Biogas: Erneuerbare Energie mit Potenzial

Anbau von Energiepflanzen wird lukrativer / Neuer ForschungsReport informiert.

Die Bundesregierung geht davon aus, dass langfristig mehr als zehn Prozent des Primärenergiebedarfs Deutschlands über Biomasse gedeckt werden kann. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Biogas, aus dem sich Strom und Wärme, aber auch Kraftstoff gewinnen lässt. Um das Potenzial dieser umweltfreundlichen und regenerierbaren Energieform auszuschöpfen, bedarf es aber noch erheblicher Forschungsanstrengungen. Problemfelder sind zum Beispiel unerwünschte Beistoffe wie Spurengase oder die noch nicht befriedigende Energieeffizienz. In der neuen Ausgabe des ForschungsReports (1/2004), dem Wissenschaftsmagazin des Senats der Bundesforschungsanstalten, informiert der Biogas-Technologe Dr. Peter Weiland von der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) über die Technik der Biogaserzeugung und die Arbeiten seines Teams. Schon 1952 hatte die FAL als erste Forschungseinrichtung in Europa verschiedene Biogasanlagen auf ihrem Gelände zu Versuchszwecken errichtet.

Biogas entsteht bei der Zersetzung von organischem Material. In einem mehrstufigen Prozess vergären Mikroorganismen unter Ausschluss von Luft bzw. Sauerstoff hochmolekulare Stoffe wie Gülle oder Pflanzenteile zu niedermolekularen Bausteinen, die schließlich zu einem brennbaren Gasgemisch aus Methan und Kohlendioxid umgesetzt werden. Je nach Ausgangsstoff kann Biogas aber auch geringe Mengen an Schwefelwasserstoff enthalten, das die Nutzungsaggregate korrodieren lässt und entfernt werden muss. In der Praxis besorgen das Schwefelbakterien, die im Gärsubstrat natürlicherweise vorkommen. Doch deren Leistung ist häufig unzureichend, da sie nicht genügend Besiedlungsfläche im Reaktor vorfinden. Das Team von Peter Weiland konnte zeigen, dass es mit Hilfe eines speziellen Rieselfilters technisch möglich ist, die Besiedlungsfläche für die nützlichen Helfer zu erhöhen und den Schwefelwasserstoffgehalt um bis zu 99 % zu verringern.

Zur Erzeugung von Biogas werden bisher üblicherweise Reststoffe aus der Landwirtschaft verwendet. Der größte Teil der derzeit rund 2.000 Anlagen in Deutschland steht daher auch in landwirtschaftlichen Betrieben. Mit der jetzt in Kraft tretenden Neuregelung des Erneuerbare Energien Gesetztes (EEG) wird für die Bauern auch der gezielte Anbau von Energiepflanzen interessanter, da für die Stromerzeugung aus pflanzlichen Materialien ein Bonus von bis zu 6,0 Cent/kWh gezahlt wird. Geeignet sind grundsätzlich alle Grünpflanzen, solange sie nur eine geringe Verholzung aufweisen. Welche Pflanzen besonders in Frage kommen, wird an der FAL derzeit untersucht. Die Unterschiede sind beträchtlich: Aus einer Tonne Futterrübensilage lassen sich 95 Kubikmeter Biogas gewinnen, aus einer Tonne Maissilage 213 Kubikmeter. Lukrativ ist auch die Verarbeitung von Rückständen aus der Lebensmittel- und Agrarindustrie, denn die hierbei erzielten Entsorgungserlöse können die Rentabilität der Biogaserzeugung verbessern. Aus Gemüseabfällen lassen sich im Schnitt 60 Kubikmeter Biogas pro Tonne gewinnen, aus einer Tonne Glycerin, das bei der Produktion von Biodiesel anfällt, sogar stolze 810 Kubikmeter. Bei einem durchschnittlichen Methangehalt von 60 Volumenprozent entspricht ein Kubikmeter Biogas 0,6 Kubikmetern Erdgas oder 0,6 Litern Heizöl.

Für die Verstromung von Biogas stehen heute unterschiedliche Motortypen zur Verfügung, die sich im Wirkungsgrad, der Lebensdauer und den Investitionskosten deutlich unterscheiden. Eine interessante Zukunftsperspektive sind Brennstoffzellen, die höhere elektrische Wirkungsgrade und geringere Schadgasemissionen aufweisen. Dazu ist allerdings eine Aufbereitung des Biogases zu biogenem Wasserstoff notwendig. Derzeit wird ein entsprechendes Verfahren an der Biogasanlage der FAL erstmals im halbtechnischen Maßstab erprobt. Darüber hinaus befasst sich die Bundesforschungsanstalt auch mit der Verwendung von Biogas als Kraftstoff. Hierzu muss das Gas so aufbereitet werden, dass es mit den für Erdgas entwickelten Techniken kompatibel ist. Durch den Einsatz von Biogas könnten die fahrzeugspezifischen Emissionen an Stickoxiden, Kohlenmonoxid und höheren Kohlenwasserstoffen deutlich vermindert werden.

Der Beitrag über Biogas im ForschungsReport 1/2004 ist Teil des Schwerpunktthemas "Agrartechnik". Das 52-seitige Magazin kann kostenlos über die Geschäftsstelle des Senats der Bundesforschungsanstalten bezogen werden.

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