Die Grundlage für Biogas
Die Bioenergie ist das Multitalent unter den erneuerbaren Energien, denn sie liefert umweltschonend sowohl Strom und Wärme als auch Treibstoff. Sie wird aus Biomasse, zum Beispiel aus Pflanzen, Bioabfällen oder Gülle, gewonnen. Ohne Biomasse, gäbe es auch kein Biogas. Grundsätzlich lässt sich Biomasse in verschiedene „Formen“ unterteilen:
- Feste Biomasse wie Holz oder Stroh wird durch Verbrennung zur Strom- und Wärmeerzeugung im privaten, kommunalen und industriellen Bereich eingesetzt.
- Flüssige Biomasse wird vor allem von Pflanzenölen aus Raps, Palmen oder Sonnenblumen gewonnen. Sie kommt im Straßenverkehr sowie in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zum Einsatz.
- Gasförmige Biomasse, sprich Biogas, wird beispielsweise durch die Vergärung von nachwachsenden Rohstoffen, Nebenprodukten aus der Landwirtschaft und industriellen Reststoffen gewonnen. Biogas wird in der Regel in Blockheizkraftwerken zu Strom und Wärme umgewandelt. Es kann aber auch zu Biomethan veredelt und ins Erdgasnetz eingespeist werden.
Zählt Biomasse zu den erneuerbaren Energien?
Biomasse gehört – anders als Kohle, Erdöl und Erdgas – zu den nachwachsenden Rohstoffen. Sie zählt deshalb wie Windkraft und Solarenergie zu den erneuerbaren Energien. Die aus Biomasse gewonnene Bioenergie hat im Gegensatz zur fossilen Energieerzeugung eine positive CO₂-Bilanz. Dabei werden allein durch Biogas im Jahr etwa 20 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente eingespart.
So entsteht Biogas
Zur Biomasse zählen nachwachsende Rohstoffe (Nawaro genannt) wie Mais, Pflanzen- und Bioabfälle sowie tierische Reststoffe wie Mist und Gülle. Die Substrate werden in einem luftdichten Tank, dem Fermenter, unter Ausschluss von Sauerstoff mit der Hilfe von Mikroorganismen (Bakterien) vergoren. In der Biogasanlage findet bei konstanter Temperatur ein biologischer Zersetzungsprozess statt. Bei diesem Prozess entsteht ein Biogasgemisch als Endprodukt, welches in der „Kuppel“ des Fermenters gesammelt wird. Dieses Gasgemisch ist brennbar und besteht hauptsächlich aus Methan (50 bis 75 Prozent) und Kohlendioxid (25 bis 45 Prozent). Zudem enthält es geringe Anteile von Spurengasen (Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak und Wasserstoff) sowie Wasser.
Außerdem entstehen Gärprodukte, die zunächst in Gärproduktlagern zwischengespeichert werden, und dann als fast geruchsneutraler Dünger wieder der Landwirtschaft zur Verfügung stehen. Dieser hochwertige organische Dünger kann den normalerweise benötigten Mineraldünger, der aus Salzen, Gas und Öl gewonnen wird, ergänzen und meist sogar vollständig ersetzen. Das Biogasgemisch kann direkt vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) genutzt werden, um Ökostrom und Wärme zu erzeugen.
Was ist Biomethan? Und wann spricht man von „veredeltem Biogas“?
Biogas kann in einer Gasaufbereitungsanlage zu Biomethan „veredelt“ werden. Dazu wird es von Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und Spurengasen gereinigt und besteht zum Schluss zu etwa 98 Prozent aus Methan. Damit hat Biomethan dieselbe Qualität wie Erdgas. Deshalb bezeichnet man Biomethan auch oft als Bioerdgas.
Biomethan kann deshalb ins Erdgasnetz eingespeist werden und so vielseitig genutzt werden. Die Verwendungsmöglichkeiten erstrecken sich von der Strom- über die Wärmeerzeugung bis hin zur Verwendung als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge. Wegen der gegenüber Erdgas höheren Produktionskosten und der attraktiven Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wird Biomethan vor allem in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt.
Was sind die Vor- und Nachteile von Biogas?
Biogas hat in vielerlei Hinsicht eine Reihe von positiven Eigenschaften. Doch es gibt auch ein paar Herausforderungen. Im Folgenden gehen wir näher auf die Vor- und Nachteile von Biogas ein:
Was kostet es Strom mit Biogas zu erzeugen?
Eine Kilowattstunde Strom zu erzeugen, kostet nicht immer dasselbe. Denn die sogenannten Stromgestehungskosten hängen vom gewählten Energieträge ab. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme hat 2024 die Stromgestehungskosten verschiedener Stromerzeugungstechnologien in Deutschland untersucht: Mit Kosten zwischen 20,2 und 32,5 Cent pro Kilowattstunde liegen die Stromgestehungskosten von Biogas über denen anderer erneuerbarer Energieträger.
Laut einer Erhebung des Europäischen Biogasverbands (EBA) gibt es derzeit rund 10.000 Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen in Deutschland, die Biogas oder Biomethan einsetzen. Die meisten davon (8.500) sind Biogaserzeugungsanlagen. Hinzukommen Anlagen, die Klär- oder Deponiegas verstromen. Im Jahr 2024 wurden fast 30 Terrawattstunden (TWh) Strom aus Biogas erzeugt.
Die EnBW betreibt über ihre Töchter Balance, bmp greengas und Erdgas Südwest deutschlandweit rund 45 Biogas- sowie Biomethananlagen und ist in allen Wertschöpfungsstufen aktiv. Ein Großteil der Anlagen nutzt Biogas vor Ort zur Stromerzeugung. In Riedlingen, der größten Biogasaufbereitungsanlage Baden-Württembergs, wird das Gas stattdessen veredelt und als Biomethan ins örtliche Gasnetz eingespeist. Die Anlage kann jährlich über 10 Millionen Kubikmeter Biogas veredeln und so bis zu 2.450 Haushalte versorgen.
Viele der Biogasanlagen gingen vor mehr als 15 Jahren in Betrieb. Für viele Betreiber*innen, meist Landwirte, lohnte sich das, denn das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) sah für die Dauer von 20 Jahren eine feste Einspeisevergütung für den erzeugten Strom vor. Diese Garantie entfällt für viele bald. Landwirte müssen nun prüfen, ob sich ein Weiterbetreib ihrer Biogasanlagen lohnt. Denn anders als früher, wo die Anlagen im Dauerbetrieb liefen und konstant Strom ins Netz eingespeist haben, sollen sie künftig bedarfsorientierter einspeisen – so sieht es das kürzlich verabschiedete „Biomasse-Paket“ der Bundesregierung vor. Dafür müssen die Anlagen mit intelligenter Steuerungstechnik und Speichern ausgestattet werden. Alternativ können Biogasanlagen auch für die Biomethanerzeugung umgerüstet werden. Beides ist mit Investitionskosten für die Betreiber*innen verbunden.
Die Erneuerbare Energien Sonne und Wind schwanken, sie produzieren mal mehr oder weniger Strom - je nach Wetterlage. Um die Versorgungssicherheit jederzeit zu gewährleisten, setzt Deutschland deshalb auf flexible Erzeugungskapazitäten in Form moderner Gaskraftwerke, die zunächst mit Erdgas später mit Wasserstoff betrieben werden sollen. Laut einer Studie der Friedrich-Alexander-Universität in Zusammenarbeit mit dem Fachverband Biogas e.V. könnten auch Biogasanlagen ihren Beitrag leisten. Denn Biogas ist heute und in den nächsten Jahren das mengenmäßig am meisten verfügbare Gas zur Dekarbonisierung. Eine Verdoppelung der bestehenden Biogas-Leistung von heute 6 auf 12 Gigawatt (GW) bis zum Jahr 2030 wäre problemlos möglich. Zudem seien die die dafür benötigten Investitionen um den Faktor 1,9 bis 3,7 niedriger als bei wasserstoffbasierten Reservekraftwerken.
Neben der Lösungsoptionen die Biogas im Strombereich bietet, kann es laut Deutschem Biomasseforschungszentrum auch in schwer zu elektrifizierenden Bereichen wie der Hochtemperaturindustrie in Gasthermen und im Schiffverkehr flexibel und kosteneffizient eingesetzt werden, um die Treibhausgas-Emissionen weiter zu verringern.