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Energie

Biogasanlagen boomen in Deutschland

Die Anzahl der Biogasanlagen in Deutschland hat sich innerhalb von sechs Jahren verdreifacht. In Zukunft könnten sie für den Energiemix immer wichtiger werden. Wie funktionieren die vielseitigen Abfallkraftwerke?

Die Biogasanlage des Landwirtschaftszentrums Haus Düsse bei Bad Sassendorf (Foto: DW/Fabian Schmidt)

Im Fermenter und Nachgärbehälter bilden Bakterien Methangas

Derzeit stehen in Deutschland etwa 6000 riesige Faulbehälter und produzieren Strom und Wärme aus landwirtschaftlichen Abfällen, aus Gülle, Hühnerkot, Schlachtabfällen, Stroh, Gras, Mais und allen möglichen anderen organischen Stoffen.

Bevor aber Wärme und Strom dabei herauskommen, müssen diese Stoffe einen langen Weg zurücklegen. Dieser beginnt in der Vorgrube, einem großen Behälter, in dem alle Flüssigstoffe, vor allem Gülle, angeliefert werden. Das sind tierische Exkremente von Rindern und Schweinen. Direkt daneben werden Feststoffe angeliefert. Das sind in Deutschland vor allem getrocknete Maispflanzen.

Waldemar Gruber, Biogasanlagen-Experte der Landwirtschaftskammer NRW (Foto: DW/Fabian Schmidt)

Gruber sieht Biogasanlagen als Kernstück der erneuerbaren Energieversorgung

Zwei große Kochtöpfe mit Sauerkraut

Diese werden in einem ersten Beitrag zunächst konserviert, damit sie gelagert werden können. "Wir machen sozusagen Sauerkraut", erklärt Waldemar Gruber, Biogas-Fachmann der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfahlen. "Dazu nehmen wir pflanzliches Material mit einem Bestandteil an Zuckerstoffen. Das verfestigen wir stark, indem wir mit schweren Fahrzeugen darüberfahren und die Luft rausdrücken. Danach findet eine Milchsäuregärung statt."

Diese lagerungsfähige sogenannte Silage könnten auch Tiere fressen. Für die Verwendung in einer Biogasanlage kommt sie jedoch in dem zweiten Schritt über ein Schneckensystem in einen Fermenter. Die Gülle wird daneben flüssig eingepumpt.

Der Fermenter sieht aus, wie ein riesiger runder Topf in der Größe eines Mehrfamilienhauses. Darüber ist eine gasdichte Folie, eine sogenannte Gasmembran, gespannt und eine Gummiplane als Wetterschutz. Die Gasmembran liegt auf einer Balkenlage, die verhindert, dass die Membran auf den Faulschlamm fällt. Direkt neben dem Fermenter steht ein Nachgärbehälter, der genauso gebaut ist. Dort findet eine zweite Vergärungsstufe statt.

Grafische Darstellung der Funktionsweise der Biogasanlage auf dem Gut der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfahlen Haus Düsse bei Bad Sassendorf (Foto: DW/Fabian Schmidt, Grafik: Landwirtschaftskammer NRW/ Haus Düsse)

In der Biogasanlage von Haus Düsse versuchen Experten, die beste Gärmischung zu ermitteln

In den beiden Töpfen zerlegen verschiedenste Bakterien die Biomasse in ihre Bestandteile. Damit sie optimale Arbeitsbedingungen haben, sorgt eine Wandheizung für Temperaturen zwischen 40 und 60 Grad Celsius. Unter Luftabschluss brechen sie die organischen Verbindungen auf. Dabei entsteht Methangas, Kohlenstoffdioxid und ein wenig Wasserstoff.

Schwefel und Krankheitserreger bereiten Sorgen

Aber auch Schwefelwasserstoff entsteht, wenn Bakterien Eiweiß zerlegen. Dieses Gas könnte zu Korrosion führen. Deshalb blasen die Betreiber Luft in den Gasspeicher. "Dann siedeln sich Schwefelbakterien an, die elementaren Schwefel bilden," erklärt Gruber. Dieser landet dann, zusammen mit allen anderen nicht-vergorenen Stoffen im sogenannten Gärrest und wird später als Dünger auf Feldflächen ausgetragen.

Der Veterinärmediziner und Bakteriologe Dr. Helge Böhnel von der Göttinger Firma Miprolab in seinem Labor (Foto: DW / Fabian Schmidt)

Der Bakteriologe Böhnel befürchtet, dass sich Krankheitserreger vermehren

Die Gärreste bereiten Wissenschaftlern allerdings Sorgen, denn falls Schlachtabfälle oder andere mit Krankheitserregern belastete Stoffe in Biogasanlagen hereinkommen, besteht auch die Gefahr, dass die Erreger später wieder auf Feldern ausgetragen werden. Dann könnten diese Bakterien, insbesondere bestimmte Clostridien, Tiere und Menschen infizieren.

"Das Gärsubstrat, das aus der Anlage wieder herauskommt besteht ja hauptsächlich aus Bakterien, das ist bakterielles Eiweiß," erklärt Helge Böhnel, Veterinär aus Göttingen. Dadurch könnten sich Clostridien stärker im Boden anreichern. Allerdings sieht er einen Ansatzpunkt, solche Gefahren zu minimieren. Dafür sei es aber nötig gründlicher zu erforschen, was in Biogasanlagen hereinkommt und dann auch wieder ausgetragen wird.

Einige Forschungsprojekte zeigen, dass sich die Anzahl der Clostridien durch den Gärungsprozess in bestimmten Anlagen verringern läßt. Daher wäre es wünschenswert, die Verhältnisse in einer solchen Anlage zu untersuchen, betont Böhnel, "um herauszufinden, was man an der Technologie einer Biogasanlage verändern kann, um das von uns befürchtete Vermehren der Erreger zu reduzieren".

Der Motor des Blockheizkraftwerks beim Gut Haus Düsse der Landwirtschaftskammer NRW (Foto: DW/Fabian Schmidt)

Der LKW Dieselmotor läuft mit Biogas und ein wenig Biodiesel

Strom und Wärme

Neben dem Gärsubstrat kommt Biogas aus der Anlage heraus. Dieses wird zunächst durch ein Rohr im Erdboden abgekühlt, damit dort Wasser auskondensiert. Denn es soll nicht in den Motor gelangen, den die Biogasanlage antreibt.

Dieser ist ein handelsüblicher LKW-Dieselmotor, der über einen Generator Strom erzeugt. Die Abwärme des Motors dient gleichzeitig zur Heizung des Hofes und des Fermenters, sowie zur Warmwasserproduktion. So auch im Haus Düsse, bei der Versuchsanlage der Landwirtschaftskammer von Nordrhein-Westfalen.

"Das Schloss und alle Gebäude hier werden mit der Biogasanlage geheizt. Es gibt aber einen Notpuffer, falls etwas nicht funktioniert, damit wir noch weiter heizen können," erklärt Techniker Frederk Meppen.

Das Blockheizkraftwerk des Hauses Düsse bei Bad Sassendorf (Foto: DW/Fabian Schmidt)

Das Blockheizkraftwerk liefert Strom, wenn er gebraucht wird

Intelligente Netze für die Energie der Zukunft

Der erzeugte Strom wird ins öffentliche Netz eingespeist. Ein Grund für den Biogasanlagen-Boom in Deutschland sind die Subventionen für erneuerbare Energien durch die Regierung. Denn Biogasanlagen bilden einen zentralen Baustein bei der Versorgung mit grünem Strom. Anders als Photovoltaik und Windkraftanlagen, sind Biogasanlagen nicht abhängig vom Wetter und können gezielt nachts oder bei Windstille angefahren werden. Deshalb sei es möglich, dass von einer Zentrale auf eine Biogasanlage zugegriffen werde und das Zu- oder Abschalten der Stromproduktion zentral gesteuert ablaufe, erklärt der Biogasanlagen-Experte Gruber.

Und diese Zukunft hat in der Nähe des Deutsch-Belgisch-Luxemburgischen Länderdreiecks sogar schon begonnen. Dort sind verschiedene dezentrale Stromerzeuger über ein intelligentes Stromnetz, ein so genanntes "Smart-Grid," gekoppelt. 5500 Einwohner werden dort völlig unabhängig von großen Energieversorgern rund um die Uhr mit Strom versorgt, und produzieren ganz nebenbei noch vier Mal mehr Strom, den sie ins öffentliche Netz einspeisen.

Autor: Fabian Schmidt
Redaktion: Nicole Scherschun

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