbereitet wird.

 

Biogasgewinnung

Zur Gewinnung von Biogas sind organische Biomasse und spezielle Mikroorganismen, also Bakterien, notwendig. Die Biomasse wird unter dem Ausschluss von Sauerstoff mithilfe von Bakterien zersetzt und zum Gรคren beziehungsweise Faulen gebracht. Bei diesem Zersetzungs- und Gรคrungsprozess entstehen verschiedene gasfรถrmige Stoffe wie Kohlenstoffdioxid und Methan. Letzteres ist das gewรผnschte Endprodukt bei der Herstellung von Biogas. Denn das wertvolle Methan ist besonders energiereich und kann mittels Verbrennung sehr gut zur Erzeugung von elektrischer Energie oder Wรคrme verwendet werden. Damit das Substrat zu dem gewรผnschten Biogas weiterverarbeitet werden kann, mรผssen allerdings einige wichtige Voraussetzungen fรผr die Biogasgewinnung gegeben sein. Dazu zรคhlen, dass

  • der Fermenter luft- und wasserdicht sowie lichtundurchlรคssig ist,

  • eine konstante Temperatur gehalten wird

  • und ein entsprechendes Mischverhรคltnis sowie eine gute Durchmischung von geeignetem Substrat und Bakterien zu gewรคhrleisten sind.

 

Lagerung des vergorenen Substrats

Nachdem die Faulungs- und Gรคrprozesse stattgefunden haben, verbleiben das erzeugte Biogas und entsprechende Gรคrreste in der Biogasanlage. Das verbliebene, bereits vergorene Substrat muss zwischengelagert werden. Dies geschieht in den Gรคrrestlagern, die entweder in Form von geschlossenen Systemen, entsprechenden Hallen oder befestigten Freiflรคchen realisierbar sind. Das vergorene Substrat verbleibt dann in der Regel solange im Gรคrrestlager, bis es als qualitativ hochwertiger Dรผnger zum Einsatz kommt.

 

Verbrennung und Speicherung von Biogas

Die Verbrennung sowie die Speicherung des Biogases gelten als letzte Phase der Biogaserzeugung. Diese findet in der Regel im Blockheizkraftwerk statt, das an die Biogasanlage anschlieรŸt. Bei der Verbrennung im Blockheizkraftwerk entstehen dann die gewรผnschte Wรคrme beziehungsweise elektrische Energie. Entspricht das Biogas vom Methangehalt her bereits dem erforderlichen Erdgasniveau, kann es gleich ins allgemeine Erdgasnetz eingespeist werden. Andernfalls muss das erzeugte Gas erst entsprechend aufbereitet werden. Im Erdgasnetz kann das eingespeiste Biogas bis zu einem Jahr gespeichert werden.

Biogasanlage aus Abfall: Die Mini-Biogasanlage fรผr den Haushalt

Fรผr den privaten Hausgebrauch gibt es seit einigen Jahren sogar eine spezielle Mini-Biogasanlage. Diese kann mit Abfรคllen betrieben werden. Mit dieser Mini-Biogasanlage kรถnnen Privatleute im eigenen Garten selbst Biogas fรผr den Hausgebrauch produzieren. Die Technologie hierfรผr kommt von einem israelischen Start-up, welches die Anlagen sowohl fรผr die private Nutzung in Industriestaaten aber auch fรผr Entwicklungslรคnder konzipiert hat. Teilweise finden sich im Internet auch Anleitungen fรผr den privaten Bau einer kleinen Biogasanlage. Allerdings sollte hier immer entsprechende Fachleute zurate gezogen werden, damit die Anlagen auch entsprechend abgesichert sind.

So funktioniert die Anlage

Die Mini-Biogasanlagen fรผr Privathaushalte funktionieren in der Regel mit einem Durchlaufsystem sowie Wasser und entsprechenden organischen Abfรคlle. Die dazu benรถtigten 650 Liter und die vorhandenen Bakterien zersetzen die hinzugefรผgten Abfรคlle. Bei dieser Zersetzung entsteht, รคhnlich wie bei einer normalen Biogasanlage, das gewรผnschte Biogas. Bis dieses jedoch erstmals strรถmt, dauert es circa drei Wochen. Das so produzierte Biogas muss dann noch gefiltert werden. Ein Nebenprodukt der privaten Biogasherstellung ist auch hier hochwertiger Dรผnger. Mit einem Kilogramm Bioabfall kรถnnen nach Angaben des Herstellers circa 200 Liter Methan produziert werden. Da die Abfรคlle in so ziemlich jedem Haushalt anfallen und quasi umsonst sind, kann mit einer privaten Biogasanlage daher viel Geld gespart werden.

 

Kosten fรผr die Mini-Biogasanlage

Die Mini-Biogasanlage fรผr den privaten Hausgebrauch ist noch recht neu und wird bisher nur von einem Hersteller angeboten. Die Anschaffungskosten von etwas unter 1.500 Euro sind in der Kosten-Nutzen-Relation verhรคltnismรครŸig niedrig und amortisieren sich relativ schnell โ€“ zumal ja praktisch keine Betriebskosten anfallen.

Fazit zum Thema Biogasanlage

Mit der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen wie Bioabfรคllen tragen Biogasanlagen einen wichtigen Teil zum Klima- und Umweltschutz bei. So ist nach dem aktuellen Stand der Technik in Sachen Energiegewinnung und -erzeugung die geplante Energiewende der Bundesregierung ohne Biogasanlagen nicht mรถglich. Ein groรŸer Anteil der in Deutschland regenerativ erzeugten Wรคrme oder des ร–kostroms stammt daher aus Biogasanlagen. Dabei stellen Biogasanlagen fรผr viele Landwirte eine sichere und lukrative Nebeneinkunft dar. Biogasanlagen bieten im direkten Vergleich zu anderen Anlagen fรผr die Erzeugung von โ€žgrรผnerโ€œ Energie โ€“ wie Photovoltaik oder Windkraftanlagen โ€“ zudem viele Vorteile. So sind Biogasanlagen beispielsweise nicht witterungsabhรคngig und liefern somit kontinuierlich und sehr gut planbare Energie. AuรŸerdem ist mit Biogasanlagen auch eine dezentrale Energieversorgung mit zum Teil relativ kurzen Transportwegen mรถglich. Seit einigen Jahren gibt es auf dem Markt sogar eine Mini-Biogasanlage fรผr den privaten Gebrauch, die mit dem privaten Bioabfall betrieben wird. Diese Technologie ist jedoch noch relativ jung und noch nicht fรผr alle Regionen geeignet, da eine gewisse Durchschnitts-Tag-Nacht-Temperatur von ca. 17 Grad Celsius fรผr den Betrieb nicht unterschritten werden darf.

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