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Biogas (Quelltext anzeigen)

Version vom 11. August 2017, 09:14 Uhr

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→‎Aufbereitung und Nutzung von Biogas
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Biogas bietet eine Vielzahl von Nutzungsoptionen. Es kann sowohl für die Strom- und Wärmeerzeugung als auch als Kraftstoff und Erdgas-Äquivalent eingesetzt werden.
Biogas bietet eine Vielzahl von Nutzungsoptionen. Es kann sowohl für die Strom- und Wärmeerzeugung als auch als Kraftstoff und Erdgas-Äquivalent eingesetzt werden. Hinzu kommt, dass Biogas speicherbar und über das Erdgasnetz transportierbar ist und dadurch jederzeit und unabhängig vom Entstehungsort zur Verfügung steht. Die Energieerzeugung aus Biogas unterliegt keinen tages- und jahreszeitlichen oder witterungsbedingten Schwankungen und kann somit bedarfsgerecht und auch kontinuierlich erfolgen.
Hinzu kommt, dass Biogas speicherbar und über das Erdgasnetz transportierbar ist und dadurch jederzeit und unabhängig vom Entstehungsort zur Verfügung steht. Die Energieerzeugung aus Biogas unterliegt keinen tages- und jahreszeitlichen oder witterungsbedingten Schwankungen und kann somit bedarfsgerecht und auch kontinuierlich erfolgen.  


Dank fester Vergütungssätze für die Verstromung ist die Erzeugung von Strom und Wärme direkt an der Biogasanlage die derzeit vorrangige Nutzungsart von Biogas. Sie
Dank fester Vergütungssätze durch das [[EEG]] für die Verstromung ist die Erzeugung von Strom und Wärme direkt an der Biogasanlage die derzeit vorrangige Nutzungsart von Biogas. Sie erfolgt in [[Blockheizkraftwerk]]en (BHKW), man spricht dabei von [[Kraft-Wärme-Kopplung]] (KWK), weil Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden.
erfolgt in [[Blockheizkraftwerk]]en (BHKW), man spricht dabei von [[Kraft-Wärme-Kopplung]] (KWK), weil Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Das BHKW besteht aus einem mit Biogas betriebenen Verbrennungsmotor, der einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie antreibt.
Grundsätzlich eignet sich Biogas auch als Energieträger für Brennstoffzellen, Stirlingmotoren und Mikrogasturbinen. Vorteile dieser Technologien, wie größere Wirkungsgrade oder geringere Betriebskosten, werden derzeitig noch durch die höheren Kosten überlagert.


Neben der elektrischen Energie fällt beim [[BHKW]]-Betrieb die Wärme als Koppelprodukt an. Die Biogasanlage selbst benötigt je nach Anlagentyp und Jahreszeit 20–40 Prozent der Abwärme für die Beheizung des Fermenters. Aus ökologischer Sicht und für einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage ist eine sinnvolle Nutzung der überschüssigen Wärme unabdingbar. Eine Option besteht darin, mit der Abwärme der BHKW die Wohn- und Wirtschaftsgebäude des landwirtschaftlichen Betriebes zu beheizen. Ist eine Abnahme der Wärme in unmittelbarere Anlagennähe nicht gegeben, kann sie mithilfe von dezentralen Wärmenetzen zu den Verbrauchern gebracht werden. So lassen sich neben Wohnhäusern auch kommunale Einrichtungen wie Schwimmbäder oder Krankenhäuser und Gewerbebetriebe mit Wärme versorgen. Bei größeren Entfernungen kann auch das Biogas selbst über Gasleitungen zu einem sogenannten Satelliten-BHKW transportiert werden, das dann am Ort des Verbrauches Strom und Wärme produziert.
In den letzten Jahren hat sich außerdem die Aufbereitung und Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz zunehmend etabliert. Ende 2014 produzierten 170 Biogasaufbereitungsanlagen etwa 100.000 Normkubikmeter Biomethan pro Stunde. Bei der Aufbereitung wird das gewünschte Methan von Kohlendioxid und anderen Begleitgasen abgetrennt und das Biomethan (auch Bioerdgas genannt) ist als Erdgassubstitut nutzbar. Durch die vorhandene Infrastruktur des Erdgasnetzes kann das Biomethan dann über beliebige Distanzen transportiert werden und entkoppelt von der Produktion an Orten mit großer Nachfrage in KWK-Anlage oder zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Ebenfalls als Kraftstoff in Erdgasfahrzeugen wird Biomethan verwendet – mit steigender Tendenz.  


Grundsätzlich eignet sich Biogas auch als Energieträger für Brennstoffzellen, Stirlingmotoren und Mikrogasturbinen. Vorteile dieser Technologien, wie größere Wirkungsgrade oder geringere Betriebskosten, werden derzeitig noch durch die höheren Kosten überlagert. Eine weitere Möglichkeit der effizienten Nutzung bietet die ORC-Technologie.  Sie erzeugt aus der BHKW-Abwärme zusätzlichen Strom.


In den letzten Jahren hat sich außerdem die Aufbereitung und Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz zunehmend etabliert. Ende 2012 produzierten 117 Biogasaufbereitungsanlagen etwa 73.000 Normkubikmeter Biomethan pro Stunde. Diese Menge entspricht einer Gesamtkapazität von ca. 6 Mrd. kWh pro Jahr. Gängige Aufbereitungstechnologien für Biomethan sind die Druckwasserwäsche, die Druckwechseladsorption, physikalische und chemische Wäschen sowie die Membrantechnologie. Sie separieren das Biogas und trennen das gewünschte Methan von den anderen Begleitgasen ab. So wird der Methananteil im Biogas durch die Abscheidung von Kohlendioxid und ggf. weiteren Spurengasen von rund 50 Prozent auf das für das jeweilige Gasnetz erforderliche Niveau von 85–98 Prozent erhöht. In der nachfolgenden Abbildung sind die generellen Verfahrensschritte der Reinigung und Aufbereitung von Biogas zu Biomethan dargestellt.
Zur Abbildung: <br />


Das aufbereitete Biogas, nun „Biomethan“ genannt und chemisch mit Erdgas quasi identisch, kann durch die vorhandene Infrastruktur des Erdgasnetzes über beliebige
Biogas ist vielfältig nutzbar. Bei der direkten Verstromung über ein Blockheizkraftwerk entsteht neben „grünem“ Strom auch Wärme, die z. B. im landwirtschaftlichen Betrieb oder zu Heizzwecken in Bioenergiedörfern genutzt werden kann.
Distanzen hin zu Standorten mit hohem, ganzjährigem Wärmebedarf transportiert werden. Das Gasnetz verfügt über ein erhebliches Transport- und Speicherpotenzial und
ist damit in der Lage, die Energieerzeugung vom -bedarf zu entkoppeln. Gleichzeitig vermindert sich durch die Nutzung des Gasnetzes die Notwendigkeit des Ausbaus von
Höchstspannungsnetzen. Viele Gasversorger  bieten Biomethan/Erdgas-Mischprodukte  mit unterschiedlichen Biomethananteilen an (5, 10 oder 20 Prozent Biomethan), die
auch für die privaten Nutzer erhältlich sind. <br />
100-prozentige Biomethanprodukte sind eher selten und in der Regel deutlich teurer als reine Erdgasprodukte mit gleichem Energiegehalt. Jeder Erdgaskunde kann diese
Produkte nutzen, ohne seine bestehende Heizung hierfür austauschen zu müssen. Auch herkömmliche Haushaltsgasgeräte, wie z. B. Gasherde oder Gastrockner, können mit Biomethan betrieben werden.


Der Prozess der Aufbereitung und Einspeisung rentiert sich wegen der höheren Investitions- und Betriebskosten bisher vor allem für größere Anlagen, aber der technische Fortschritt lässt auch zunehmend kleinere Anlagen direkt an diesem Markt teilhaben.
Größere Anlagen bereiten Biogas oft zu Biomethan auf und speisen es als Bioerdgas in das Erdgasnetz ein. So kann Biomethan dort, wo es benötigt wird, zur kombinierten Strom- und Wärmenutzung, zur ausschließlichen Wärmenutzung oder zum Tanken in Erdgasfahrzeugen zum Einsatz kommen. Biomethan lässt sich im Erdgasnetz mit den vorhandenen Erdgasspeichern oder auch begrenzt anlagennah speichern und bedarfsgerecht einsetzen.
 
Biomethan kommt auch als Kraftstoff in Erdgasfahrzeugen zum Einsatz. Während Erdgas zwar vergleichsweise sauber verbrennt, aber als fossiler Kraftstoff zusätzliches [[CO2|CO<sub>2</sub>]] emittiert, hat Biomethan aufgrund seiner pflanzlichen Basis ein sehr hohes [[CO2-Einsparung|CO<sub>2</sub>-Einsparpotenzial]], das auch innerhalb der Biokraftstoffpalette hervorragend abschneidet. <br />
So senkt ein Anteil von 25 Prozent Biomethan im Erdgas die CO<sub>2</sub>-Emissionen um 20 Prozent. In den europäischen Vorreiterländern Schweden und der Schweiz wird schon seit Jahren Biogas in Pkw, Bussen und Lkw eingesetzt. In Deutschland steht diese Nutzungsart allerdings noch am Anfang. Trotz einsatzbereiter Technik werden die Potenziale längst nicht ausgeschöpft. Derzeit gibt es nur sehr wenige Tankstellen, an denen reines Biomethan erhältlich ist. Aber etwa ein Drittel der 900 Erdgastankstellen in Deutschland bieten bereits Biomethan-Erdgas-Gemische an.


=== Was muss beachtet werden? ===
=== Was muss beachtet werden? ===
Natascha
4.262

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