Biogas/Biomethan – wichtige Bausteine für die Energiewende

Ein großes Potenzial für die Erzeugung von Biogas steckt in ungenutzten Reststoffen, wie Lebensmittelabfällen, Grüngut und Gülle. Sie können Mais ersetzen. In einem weiteren Schritt kann Biomethan daraus gewonnen werden.

MdL Martin Stümpfig diskutierte auf Einladung der vbw mit Expert*innen aus Wissenschaft und Politik über die Potenziale von Biomethan; ©Foto:vbw

Auf Einladung der Bayerischen Wirtschaft (vbw) diskutierte ich am 7.12.22 mit Expert*innen aus Politik, Forschung und Entwickling zum Thema „Biomethan – Die Chance für Energieversorgungssicherheit“.

Für vollständige Dekarbonisierung wird Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen. Einen Anteil davon kann und wird auch Biomethan übernehmen. Biomethan entsteht durch die Aufbereitung von Biogas. Es gibt zahlreiche Anwendungen, gerade in Gewerbe und Industrie, bei denen Gas nicht einfach durch andere Stoffe substituiert werden kann. Da brauchen wir sogenannte grüne Gase. 

In Bayern gibt es derzeit rund 2600 Biogasanlagen. Sie erzeugen rund 7 TWh Strom und rund die gleiche Menge an Wärme. 

Über Bayern verteilt gibt es 22 Biomethananlagen (Quelle: http://www.biogaspartner.n2g05.com/l/371176013/c/0-1gygu-uy2b5b-10ud).
Diese können bei Voll-Last pro Stunde 13.000 Normkubikmeter Biomethan erzeugen. Deutschlandweit können bei voller Auslastung der Anlagen 160.000 Nm3 Biomethan erzeugt werden. 

Als Vergleich: 

Der Gasverbrauch in Deutschland liegt bei 11 Mio. Nm3/h.

Rund 1 % des Gasverbrauchs kann derzeit über Biomethan gedeckt werden.

Die Ziele der EU sehen eine Erhöhung auf 20 % des Gasbedarfes vor.

Dieses Ziel ist sehr ambitioniert. Bei gleichzeitiger deutlicher Reduktion des Gasverbrauchs (durch Einsparung, Erhöhung der Effizienz und Elektrifizierung von Prozessen) und Erhöhung der Nutzung der Reststoffe für die Biomethanproduktion ist es aber erreichbar. 

Wie wird Biomethan hergestellt?

Biomethan entsteht durch die Aufbereitung von Biogas. Hierbei wird im Wesentlichen das Begleitgas Kohlendioxid mittels verschiedener technischer Verfahren aus dem Rohbiogas abgetrennt und das entstandene Produktgas von weiteren Bestandteilen gereinigt. Das so produzierte Biomethan ist chemisch gleichzusetzen mit Erdgas. Es kann ins Erdgasnetz eingespeist und auch wie Erdgas genutzt werden.

  • In der ersten Stufe wird das Gas getrocknet. 
  • Im zweiten Schritt wird es von Schwefel und anderen Verunreinigungen befreit. 
  • In der dritten Stufe schließlich werden die beiden verbliebenen Hauptbestandteile Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) voneinander getrennt.
  • Bei der anschließenden Konditionierung wird das aufbereitete Biogas dem aktuellen Brennwert im vorgelagerten Gasnetz angepasst. Außerdem wird auch der Druck auf das Niveau in der Erdgasleitung angehoben.
    Die technischen Abläufe und Prozesse bei der Brennwert- und Druckanpassung sowie bei der Einspeisung ins Erdgasnetz werden von dem zuständigen Unternehmen – in der Regel dem Erdgasnetzbetreiber in der jeweiligen Region – nach strengen Kriterien überwacht. Der Methangehalt liegt bei Biogas zwischen 40 und 75 Prozent. 
  • Wird der Methananteil auf ca. 96 Prozent angehoben, spricht man von Bio-Erdgas bzw. Biomethan. Dieses hat dieselben chemischen Eigenschaften wie normales Erdgas.

Die ersten drei Produktionsanlagen für Biomethan gingen 2006 in Deutschland in Betrieb. Inzwischen gibt es bereits ca. 220 Anlagen, die Biogas zu Biomethan aufbereiten und bis auf wenige Ausnahmen in das deutsche Erdgasnetz einspeisen. Diese haben 2020 rund 1 Mrd. Normkubikmeter Biomethan in das Erdgasnetz eingespeist.

Biogaserzeugung in Bayern

Heute wird in Bayern in über 2500 Biogasanlagen Biogas erzeugt. Daraus wird Strom und Wärme gewonnen. Rund 7 TWh Strom (8 % unseres Strombedarfes in Bayern) und 4 TWh Wärme (rund 2 % des Wärmebedarfs). 

Der Zubau bei den bayerischen Biogasanlagen ist relativ niedrig. Aber die installierte Leistung der Anlagen wird stetig erhöht. Dadurch werden die Anlagen flexibilisiert. Der zusätzliche zweite oder dritte Motor ermöglicht es bei hoher Stromnachfrage die doppelte bzw. dreifache Menge Strom zu produzieren. Diese Anlagen benötigen dafür auch einen größeren Gasbehälter und bei Wärmenutzung einen größeren Wärmepufferspeicher. 

Wir Grüne wollen den Bestand erhalten, diesen flexibilisieren und ökologisieren (also Mais durch Reststoffe bzw. Blühpflanzen ersetzen).

Wie groß ist das Potenzial für Ausbau Biogas / Biomethan in Bayern? 

Auf rund 10 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche werden heute Energiepflanzen angebaut. Eine Ausweitung dieser Flächen soll nicht mehr erfolgen. Aber es besteht die Möglichkeit, die Anlagen zu optimieren bzw. Reststoffe zu nutzen. 

Folgende Reststoffe wären verfügbar: 
  • Grüngut und Biotonne: Potenzial Bioabfall rund 1,5 TWh, wenn wir alle Bioabfälle vergären
  • Abfälle aus der Lebensmittelindustrie und dem Lebensmittelhandel (0,6 TWh)
  • Gülle und Mist von Rindern, Schweinen, Pferde (4 TWh)

Bei Einsatz dieser Reststoffe könnte die Biogasproduktion um mindestens 50 % gesteigert werden. 

Würden alle Biogasanlagen in Bayern nur noch Biomethan erzeugen und auch diese zusätzlichen Mengen aus den oben genannten Reststoffen zu Biomethan aufbereiten, könnten rund 20 TWh Biomethan erzeugt werden. Das wären knapp 18 % des heutigen Erdgasbedarfs. 

Realistisch ist es davon auszugehen, dass die Biogasanlagen mit Wärmenutzung und die kleineren Biogasanlagen weiterhin Strom und Wärme erzeugen. Die Umstellung auf Biomethanerzeugung wird nur ein Teil der Betreiber umsetzen.  

Welche neuen Entwicklungen gibt es?

Das Münchner Startup Reverion ist eine Gründung von Ingenieur*innen und Wissenschaftler*innen der Technischen Universität München. Das Start-Up hat eine Technologie entwickelt, die bei der Stromerzeugung aus Biogas eine Effizienz von 80 Prozent erreicht. Zudem ist der Prozess reversibel, kann also auch überschüssigen Strom aus Wind und Sonne für einen Elektrolyseprozess nutzen. Und CO2 aus der Luft können die Anlagen auch noch einfangen. Mit dieser Technologie könnte aus dem derzeit eingesetzten Material in den Biogasnlagen weitaus mehr nutzbare Energie herausgeholt werden.

Fazit: 

Auch ohne weitere Flächen für den Energiepflanzenanbau, kann Biogas / Biomethan für die Energiewende vermehrt eingesetzt werden. Durch konsequentes Nutzen von Reststoffen, durch einen flexiblen Betrieb, durch eine effiziente Anlagentechnik und wo es sinnvoll ist, durch eine Umstellung auf Biomethan-Produktion. Die Biomassenutzung ist ein wichtiger Baustein für die Transformation des Energiesystems. Dafür gilt es politisch die richtigen Weichen zu stellen. 

Quellen ind Infos:
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