Biogas – Energiequelle der Zukunft?

Zwei Jahre ist es her, dass der russische Angriff auf die Ukraine nicht nur das Leben tausender Menschen, sondern auch die Gasversorgung über die Trassen Nord Stream 1 und 2 lahmgelegt hat. Eine fieberhafte Suche nach neuen Energiequellen entbrennt.

Dabei reicht vielleicht schon ein Gang in den nächsten Kuhstall. Könnte heimisches Biogas helfen, russisches Erdgas zu ersetzen und den Gasbedarf der Industrie und Haushalte ausreichend zu decken?

Umweltfreundliches Biogas

Die Effizienz der anaeroben Vergärung hängt von bestimmten Bedingungen wie der Temperatur und dem pH-Wert ab. Biogasanlagen sind darauf ausgelegt, diese Bedingungen zu überwachen und zu regulieren, um optimale Lebensbedingungen für die Mikroorganismen sicherzustellen.

Das erzeugte Biogas enthält neben Methan auch Verunreinigungen wie Wasserdampf, Schwefelwasserstoff und andere Gase. Vor der Nutzung muss es gereinigt werden. In diesem Prozess, (Bio-)Gasaufbereitung genannt, werden Verunreinigungen herausgefiltert, um reines Biomethan zu erhalten, das den Qualitätsstandards für den Einsatz im Erdgasnetz entspricht.

Das aufbereitete Biogas wird am häufigsten zur Strom- und Wärmeerzeugung in Blockheizkraftwerken (BHKW), für die direkte Verbrennung für Wärme oder zur Einspeisung in das Erdgasnetz genutzt. In Zukunft könnte das Biogas auch als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet werden. Einige Beispiele für diese Anwendung gibt es bereits.

Während des Vergärungsprozesses entstehen Gärreste, die reich an Nährstoffen sind. Diese können als Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen verteilt werden, um den Boden zu verbessern.

Eine erfolgreiche Biogasanlage erfordert einen kontinuierlichen Betrieb und eine genaue Überwachung. Die Bedingungen in den Fermentern müssen stabil gehalten werden, um eine effiziente Biogasproduktion zu gewährleisten.

Wo liegen die Vorteile der Biogas-Anlagen?

Biogasanlagen gibt es als kleine dezentrale, aber auch als große industrielle Anlagen. Dabei ist die Größe abhängig von den verfügbaren Ressourcen, den zur Verfügung stehenden Substraten und den räumlichen Gegebenheiten.

Im ländlichen Raum lokal betriebene Biogasanlagen sind aufgrund der größeren Abstände zu Städten von Vorteil. So werden die Länge der notwendigen Übertragungsleitungen und die Energieverluste des Transports minimiert. Substrate sind ausreichend vorhanden, die Wege zur Anlage sind kurz. Die bei der Vergärung entstehenden Reste können als Dünger sofort wieder auf den landwirtschaftlichen Flächen verwendet werden, wodurch die Abfallmenge reduziert und gleichzeitig ein nützliches Produkt für die Landwirtschaft gewonnen wird.

Die Nutzung des Biogases reduziert die Treibhausgasemissionen, obwohl bei der Vergärung Methan entsteht – ein potenzielles Treibhausgas. Seine kontrollierte Nutzung als Biogas verhindert jedoch, dass es unkontrolliert in die Atmosphäre entweicht.

Ein nicht zu unterschätzender Vorteil dieser erneuerbaren Energiequelle ist seine Flexibilität und die Möglichkeit, sie kontinuierlich zu produzieren – ganz im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie. Dies ermöglicht eine stabile Energieversorgung, unabhängig von Wetterbedingungen oder Tageszeiten.

Ein weiterer Vorteil: Biogas kann effizient in Blockheizkraftwerken eingesetzt werden, um sowohl Elektrizität als auch Wärme zu erzeugen. Diese Kraft-Wärme-Kopplung erhöht die Gesamteffizienz der Energieproduktion.

Wo liegen die Nachteile – doch nicht alles Gold was glänzt?

Natürlich ist Biogas nicht das Allheilmittel, das überhaupt keine Nachteile hat.

Der Bau von Biogasanlagen erfordert beträchtliche Investitionen in Technologie, Infrastruktur und Anlagen. Dies kann für Landwirte und kleine Betriebe eine finanzielle Belastung darstellen und die Wirtschaftlichkeit der Biogasproduktion beeinträchtigen. Werden die Anlagen nicht korrekt gewartet oder abgedichtet, besteht während der Produktion das Risiko von Methanlecks. Eine unkontrollierte Freisetzung könnte den Umweltvorteil von Biogas zunichtemachen. Die verfügbare Biomasse unterliegt saisonalen Schwankungen und wird durch das sich verändernde Klima und landwirtschaftliche Praktiken beeinflusst. So kann auch die Biogaserzeugung im Jahresverlauf leicht schwanken und im schlimmsten Fall die kontinuierliche Energieversorgung beeinträchtigen. Es kommt hinzu, dass für die Lagerung großer Mengen an Biomasse ausreichend Platz zur Verfügung stehen muss, was aufgrund der kontinuierlichen Versorgung der Anlage mit Substrat je nach Jahreszeit auch schwierig sein kann.

Das Umweltbundesamt sieht den ausschließlichen Einsatz von Energiepflanzen für Biogasanlagen ähnlich kritisch. Nach seinen Berechnungen kann auf einem Hektar Fläche, der von Photovoltaik oder Windkraft genutzt wird, 30- bis 50-mal mehr Strom erzeugt werden als auf einem Hektar mit Mais. Hinzu kommt, dass diese Monokulturen die Biodiversität reduzieren, nicht nachhaltig sind und dem Klima eher schaden als nutzen.

Für welchen Einsatz ist Biogas geeignet?

Die verbreitetste Anwendung von Biogas liegt in der Strom- und Wärmeerzeugung. Es wird in Blockheizkraftwerken (BHKW) verwendet, um sowohl Elektrizität als auch Wärme zu produzieren. Dieses Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung erhöht die Energieeffizienz.

Aufbereitetes Biogas bzw. Biomethan wird in das öffentliche Erdgasnetz eingespeist. Dies ermöglicht seine Nutzung in Haushalten, Unternehmen und der Industrie, ohne spezielle Anpassungen an den vorhandenen Gasinfrastrukturen vornehmen zu müssen. In verschiedenen industriellen Prozessen wird es als Brennstoff oder Energiequelle eingesetzt, um Wärme oder Dampf zu erzeugen. Dies hilft Unternehmen, ihren Energiebedarf zu decken und gleichzeitig nachhaltigere Praktiken zu fördern.

In ländlichen Gebieten oder abgelegenen Gegenden sind Gemeinschaften entstanden, die sich aus lokalen Biogasanlagen mit Energie versorgen – eine dezentrale Energieproduktion, die nicht mehr nur von zentralen Stromnetzen abhängig ist. Die in diesen Anlagen entstehende Abwärme wird genutzt, um direkt vor Ort Wärme für Heizzwecke in Wohn- und Gewerbegebäuden bereitzustellen. Parallel dazu werden in der Landwirtschaft die Gärreste aus dem Biogasprozess als nährstoffreicher Dünger für die Felder genutzt.

Spielt Biogas im Strom- und Wärmemarkt eine Rolle?

Förderungen für den Bau und Betrieb von Biogasanlagen

Die Förderung der Biogasanlagen hat sich in den letzten 20 Jahren komplett verändert. Nachdem die Politik am Anfang Mais als Energiepflanze unterstützt hat, wurde diese Förderung 2014 gestrichen, weil Energiepflanzen durch Düngung, Pestizideinsatz, Nitratbelastung und hohen Wasserverbrauch problematisch sind. Zudem kann der Klimawandel und damit verbundene Dürren zu Missernten führen.

Nach wie vor sind Bau und Betrieb der Biogasanlagen, gerade bei größeren Anlagen, kostenintensiv. Bund, Länder und die Kreditanstalt für Wiederaufbau haben inzwischen eine Reihe von Förderungen für Biogas aufgelegt. Die Förderungsbedingungen und -höhen unterscheiden sich je nach Größe der Anlage, Standort und Programm. Es ist also ratsam, sich bei den entsprechenden Behörden oder spezialisierten Beratern individuell über die aktuellen Fördermöglichkeiten zu informieren.

Hier nur eine kurze Übersicht.

Biogasanlagen können gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) eine Einspeisevergütung für den erzeugten Strom erhalten. Dabei hängt die Höhe der Vergütung u. a. von der Größe der Anlage und der eingesetzten Technologie ab.

Mit der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können unter bestimmten Bedingungen im Rahmen der Energieeffizienz und der erneuerbaren Energien im Gebäudesektor auch Biogasanlagen gefördert werden.

Das Bundesamt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) bietet Förderprogramme für landwirtschaftliche Biogasanlagen, die dazu beitragen sollen, die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit dieser Anlagen zu verbessern.

Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gewährt für den Bau und die Modernisierung der Biogasanlagen Förderungen in Form zinsgünstiger Kredite und Tilgungszuschüsse.

Auch einige Bundesländer (beispielsweise Bayern, Baden-Württemberg, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Hessen) haben eigene Förderprogramme für den Bau und Betrieb der Biogasanlagen aufgelegt. Diese reichen von staatlichen Zuschüssen bis zu Steuererleichterungen.

Biogas – eine dezentrale Option mit begrenztem Haltbarkeitsdatum

Wie alle regenerativen Energien, die von Bund und Land zum Beispiel aufgrund der Regelungen im EEG gefördert werden, treten auch bei Biogas und -anlagen in den nächsten Jahren Probleme auf – die Förderung läuft nach 20 Jahren aus.

Für die ersten Biogasanlagen, die zwischen 2004 und 2005 gebaut und in Betrieb genommen wurden, bedeutet das u. U. den Rückbau der Anlagen. Denn viele Betreiber werden Schwierigkeiten haben, einen Betrieb ohne die Förderung aufrechtzuerhalten.

In einer Pressekonferenz des Fachverbandes Biogas am 22. Februar 2024 wird deutlich, dass ein Rückbau der Anlagen verhindert werden muss. Begründung: Biogasanlagen unterstützen die wetterabhängige Wind- und Solarstromerzeugung und übernehmen die Restlast. Die Branche hat betont, dass die Weiterführung der Förderung deutlich günstiger als der Neubau von Kraftwerken sei, die eine „H2-ready“-Lösung bieten würden.

Als positives Zeichen kann die von der Bundesnetzagentur festgelegte Erhöhung der Vergütung für Neuanlagen gesehen werden.

Die Zeit für eine Entscheidung drängt. Zwei Beispiele für gelungene Biogas-Projekte

Zwei Beispiele für gelungene Biogas-Projekte

Biomasse sorgt für Nahwärme

Das erste Beispiel zeigt, wie Biogas in zwei kleinen Gemeinden in Schleswig-Holstein die Wärme- und Stromversorgung sicherstellt. Bauer Martin Laß hat schon vor mehr als 10 Jahren angefangen, an der Autarkie in der Energieversorgung zu arbeiten. Seine Biogasanlage war der Anfang und ist auch heute noch der Kern der lokalen Versorgung. Seine Nachbarn und viele Bürger des kleinen Ortes Tüttendorf versorgen ihn mit Bioabfällen, Pferdemist und Ähnlichem.

Diese Biomasse wird in seiner Biogasanlage vergoren und mit dem Gas in einem Blockheizkraftwerk mit Hilfe der Kraft-Wärme-Kopplung Strom und Abwärme erzeugt. Ein moderner Wärmespeicher und ein regeneratives Speicherkraftwerk, das nur dann Strom erzeugt, wenn der Bedarf am größten ist, sorgen für Flexibilität und stellen Wärme und Strom zur Verfügung, wenn sie gebraucht werden.

Heute werden die Bewohner in Tüttendorf und im Nachbarort Gettorf mit regional erzeugtem Strom und Wärme versorgt. Das wird mit einem modernen Nahwärmenetz mit seinen Anlagen und Energiespeichern sichergestellt.

Dieses Konzept wurde inzwischen auch in vielen anderen Regionen in Deutschland umgesetzt. Vor Ort nutzen, was regional vorhanden ist, statt überregional große Kraftwerke zu bauen und die Energie zu enormen Kosten über weite Strecken zu transportieren, ist ein Modell, das Schule macht.

Weitere Beispiele:
– Gemeinde Heubach in Baden-Württemberg
– Wunsiedel in Oberfranken, Bayern
– Treuenbrietzen-Feldheim in Brandenburg
– Haßfurt in Bayern

In einem früheren Beitrag habe ich unter dem Titel „Energiewende von unten – Im Kleinen etwas bewegen, um im Großen etwas zu erreichen?“ über Gemeinden berichtet, die eine Vorreiterrolle, auch bei der Versorgung der Bevölkerung mit Wärme und Strom aus Biogasanlagen, spielen.

Berliner Stadtreinigung – Klimaschutz mit Bioabfall

In der Bundeshauptstadt gibt es Umwelttechnik der neuesten Generation. Jedes Jahr werden 70.000 Tonnen Bioabfall aus den Berliner Haushalten zu Biogas vergoren. Dies geschieht in der modernen Biogasanlage im Berliner Stadtteil Ruhleben. Dabei läuft die Anlage ganz ohne Energiepflanzen wie Mais oder Roggen und vermeidet so die viel gescholtene Konkurrenz zwischen Tank und Teller.

Das Biogas wird aber nicht verstromt oder zum Heizen der Wohnungen genutzt. Die Stadtreinigung verwendet das gereinigte Gas als Biomethan und betankt damit die 190 gasbetriebenen Müllfahrzeuge, die klimaneutral und rußfrei auf Berliner Straßen unterwegs sind.

Der Berliner Biomüll, der früher zu 100 Prozent kompostiert wurde, wird heute zu mehr als 60 Prozent als „Sprit“ verwendet. So spart die Stadt rund 2,5 Millionen Liter Diesel pro Jahr, ist unabhängig von schwankenden Kraftstoffpreisen und kann so auch seine Gebühren stabil halten.

Das ist deutschlandweit einmalig.

Fazit

Biogas und Biomethan können aufgrund ihrer Flexibilität und der Möglichkeit, kontinuierlich Gas zu erzeugen, sicher in Zukunft eine größere Rolle im Rahmen der erneuerbaren Energien spielen.

Die Vorteile liegen auch im ländlichen Raum, wo die Wege der Substrate zur Anlage und des Gases oder Stroms zu den Verbrauchern kurz sind – vor allem, wenn keine Energiepflanzen angebaut werden und ausschließlich biologische Abfälle aller Art in den Anlagen zu Gas vergoren werden. Das Deutsche Biomasseforschungszentrum wird weiter an geeigneten Technologien forschen.

Weitere Quellen

Fachverband Biogas e. V.
Umweltbundesamt – Biogasanlagen
Umweltbundesamt – Erneuerbare Energien in Zahlen
Wikipedia – Biogas
ZDF – planet e. – Energiesicherheit mit Biogas? (Video verfügbar bis 17.11.2028)

Weiterführende Links

Energiegenossenschaften gründen
Grüner Heizen mit Biogas
Bioenergiedorf