Brennstoff-Check Biomasse Biogas

Brennstoff-Check (3): Was ist Biogas?

Nachdem wir in unserer Artikelreihe bereits die Brennstoffe Heizöl und Heizgas aus Erdöl gecheckt haben, geht es heute um Heizgas aus Biogas. Warum erneuerbares Biogas eine Alternative zum fossilen Heizgas aus Erdöl sein kann, wie Biogas gewonnen wird und wie es sich als Brennstoff zur Erzeugung von Wärme macht, das klären wir hier.

Was wir bislang festgestellt haben, ist: Heizgas als Brennstoff lässt sich deutlich besser händeln als Heizöl. Es kommt beispielsweise via Gasleitung ins Haus, so dass kein Öltank benötigt wird. Kein Wunder also, dass nach einer Alternative zu praktischem Heizgas aus fossilem Erdöl gesucht und diese mit Biogas womöglich auch gefunden wurde.

Was ist Biogas?

Man kann fast alle biotischen Materialien, sprich: Biomasse, also Stoffmassen von Lebewesen oder Teile davon, in ein Gas umwandeln. Dies geschieht in Mooren und Sümpfen und im Pansen der Kuh von Natur aus und technisch in sogenannten Biogasanlagen, in denen Abfälle und nachwachsende Rohstoffe vergoren werden. Nutzt man dazu die pflanzlichen und tierischen Abfälle, die in unserer Lebenswelt anfallen, ist das entstehende Gas auf jeden Fall biotisches Gas: Biogas.

Je nachdem, aus welchen Ausgangstoffen Biogas gewonnen wird, setzt es sich unterschiedlich zusammen, wobei es meist fast zur Hälfte aus sogenannten Füllstoffen besteht, die keinen Energiewert besitzen. Denn nur das Methan im Biogas ist für dessen Verwertung bedeutsam, da es beim Verbrennen Energie freisetzt.

Rohstoffe, mit denen sich Biogas gewinnen lässt

Als Rohstoffe zur Biogaserzeugung kommen laut der Freien Enzyklopädie Wikipedia folgende biogene Materialien in Betracht:

  • vergärbare Reststoffe, die Biomasse enthalten, zum Beispiel Klärschlamm, Bioabfall oder Speisereste
  • Wirtschaftsdünger wie Gülle und Mist
  • bislang anderwärtig ungenutzte Pflanzen oder Pflanzenteile, zum Beispiel Zwischenfrüchte, Pflanzenreste und Ähnliches
  • extra als „Energiepflanzen“ angebaute Pflanzen (nachwachsende Rohstoffe), wobei deren Anbau mit dem Anbau von Nahrungsmitteln konkurriert und wegen monokultureller Anbauweise zu Landschaftsverarmung führen kann

Jede Rohstoffmischung bringt ein spezifisches Biogas mit variierendem Anteil an Methan hervor. Auch die Biogasmenge, sprich: der Biogasertrag, der jeweils gewonnen wird, ist rohstoffabhängig. Der ganze Erzeugungsprozess beeinflusst seinerseits die Biogasbestandteile. Die Wiki listet folgende Erträge und Methangehalte für verschiedene Biogasrohstoffe auf:

MaterialBiogasertrag

in Kubikmeter pro Tonne Frischmasse

Methangehalt

in Prozent

Bioabfall10061
Futterrübe11151
Getreideschlempe4061
Grassilage17254
Hühnermist8060
Maissilage20252
Rindergülle2560
Rindermist4560
Roggen-GPS16352
Schweinegülle2865
Schweinemist6060
Zuckerrübenschnitzel6772

Wie Biogas erzeugt wird

Biogas entsteht bei einem natürlichen Prozess, bei dem organische Stoffe mit Hilfe von Mikroben abgebaut werden. Das Ganze geschieht unter Ausschluss von Sauerstoff, läuft also anoxisch ab. Die Mikroben wandeln die in der Biomasse steckenden Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette in die Hauptbestandteile von Biogas um: Methan und Kohlenstoffdioxid.

Das gelingt stufenweise, wobei verschiedene Mikroben für unterschiedliche Prozesse zuständig sind.

Zellulose, Lignin und Proteine beispielsweise werden zunächst zu niedermolekularen Stoffen umgewandelt. Aus diesen machen gärende Mikroorganismen Alkohole, organische Säuren, Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2). Die Alkohole und organischen Säuren wandeln Bakterien in Essigsäure und Wasserstoff. Und in einer letzten Stufe werden Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und Essigsäure zu den Endprodukten Methan (CH4) und Wasser umgewandelt.

Zurück bleibt laut dem Fachverband Biogas e.V. ein Gärprodukt, das als hochwertiger Dünger gilt, weil es reich an humusbildenden Stoffen und Nährstoffen ist.

Bestandteile von Biogas

Es klang bereits durch: Methan ist wie beim Heizgas aus Erdöl auch der wichtigste Bestandteil von Biogas. Bevor das beim Vergären erzeugte Biogas aufbereitet wird, besteht es aus vorwiegend aus:

  • Methan (CH4)
  • und Kohlenstoffdioxid (CO2)

Oft stecken auch:

  • Stickstoff (N2),
  • Sauerstoff (O2),
  • Schwefelwasserstoff (H2S),
  • Wasserstoff (H2)
  • und Ammoniak(NH3)

im Biogas. Der Anteil an Methan im wassergesättigten Biogas beträgt zwischen 50 und 65 Prozent. Es gilt: Je höher der Methananteil im Biogas ist, desto energiereicher ist dieses.

Damit Biogas in einer Gasheizung verfeuert werden kann, muss es entsprechend gereinigt und aufbereitet werden, wobei mit Aufbereitung die Anreicherung mit Methan gemeint ist. Andernfalls würden seine Bestandteile die Gasheizung womöglich verstopfen. Ganz angesehen davon, dass das Heizen mit Biorohgas nicht wirklich effizient wäre. Gereinigtes und aufbereitetes Biogas hingegen ist in Sachen Heizwert und Heizeffizienz mit fossil gewonnenem Heizgas vergleichbar – und somit eine echte Alternative zu diesem.

Der Wasserdampf, der im Biogas steckt, lässt sich nicht nutzen. Und sogar störend sind Schwefelwasserstoff und Ammoniak im Rohbiogas, weil sie den Menschen gefährden können. Sie führen außerdem zu Geruchsbelästigung und bringen Motoren, Turbinen, Wärmetauscher zum Rosten (Korrosion). Auch das Kohlenstoffdioxid (Anteil: 35 bis 50 Prozent) stört, darum wird es abgeschieden und verwertet, schreibt die Wikipedia.

Wie das Biogas in eure Heizung gelangt

Demnach wäre der Umstieg von Heizgas aus Erdöl auf Biogas theoretisch eine Wärmewende von fossil zu erneuerbar. Auch von Vorteil: Anders als die regenerativen Energiequellen Wind oder Sonne ist Biogas grundlastfähig, weil es kontinuierlich zur Verfügung steht. Nutzen lässt sich Biogas:

  • entweder zur Kraft-Wärme-Kopplung vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW), um Wärme und Strom zu erzeugen, wobei der Strom ins Netz eingespeist wird und die Abwärme vor Ort zum Einsatz kommt
  • oder – nach der Aufbereitung – zur Einspeisung ins Gasversorgungsnetz, beispielsweise auch via separate Biogasleitungen innerhalb sogenannter Mikrogasnetze.

Ähnlich wie beim Ökostrom wäre diese Heizgaswende durchaus möglich, denn Biogas strömt bereits durch deutsche Gasnetze. Laut Angaben des Portals Statista wurden in 2017 hierzulande 9.346 Biogasanlagen betrieben, darunter 197 sogenannte Biomethan-Einspeiseanlagen. Statista beziffert die Zahl der 2017 mit Biogas versorgten Haushalte in Deutschland auf 9,41 Millionen.

Die Gasversorger mischen das Biogas anteilig dem fossilen Erdgas bei. Dabei wird das Methangas nach

  • Austauschgas
  • und Zusatzgas

in zwei Qualitäten unterschieden. Austauschgas komme dem fossilen Erdgas gleich und lasse sich auch in herkömmlichen Gasheizungen nutzen, schreiben die Kesselhelden hier. Das Zusetzen von Zusatzgas sei dagegen begrenzt. In Deutschland würden neben den gewerblichen Biogas-Einspeiseanlagen viele Klein- und Kleinstproduzenten existieren, die vor allem aus dem landwirtschaftlichen Bereich kämen.

Biogas statt Erdgas – die Heizgaswende?

Wir haben diese Heizgaswende oben nicht ohne Grund im Konjunktiv beschrieben – denn es gibt auch kritische Stimmen dazu: So berichtet die Verbraucherzentrale (VZ) Nordrhein-Westfalen (NRW) hier von einer Kurzstudie, die der Verein EnergieVision, dessen Träger auch die Verbraucherzentrale NRW sei, 2013 beim Institut für Energie und Umwelt (ifeu) in Heidelberg in Auftrag gegeben habe. Die Untersuchung habe zu dem Ergebnis geführt,

„dass der Einsatz von Biogas in der Wärmeversorgung nicht sinnvoll“

sei. “Statt das in Deutschland aufgrund der Flächenkonkurrenz nur begrenzt zur Verfügung stehende Biogas ins Erdgasnetz einzuspeisen und dann zu verheizen, wäre der Einsatz in der Stromerzeugung für die Energiewende insgesamt sinnvoller. So weist laut Studie der Einsatz in der Kraft-Wärme-Kopplung in Blockheizkraftwerken die höchste Effizienz auf“, ist auf der Internetseite der VZ NRW zu lesen.

Und weiter heißt es dort, dass auch sogenannte Kompensationsgasprodukte nicht zu empfehlen seien. Sie würden demnach “moderate Preisaufschläge … aufweisen und als hundertprozentig klima- und umweltfreundlich hauptsächlich zur Wärmeerzeugung an Privathaushalte vermarktet”. Dadurch bestehe laut der Verbaucherzentrale die „begründete Gefahr eines kostengünstigen ‚Greenwashings‘ des fossilen Energieträgers Erdgas“. Dies laufe im Endeffekt aufwändigeren, aber langfristig notwendigen Maßnahmen wie einer verstärkten Gebäudedämmung und einem Umstieg auf Heizungsanlagen, die erneuerbare Energiequellen nutzen würden, zuwider.

Auf der anderen Seite sei auch die ökologische Qualität der Kompensationsprojekte sehr unterschiedlich und zum Teil mehr als unsicher: Die etablierten Standards auf dem internationalen Markt für freiwillige CO2-Zertifikate böten demnach hier keine ausreichende Referenz, auf die sich ein Ökogas-Siegel beziehen könnte.

Foto: drafuxa / photocase