Nachhaltige Wärmenutzung von Biogasanlagen - e-sieben.at

Abbildung 1: Biogas-Brenner in
Österreich (Quelle:
Rutz)
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Abbildung 2: Einer der einfachsten Anwendungen von Biogas:
ein Kochherd in Mali (Quelle: Rutz)
Mit den einfachsten Technologien kann Biogas in Gasherden für die Zubereitung von Essen
(Abbildung 2) oder für die Beleuchtung mit Gaslampen eingesetzt werden. Dies wird häufig
von kleinen Haushalts-Biogasanlagen in Entwicklungsländern angewandt. Diese
Technologien werden jedoch in diesem Handbuch nicht erklärt.
Manchmal werden Gasbrenner und -kessel (Abbildung 1, Abbildung 16) nur für die
Erzeugung von Wärme eingesetzt. Diese Gasbrenner können z.B. für die Erhitzung von
Fermentern einer Aufbereitungsanlage verwendet werden, die entweder das aufbereitete
Biomethan in das Erdgasnetz einspeist oder Tankstellen damit versorgt. Außerdem können
Schwachgasbrenner (Abbildung 4) in Aufbereitungsanlagen zum Einsatz kommen, wo eine
Mixtur aus Abgasen des Aufbereitungsprozesses und Biogas verbrannt wird, was wiederum
Wärme für die Fermenterheizung schafft. Diese Brenner können Gase mit sehr niedrigem
Methangehalt von 5 bis 30 % verbrennen. Generell können Gasbrenner und -kessel auch als
Back-up-Systeme für Aufbereitungsanlagen oder für Anlagen mit Nahwärmenetzen genutzt
werden.
In den meisten europäischen Ländern produzieren Biogasanlagen Strom und Wärme in
Kraft-Wärme-Kopplungseinheiten oder Blockheizkraftwerken (BHKW). Hier wird das
hergestellte Biogas vor der Verbrennung getrocknet und in vielen Fällen gesäubert, da die
meisten Gasmotoren bestimmte Werte des Schwefelwasserstoff-, halogenisierten
Kohlenwasserstoffs- und Siloxan-Anteils nicht überschreiten dürfen. Ein Motoren-BHKW hat
normalerweise eine Gesamteffizienz von bis zu 90 %, wovon ungefähr 35 % Strom und 65 %
Wärme produziert werden. Die meisten Anlagen benötigen jedoch nur eine kleinere Menge
der produzierten Abwärme (20-40 %) für die Fermenterheizung. Der Großteil (60-80 %) gilt
als “Abfallwärme” und wird oft nicht weiter genutzt. Diese Wärme könnte jedoch zur
Produktion von zusätzlichem Strom dienen, z.B. in Stirlingmotoren, Organic Rankine
Kreisprozessen (ORC), Clausius-Rankine-Kreisprozessen (CRC). Weitere Anwendungen
sind Beheizung, Trocknung und Kühlung. Diese Alternativen werden im Laufe dieses
Handbuchs genau beleuchtet werden.
BHKWs sind in Biogasanlagen meistens Verbrennungsmotoren wie Ottomotoren oder
Zündstrahlmotoren. Während Zündstrahlmotoren üblicherweise neben dem Biogas noch
2-5% Diesel oder Öl für die Zündung benötigen, reicht Ottomotoren lediglich Biogas. Genaue
Informationen zu Verbrennungsmotoren finden Sie in Kapitel 2.6.
Auch Brennstoffzellen (Abbildung 3) und Mikrogasturbinen können Strom und Wärme
produzieren. Dabei handelt es sich derzeit aber noch um eine Nischenanwendung und ist
daher nicht Schwerpunkt dieses Handbuches.