Optimierte Biogasanlage entwickelt Energie aus Stroh fast dreimal schneller
Stroh, eigentlich kein idealer Rohstoff für den Betrieb von Biogasanlagen, lässt sich nach optimierten Verfahren fast so gut wie Mais zur Energiegewinnung nutzen. Fraunhofer-Forscher haben in einer Versuchsanlage einen Methanertrag erreicht, der etwa 70 Prozent des Ertrages von Mais entspricht.
Die Firma Verbio hat in Sachsen-Anhalt die erste Großanlage gebaut, in der pro Jahr 20 000 Tonnen reines Getreidestroh zu Methangas verarbeitet werden.
Foto: dpa/Jan Woitas
Jährlich steht eine große Menge von geschätzt acht bis 13 Millionen Tonnen Getreidestroh zur Verfügung, die die Forscher jetzt gemeinsam mit mehreren kleinen und mittelständischen Unternehmen anstelle von Mais verwerten wollen. Die neu entwickelte Biogasanlage des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Pöhl im Vogtland könnte einen wichtigen Beitrag zur alternativen Energielösung beitragen. Denn Getreidestroh als Reststoff steht nicht in Konkurrenz zur Nahrungs- oder Futtermittelproduktion wie beispielsweise Mais und Getreide.
Aufgrund der Schwierigkeiten, Stroh in Biogas umwandeln, wird in Deutschland nur rund fünf Prozent des verfügbaren Stroh zur Biogaserzeugung genutzt. Etwa 80 Tage benötigte das Stroh bisher zum Abbau im Fermenter. Das Problem: Stroh hat einen vergleichsweise hohen Ascheanteil von rund zehn Prozent und einen schwer oder gar nicht vergärbaren Anteil von 35 Prozent. Deshalb wird Stroh bislang oft nur als Zusatz mit anderen, besser vergärbaren Rohstoffen verarbeitet.
Hoher Methanertrag von Stroh durch optimierte Vergärung
Den Forscher des Fraunhofer-Instituts ist es aber in einer größeren Anlage gelungen, gute Ergebnisse bei einer Monovergärung von Stroh zu erreichen. Bei dem Verfahren des IKTS wird das Stroh vorbehandelt, um dann mit Hilfe von Bakterien in rund 30 Tagen – fast dreimal so schnell wie bisher – Methangas zu produzieren. Bisherige Probleme mit der Mischung des Reaktors entfallen.
Während ihrer mehrmonatigen Forschungsarbeiten in der Biogasanlage im Applikationszentrum in Pöhl haben die Wissenschaftler einen Methanertrag von 270 Nm³/kg oTRerreicht, das entspricht etwa 70 Prozent des Ertrages mit Maissilage. Dabei arbeiteten sie im 10 m³-Maßstab. Vom Fraunhofer IKTS entwickelte Membranen reinigen und konzentrieren das Gas so weit, dass Fahrzeuge betankt werden können und Gas ins Erdgasnetz eingespeist werden kann.
Gas wird in Brennstoffzelle genutzt
Weiterhin lenkten die Fraunhofer-Forscher das Gas in eine Hochtemperaturbrennstoffzelle mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 40 bis 55 Prozent und schafften so eine Optimierung der Verstromung. Herkömmliche Gasmotoren mit einem Wirkungsgrad von durchschnittlich 38 Prozent wurden deutlich übertroffen. Eine bei 850 °Celsius arbeitende Brennstoffzelle erzeugt zudem Abwärme, mit der sich hervorragend heizen lässt. Die Wärme kann auch in das Nahwärmenetz eingespeist werden. Insgesamt bietet die Brennstoffzelle nach Angaben der Forscher einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 85 Prozent bei elektrischem und thermischem Wirkungsgrad.
Erste Großanlage für 20 000 Tonnen Stroh in Sachsen-Anhalt
Dass Stroh als Energielieferant auch kommerziell immer interessanter wird, zeigt auch die jüngste Eröffnung der ersten industriellen Großanlage Mitte März in Zörbig in Sachsen-Anhalt. Dort hat die Leipziger Firma Verbio eine Biogasanlage entwickelt, die jährlich 20 000 Tonnen Getreidestroh zu Biogas verarbeiten will. Das Getreidestroh wird in der Anlage zerhäckselt und pulverisiert und dann mit Schlempe und Bakterien vermischt, um ebenfalls in rund 30 Tagen zu vergären. Das Methangas wird ins lokale Erdgasnetz eingespeist.
Das Anlagenkonzept des Fraunhofer-Instituts stellt das IKTS auf der Hannover-Messe vom 8. bis 12. April 2013 vor (Halle 13, Stand C10). Die Wissenschaftler wollen die Anlagen gemeinsam mit ihren Industriepartnern in der nächsten Phase des Projektes schrittweise hochskalieren.
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