elements36 - Evonik

IogaS nImmt Im Reigen der erneuerbaren Energien eine besondere
Stellung ein. Zunächst einmal ist es ein heimischer
Energie träger und ein wichtiger Baustein für dezentrale Versorgungsstrukturen,
der unabhängig von Wind, Wasser oder
Sonne Tag und Nacht genutzt werden kann – sowohl zur Gewinnung
von Strom und Wärme als auch als Kraftstoff oder als
Erdgassubstitut. Außerdem steht Biogas für die höchsten Energieerträge
pro Flächeneinheit und für Umwandlungseffizienz:
Wird Biogas als Kraftstoff genutzt, lässt sich aus einem Hektar
Anbaufläche in einem Jahr so viel Biogas erzeugen, dass ein Auto
damit mehr als 100.000 Kilometer fahren kann. Ein Kilometeräquivalent,
das alle anderen Energiegewinnungsmethoden aus
Biomasse übertrifft – so reicht das aus einem Hektar Anbaufläche
pro Jahr gewonnene Bioethanol nur etwa 70.000 Kilometer
weit. Zusätzlich sind bei der Strom gewinnung aus Sonne und
Wind die Produktionskosten pro Kilowattstunde im Vergleich
zu Biogas wesentlich höher.
Ein weiterer Vorteil bei der Biogasproduktion ist, dass als
Rückstand bei der Biogasproduktion nur geringe Mengen an
Gärgut und Schlamm entstehen. Diese können dann für die Gewinnung
von Humus weiterverwendet werden. Das aus Biogas
gewonnene Biomethan lässt sich zudem gut speichern und kann
einfach über das bestehende Erdgasnetz zum Verbraucher transportiert
werden. Ein weiterer, sehr wichtiger Pluspunkt bei der
Energiegewinnung aus Biogasanlagen ist die CO 2 -arme Energieerzeugung
aus den regenerativen Rohstoffen.
Biogas entsteht durch mikrobielle Vergärung von nachwachsenden
Rohstoffen wie beispielsweise Mais, aber auch von Klärschlamm,
Gülle oder Abfällen der Landwirtschaft. Der entscheidende
Vorteil gegenüber Erdgas liegt darin, dass bei der Verbrennung
von Biogas nur so viel Kohlendioxid freigesetzt wird,
wie die vergärte Biomasse zuvor der Atmosphäre entzogen hat.
Daher setzen sowohl Politik als auch Gasversorger große
Hoffnung in Biogas. Das Integrierte Energie- und Klimaschutzprogramm
(IEKP) der Bundesregierung sieht vor, dass in den
kommenden Jahren mehr Biogas in das deutsche Erdgasnetz eingespeist
und damit breit verfügbar wird. Bis zum Jahr 2020
sollen jährlich 60 Milliarden Kilowattstunden, bis 2030 rund
100 Milliarden Kilowattstunden erzeugt und ins Netz eingespeist
werden. 100 Milliarden Kilowattstunden im Jahr 2030 entsprechen
rund zehn Prozent des aktuellen Erdgasverbrauchs in
Deutschland. Selbstverpflichtungen der Gasversorger sehen im
Kraftstoffsektor sogar Anteile an Erdgassubstituten von zehn
bzw. 20 Prozent für die Jahre 2010 und 2020 vor.
Abbildung 1
Erzeugung von Biogas: Aus nachwachsenden
Rohstoffen wie Mais, aber auch aus Klärschlamm,
Gülle oder landwirt schaft lichen Abfällen entsteht
durch mikrobielle Vergärung in einer entsprechenden
Anlage das Biogas. Nach Abtrennung von insbesondere
CO 2 und verschiedenen Neben bestand teilen
wie etwa Wasserdampf und Schwefelwasserstoff
kann das Biogas dann genutzt werden – im Gasnetz,
in Blockheiz kraftwerken und an Tankstellen
ReSSoURCeneFFIZIenZ 7
Wie entsteht nun das zu verwertende Methan? Bei der Vergärung
setzen Mikroorganismen unter Sauerstoffausschluss die
Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette aus Pflanzen, Gülle oder Klärschlamm
in die Hauptprodukte Methan und Kohlendioxid um.
In Spuren entstehen dabei meist außerdem Wasserstoff, Stickstoff,
Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Die Zusammensetzung
des entstehenden Gases hängt wesentlich vom
Substrat und der Betriebsweise des Faulbehälters ab. Wertvoll
ist immer das enthaltene Methan: Je höher dessen Anteil, desto
energiereicher ist das Gas.
Konventionell wird Biogas direkt am Ort der Erzeugung verstromt.
Dabei können allerdings maximal 40 Prozent der enthaltenen
Energiemenge als Strom genutzt werden, die entstehende
Wärme wird nur in den seltensten Fällen ausreichend
verwertet. Wird das Gas dagegen ins Netz eingespeist, können
mehr als 90 Prozent des Energiegehalts tatsächlich auch genutzt
werden.
Abtrennung von CO 2 wesentlich
für Biogasaufbereitung
Bevor Biogas eingespeist werden kann, sind eine umfangreiche
Reinigung, Trocknung und Konditionierung nötig. Schwefelwasserstoff
und Ammoniak beispielsweise müssen entfernt werden,
damit Korrosion in Motoren und nachgeschalteten Komponenten
wie Wärmetauschern verhindert wird. Auch Wasserdampf
im Biogas kann kondensieren und zu Korrosion führen. Daher
wird das Rohgas getrocknet. Außerdem muss das gereinigte
Biogas bezüglich Trockenheit, Druck und Heizwert präzise auf
das Erdgas im Netz abgestimmt sein. 333
elements36 Ausgabe 3|2011