Biogas-Netzeinspeisung ohne zusätzliche Gasaufbereitung
An der Universität Hohenheim in Stuttgart wurde ein neues, trickreiches Verfahren entwickelt, um Biogas in Erdgasqualität – sogenanntes Biomethan – zu produzieren. Es ist technisch einfacher, billiger und kostet 40 % weniger Energie. Zwei Fermenter und höherer Methandruck machen dabei die Nachverdichtung überflüssig.
Angestrebt: Biogas in Erdgasqualität.
Foto: Fachverband für Biogas
Um Biogas in Erdgasnetze einzuspeisen, braucht das Methan-Kohlendioxid-Gemisch Erdgasqualität: wenig CO2 und hoher Druck auf Netzniveau. Nach dem Fermenter ist eine aufwendige Gasreinigung und -aufbereitung notwendig.
Das neue, maßgeblich von Forschern der Universität Hohenheim und der baden-württembergischen Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie entwickelte Verfahren ist völlig anders. Agrarwissenschaftler Andreas Lemmer: „Die für die Biogasentstehung verantwortlichen Methanbakterien selbst werden eingespannt, um den Druck und die Reinheit zu erhalten, die für die Erdgasqualität notwendig sind. Damit muss das Gas nicht mehr nachträglich verdichtet und gereinigt werden.“
In Hohenheim entsteht erster Prototyp zur Biogas-Druckmethanisierung
Der Druck in den Fermentern soll sich „an der Tiefsee orientieren, wo Methangas-Bakterien auch bei einem Druck von 10 bar noch bester Laune sind. Diesen Umstand machen wir uns bei der Erzeugung von Biogas in Erdgasqualität zunutze.“ Dafür sind zwei – statt wie üblich nur ein – Fermenter nötig. Zurzeit wird in Hohenheim der Prototyp dieser „Druckmethanisierung“ aufgebaut. Im Methanreaktor gelte es, den Druck exakt konstant zu halten. Danach kommt nur noch die Gastrocknung Nachverdichtung und Nachreinigung sind nicht mehr nötig.
Andreas Lemmer verspürt „viel Interesse aus der Branche“ an dem neuen Verfahren. Das haben sich die Forscher patentieren lassen. Denn „in der neu entwickelten Anlagentechnik steckt ein großes wirtschaftliches Potenzial“.
So haben die Simulationsrechnungen des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ergeben: bis zu 40 % weniger Eigenstrombedarf für das Durchpumpen der Perkulat-Flüssigkeit (s. Kasten) durch den neuen Methanreaktor im Vergleich zur bisher üblichen Druckverdichtung. Laut Lemmer „wird beim Entspannen des Perkulats nahezu die gleiche Energie wieder frei, wie sie fürs Reindrücken notwendig ist“.
Biogas-Druckmethanisierung preiswerter als übliche Biogasanlagen
Bautechnisch wird gespart: Der Vorfermenter in liegender Ausführung hat mit 10 kg/m3 die doppelte Raumbelastung wie heute übliche Biogasanlagen und deshalb auch nur das halbe Volumen. Auch der Investitionsaufwand für den Methanreaktor wird niedriger erwartet als die heutige Gasaufbereitung. Damit soll das Komplettsystem „Druckmethanisierung“ preiswerter sein.
Heutzutage wird Biomethan nur in Großanlagen erzeugt. In Deutschland gibt es etwa 50 Anlagen im Megawattbereich. Die neue „Druckmethanisierung“ sei jedoch auch im kleineren, bäuerlichen Rahmen wirtschaftlich, haben die Wissenschaftler errechnet.
In zwei Jahren wird die Praxis zeigen, ob die Annahmen gestimmt haben. Doch für Lemmer und sein Team steht jetzt schon fest: „Das neue Verfahren könnte der Bioerdgas-Produktion zu einem echten Schub verhelfen.“
„Innovative Erzeugung von gasförmigen Brennstoffen aus Biomasse“ ist ein Verbundprojekt. Die Hohenheimer Uni ist zuständig für Entwicklung und technische Umsetzung der Steuer- und Regelungstechnik. Die DVGW-Forschungsstelle am KIT war verantwortlich für die Modellsimulation und wird es später für die Überwachung der Gasqualität sein.
Dabei sind auch die Uni Stuttgart, das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und eine Reihe Industriepartner. Vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gibt es bis Ende 2013 2,6 Mio. € aus dem Förderprogramm „Bioenergie 2021“.
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