Nachhaltige Wärmenutzung von Biogasanlagen - e-sieben.at

Das Hauptziel eines Biogasanlagenbetreibers ist die Maximierung der Stromproduktion, vor
allem wenn dieser von festen Einspeisetarifen profitiert. Wäre der Biogasanlagenbetreiber in
die Netzstabilisierung eingebunden, könnten BHKWs im Falle eines Überangebots an Strom
ausgeschalten werden. Zu Spitzenlasten kann dann zusätzlich Strom eingespeist werden.
Da dies mit erhöhten Kosten für zusätzliche BHKWs bzw. Gasspeicher verbunden ist,
müsste dem Anlagenbetreiber (finanzielle) Anreize geboten werden an diesem System
teilzunehmen. Hinzu kommt, dass vermehrte Managementkosten anfallen und auch die
Wartungskosten für BHKWs teurer sind, da die Motoren hoch- und runtergefahren werden,
was sich auf die Standzeit des BHKWs auswirkt.
Neben den zusätzlichen Speicherkapazitäten für Biogas, kann der Biogasanlagenbetreiber
eventuell auch den anaeroben Fermentationsprozess im gewissen Rahmen anpassen,
indem er je nach Bedarf mehr oder weniger Substrat füttert. Da der Fermentationsprozess
träge ist, muss der Anlagenbetreiber genügend lange im Voraus über den erhöhten
Strombedarf informiert werden.
Zahlreiche Forschungs- und Demonstrationsprojekte (E-Energy, AlpEnergy) haben solche
intelligenten Systeme untersucht und die Umsetzbarkeit im Demonstrationsbetrieb bewiesen.
4.6 Biomethan und Power-to-Gas
Im Power-to-Gas-Konzept (Abbildung 47) wird überschüssiger Strom in synthetisches
Methan umgewandelt. Es kommt immer häufiger vor, dass Wind- und Solarenergieanlagen
(Photovoltaik) Strom im Überschuss produzieren, da die Anlagenzahl stetig steigt (z.B. in
Deutschland). Immer öfter wird mehr erneuerbare Energie produziert als konsumiert wird
oder ins Stromnetz eingespeist werden kann, je nach Witterungsverhältnisse und Tageszeit.
In solchen Situationen kann das Stromnetz stabil gehalten werden indem entweder Windund
Solarenergie-Installationen abgeschaltet werden oder überschüssiger Strom für die
Herstellung von synthetischem Methan genutzt wird.
Bei der Herstellung von synthetischem Methan wird Wasser mit Hilfe von überschüssigem
Strom in der Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff geteilt. Anschließend wird der
Wasserstoff gemeinsam mit CO2 (z.B. aus Biogasaufbereitungsanlagen oder aus
konventionellen Kraftwerken) im Rahmen des Sabatier-Prozesses (Gleichung 15) in Methan
umgewandelt. Dieses Methan wird in das Erdgasnetz eingespeist und dient, ebenso wie
Biomethan, als Erdgasersatz.
70
4 → 2 ∆ 165.0 / Gleichung 15
Dieses Verfahren kann entweder mit einer Biogasaufbereitungsanlage, welche das System
mit CO2 versorgt, kombiniert werden, oder mit einer gewöhnlichen Biogasanlage da das nicht
aufbereitete Biogas auch einen hohen CO2-Gehalt aufweist.
Die Speicherkapazität des Erdgasnetzes, in welches synthetisches Methan eingespeist
werden kann, ist sehr groß. Die Power-to-Gas-Technologie ist eine Alternative für Gebiete in
denen z.B. keine Pumpspeicherkraftwerke existieren. Auch andere Speichersysteme wie
z.B. Akkus, Schwungräder, Druckluft, etc. eignen sich dafür. Eine Voraussetzung für Powerto-Gas
ist die Verfügbarkeit einer Wasser- sowie einer CO2-Quelle. Der Sauerstoff der dabei
entsteht, kann als Nebenprodukt verkauft werden.
Das Hauptproblem von Power-to-Gas ist laut dem Worldwatch Institute (2012) der erhebliche
Energieverlust. Die Umwandlung von Strom in Methan kann nur mit einer Effizienz von bis zu
60% durchgeführt werden. Wird das Methan anschließend in einem BHKW zur
Stromgewinnung eingesetzt, sinkt die Effizienz auf 36%. Wird Strom hingegen in einem
Pumpspeicherkraftwerk gespeichert, liegt die Effizienz bei 70 bis 80 %. Bei aller Kritik zu