Welche Vorteile und Nachteile hat Biogas?

Die Zeit fossiler Brennstoffe wie Erdgas oder Erdöl neigt sich ihrem Ende entgegen. Als Alternative könnte Biogas in die Bresche springen. Allerdings hat das Gas nicht nur Vorteile, sondern auch einige Nachteile. In diesem Beitrag erfahren Sie alles über Biogas: wie es hergestellt wird, welche Verwendungsmöglichkeiten es bietet und welche Vor- und Nachteile es besitzt.

Das erwartet Sie in diesem Beitrag

• Was ist Biogas?
• Wie ist eine Biogasanlage aufgebaut?
• Wofür lässt sich Biogas verwenden?
  • Kann man eine herkömmliche Heizung mit Biogas betreiben?
• Vorteile von Biogas?
• Nachteile von Biogas?
• Wie sinnvoll ist denn nun die Nutzung von Biogas?

Was ist Biogas?

Biogas ist ein Gasgemisch mit hohem Energiegehalt, das durch die natürliche Zersetzung von organischem Material in einem sauerstofffreien Umfeld entsteht. In Biogasanlagen wird dieser Zersetzungsprozess technisch optimiert, um aus Materialien wie Gülle, Bioabfällen und Energiepflanzen Biogas zu gewinnen. Dies geschieht in luftdicht versiegelten Behältern, den sogenannten Fermentern, mithilfe zahlreicher Mikroorganismen.

Das Hauptelement von Biogas ist das brennbare Methan (CH4), das je nach verwendetem Material einen Anteil von 50 bis 65 Prozent ausmacht. Es enthält auch Kohlendioxid (CO2) mit einem Anteil von 35 bis 50 Prozent sowie geringe Mengen anderer Bestandteile wie Stickstoff, Wasser, Sauerstoff und Schwefelwasserstoff.

Biogas kann in verschiedene Energieformen wie Strom, Wärme oder Treibstoff umgewandelt werden. Das verbleibende Gärprodukt ist ein wertvoller Dünger, reich an humusbildenden Substanzen und Nährstoffen. Es kann in flüssiger oder getrockneter Form in der Landwirtschaft, im Landschaftsbau und in Privatgärten als organischer Dünger oder zur Bodenverbesserung verwendet werden.

Das Gärprodukt behält die Nährstoffe der Ausgangsmaterialien, einschließlich Stickstoff, Phosphor und Kalium, sowie organischen Kohlenstoff bei. Die Verwendung von Gärprodukten schließt den natürlichen Nährstoff- und Humuszyklus ab und bietet eine umweltfreundliche Alternative zu mineralischen Düngemitteln, deren Herstellung energieintensiv ist.

Wie ist eine Biogasanlage aufgebaut?

Eine Biogasanlage ist eine technische Einrichtung, in der organische Materialien wie Bioabfälle, Gülle, Grünschnitt sowie Kulturpflanzen wie Mais und Hirse anaerob (ohne Sauerstoff) durch Mikroorganismen abgebaut werden, um Biogas zu erzeugen.

Die Hauptkomponenten einer Biogasanlage sind:

• Vorgrube: Hier beginnt die Biogasherstellung. In der Vorgrube wird die Biomasse gesammelt, zwischengelagert und für die Weiterverarbeitung vorbereitet. Die Rohstoffe werden aus verschiedenen Quellen wie Silos und Güllegruben gesammelt, vorbehandelt und sterilisiert, um hygienische Standards zu erfüllen. Eine genaue Trennung der Materialien ist erforderlich, da sie erst im Fermenter gemischt werden dürfen.
• Fermenter: Dieser lichtundurchlässige und hermetisch abgeschlossene Behälter ist das Kernstück der Anlage. Hier werden die organischen Materialien durch Mikroorganismen abgebaut, wodurch Biogas und vergorene Reststoffe entstehen.
• Gastank: In diesem Behälter wird das erzeugte Biogas, bestehend aus Methan und Kohlenstoffdioxid, gespeichert.
• Gärrückstandslager: Nach dem Vergärungsprozess werden die verbleibenden Gärreste hier aufbewahrt. Sie können als qualitativ hochwertiger Dünger verwendet oder kompostiert werden.
• Blockheizkraftwerk: Das erzeugte Biogas wird hierhin weitergeleitet. Mit dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird das Biogas in elektrische Energie umgewandelt, wobei die entstehende Abwärme ebenfalls genutzt wird. Alternativ kann das Biogas, nachdem es zu Bioerdgas aufbereitet wurde, auch ins Erdgasnetz eingespeist werden.

Wofür lässt sich Biogas verwenden?

Biogas bietet ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Es kann für die dezentrale Erzeugung von Strom und Wärme, die direkte Wärmenutzung, die Verteilung über Wärmenetze oder in gasbetriebenen Haushaltsgeräten genutzt werden. Zudem kann es aufbereitet und als Alternative zu Erdgas in das Gasnetz eingespeist werden. Hier kann es in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, zur Wärmeerzeugung oder als Treibstoff dienen. Dank seiner Speicherfähigkeit im Gasnetz oder in dezentralen Gasspeichern kann Biogas auch über längere Zeiträume vorgehalten werden.

Innovative Anwendungen umfassen den Einsatz von Biomethan als Ersatz für Erdgas in der chemischen Industrie oder die Integration von Biogas in Power-to-Gas- und Power-to-Heat-Systeme. Power-to-Gas wandelt elektrische Energie in chemische Energie um, wobei Wasserstoff entsteht, der sowohl energetisch als auch industriell genutzt werden kann. Power-to-Heat hingegen konvertiert elektrische Energie direkt in Wärme.

Kann man eine herkömmliche Heizung mit Biogas betreiben?

Ja, viele Standardheizungen können mit Biogas laufen, da es ähnliche Eigenschaften wie Erdgas hat. Eine Umrüstung ist in der Regel nicht nötig. Biogas besteht hauptsächlich aus Methan und kann in Heizsystemen verwendet werden, die für Erdgas konzipiert sind. Allerdings muss Biogas, das ursprünglich einen Methangehalt von 50 bis 75 Prozent hat, aufbereitet werden, um CO2 und Schwefel zu entfernen und den Methangehalt auf über 98 Prozent zu erhöhen.

Es ist jedoch zu beachten, dass Biogas in manchen Regionen nur in begrenzten Mengen verfügbar sein könnte. Eine entsprechende Infrastruktur für Transport und Verteilung ist erforderlich, um es als Heizbrennstoff zu nutzen. In einigen Fällen kann eine weitere Aufbereitung notwendig sein, um es ins Erdgasnetz einzuspeisen.

Vorteile von Biogas?

Biogas bietet zahlreiche Vorteile, die wir im Folgenden hervorheben möchten:

1. CO2-Neutralität von Biogas: Bei der Verbrennung von Biogas wird genau die Menge an CO2 freigesetzt, die die zur Biogasproduktion verwendeten Pflanzen zuvor gebunden haben. Das bedeutet, dass Biogas keinen zusätzlichen CO2-Ausstoß verursacht und somit klimaneutral ist.
2. Zusätzliche Einnahmen für Landwirte: Dank des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) von 2000 können Landwirte durch den Verkauf von aus Biogas erzeugtem Strom profitieren. Sie haben zudem die Option, das Gas für den Eigenbedarf zu nutzen. Ein weiterer Vorteil: Die nach der Vergärung verbleibenden Reststoffe können als Dünger auf den Feldern eingesetzt werden.
3. Stabile Energiequelle: Biogas ergänzt ideal andere erneuerbare Energien wie Wind und Sonne, da es unabhängig von Wetterbedingungen erzeugt und gespeichert werden kann. Es eignet sich daher besonders gut, um die Grundlast zu decken und Netzschwankungen auszugleichen.
4. Lokale Energieproduktion: Mit einer steigenden Anzahl von Biogasanlagen in Deutschland wird Biogas zu einem lokal produzierten Brennstoff. Dies fördert die regionale Wertschöpfung, schafft Arbeitsplätze und reduziert lange Transportwege, wodurch Deutschland energieunabhängiger wird.
5. Förderung der Kreislaufwirtschaft: Biogas ermöglicht die Umwandlung von biologischen Abfällen in Energie, wodurch die Umwelt entlastet und der Verbrauch fossiler Brennstoffe reduziert wird.
6. Vorteile des Gärsubstrats: Vergorene Gülle, die als Gärsubstrat bezeichnet wird, verursacht weniger Geruchsbelästigung als herkömmliche Gülle und wird von Pflanzen effizienter aufgenommen. Dies kann zu höheren Erträgen auf den Feldern führen.

Nachteile von Biogas?

Biogas bietet zweifellos zahlreiche Vorteile. Doch wie bei vielen Technologien gibt es auch hier Nachteile, die berücksichtigt werden sollten:

1. Konkurrenz um Anbauflächen: Für die Biogaserzeugung werden oft spezielle Energiepflanzen kultiviert, wobei in Deutschland Mais aufgrund seiner hohen Energieausbeute besonders beliebt ist. Der Anbau solcher Pflanzen steht jedoch in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion und dem Erhalt natürlicher Ökosysteme. Wenn beispielsweise Wälder für den Anbau gerodet werden, kann die Biomassegewinnung insgesamt negative Auswirkungen auf das Klima haben.
2. Geruchsbelästigung: Biogasanlagen können Gerüche verursachen, die von Anwohnern als störend empfunden werden. Diese entstehen durch die Anlieferung von Biomasse und Gülle sowie durch mögliche Gasaustritte. Es ist jedoch zu beachten, dass die nach dem Gärprozess verbleibende Gülle weniger intensiv riecht.
3. Umweltauswirkungen der Biogaserzeugung: Bei der Produktion von Biogas können neben Methan auch Ammoniak, Schwefelwasserstoff und andere schädliche Stoffe entstehen. Wenn diese aus der Anlage austreten, können sie negative Auswirkungen auf Boden, Grundwasser und Atmosphäre haben. Daher ist es wichtig, dass Biogasanlagen sorgfältig gebaut, regelmäßig gewartet und kontinuierlich auf Emissionen überprüft werden.
4. CO2-Emissionen durch Transport: Große Biogasanlagen können ihren Rohstoffbedarf oft nicht allein aus der näheren Umgebung decken. Wenn Biomasse und Gülle über weite Strecken transportiert werden müssen, führt dies zu zusätzlichen CO2-Emissionen.

Wie sinnvoll ist denn nun die Nutzung von Biogas?

Biogas stellt eine vielversprechende erneuerbare Energiequelle dar, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bietet. Es kann CO2-neutral erzeugt werden, bietet Landwirten zusätzliche Einnahmequellen und ergänzt andere erneuerbare Energieträger wie Wind und Sonne. Zudem fördert es die Kreislaufwirtschaft und verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Allerdings gibt es auch Herausforderungen, wie den Konkurrenzkampf um Anbauflächen, potenzielle Geruchsbelästigungen und Umweltauswirkungen. Eine verantwortungsvolle Planung und Nutzung von Biogasanlagen ist daher entscheidend, um die Vorteile optimal zu nutzen und die Nachteile zu minimieren.