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Definition: ein brennbares Gas, gewonnen aus biologischen Materialien
Biogas ist ein brennbares Gas, welches meist in Biogasanlagen aus biologischen Materialien (Biomasse) gewonnen wird. In der Schweiz wird Biogas auch als Kompogas bezeichnet. Es ähnelt dem Erdgas, enthält aber häufig größere Mengen von Kohlendioxid und Wasserdampf, eventuell auch giftigen Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3). Solche unerwünschten Stoffe werden direkt nach der Erzeugung teilweise abgetrennt; es entsteht zunächst Rohbiogas, welches noch deutlich weniger Methan enthält (z. B. 50 bis 70 %) als Erdgas (meist über 90 %). Wenn Biogas mit aufwändigerer Reinigung (z. B. Druckwechseladsorption) auf Erdgasqualität aufbereitet wird, wird es auch als Bioerdgas oder Biomethan bezeichnet.
Als Naturgas wird in der Schweiz ein Gemisch von Erdgas und Biogas bezeichnet.
Abbildung 1: Eine Anlage zur Herstellung von Verstromung von Biogas aus Gülle und Grünabfällen. Foto: Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES.
Biogas darf nicht verwechselt werden mit EE-Gas, welches mit Hilfe elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird ohne Verwendung biologischer Prozesse.
Rohstoffe für die Biogas-Erzeugung
Eine große Palette von Rohstoffen ist für die Biogaserzeugung einsetzbar:
- Diverse pflanzliche und tierische Abfallstoffe wie Küchenabfälle, Grassilage, Schweine-, Rinder- und Hühnermist, Schlachtabfälle und Gülle sind gut nutzbar, wobei häufig allein schon in der umweltschonenden Beseitigung dieser Abfallstoffe ein wesentlicher Nutzen liegt. Diverse Reststoffe verbleiben, die jedoch weitgehend unproblematisch zu beseitigen sind.
- Gezielt für die Biogasgewinnung werden Energiepflanzen wie Mais, Raps, Getreide und Zuckerrohr angebaut. Hier ergibt sich allerdings leicht eine Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion.
- In Abfalldeponien entsteht aus organischen Materialien (z. B. Küchenabfällen) so genanntes Deponiegas frei, welches allein schon deswegen genutzt werden sollte, weil das sonst in die Atmosphäre gelangende Methan sehr klimaschädlich ist – weit mehr als das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid. Ähnlich entsteht Klärgas durch Gärprozesse in Kläranlagen.
Verwendung von Biogas
Biogas kann vielfältig verwendet werden:
- In Heizkesseln kann Biogas das chemisch ähnliche Erdgas ersetzen.
- Gasmotoren in Fahrzeugen oder in Blockheizkraftwerken können mit Biogas betrieben werden, ggf. auch mit Erdgas gemischt. Biogas ist gleichermaßen geeignet für den Einsatz in Grundlast- und Spitzenlast-Kraftwerken mit und ohne Nutzung der Abwärme z. B. über Nah- und Fernwärmenetze (→ Kraft-Wärme-Kopplung). In Verbindung mit anderen erneuerbaren Energien ist Biogas insbesondere für die Spitzenlast-Erzeugung interessant, was jedoch die Abwärmenutzung erschwert.
- Nach geeigneter Aufbereitung (insbesondere Entfernung von CO2 und Wasserdampf) und Kompression kann Biogas als Bioerdgas in das Erdgasnetz eingespeist werden. Dies ermöglicht eine breitere Nutzung und ist insbesondere bei der Erzeugung großer Mengen sinnvoll.
- Auch für besondere Arten von Brennstoffzellen, die jedoch noch nicht sehr weit entwickelt sind, ist Biogas verwendbar. Auf diese Weise könnte in Zukunft auf effiziente und geräuschlose Weise Strom und Wärme produziert werden.
Ökologische Aspekte
Ein großer Vorteil von Biogas im Vergleich zu Erdgas ist, dass seine Verwendung annähernd CO2-neutral ist: Bei der Verbrennung wird zwar Kohlendioxid frei, jedoch wird in etwa die gleiche Menge beim Wachstum der Pflanzen aufgenommen bzw. würde auch ohne Nutzung z. B. durch Verrottung von Abfällen frei. Wo Methan z. B. auf Deponien entsteht, ist seine Nutzung ökologisch noch zusätzlich dadurch geboten, dass sonst in die Atmosphäre gelangendes Methan sehr klimaschädlich wäre.
Ein Problem bei der Aufbereitung des Biogases für die Einspeisung in das Erdgasnetz ist, dass je nach Verfahren bis zu einigen Prozent des Methans in die Atmosphäre entweichen können. Dieser Methanschlupf ist sehr bedenklich, weil die Treibhauswirkung des Methans ca. 23 mal höher ist als die von Kohlendioxid. Auf diese Weise kann die Klimaneutralität des Biogases weitgehend zunichte gemacht werden. Es ist daher essenziell, die Verfahren der Biogasaufbereitung entsprechend zu optimieren. Es gibt bereits Verfahren, bei denen weniger als 0,1 % des Methans verloren gehen und damit das Problem weitestgehend lösen. Bei der direkten Verstromung des Biogases tritt das Problem ebenfalls nicht auf.
Die Abgase von mit Biogas betriebenen Heizkesseln, Verbrennungsmotoren und Gasturbinen sind denen mit dem Betrieb von Erdgas ähnlich, jedoch ist u. U. der Gehalt an Schwefeldioxid (SO2) höher (abhängig von der Qualität der Gasaufbereitung).
Insbesondere bei der Verwertung von Abfallstoffen wie Pflanzenresten oder Gülle ist die ökologische Bilanz der Biogasnutzung in der Regel sehr positiv. Deutlich weniger günstiger ist die Bilanz, wenn Energiepflanzen unter Aufwand von fossiler Energie, Düngemitteln und Pestiziden angebaut werden.
Förderung von Erzeugung und Einsatz von Biogas
Wegen der meist deutlichen ökologischen Vorteile von Biogas (siehe oben) wird die Erzeugung und der Einsatz von Biogas vielerorts staatlich gefördert:
- Es gibt mancherorts Fördergelder für die Errichtung von Biogasanlagen sowie für die Forschung für die Verbesserung solcher Anlagen.
- Mit einer gesetzlich vorgeschriebenen Einspeisevergütung für elektrische Energie aus Biogas wird der Betrieb von Blockheizkraftwerken subventioniert. Ähnliches geschieht für die Einspeisung von Bioerdgas in das Erdgasnetz.
Literatur
| [1] | dena: Biogaseinspeisung – die intelligente Lösung für die Zukunft |
| [2] | dena-Fact Sheet: Das Biogasregister Deutschland |
| [3] | BIOGAS forum |
| [4] | S. Baum, "Methanverluste bei der Biogasaufbereitung", gwa 9/2007 |
Siehe auch: erneuerbare Energie, Erdgas, CO2-neutral, Gasmotor, EE-Gas
Kategorien: Energieträger, Wärme, Kraftmaschinen und Kraftwerke