Mehr grünes Methan durch Kombination

Beide vorgestellten Verfahren erzeugen klimaneutrale, brennbare Gase, die jeweils zu Strom und Wärme umgesetzt werden können. Der wesentlich höhere Methangehalt qualifiziert dagegen nur das Biogas zur weiteren Veredelung zu Biomethan als Erdgasersatz.

Das Streben bestehender Biogasanlagen, zukünftig ihre Biomethanproduktion zu steigern, steht meist der Eigenenergieversorgung des Standorts entgegen. Deshalb wollen das Unternehmen Hochreiter und die Stadtwerke Rosenheim die Gasmotoren der Biogasanlagen nicht mehr mit Biogas, sondern mit Holzgas betreiben. Das gesamte Biogas kann der attraktiveren Biomethanerzeugung zugeführt werden. Gleichzeitig wird der Standort (Häuser, Anlagen usw.) weiterhin mit Wärme und Strom von der Umsetzung des Holzgases im Gasmotor versorgt. Das heißt, den Eigenenergie­verbrauch – auch für die Methanerzeugung – übernimmt die Holzgasanlage und die erzeugbare Biomethanmenge steigt, die beispielsweise ins Gasnetz eingespeist wird. 

Durch Anschluss der Holzvergaseranlage an das öffentliche Netz können Überschüsse an Strom eingespeist, aber auch kurzzeitig im Falle von Wartungszeiten eine durchgehende Versorgung gewährleistet werden. Der zusätzlich ­benötigte Rohstoff Restholz ist regional nachwachsend, im landwirtschaftlichen Betrieb ohnehin meist vorhanden, und er steht vor allem nicht im flächenmäßigen Wettbewerb mit Lebens- oder Futtermitteln. Zudem lässt sich der Rohstoff Holz gut transportieren und lagern [6].

Landwirtschaftliche Betriebe können bisher ungenutzte, nachwachsende Biomassen wie Schad- und Wipfel- oder Sägerestholz für die Energieerzeugung in Holzgasanlagen verwenden. Dies bedeutet zusammen mit der Biomethanvergütung einen weiteren Zugewinn. 

Potenzial für Betreiber und Energiewende

Europaweit existieren rd. 20 000 Biogas-/Biomethananlagen, etwa die Hälfte davon in Deutschland. In anderen europäischen Ländern stieg 2021 die Anzahl exponentiell an [8]. Laut Analysen des Deutschen Biomasse Forschungszentrums lassen sich rd. 2 000 der 10 000 bestehenden Biogasanlagen in Deutschland, die aktuell das Gas noch am Anlagenstandort zur Strom- und Wärmeerzeugung nutzen, auf die Gaseinspeisung umrüsten [9;10]. Würden die Anlagen ihre Kapazitäten nun voll ausschöpfen, könnten sie nahezu sofort nicht nur knapp die Hälfte der Stromproduktion aus Erdgas mit Biomethan ersetzen, sondern zudem auch 3 % statt bisher 1 % des deutschen Erdgasverbrauches mit Biomethan decken [1;11]. Dies muss dringend als Anreiz für Anlagen gelten, bei denen die EEG-Förderung ausläuft. Bis 2050 könnte Biomethan mit dem Energiepotenzial von 161 000 GWh produziert werden, wenn politisch die richtigen Weichen gestellt werden [10].

Herkömmliche Biogasanlagen verbrauchen – unter europäischen Klimabedingungen – im Winter bis zu 50 % der von ihnen selbst erzeugten Energie in erster Linie zur Erwärmung der frischen Biomasse auf die jeweilige Fermentertemperatur [12]. Für Biogasanlagen kann durchschnittlich ein Wärmeeigenbedarf mit 28 % und ein Eigenstrombedarf mit 7,6 % angesetzt werden [13]. Wird dieser Eigenbedarf künftig aus bisher ungenutzter holzartiger Biomasse gedeckt, stehen im Schnitt, bei einer Anlagengröße von rd. 350 Nm3/h Rohbiogas, 17 % mehr Biogas für die Methanerzeugung zur Verfügung. Durch die Vergütung des eingespeisten Biomethans steigt der Erlös der Betreiber um rd. 55 %. Dagegen stehen lediglich die Investitionen für die Holzgasanlage und evtl. die Gasaufbereitungsanlage. Die Kosten für zusätzliche Konditionierung des Gases und die Zuleitung zum Gasnetz wird vom Gasnetzbetreiber teilfinanziert [12]. 
Biomethan ersetzt 1:1 fossiles Erdgas. Es kann ohne nennenswerten Aufwand in das bestehende Gasnetz eingeleitet oder in Form von CNG/LNG als Kraftstoff getankt werden. Indem beispielsweise kommunale Energieversorger wie die Stadtwerke Rosenheim, mit einem jährlichen Bedarf von 60 GWh einer der größten Biomethannutzer Deutschlands, weniger Erdgas in ihren effizienten KWK-Gasmotoren zu Strom- und Wärme umsetzten oder Privathaushalte ihre Gas­thermen mit einem höheren Anteil an Biomethan betreiben, kann schlagartig ohne zusätzlichen Netzausbau der Strom- und Wärmesektor merklich defossiliert werden. 

Fazit

Die Defossilierung der Energiewirtschaft kommt in naher Zukunft an Biomethan als Ersatz für fossiles Erdgas nicht vorbei. Biomethan ist der einzige erneuerbare Brennstoff, der heute in Europa verfügbar und skalierbar ist und die kostengünstige Nutzung der bereits bestehenden Gasinfrastruktur ermöglicht [8]. 

Mit wenigen technischen und politischen Anpassungen kann beinahe sofort die Biomethanproduktion und die Einleitung des Bio­methans in das bestehende Gasnetz massiv gesteigert werden. Die Produktion an grünem Wasserstoff aus Power-to-Gas-Prozessen sowie entsprechende Gasleitungsnetze für Wasserstoff müssen dagegen erst aufgebaut werden. 

Der Biogasanlagenhersteller Hochreiter und die Stadtwerke Rosenheim, die das Rosenheimer Verfahren zur Holzvergasung entwickelt haben, kombinieren ihre Anlagen mit dem Effekt, mehr Biogas zu Biomethan zu veredeln. Das aus bisher ungenutztem Restholz erzeugte Holzgas (Rosenheimer Verfahren) wird im bestehenden Gasmotor der Biogasanlage (Fa. Hochreiter) zu Wärme und Strom umgesetzt und deckt statt des ursprünglich dafür verwendeten Biogases den Eigenverbrauch am Standort einschl. Methanerzeugung. 

In das Gasnetz eingespeist verhilft das Mehr an produzierten Biomethan kommunalen Energieversorgern, der steigenden Nachfrage ihrer Kunden nach grüner Energie nachzukommen. Private Haushalte können bestehende Gasheizungen weiter nutzen und den im GEG-­Referentenentwurf geforderten 65-%-Anteil an erneuerbaren Energien für Heizungen erfüllen. Zusätzlich zum Wärme- und Stromsektor macht Biomethan als Kraftstoff nach RED III den Verkehrssektor grüner.

Literatur

[1]    Bundesregierung: Neue Heizungen: Ab 2024 mit Erneuerbaren Engergien. 
[2]    Wetzel, D.: Gas-Wirtschaft feiert Durchbruch bei Heizungsgesetz, Die Welt, 2023. 
[3]    Ißler, R.; Schnitzlbaumer, M.: Biomethanaufbereitung und Einspeisung in das Erdgasnetz, Universität Kassel, 2021. 
[4]    Schommer, S.: Energiekrise – Wieso heizen wir nicht mit Biogas?, SWR Fernsehen, 2022. 
[5]    Homepage Biogas Hochreiter. 
[6]    Broschüre Stadtwerke Rosenheim. 
[7]    Destatis: Umweltökonomische Gesamtrechnungen. Private Haushalte, 2023. 
[8]    Plattform Zukunft Grünes Gas: 2021 war Rekordjahr für Biomethan-Produktion. (…), 2023. 
[9]    Dotzauer, M.; Barchmann T.; Schmieder U.; Rensberg N.; Stinner W.; Arnold K.; Krüger Ch.: Kurzstudie zur Rolle von Biogas für ein klimaneutrales, 100 % erneuerbares Stromsystem 2035, DBFZ, 2017. 
[10]    Siekmann, A.: Von Biogas zu Biomethan, Alternative zu Erdgas: Mit Biomethan 7 Mio. Haushalte beheizen, Agrarheute, 2023. 
[11]    DBFZ: Die Rolle von Biogas für eine sicherer Gasversorgung in Deutschland, 2023. 
[12]    Schraufstetter, W.: Biogas, Biomethan, 2005. 
[13]    FNR: Biogas-Faustzahlen, 2023. 
[14]    Dunkelberg, E.; Salecki, S.; Weiß, J.; Rothe, S.; Bönning, G.: Biomethan im Energiesystem, IÖW, 2015. 

Tina Horstkotte, freie Mitarbeiterin, Raubling, anhorstkotte@web.de
Philipp Mendt, Abteilungsleiter Anlagenbetrieb & Holzvergasung, Stadtwerke Rosenheim GmbH & Co. KG, Rosenheim, philipp.mend@swro.de
Lukas Tanzer, Entwicklungsingenieur Holzvergasung, Stadtwerke Rosenheim GmbH & Co. KG, Rosenheim, lukas.tanzer@swro.de, swro.de
Martin Vorwallner, Geschäftsführer, Biogas Hochreiter GmbH, Schnaitsee, m.vorwallner@biogas-hochreiter.de, biogas-hochreiter.de