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Beispiel einer Biogasanlage

Biogas ist ein Gasgemisch das entsteht durch organisch enzymatische Prozesse. Im Durchschnitt besteht Biogas zu 60 % aus Methan und 35% Kohlendioxid, aber es gibt große Variationen. Darüber hinaus auch Wasserdampf und ein Restanteil von Ammoniak, organischen Fettsäuren und Siloxanen, Wasserstoffgas (H₂) und Schwefelwasserstoff (H₂S).^[1] Letzteres verleiht Biogas oft einen unangenehmen Geruch nach faulen Eiern und birgt zudem zusätzliche Sicherheitsrisiken. Das Gas entsteht durch Fermentation (ein anaerob Prozess von organisch Material wie düngen, KanalSchlamm, Belebtschlamm, Biomüll (getrennt gesammelter organischer Hausmüll), Gras, Mais, Glycerin, etc. Als Restprodukt Gärreste über (das nasse Endprodukt). Ein Beispiel für ein natürlich erzeugtes Biogas ist Sumpf Gas. Biogas entsteht auch auf Deponien Hausmüll. In diesem Fall sprechen wir von Deponiegas. In den Niederlanden wird dies immer weniger, weil organische Abfälle nicht mehr deponiert werden dürfen.

Aufgrund seines biologischen Ursprungs kann Biogas u. a nachhaltig eine Energiequelle sein. Durch die Nutzung des Biogases ist die Freisetzung von Methan (ein starker Treibhausgase) sind begrenzt.

Methan kann auch über a . hergestellt werden Power-to-Gas-Prozess.

Vor allem in Industrieländern wird Biogas aus Kläranlagen, Deponien und Vergärungsanlagen gewonnen. Dies ist in den Niederlanden und Belgien üblich. Fermentationsanlagen verbrauchen im Gegensatz zu Sonnenkollektoren oder Windkraftanlagen Energie. Erhitzen, um den Fermentationstank auf 38-40 °C zu halten, und Strom zum Pumpen und Rühren der Biomasse. Darüber hinaus kann je nach Geschäftsmodell Energie für die Gärresthygienisierung, Gärresttrennung, Gärresttrocknung und den Transport von Rohstoffen und Gärresten benötigt werden. Reinigung von Biogas insbesondere durch die Entfernung von Wasser und Schwefelwasserstoff verbessert die Qualität des Biogases.

Grünes Gas in den Niederlanden

grünes Gas ist erneuerbares Gas, das nachhaltig erzeugt werden kann und so aufbereitet wurde, dass es die gleiche Qualität hat wie Erdgas.^[3] Ab dem 1. Oktober 2014 muss es der Ministerialverordnung über die Gasqualität in den Niederlanden entsprechen.^[4] Grünes Gas ist methanhaltig Gas produziert, zum Beispiel aus Biomasse und kann als Alternative zu dienen Erdgas. Grünes Gas kann produziert werden über:

• organisch Prozesse (Biogas);
• chemisch Prozesse (Bio-SNG, Ersatz für Erdgas).

In der Vergangenheit wurde Biogas hauptsächlich zur Stromerzeugung verwendet. Wenn die Restwärme jedoch nicht richtig genutzt werden kann, ist dies nicht die optimale Lösung. Wird die Restwärme genutzt (in Kraft-Wärme-Kopplung), dann ist und oft auch die direkte Dampferzeugung sehr nachhaltig. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Biogas zu grünem Gas aufzuwerten und in das normale Erdgasverteilnetz einzumischen. Für Biogas bedeutet dies, dass es zunächst in Reinheit und Energiewert aufgewertet werden muss, damit sie den Werten für Erdgas entsprechen.

Die Menge an Biomasse, die in den Niederlanden fermentiert werden kann, ist begrenzt. Andere Quellen von grünem Gas könnten auch verwendet werden, um die Produktion von grünem Gas zu erhöhen. Die wichtigsten Optionen sind hier Vergasung von Biomasse und Power-to-Gas. Die Vergasung ist noch nicht marktreif. Power-to-Gas wird bereits an verschiedenen Orten in Deutschland umgesetzt. Dies ist auch in den Niederlanden geplant. Mit Power-to-Gas, Wasserstoff produziert von Elektrolyse. Dieser Wasserstoff kann dann in einem Methanisierungsprozess mit Kohlendioxid reagieren zu Methan. Der benötigte Wasserstoff kann zu Randzeiten mit Ökostrom produziert werden. Für das benötigte Kohlendioxid kann beispielsweise das Kohlendioxid aus Biogas genutzt werden, das sonst zur Aufbereitung von Biogas zu grünem Gas abgetrennt werden müsste.

Entwicklung

Im Rahmen der Energiewende wurde eine Green Gas-Arbeitsgruppe (innerhalb der New Gas Platform) eingerichtet, um grünes Gas zu stimulieren. Am 19.12.2007 hat diese Arbeitsgruppe ihren Bericht "Vollgas voraus" vorgelegt.^[5] dem Wirtschaftsminister vorgelegt. In den Niederlanden können bis 2020 8 bis 12 Prozent des Erdgases durch grünes Gas ersetzt werden, bis 2050 könnten es sogar 50 Prozent sein. Dies scheint jedoch mittlerweile veraltet zu sein. Im Jahr 2018 betrug die Produktion von grünem Gas ca. 115.000.000 m^3. Dies ist weniger als 1 % des Gasverbrauchs in den Niederlanden. Um die Produktion von grünem Gas ohne Subventionen langfristig rentabel zu machen, muss sie in gewissem Umfang realisiert werden. Zudem muss die Produktion Nachhaltigkeitskriterien erfüllen. Derzeit sind für die Biofermentation keine Nachhaltigkeitskriterien vorgeschrieben. Kurzfristig kann grünes Gas zum Antrieb von Fahrzeugen in der Nähe von Vergärungsanlagen genutzt werden. Grünes Gas wird bereits an mehreren Stellen in das regionale Erdgasverteilnetz eingespeist. Für eine gute Zusammenarbeit aller Beteiligten müssen laut Arbeitsgruppe Hindernisse aus dem Weg geräumt werden. Seit dem 1. Januar 2008 kann die Förderung von grünem Gas über die Anreizsystem für nachhaltige Energieerzeugung (SDE).

Start des niederländischen Ökogasmarktes

Der Markt für grünes Gas wurde am 1. Juli 2009 in den Niederlanden gestartet. An diesem Tag erreichte der Minister Maria van der Hoeven die ersten Zertifikate an drei Ökogasproduzenten.^[6] Die Green-Gas-Zertifikate werden von einer Zertifizierungsgesellschaft ausgestellt Vertogas.

Das Grüne Gas wird dem normalen Gasnetz beigemischt und der Endverbraucher merkt keinen Unterschied In der Praxis wird ein Großteil des Grünen Gases in den Niederlanden an Tankstellen als Kraftstoff für Fahrzeuge verkauft. Das „grüne“ Gas, das an öffentlichen Tankstellen verkauft wird, ist für Tankstellenbesitzer eine relativ kostengünstige Möglichkeit, den Verkaufspflichten von Biokraftstoffen nachzukommen. 2011 wurde ein Covenant geschlossen, in dem sich Tankstellenbesitzer verpflichten, nur noch grünes Gas an der Zapfsäule zu liefern.^[7]

Biogas aus Abwasser

Im Jahr 2019 stammten etwa 17 Prozent der gesamten Biogasproduktion in den Niederlanden aus Kläranlagen. Zwei Drittel wurden zur Erzeugung von Strom (181 Mio. kWh) und Wärme (1 369 Terajoule) durch Verbrennung in Gasmotoren verwendet. Insgesamt stammten 2019 22,5 Prozent des gesamten aus Biogas erzeugten erneuerbaren Stroms aus Biogas aus Kläranlagen.^[8]

Klimakompensiertes Gas

Der Begriff „Grünes Gas“ wird auch von Energieunternehmen als Marketingbegriff verwendet. Manchmal meinen sie aber auch Erdgas, bei dem das Energieunternehmen dafür sorgt, dass das CO₂-Emissionen werden vollständig kompensiert und tragen nicht zur verbesserten Treibhauseffekt. Es wird daher auch als „klimakompensiertes Gas“ bezeichnet. Auf diese Weise wird das CO₂Produktion aus der Verbrennung, durch das Pflanzen von Bäumen an anderen Orten der Welt kompensiert werden, die das Gas absorbieren. Eine andere Methode ist die Verwendung im Kyoto-Protokoll Chance für CO . geschaffen₂Zertifikate und reduzieren so die CO₂Emissionen von grünem Erdgas in anderen Teilen der Welt werden durch Schutzmaßnahmen kompensiert. Dieses CO₂Zertifikate werden von den Vereinten Nationen überwacht^[9] problematisch.

Anwendungen

Biogas wird häufig als Brennstoff in Blockheizkraftwerke. Auch in den Niederlanden wird Biogas oft aufgerüstet zu grünes Gas und hineingemischt Erdgasnetz. In diesem Fall zusätzlich zur Reinigung die Entfernung des Großteils der vorhandenen Kohlendioxid notwendig, um den richtigen Heizwert gleich dem von Erdgas zu erreichen. Vor allem in Schweden wird Biogas nach der Wiederaufbereitung auch als Benzin (Ähnlich zu CNG) benutzt. Auch machen LNG Biogas ist möglich.

Bewerbungen in den Niederlanden

Biogasanlage EcoZathe in Leeuwarden

In den Niederlanden nahm die Vergärung von Mist durch die sogenannte MEP-Zuschuss. Durch die Abschaffung dieser Subvention durch Balkenende III Aufgrund vieler technischer Probleme und enttäuschender Ergebnisse wurden die meisten Initiativen jedoch auf Eis gelegt. Im Jahr 2008 wurde das MdEP von der Anreizsystem für nachhaltige Energieerzeugung (SDE). Die SDE ist in verschiedene Installationsarten unterteilt. Biogasproduktion aus gft und Klärschlamm sind dank der SDE 2008 wieder in Betrieb gegangen, aber die Produktion aus Gülle kam wegen zu geringer Vergütung zum Erliegen Im Juni 2006 gab es in den Niederlanden etwa 30 landwirtschaftliche Biogasanlagen. Das bei der Güllevergärung erzeugte Biogas wird häufig in einem Blockheizkraftwerk genutzt. Eine Biogasanlage einer Schweinefarm, in der nur der Mist von etwa 6000 Mastschweinen vergoren wird, kann etwa 65 Familien mit Strom versorgen. Zieht man den Eigenstromverbrauch der Tierhaltung ab, ist dieser natürlich geringer. Bei der Co-Fermentation, bei der auch anderes organisches Material vergoren wird, ist die Energieausbeute höher, insbesondere wenn energiereiche Produkte wie Fette oder Glycerin verwendet werden. Die Zugabe von Kuppelprodukten führt oft zu einem größeren Gülleüberschuss und mehr zu entfernenden Gärresten.

Seit der Zertifizierung von grünem Gas wird Biogas in den Niederlanden zunehmend aufbereitet und in das Erdgasnetz eingespeist.

Bewerbungen in Belgien

In Belgien stagniert die Gärung aufgrund geringerer Fördermaßnahmen. Es gibt Installationen an Standorten im Hafen von Antwerpen (Group Op de Beeck), Löwen (Interbrew), Dendermonde (Oudegem-Papier), ardooie (Unifrost), Wevelgem (Alpro), Quebec (Vanheede). 2013 sind in Flandern 40 Biogasanlagen in Betrieb.^[10] Zusammen ergeben sie eine elektrische Gesamtkapazität von 95 . auf Jahresbasis Megawatt und sie verarbeiten 2.234.000 Tonnen/Jahr.

2013 waren 40 Biogasanlagen in Betrieb. 48 weitere Anlagen sind genehmigt, befinden sich aber noch in der Studienphase, befinden sich im Bau oder werden aus überwiegend wirtschaftlichen Gründen stillgelegt.^[11] Im Jahr 2019 erhielten 70 Taschenfermenter eine Zertifizierungsunterstützung. Insgesamt erzeugten 51 Taschenfermenter Energie, 1.979 MWh Strom und 6.541 MWh Wärme.^[12] Belgien will bis 2023 13% der gesamten Energie aus erneuerbaren Quellen beziehen.^[11]In Belgien gibt es mehrere Organisationen, die die Interessen der Biogasunternehmen vertreten, wie z gemeinnützige Organisation's Biogas-E^[13] und Febiga ^[14].

Bewerbungen in anderen Ländern

Innerhalb Europas ist insbesondere Deutschland Vorreiter beim Einsatz von Biogasanlagen. Es gibt bereits Tausende von Installationen im landwirtschaftlichen Maßstab und im größeren Maßstab. Insbesondere zwischen 2003 und 2008 wurden viele Installationen realisiert. Die Mehrzahl sind Anlagen mit einer Leistung von 500 kWe. Dies ist auf die in Deutschland angewandte Förderstruktur zurückzuführen. Kleinere Anlagen erhalten eine höhere Vergütung pro kWh als größere Anlagen. Viele Investoren haben dieses Problem umgangen, indem sie mehrere 500 kWe-Anlagen zusammengelegt haben, wie beispielsweise in Penkun nahe der polnischen Grenze, wo 40 Anlagen mit 500 kWe zusammengelegt wurden.

In Dänemark wurden vor allem in den 1990er Jahren zahlreiche zentrale Biogasanlagen gebaut. Ziel war es, die Energieversorgung unabhängiger von fossilen Brennstoffen zu machen. Die meisten Anlagen sind an ein Wärmenetz angeschlossen, wodurch nicht nur der Strom, sondern auch die Wärme verbraucht wird.

In vielen Entwicklungsländern ist Biogas eine gute Alternative zu Strom oder Holzkohle. Mehrere Tiere und ein Biogastank mit einem Durchmesser von einem bis mehreren Metern können eine Möglichkeit sein, zum Beispiel Gas in kleinem Maßstab zum Kochen zu produzieren. Auch eigene Stühle können verwendet werden. Im Jahr 2007 wurde ein Biogasprojekt der Niederländische Freiwilligenstiftung im Vietnam das Energy Globe-Award gewonnen. Rund 25.000 vietnamesische Familien werden mit Energie für Kochen, Licht und Toiletten versorgt.

Synthese

Biogas kann in verschiedenen Verfahren hergestellt werden, wie zum Beispiel:

• Faulungsanlagen (Gülle, Energiemais, Faulbehälter auf Kläranlagen, ...)
• Anaerobe Wasserreinigung
• Industrielle Fermentation von u.a. gft, Supermarktabfälle, Mais, Gras, Küchenabfälle und andere industrielle Abfallströme

Für die Biogaserzeugung werden daher in den meisten Fällen folgende Rohstoffe verwendet:

• Abfallströme
  • Schlamm von Wasseraufbereitungsstationen
  • organisch Abfall
    • düngen
    • Gemüseabfälle
    • Schlachthofabfälle
  • Deponieabfälle
• Energiepflanzen
  • Energiemais
  • Elefantengras (beide Varianten)
  • Glycerin Nebenprodukt Biodiesel aus Raps oder Soja

Risiken

Die Risiken von Biogasanlagen lassen sich grob einteilen in Explosionsgefahr und Toxizität. Zum ersten: Da Biogas ein gasförmiger Brennstoff ist, kann es im Leckagefall zu einer Explosion kommen. Je nach genauer Zusammensetzung der Rohstoffe kann der Schwefelgehalt auch hoch sein und während der Gärung Schwefelwasserstoff in gefährlichen Mengen freigesetzt. Dieses müsste dann aus dem Biogas entfernt werden. Außerdem enthält Biogas Ammoniak (NH₃), Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄), die in hohen Konzentrationen für Mensch und Tier giftig oder erstickend sind.

Das Aufkommen von Biogasanlagen und die zunehmende Komplexität der Anlagen können die Risiken erhöhen. Mehrmals kam es bei einer Katastrophe in einem Biofermenter zu Todesfällen. Auch bei landwirtschaftlichen Betrieben kommt es zu einer Größenzunahme, wobei ein ausreichender Sicherheitshintergrund nicht gewährleistet ist.^[16] Die Notwendigkeit von handwerklichem Geschick und entsprechender Ausbildung ist daher zur Voraussetzung geworden.

Siehe auch

• Biotreibstoff
• Anreizsystem für nachhaltige Energieerzeugung
• Sumpf Gas
• Quellgas

Externe Links

• (NL) Biogas-E Flämische Plattform für anaerobe Vergärung
• (und) (fr) (es) (das) Biogasmax: Europäisches Biogasprojekt
• (NL) ECN Grünes Gas
• (und) Wie man die Nachhaltigkeit komplexer (erneuerbarer) Energieerzeugungspfade misst und optimiert, Angewandt auf Biogasproduktionspfade im landwirtschaftlichen Maßstab, Pierie, Frank

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