VDI-Wissensforum 24.06.2011, 12:10 Uhr

Biogas: Mehr Effizienz notwendig

„Biogas – Energieträger der Zukunft“ – so lautete das Motto der Fachtagung des VDI-Wissensforums, die vor Kurzem in Braunschweig stattfand. Als flexibelster unter den erneuerbaren Energieträgern könnte Biogas in der Tat einen wichtigen Beitrag zur Integration der fluktuierenden Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie leisten. Doch um bedarfsgerecht Strom erzeugen zu können, müssen noch einige technologische Herausforderungen bewältigt werden. Zudem muss der Biogasprozess noch effizienter werden.

Das verfügbare Potenzial an Abfall- und Reststoffen für die Vergärung zur Biogaserzeugung ist begrenzt. Daher wird auch weiterhin das Vergären von Energiepflanzen eine tragende Rolle der Biogaserzeugung sein. Allerdings wird die geplante Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) den Einsatz von Mais und Getreidekorn auf 50 % des Substratanteils beschränken.

Andere Einsatzstoffe, etwa Heu, besitzen einen hohen Gehalt an Lignocellulose. Diese ist für die Bakterien im Fermenter nur schwer aufzuschließen. Um ihnen die Arbeit zu erleichtern, wird intensiv an Aufbereitungsverfahren gearbeitet. Der Aufschluss kann auf mechanischem Wege durch Zerkleinern und Quetschen des Substrates in Querstromzerspanern und Dissolvern erfolgen.

Elektrokinetische Desintegration macht Biogas-Produktion effizienter

In der Praxis wird bereits die elektrokinetische Desintegration realisiert: Dabei fließt das Substrat durch ein Rohrleitungssystem, in dem ein Hochspannungsfeld anliegt. Die Zellmembranen werden im Hochspannungsfeld verformt, bis sie durchlässig werden. Der freigesetzte Zellinhalt kann dann zur Gaserzeugung genutzt werden.

Neu ist das Lignin-Extraktionsverfahren. Mit ihm können faserige Pflanzenbestandteile und sogar Holz vergoren werden, versprach Friedrich Streffler, Gründer der Firma Maxbiogas. Mit dem von ihm entwickelten LX-Verfahren wird das Lignin chemisch aus dem pflanzlichen Substrat abgetrennt. Letzteres wird dann weiter in der Biogasanlage abgebaut.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Landeshauptstadt Hannover-Firmenlogo
Ingenieur*in - Versorgungstechnik oder Energie- und Gebäudetechnik Landeshauptstadt Hannover
Hannover Zum Job 
noris network AG-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für Versorgungstechnik - Rechenzentrumsbau noris network AG
Nürnberg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Projektmanager*in (m/w/d) in der Steuerung von Großprojekten im Bereich Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG
Stadt Offenburg-Firmenlogo
Vermessungsingenieur*in Baulandbereitstellung Fachbereich Bauservice, Abteilung Flächenmanagement Stadt Offenburg
Offenburg Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Betriebsleiter:in Biogasanlage (w/m/d) Berliner Stadtreinigung (BSR)
Berlin-Ruhleben Zum Job 
swa Netze GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Einspeiseanlagen mit Führungsperspektive swa Netze GmbH
Augsburg Zum Job 
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)-Firmenlogo
Leiterin / Leiter Projektträgerschaft "Projektgeförderte Endlagerforschung" (w/m/d) Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Eggenstein-Leopoldshafen Zum Job 
Freie Universität Berlin-Firmenlogo
Technische*r Oberregierungsrat*rätin (m/w/d) oder Ingenieur*in (m/w/d) im technischen Anlagenbetrieb als Referatsleitung für Betriebstechnik und die bauliche Unterhaltung Freie Universität Berlin
Berlin-Wilmersdorf Zum Job 
Rolls-Royce-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Elektrotechnik Rolls-Royce
Friedrichshafen Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Sachbearbeiter für Wandler in Umspannwerken (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Stadt Freiburg-Firmenlogo
Ingenieur*in / Techniker*in / Meister*in Elektrotechnik als Projektleitung Stadt Freiburg
Freiburg Zum Job 
European Energy A/S-Firmenlogo
Grid Connection Specialist - Wind / PV (m/w/d) European Energy A/S
Markkleeberg bei Leipzig Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Straßenplanung und -entwurf / Immissionsschutz (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Regensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Stoffstrom- und Abfallmanagement für die Außenstelle München-Maisach Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
München-Maisach Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Sachbearbeiter Wassertechnik - Gewässerschutzbeauftragter (m/w/d) in der Außenstelle Maisach Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
Maisach Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern-Firmenlogo
Umweltingenieur / Umwelttechniker als Ingenieur Abfallmanagement im Betrieb für die Außenstelle München-Maisach (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Südbayern
Maisach Zum Job 
Daldrop + Dr.Ing.Huber GmbH + Co. KG-Firmenlogo
Projektleiter TGA (m/w/d) Reinraumtechnik Daldrop + Dr.Ing.Huber GmbH + Co. KG
Neckartailfingen Zum Job 
KANZAN Spezialpapiere GmbH-Firmenlogo
Technische Projektplaner (m/w/d) in der Papierindustrie KANZAN Spezialpapiere GmbH
Stadtwerke Potsdam GmbH-Firmenlogo
Experte (m/w/d) Energieinfrastruktur und Bauprojekte - Planung und Realisierung - Stadtwerke Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 

Je nach Methode und Substrat lasse sich eine bis zu 40 % höhere Methanausbeute erzielen, bewertete Peter Weiland vom Johann Heinrich von Thünen-Institut den Nutzen alternativer Aufbereitungsverfahren. Allerdings würden sich die Verfahren im Energiebedarf deutlich unterscheiden. Betreiber sollten daher „überprüfen, ob der finanzielle Mehraufwand durch den Mehrertrag an Biogas ökonomisch gerechtfertigt ist.“

Eine durchschnittliche Biogas-Anlage produziert 500 kW Strom

Investitionen in zusätzliche Kapazitäten wie Gasspeicher und Blockheizkraftwerke (BHKW) sind nötig, um die Stromproduktion stärker am Bedarf ausrichten zu können. Aufgrund der Vergütungsstruktur des derzeit geltenden EEG hat die durchschnittliche Biogasanlage eine Leistung von rund 500 kW. Bei einer Verdoppelung der installierten Leistung sind je Anlage Investitionen von 650 000 € notwendig, rechnete Uwe Holzhammer vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) vor.

Der Betriebskostenaufwand sei bei einer steuerbaren Stromproduktion aus Biogas höher als bei einer kontinuierlichen Erzeugung. Das derzeit geltende EEG biete den Anlagenbetreibern weder einen finanziellen Anreiz noch die notwendige Investitionssicherheit für diese Betriebsart. Das EEG 2012 werde aber den richtigen Impuls dafür setzen, meinte Holzhammer.

Viele Biogasanlagen werden heute schon nicht mehr nach dem derzeitigen Stand der Technik betrieben. Elmar Fischer vom Deutschen Biomasse-Forschungszentrum (DBFZ) in Leipzig führt die wesentlichen Defizite auf eine falsche Dimensionierung der Anlage zurück, vor allem aber auf eine schlechte Substratausnutzung und ungenügende Wärmenutzung. Durch eine Steigerung der biologischen Abbauleistung und der Wärmenutzung könnte der Gesamtwirkungsgrad der Biogaserzeugung mittelfristig auf über 50 % gesteigert werden, ist sich Fischer sicher.

Vor allem durch nicht abgedeckte Gärrestlager und bei der Gasverwertung wurden bei Untersuchungen relevante Methanemissionen festgestellt, berichtet Fischer. Nennenswerte Mengen Methan gehen als sogenannter „Schlupf“ bislang auch bei der Aufbereitung von Biogas in Erdgasqualität verloren. Dafür müssen zuvor vor allem Kohlendioxid (CO2) und Nebenbestandteile wie Schwefelwasserstoff und Wasserdampf abgetrennt werden.

Biogas-Produktion: Alternativen bei der Gasaufbereitung nutzbar machen

Der Einsatz von Membranen könnte als Alternative zu den etablierten Aufbereitungsverfahren die Gasaufbereitung einfacher und robuster machen. Mit nur einem Kompressionsschritt könnte eine nahezu vollständige Trennung von Methan und CO2 erfolgen. Erste Pilotanlagen sind bereits in Betrieb.

Das Prinzip beruht darauf, dass Hohlfäden aus Spezialkunststoffen oder Keramik in einem Modul zusammengefasst werden und in einem Rohr durch das Gasgemisch unter Druck gesetzt werden. Durch die Druckdifferenz dringt das CO2 durch die Membran, während das Methan zurückgehalten wird.

Vorteile der neuen Biogas-Aufbe-
reitungsverfahren sind eine hohe Methanausbeute. Zudem ist das Methan trocken und steht bereits unter Druck, wodurch Kosten für die Verdichtung eingespart werden können. Denn bislang sind noch Aufbereitungsstationen erforderlich, in denen das Biogas verdichtet, gekühlt und aufbereitet wird. 

Ein Beitrag von:

  • Thomas Gaul

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.