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Funktion einer Biogas-Anlage – Serie Teil 1

Wer kennt nicht die großen, runden Fermenter, über denen sich eine meist tannengrüne dicke Plane spannt. Besonders Landeier dürften bereits das ein oder andere Mal an einer solchen Anlage vorbei gefahren sein. Eco² erklärt, wie diese Biogas-Anlagen funktionieren und wo Wärme und Strom erzeugt werden.

Bis vor wenigen Jahren boomte der Bau von Biogasanlagen. Doch die Zeiten für diese Form der erneuerbaren Energie waren schon besser. 2012 stoppte eine Neuauflage des EEG den Boom. Ein neues Vergütungssystem bremste den Ausbau. Grund dafür waren zum einen die hohen Energieeffizienzanforderungen und die hohen Agrarpreise.

Doch auch aus einer anderen Richtung, weht den Betreibern ein starker Wind ins Gesicht: Der starke Ausbau in den letzten Jahren legte den Interessenkonflikt zwischen Landwirtschaft und Natur- und Umweltschutz offen. Doch bevor wir zu den Vor- und Nachteilen von Biogas kommen, wollen wir uns zunächst anschauen, wie eine solche Anlage funktioniert.

Energie in vier Phasen

Die Produktion von Bioenergie lässt sich in vier Phasen einteilen und darstellen.

Phase 1: Das Prinzip einer solchen Anlage beginnt beim Substratmanagement. Denn um erfolgreich Bioenergie zu gewinnen, muss das Substrat richtig gelagert und aufbereitet werden. Hierzu wird eine Vorgrube benötigt. Je nach Art des verwendeten Materials und je nach Funktionsweise der Vergärung – man unterscheidet hier zwischen Nassfermentation und Trockenfermentation) – leistet die Vorgrube wichtige Vorarbeiten. Als erstes wird hier das Substrat durch Schredder, Mühlen, Quetschen oder Wellen zerkleinert und aufgebrochen. So erhalten die Mikroorganismen einen besseren und damit ausreichenden Zugang zu Nährstoffen. Außerdem wird so die Biogas-Anlage in ihrer Effizienz optimiert.

Phase 2: Der Fermenter im Zentrum der Anlage gewinnt aus dem Substrat Biogas. Dazu muss er gas-, wasserdicht und lichtundurchlässig sein, um optimal zu funktionieren. Zur optimalen Durchmischung, die es den Mikroorganisamen erlaubt, effektiver zu arbeiten, benötigt man ein gutes Rührwerk. Da das genaue Zusammenspiel der Mikroorganismen allerdings noch nicht erschöpfend bekannt ist, ist es schwer für die Betreiber, die einzelnen Parameter richtig einzustellen. Der Fermenter muss zudem über eine konstante Temperatur verfügen, die über ein internes oder externes Heizsystem gewährleistet wird. Hinzu kommt eine effektive Wärmedämmung, die die Funktion unterstützt.

Phase 3: Nach der Fermentierung werden die Gärreste der Biogas-Anlage in einem Gärrestelager zwischengelagert. Je nach Anlagentyp geschieht dies auf einer befestigten Freifläche, in einer Halle oder in einem geschlossenen System. Ein solches kann die Nachgärung fördern und weiteres Biogas freisetzen. Dafür muss das Gärrestelager jedoch die selben Bedingungen wie der Fermenter erfüllen. Die Gärreste können jedoch immer als wertvoller, natürlicher Dünger genutzt werden.

Phase 4: Je besser die Fermentierung funktioniert, desto höher ist die Gasausbeute der Biogas-Anlage und desto mehr Energie kann über die Verbrennung im Blockheizkraftwerk, das an die Anlage angeschlossen ist, gewonnen werden. Diese Funktion wird wiederum von internen oder externen Biogasspeichern übernommen.

Energiegewinnung im Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk wird meist am Ort des Energie- oder Wärmeverbrauchs betrieben. Auf diese Weise wird verhindert, dass – besonders beim Wärmetransport – auf dem Weg zum Endverbraucher bereits zu viel Wärme oder Energie verloren geht. Ein Blockheizkraftwerk erlaubt es, dass die Wärme die aus der Stromgewinnung gewonnen wird, direkt an Ort und Stelle weiter genutzt werden kann.

In den Blockheizkraftwerken wird aus der Verbrennung von Biogas Strom und Wärme gewonnen und diese an die umliegenden Haushalte weitergeleitet. Im Idealfall können so mehrere Tausend Haushalte mit Warmwasser und Strom versorgt werden. Für gewöhnlich sind die Kraftwerke so konzipiert, dass ein Stromüberschuss ans Netz abgeführt werden kann.

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