Energieträger Biogas

Im Sinne einer sicheren Energieversorgung ist neben der Energieeffizienz auch die permanente Bereitstellung der benötigten Energie erforderlich. Studien von Shell und IIASA zeigen, dass der Weltenergiebedarf steigt und für eine sichere Bereitstellung der benötigten Energie neben den klassischen Energieträgern wie Öl und Erdgas erneuerbare Energieträger (z.B. nachwachsende Rohstoffe) eine immer wichtigere Rolle spielen werden.

Die Ansprüche der Kunden an einen modernen Energieträger sind sehr hoch. Er soll sicher, umweltfreundlich, vielfältig in der Anwendung, komfortabel und preisgünstig sein. Diese Anforderungen sollen auch mit erneuerbaren Energieträgern erreicht werden. Mit der Veredelung von Biogas auf Erdgasqualität (Bio-Methan) und der Einspeisung in das Erdgasnetz ist es möglich, die gestellten Anforderungen zu erfüllen.

Was ist Biogas?

Biogas ist ein aus Biomasse und/oder biologisch abbaubaren Teilen von Abfällen mittels Pyrolyse oder Gärung hergestelltes Gas.

Mögliche Herkunftsquellen sind:

  • Tierische Exkremente aus der Landwirtschaft
    z.B.: Schweine- und Rindergülle, Pferdemist, Hühnerkot.

  • Landwirtschaftliche Stoffe
    z.B.: Gräser, Mais, Rüben, Silage, sowie Rückstände aus Getreide-, Mais- und Zuckerproduktion.

  • Biogene Rückstände aus Industrie und Gewerbe
    z.B.: Nahrungs- und Genussmittelabfälle, Abfälle aus Tierverwertungen, Abwässer.

  • Kommunale Abfälle
    z.B.: Biotonne, Grasschnitt, Laub.

Geschichte

1776: Der italienische Physiker und Naturforscher Alessandro Volta entdeckt die Entstehung von Methan beim anaeroben Abbau organischer Stoffe. Er fängt Sumpfgas im Schlamm von Seen auf und macht damit Verbrennungsversuche. Volta beschäftigt sich auch mit elektrischem Strom („Volt").

1821: Der englische Physiker Faraday identifiziert Methan als Kohlenwasserstoff, indem er mit Sumpfgas experimentiert. Avogardo entdeckt die chemische Formel für Methan (CH4).

1884: Auch der französische Bakteriologe Pasteur macht Versuche mit Biogas, das aus Mist gewonnen wurde. Er schlägt vor, den Pferdemist des Pariser Fuhrparks zur Gasproduktion für die Pariser Straßenbeleuchtung zu verwenden.

1859: Im indischen Bombay wird eine erste Biogas-Versuchsanlage errichtet.

Anfang 20. Jh.: Wissenschaftler finden heraus, dass die Methanbildung auf der Tätigkeit von Mikrobakterien basiert. Erste Versuche, Biogas aus Klärschlamm zu gewinnen, werden unternommen. Das erzeugte Klärgas wird für die Kraftwagen des Fuhrparks größerer Städte verwendet.

Zweiter Weltkrieg: Aufgrund der Rohstoffknappheit werden verstärkt Versuche unternommen, landwirtschaftliche Abfälle in Energie umzuwandeln. 

Nach 1945: Die Landwirtschaft gilt als potenzieller Lieferant für Biogas. Die günstig zur Verfügung stehenden fossilen Energieträger hemmen jedoch eine intensive Weiterentwicklung.

1970er-Jahre: Durch die weltweite Energiekrise in den 70-iger Jahren erlebt Biogas wiederum einen Aufschwung, weil aufgrund steigender Energiepreise Alternativenergien gefördert werden. 

1980er-Jahre: Man besinnt sich nach den beiden Ölkrisen erneut dieser Technologie zur Energiegewinnung. Pioniere aus der Landwirtschaft sowie dem Gewerbe errichten Anlagen hauptsächlich zur Vergärung der anfallenden Güllen sowie von Kofermenten.

1996: Die EU beschließt die Rahmenrichtlinie zur Strommarktliberalisierung mit der Vorgabe, dass jedes Mitgliedsland einen Mindestanteil an Strom aus Erneuerbarer Energie bis 2008 zu erreichen hat. 

2005: Der Ausbau der Biogasanlagen in Österreich erlebt seit der Jahrtausendwende, bedingt durch das Ökostromgesetz, eine sehr positive Entwicklung. Im Juni 2005 wird von der OÖ Ferngas AG und ihrem Tochterunternehmen erdgas oö in Pucking die erste Biogas-Einspeiseanlage in Betrieb genommen.

2006: Erste Biogas-Betankung in Österreich: An der OMV-Tankstelle in Ansfelden kann man ab September 2006 im Zuge eines einmonatigen Pilotprojektes erstmalig „Bio-CNG" (Compressed Natural Gas mit einem 20 Prozent-Anteil von Biogas) tanken.

2007: In der Biogasanlage Bruck a.d. Leitha startet ein Pilotprojekt zur Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz der EVN, wobei bei der Aufbereitung erstmals das in Österreich entwickelte Membranverfahren in großem Maßstab zum Einsatz gelangt.

Erzeugung

Gase aus fermentativen Prozessen

Die Erzeugung von Biogas erfolgt in Fermentern (Reaktoren) durch Vergärung unter Ausschluss von Sauerstoff. Hauptkomponenten sind Methan und Kohlendioxid. Abhängig von Ausgangsmaterial und Prozessverhältnissen können Nebenkomponenten wie Sauerstoff, Stickstoff und Verunreinigungen durch bakterielle Zersetzung schwefelhaltiger organischer Substanzen (Schwefelwasserstoff) und artfremde Gase oder Dämpfe (FCKW) enthalten sein. Da in der Praxis eine Mischung vieler verschiedener Stoffgruppen als Substrat verwendet wird, unterliegt die Zusammensetzung von Rohgasen entsprechenden Schwankungsbreiten. Eine Definition von unbehandeltem Biogas anhand der Gaszusammensetzung ist daher nur in Konzentrationsbereichen möglich.

Gase aus thermischen Prozessen

Unter Pyrolyse wird die thermische Zersetzung von Stoffen (bei 300 bis 500 °C) unter Ausschluss von Sauerstoff verstanden. Reaktionsprodukte sind Gase und gasförmige Kohlenwasserstoffe sowie ein fester, koksähnlicher Rückstand mit den inerten Materialien.

Der Pyrolyse- oder Entgasungsprozess läuft in drei Stufen ab:

  • Trocknung

  • Verschwefelung

  • Gasbildungsphase