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Biogas: Eine wichtige Säule der regenerativen Energiegewinnung

Biomasse ist vielseitig zur Energiegewinnung in den Bereichen Strom, Wärme und Verkehr nutzbar − als fester Brennstoff, Biokraftstoff oder eben Biogas − und ist daher mit über 50 % der wichtigste Energieträger im Bereich Erneuerbarer Energie, noch vor der Windenergie. Bei der Stromerzeugung aus Biomasse spielt Biogas die entscheidende Rolle, danach folgen feste Biomasse (z. B. Holz, Pellets, Scheitholz, Stroh, Heu, Getreide) und der biogene (tierische oder pflanzliche) Anteil des Abfalls. Biogas ist klimaneutral: Pflanzen nehmen schon beim Wachsen CO2 auf. Die Menge CO2, die bei der Verbrennung entsteht, wurde also bereits aus der Luft gebunden. Im Bereich Erneuerbarer Energiequellen ist die Energiegewinnung durch Biogas somit ebenfalls ein wichtiges Thema.

Inhaltsverzeichnis:

1. Was ist Biogas?
2. Wie wird Biogas hergestellt?
3. Was ist der Unterschied von Biogas zu Ökogas?
4. Vorteile von Biogas
5. Nachteile von Biogas
6. Wie funktionieren Biogasanlagen?
7. Biogas Förderung

Was ist Biogas? Wie entsteht Biogas?

Biogas entsteht durch die Zersetzung organischer Abfälle oder nachwachsender Rohstoffe. Es kann somit auf natürliche Weise erzeugt und gewonnen werden und ist daher kein fossiler Brennstoff. Allgemein ausgedrückt ist Biogas aufbereitet auf Erdgasqualität damit die klimaneutrale Alternative zu Erdgas.

Biogas wird durch die sogenannte "anaerobe Vergärung" erzeugt. Das bedeutet: Es werden dabei
organische Stoffe in feucht-warmer Umgebung und unter Luftabschluss mikrobiologisch abgebaut. In einer Biogasanlage findet also ein permanenter Zersetzungsprozess statt. Bei diesem Faulungs- bzw. Gärungsprozess wird die Biomasse dann hauptsächlich in Wasser, Kohlendioxid und Methan umgewandelt.

Biogas aus landwirtschaftlichen Abfällen oder Klärschlamm setzt sich wie folgt zusammen:

Komponente

Anteil in Vol-%

Methan (CH4)

60-75

Kohlendioxid (CO2)

20-30

Wasserdampf (H2)

6

Stickstoff (N2)

0-1

Sauerstoff (O2)

< 0,5

Übrigens: Biogas heißt nicht so, weil es in Anlagen entsteht, die auf ökologischer Landwirtschaft beruhen. "Bio" (griechisch: Leben) weist hier darauf hin, dass beim Entstehungsprozess Lebewesen beteiligt sind, da Biogas aus Biomasse, also organischen Abfällen und Überresten gewonnen wird. Ein überaus energetischer Prozess, dynamisch, der sich laufend erneuert. Fossile Brennstoffe hingegen, wie z. B. Kohle oder Erdgas, werden zwar auch aus organischen Abbauprodukten gewonnen, sind aber vor tausenden von Jahren entstanden.

Wie wird Biogas hergestellt und verwendet?

Biogasanlagen machen sich die anaerobe Vergärung zunutze, um organische Stoffe zu recyceln und in Biogas umzuwandeln. Dabei entsteht Energie in Form von Gas sowie Gärsubstrat, das als Dünger in der Landwirtschaft dienen kann. Biogas wird in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt, um damit Strom und Wärme zu erzeugen – für Motoren, Mikrogasturbinen (besonders kleine Gasturbinen) oder für Brennstoffzellen, die außer Wasserkraft u.a. auch Brennstoffe wie Gas nutzen können. Biogas kann jedoch auch zu Biomethan bzw. Bioerdgas aufbereitet, ins Erdgasnetz eingespeist und über die Erdgasleitung zum Endverbraucher transportiert werden. Energie für jeden und jeden Zweck!

Ökogas und Biogas: Was ist der Unterschied?

Der Begriff Ökogas ist nicht gesetzlich geschützt oder fest definiert. Mit Ökogas (bzw. Klimagas) ist daher häufig auch einfach importiertes Erdgas gemeint. Aber: Bei diesem Erdgas müssen die CO2-Emissionen aus der Verbrennung zu 100 % über Klimaschutzprojekte aufgefangen werden. Die Emissionen, die hier entstehen, werden also dadurch ausgeglichen, dass an anderer Stelle klimaschädliche Treibhausgase eingespart werden. Ökogas ist somit ebenfalls eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichem Erdgas.

Biogas hingegen wird aus der Vergärung von organischen Stoffen gewonnen und in Deutschland zu zwei Dritteln aus Abfall und Gülle hergestellt. Eine weitere Unterscheidung kommt mit dem Begriff Ökobiogas hinzu. Hierbei stammen alle Rohstoffe dann tatsächlich aus dem Ökolandbau.

Vorteile von Biogas

  • CO2-neutrale Energiequelle
    Biogas ist klimaneutral, denn die Pflanzen, die in der Biogasanlage vergoren werden, haben bis zu diesem Zeitpunkt die gleiche Menge CO2 gebunden, die später beim Verbrennen wieder freigesetzt wird. Biogas erzeugt also keinen zusätzlichen Ausstoß von CO2.
  • Witterungsunabhängige und gut speicherbare Energiequelle
    Biogas kann immer dann Strom erzeugen, wenn er gebraucht wird, also bei Tag und Nacht, bei Wind oder Windstille. Es kann darüber hinaus auch mehrerer Monate gespeichert und auf verschiedene Stellen verteilt werden und so zur Stromversorgung, Wärmeversorgung und aufbereitet zu Erdgas kann es als Treibstoff genutzt und transportiert werden (dezentrale Strom- und Wasserversorgung).
  • Zusätzliche Einnahmequelle für Bauern
    Biogasanlagen können für Landwirte ein Zusatzverdienst oder eine Sparmöglichkeit sein: Sie erhalten für ihren aus Biogas erzeugten Strom eine feste Einspeisevergütung. Zudem müssen sie das Gas auch nicht wieder einspeisen, denn es darf auch für den Eigenbedarf genutzt werden. Und die Gärreste können auch noch als Dünger eingesetzt werden.
  • Dezentrale Energiequelle für Deutschland
    Je mehr Biogasanlagen entstehen, desto besser funktioniert eine dezentrale Strom- und Wasserversorgung. Positive Auswirkungen sind dann auch, dass lange Transportwege vermieden werden und Arbeitsplätze in der jeweiligen Region erhalten bleiben. Eine unabhängige Energiegewinnung für und in Deutschland wird so ebenfalls gefördert.
  • Dezentrale Energiequelle für Entwicklungsländer
    Die energetische Nutzung von Biomasse in Entwicklungsländern und die vergleichsweise einfache und kostengünstige Umsetzung von Biogastechnologie bietet großes Potential für die Elektrifizierung von großen, dünnbesiedelten Regionen.
  • Beitrag zu Förderung der Artenvielfalt
    Bestimmte Energiepflanzen können auch noch die Artenvielfalt und Lebensräume für Bienen fördern, also die Aussaat von mehrjährigen Wildpflanzenmischungen als naturverträglichere Alternative zum Maisanbau. Es gibt und gab immer wieder Projekte (u.a. vom Naturschutzbund Deutschland), die sich mit Biodiversität für Biogasanlagen beschäftigen.


    Schon gewusst? Ein PKW, der mit Bioerdgas betrieben wird, kann über 90 % CO2 gegenüber einem vergleichbaren Benziner einsparen und Biogasanlagen können den CO2-Ausstoß um mehr al 21 Tonnen pro Jahr reduzieren. (Quelle: Fachverband Biogas e.V.)

Nachteile von Biogas

  • Verknappung bzw. Bindung von Anbauflächen
    Um Biogas herzustellen, werden meist Energiepflanzen angebaut, die nur einem einzigen Zweck dienen, nämlich der Biogas-Produktion. Die höchste Energieausbeute hat Mais, darum wird dieser in Deutschland am häufigsten verwendet. Das führt zu Monokulturen, steht in Konkurrenz zur Nahrungs- und Tierfuttermittelproduktion und gefährdet Ökosysteme (z. B. Wald- und Wiesenflächen), da es ja nur eine beschränkte Anzahl von Anbauflächen gibt.
  • Preise für Anbauflächen steigen
    Ob eine Biogasanlage Gewinn macht, hängt natürlich auch vom Preis für Agrarprodukte ab. Entstehen immer mehr Biogasanlagen, verschärft sich die Konkurrenz um Biomasse, also auch um Ackerfläche, und die Pachtpreise steigen. Das kann dazu führen, dass große Firmen bzw. Investoren riesige Flächen pachten und kleine bis mittlere Landwirtschaftsbetriebe bei diesem Preisniveau nicht mehr mithalten können
  • Geruch von Gärgasen kann Anwohner stören
    Wer in der Nähe einer Biogasanlage wohnt, fühlt sich ggf. empfindlich gestört. Es kann regelrecht stinken! Das liegt an der Anlieferung von Biomasse und Gülle sowie einem möglichen Austritt an Gärgasen, der oft als Geruchsbelästigung empfunden wird. Dafür ist später alles, was den Gärungsprozess in der Anlage durchlaufen hat (z.B. Gülle) und die Biogasanlage verlässt, geruchlos.
  • Grundwasserbelastung durch Abfälle
    Gärreste aus einer Biogasanlage werden oft als Dünger verwendet und enthalten besonders viel Stickstoff und kaum Kohlenstoff. Wird jahrelang damit gedüngt, kann die Humusbilanz des Bodens empfindlich gestört werden und auch das Grundwasser wird mit Nitraten belastet. Die Folge: Das Grundwasser muss aufbereitet werden oder kann womöglich in dieser Region überhaupt nicht mehr genutzt werden.
  • Fehlerhafte Biogasanlagen können zu Klimabelastungen führen
    Bei der Biogaserzeugung können beispielsweise auch Ammoniak und Schwefelwasserstoff entstehen. Können solche Stoffe (regelmäßig und in größeren Mengen) aus einer Biogasanlage entweichen, werden ggf. Böden, Grundwasser und Atmosphäre geschädigt. Biogasanlagen müssen daher den neuesten Standards entsprechen, regelmäßig gewartet werden und regelmäßige Emissionsmessungen durchführen.
  • Transportwege von Biomasse können zu Klimabelastungen führen
    Weite Transportwege verursachen CO2-Emissionen und häufig lässt sich bei großen Biogasanlagen der Bedarf an Biomasse oder Gülle nicht vollständig aus der Region bzw. der unmittelbaren Umgebung decken. Müssen die Rohstoffe über weite Strecken per LKW angefahren werden, ist der CO2-Ausstoß der Fahrzeuge letzten Endes auch nicht zu 100 % klimafreundlich.

Wie funktionieren Biogasanlagen?

Aus Mist Gold machen. Oder: Aus Gülle wird Energie! Biogasanlagen werden in der Regel mit nachwachsenden Rohstoffen betrieben, die der jeweilige Betreiber der Anlage – zumeist Landwirte – selbst herstellt, so zum Beispiel Mais, Getreide oder auch Gülle. In Biogasanlagen wird das organische Material dann mit Hilfe von Bakterien abgebaut: Hierbei entsteht Biogas. Aus Biogas mit einem Methangehalt von 50 bis 75 % kann dann direkt vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) Strom und Wärme gewonnen werden. Oder es wird aufbereitet und ins Erdgasnetz eingespeist. Die beim Abbau entstehenden Gärreste können wiederum als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden. 

Biogas Förderung durch das EEG

Strom aus Biogas wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert. Daher entstand viele Jahre eine Biogasanlage nach der anderen: Das EEG 2000 sah vor, dass es 20 Jahre lang eine feste Vergütung für aus Biogas erzeugten Strom geben sollte. Ein großer Anreiz für Bauern, Biogasanlagen auf ihren landwirtschaftlichen Betrieben zu errichten − als zusätzliche Einnahmequelle. Das führte zwischen 2007 und 2014 zu einem regelrechten Boom, einem starken Zubau von Biogasanlagen.

Doch mittlerweile hat die Euphorie nachgelassen, es werden immer weniger neue Biogasanlagen gebaut, obwohl der Strom durch Biogas im Gegensatz zu Sonnenenergie und Windkraft gespeichert und nach Bedarf eingesetzt werden kann. Warum ist das so? Nun, mit dem EEG 2014 wurde die Förderung für Biogasanlagen gesenkt und die Förderung der ersten Anlagen lief 2020 ebenfalls aus. Das alles zusammen führte dazu, dass sich der Ausbau der Biogasanlagen deutlich verlangsamt hat. Das führt zur der Frage:

Wie viele Biogasanlagen gibt es eigentlich in Deutschland?

Laut Bundesministerium für Wirtschaft und Energie wurden in Deutschland im Jahr 2019 rund 9.500 Biogasanlagen betrieben, die Prognose für 2020 ging von ca. 100 Biogasanlagen weniger aus. Das EEG 2021 bietet nun wieder bessere Aussichten für die Biogasanlagen-Betreiber, da es u. a. mit dem sogenannten "Flexibilitätszuschlag" diejenigen Anlagen fördert, die möglichst weit am Bedarf orientiert einspeisen. Dadurch entsteht ein Anreiz, in Biogasanlagen zu investieren bzw. neue zu bauen, da diese eine bedarfsorientierte Stromproduktion aus erneuerbaren Energien ermöglichen, z. B. wenn es gerade an Sonne oder Wind mangelt.     

…und was ist eigentlich ein "Maisdeckel"?

Biogas kann zwar aus ganz unterschiedlichen Rohstoffen hergestellt werden, es wird jedoch nach wie vor hauptsächlich Mais vergärt, weil hier die Methanerträge besonders hoch sind. Doch die Fokussierung auf Mais wird zum Problem: Es entstehen zu viele landwirtschaftliche Monokulturen, die unter anderem die Artenvielfalt gefährden oder zumindest nicht fördern. Und vor allem steht die Nutzung von Mais zur Energiegewinnung in Konkurrenz zur Nahrungs- und Tiermittelproduktion, die ebenfalls zum großen Teil auf Mais beruht. Daher sieht das EEG 2021 vor, dass mit dem sogenannten "Maisdeckel" höchstens 40 % Mais in Biogasanlagen vergärt werden darf. Das bedeutet, dass viele Betreiber von Biogasanlagen künftig umstellen müssen, also andere Energiepflanzen säen, mehr Stoffe wie Gülle verwerten und nachhaltigere Substrate wie Bioabfälle oder Grünschnitte vergären.