06. Mai 2021

Ein lokales Biogasnetz verbindet bestehende Biogasanlagen. So können Betreiber ihr Biogas vermarkten und neue Geschäftsmodelle etablieren, wenn die Anlagen aus der 20-jährigen-Einspeisevergütung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) fallen.

Viele Betreiber von Biogasanlagen werden nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert. Zum Ende des Förderzeitraums wird ein Großteil von ihnen, als Alternative zur Stromproduktion, Biomethan produzieren wollen, um dieses ins Erdgasnetz einzuspeisen. Um Biogas zu Biomethan aufzubereiten, ist es notwendig, CO2 abzutrennen. Sowohl die nötige chemische oder physikalische Gasreinigung als auch vor allem die Einspeisung ins Gasnetz sind relativ teuer. Zudem ist die Nähe zu einem Erdgasnetz nötig. Im Rahmen des Erneuerbare-Energien Gesetzes regelt die Bundesregierung unter anderem, wie der aus erneuerbaren Quellen (Sonne, Wind, Biomasse) erzeugte Strom, vergütet wird.

Um das produzierte Biogas zu verwerten, haben Forscherinnen und Forscher eine andere Möglichkeit einwickelt, ein sogenanntes MiniGas-Systemkonzept. Ziel ist es, Rohbiogas nicht in einem großen Blockheizkraftwerk (BHKW) direkt am Standort der Biogasanlage energetisch zu nutzen, sondern über ein Biogas-Mikronetz direkt zu den kommunalen und industriellen sowie gewerblichen Abnehmern zu liefern. Hierzu wird das Biogas in der Biogasanlage nur teilaufbereitet. Das bedeutet, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasserdampf werden entfernt. Anschließend wird das nicht für die Prozessenergie benötigte Biogas über ein Mikronetz zu den genannten Abnehmern geleitet und in Mini-Blockheizkraftwerken (BHKW) verwertet, um daraus Strom und Wärme für den eignen Standort zu produzieren. Durch die dezentral verteilten Kraftwerke ist es möglich, die Anlagen flexibel zu betreiben. Benötigt der betreffende Standort keinen Strom, herrscht aber im öffentlichen Verteilungsnetz Bedarf, dann könnten die BHKW den erzeugten Strom ins Netz einspeisen. So kann Strommangel kompensiert werden, wenn Photovoltaik- und Windstrom witterungsbedingt nur in geringen Mengen in das öffentliche Netz einspeisen.

Geeignete Mini-KWK-Anlagen

Für ihr Konzept haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler marktverfügbare Technologien, die teilaufbereitetes Biogas verwerten können, untersucht und bewertet. Neben dem Stirlingmotor, der auch für kleine Leistungsbereiche geeignet ist, dem Gas-Otto-Motor, für stromgeführte Anlagen können auch Mikrogasturbinen für wärmegeführte Anwendungen eingesetzt werden. Ausgewählt hat das Projektteam den Gas-Otto-Motor. Dieser weist die geringsten Investitionskosten und elektrische Wirkungsgrade von 35 Prozent auf. Damit eignet er sich für den Einsatz innerhalb des MiniGas-Konzepts.

Momentan werden die meisten Biogasanlagen mit 500 Kilowatt elektrischer Leistung betrieben. Daher lag der Fokus der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für das Minigas-Konzept auf Anlagen diese Größenordnung. Für diesen Anlagentyp haben sie verschiedene Betriebsweisen (stromgeführt, Netzparallelbetrieb) und Betriebs- und Eigentumsmodelle (Contracting, Leasing, Eigenbesitz, Genossenschaft) definiert und beschrieben. Zudem haben sie einen Kriterienkatalog erstellt, um geeignete Standorte für Biogasanlagen zu bestimmen. Diese sollten weder über einen lokalen Erdgasanschluss noch über einen Fernwärmeanschluss verfügen und eine ganzjährige Gasabnahme ermöglichen. Netzparallelbetrieb bedeutet, dass parallel zum Stromnetz verschaltete Energiequellen betrieben werden. Dies sind meistens kleine, dezentrale Quellen wie Windenergieanlagen, Solarstromanlagen oder Blockheizkraftwerke, die in das Verbundnetz einspeisen.

Das Schema zeigt das Minigas-Systemkonzept.
© abc advanced biomass concepts GmbH

Das Minigas-Systemkonzept

Neues Geschäftsmodell für bestehende Biogasanlagen

Teilaufbereitetes Biogas erreicht bereits heute gegenüber Erdgas konkurrenzfähige Preise und mit zunehmender CO2-Abgabe wird sich die Wettbewerbsfähigkeit verglichen mit Erdgas weiter verbessern. Wendet man das MiniGas-Konzept bei einer 500 Kilowatt Biogasanlage an, können Treibhausgase im Gegenwert von 2,2 Millionen Kilogramm CO2-Äquivalenten eingespart werden. „Eine hochinteressante Option kann die Bündelung eines mehrere Anlagen umfassenden Minigasnetzes sein. Hier besteht die Möglichkeit Verbraucher direkt anzuschließen und zusätzlich Rohgas mehrerer Anlagen zentral zu Biomethan aufzubereiten und als Kraftstoff zu nutzen. Auf diese Weise können auch die Diskrepanzen zwischen ganzjähriger Gaserzeugung und Energiebedarf vor Ort ausgeglichen werden“, erläutert Professor Walter Stinner vom Deutschen Biomasseforschungszentrum in Leipzig.

Für ein regionales Energieverbundsystem ist ein Netzwerk denkbar, das aus mittelständischen Technologieanbietern besteht. Dieses könnte Energie nachhaltig bereitstellen, sowohl für den Strom- und Wärmebedarf als auch für Mobilitätszwecke. Die Erkenntnisse aus dem MiniGas-Vorhaben können in das Netzwerk einfließen. (mm)

KONTAKTE

Florian Loosen
abc advanced biomass concepts GmbH

+49(0)221-9602-8803
https://www.abc-loesung.de/startseite.html

Prof. Dr. Walter Stinner
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH

https://www.dbfz.de/
Bei EnArgus, dem zentralen Informationssystem zur Energieforschungsförderung, befindet sich unter anderem eine Datenbank mit sämtlichen Energieforschungsprojekten – darunter auch dieses Projekt.