nnz-Forum: Biogas- oder Biomethananlage?
Dienstag, 06. November 2012, 11:07 Uhr
Verwundert und belustigt las Dr. Werner Steinmetz kürzlich eine Verlautbarung der Pressestelle der Stadtverwaltung, in der ein Prof. Fischer mit den Worten zitiert wurde, dass die Erzeugung von Biomethan die derzeit „höchsteffizienteste“ Form der Bioenergienutzung sei. Wer auch immer der Wortschöpfer dieses Superlativs der Superlative war, es sei gleich am Anfang festgestellt, dass Biomethanerzeugung nicht die effizienteste Form der Biogasnutzung ist...
Dem Leser zum Verständnis: In Biomethananlagen (BMA) wird wie in klassischen Biogasanlagen (BGA) aus Abprodukten wie Gülle, Klärschlamm oder Schlempe und auch nachwachsenden Rohstoffen (Mais, Weizen etc) Biogas erzeugt. Im Unterschied zur BGA wird jedoch danach in der BMA in verschiedenen Verfahrensstufen aus dem Biogas u.a. das Kohlendioxid (CO2) entfernt. Am Ende liegt dann ein dem Erdgas gleichwertiges Brenngas vor, das Biomethan. Dieses wird ins Mitteldruck- Erdgasnetz eingespeist. Wird aus diesem Erdgasnetz dann ein weiter entferntes Block-Heizkraftwerk mit Erdgas versorgt, dann darf der Betreiber den so erzeugten Strom nach dem Erneuerbaren Energie Gesetz EEG abrechnen.
Damit gewährt der Gesetzgeber dem BHKW-Betreiber einen hohen wirtschaftlichen Anreiz. Man stellt sich also vor, dass die Gasmotoren des Heizkraft-werkes quasi virtuell mit dem Biomethan betrieben werden. Ein weiterer Vorteil: Das Biomethan kann ganzjährig ins Erdgasnetz als großen Gasspeicher eingespeist werden. Die EVN plant zur Zeit ein solches Projekt einer BMA, um so auch in Zukunft die drei großen Gasmotoren-Heizkraftwerke mit den „Segnungen“ des EEG wirtschaftlich betreiben zu können.
Die möglichen Standorte Himmelgarten und Bielen haben inzwischen eine Bürgerinitiative „Stoppt Biogas“ auf den Plan gerufen, die sich vehement gegen die Anlage in ihrer Wohnnähe richtet.
Ich teile nicht die offensiven Argumente der Bürgerinitiative gegen Biogasanlagen generell. Die Stromerzeugung aus Biogas ist ökonomisch wie ökologisch eine beeindruckende Erfolgsgeschichte. Ca 7.500 BGA in Deutschland sprechen für sich. Und ein Getreide- oder Rapsfeld wäre mir in der Nähe meines Grundstückes alle mal lieber als eine Windanlage oder eine von Photovoltaikmodulen eingeschwärzte und verunkrautete Brache.
Aber zurück zu BGA und BMA: Es soll die direkte Biogasverstromung durch Biogasmotoren vor Ort mit der indirekten (virtuellen) Verstromung mittels Biomethan im entfernten Heizkraftwerk verglichen werden. Um nicht Äpfel mit Birnen zu vergleichen erfolgt die Bewertung über die Primärenergie. Die Motorabwärme soll in beiden Fällen genutzt werden. Bei der Direktverstromung wandelt ein Biogasmotor 1 m3 Biogas (CH=50%) um in 2,1 kWh Strom (elektrische Arbeit). Wird nun Rohbiogas zu Biomethan „veredelt“, so muß dafür 1,13 kWh Primärenergie je m3 Biogas zusätzlich aufgewendet werden.
Darin enthalten sind Elektroenergie, Hilfsstoffe und Gasverluste. So bleibt von 5 kWh Primärenergie, die als Heizwert Hu in dem m3 Biogas enthalten ist, fiktiv im Biomethan nur noch 3,87 kWh übrig. Bei der Verstromung im entfernten Heizkrafwerk erhält man daraus nur noch 1,63 kWh el. Arbeit. Fazit: Der elektrische Wrkungsgrad der direkten Biogasverstromung liegt mit 42,5 % weit höher als bei der indirekten Verstromung über das Biomethan mit nur noch 32,6 %. Die CO2-Emission ist bei der BMA 30,5 % höher!! Dabei wurde berücksichtigt, dass Biogas eine weit höhere Klopffestigkeit als das „veredelte“ Biomethan hat. Der Wirkungsgrad des Biogasmotors ist deshalb besser als der des Erdgasmotors (gleiches Fabrikat u. gleichen Motortyp vorausgesetzt!)
Da die Projektunterlagen des EVN nicht zugänglich sind, mußte ich den Primärenergieaufwand für die Biogasaufbereitung einem Projekt einer großtechnischen Anlage zur Biogasverflüssigung entnehmen. Diese sollte in den 1980iger Jahren im VEG Tierzucht Nordhausen errichtet werden. Ich war damals Projektleiter. Mit der Planung war die Prowa Dresden beauftragt. Das Verflüssigungsverfahren wurde vom KCA (heute Linde) Dresden entwickelt. Grundlagenuntersuchungen liefen an der TU Dresden / WB Kältetechnik.
Dieses ambitionierte Großprojekt der drei Nordhäuser Betriebe TINO, IFA und KTN kam nicht mehr zur Ausführung. Die Wende 1989 machte jegliche Alternativkraftstoffe unattraktiv. Die CO2-Entfernung erfolgte bei dieser KCA-Anlage durch eine Druckwasserwäsche. Falls bei der neuen EVN- Anlage als CO2-Absorbens anstelle Wasser Polyethylenglykol angewendet wird, so verringert sich der Elektroenergieaufwand um rund 1/3. An der schlechten energetischen und ökologischen Bilanz der Biomethananlage ändert sich jedoch nichts grundsätzliches.
Man muß nicht Ingenieur sein, um zu erkennen, dass die Umwandlung von Biogas in ein (gasmotorisch) geringerwertiges Biomethan durch den zusätzlichen Energieaufwand eine schlechtere Effizienz ergibt.
Natürlich ist die Verstromung von Biomethan immer noch effizienter als eine Biogasverstromung, bei der die Motorabwärme nicht genutzt wird. Aber eine solche Anlage sollte nicht der Maßstab für nachhaltige kommunale Energiepolitik sein. Die BGA der Fa. Van Asten z. B. nutzt laut Auskunft des technischen Leiters H. Hesse die verfügbare Wärme zu 90 %. Eine Van Asten - Anlage in Uthleben mit 1,6 MWel nutzt die Wärme zu 70 %. Ein Nahwärmekonzept ist dort geplant zur weiteren Biogasnutzung. Im Landkreis Nordhausen gibt es überdies Standorte, an denen man ganzjährig diejenige Biogasmenge zur Strom- und Wärmeerzeugung nutzen könnte, die eine BGA in der doppelten Größe der EVN-BMA erzeugt. Wahrlich „Höchsteffizienz“!
Dr.-Ing. habil. W. Steinmetz, Nordhausen
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Dem Leser zum Verständnis: In Biomethananlagen (BMA) wird wie in klassischen Biogasanlagen (BGA) aus Abprodukten wie Gülle, Klärschlamm oder Schlempe und auch nachwachsenden Rohstoffen (Mais, Weizen etc) Biogas erzeugt. Im Unterschied zur BGA wird jedoch danach in der BMA in verschiedenen Verfahrensstufen aus dem Biogas u.a. das Kohlendioxid (CO2) entfernt. Am Ende liegt dann ein dem Erdgas gleichwertiges Brenngas vor, das Biomethan. Dieses wird ins Mitteldruck- Erdgasnetz eingespeist. Wird aus diesem Erdgasnetz dann ein weiter entferntes Block-Heizkraftwerk mit Erdgas versorgt, dann darf der Betreiber den so erzeugten Strom nach dem Erneuerbaren Energie Gesetz EEG abrechnen.
Damit gewährt der Gesetzgeber dem BHKW-Betreiber einen hohen wirtschaftlichen Anreiz. Man stellt sich also vor, dass die Gasmotoren des Heizkraft-werkes quasi virtuell mit dem Biomethan betrieben werden. Ein weiterer Vorteil: Das Biomethan kann ganzjährig ins Erdgasnetz als großen Gasspeicher eingespeist werden. Die EVN plant zur Zeit ein solches Projekt einer BMA, um so auch in Zukunft die drei großen Gasmotoren-Heizkraftwerke mit den „Segnungen“ des EEG wirtschaftlich betreiben zu können.
Die möglichen Standorte Himmelgarten und Bielen haben inzwischen eine Bürgerinitiative „Stoppt Biogas“ auf den Plan gerufen, die sich vehement gegen die Anlage in ihrer Wohnnähe richtet.
Ich teile nicht die offensiven Argumente der Bürgerinitiative gegen Biogasanlagen generell. Die Stromerzeugung aus Biogas ist ökonomisch wie ökologisch eine beeindruckende Erfolgsgeschichte. Ca 7.500 BGA in Deutschland sprechen für sich. Und ein Getreide- oder Rapsfeld wäre mir in der Nähe meines Grundstückes alle mal lieber als eine Windanlage oder eine von Photovoltaikmodulen eingeschwärzte und verunkrautete Brache.
Aber zurück zu BGA und BMA: Es soll die direkte Biogasverstromung durch Biogasmotoren vor Ort mit der indirekten (virtuellen) Verstromung mittels Biomethan im entfernten Heizkraftwerk verglichen werden. Um nicht Äpfel mit Birnen zu vergleichen erfolgt die Bewertung über die Primärenergie. Die Motorabwärme soll in beiden Fällen genutzt werden. Bei der Direktverstromung wandelt ein Biogasmotor 1 m3 Biogas (CH=50%) um in 2,1 kWh Strom (elektrische Arbeit). Wird nun Rohbiogas zu Biomethan „veredelt“, so muß dafür 1,13 kWh Primärenergie je m3 Biogas zusätzlich aufgewendet werden.
Darin enthalten sind Elektroenergie, Hilfsstoffe und Gasverluste. So bleibt von 5 kWh Primärenergie, die als Heizwert Hu in dem m3 Biogas enthalten ist, fiktiv im Biomethan nur noch 3,87 kWh übrig. Bei der Verstromung im entfernten Heizkrafwerk erhält man daraus nur noch 1,63 kWh el. Arbeit. Fazit: Der elektrische Wrkungsgrad der direkten Biogasverstromung liegt mit 42,5 % weit höher als bei der indirekten Verstromung über das Biomethan mit nur noch 32,6 %. Die CO2-Emission ist bei der BMA 30,5 % höher!! Dabei wurde berücksichtigt, dass Biogas eine weit höhere Klopffestigkeit als das „veredelte“ Biomethan hat. Der Wirkungsgrad des Biogasmotors ist deshalb besser als der des Erdgasmotors (gleiches Fabrikat u. gleichen Motortyp vorausgesetzt!)
Da die Projektunterlagen des EVN nicht zugänglich sind, mußte ich den Primärenergieaufwand für die Biogasaufbereitung einem Projekt einer großtechnischen Anlage zur Biogasverflüssigung entnehmen. Diese sollte in den 1980iger Jahren im VEG Tierzucht Nordhausen errichtet werden. Ich war damals Projektleiter. Mit der Planung war die Prowa Dresden beauftragt. Das Verflüssigungsverfahren wurde vom KCA (heute Linde) Dresden entwickelt. Grundlagenuntersuchungen liefen an der TU Dresden / WB Kältetechnik.
Dieses ambitionierte Großprojekt der drei Nordhäuser Betriebe TINO, IFA und KTN kam nicht mehr zur Ausführung. Die Wende 1989 machte jegliche Alternativkraftstoffe unattraktiv. Die CO2-Entfernung erfolgte bei dieser KCA-Anlage durch eine Druckwasserwäsche. Falls bei der neuen EVN- Anlage als CO2-Absorbens anstelle Wasser Polyethylenglykol angewendet wird, so verringert sich der Elektroenergieaufwand um rund 1/3. An der schlechten energetischen und ökologischen Bilanz der Biomethananlage ändert sich jedoch nichts grundsätzliches.
Man muß nicht Ingenieur sein, um zu erkennen, dass die Umwandlung von Biogas in ein (gasmotorisch) geringerwertiges Biomethan durch den zusätzlichen Energieaufwand eine schlechtere Effizienz ergibt.
Natürlich ist die Verstromung von Biomethan immer noch effizienter als eine Biogasverstromung, bei der die Motorabwärme nicht genutzt wird. Aber eine solche Anlage sollte nicht der Maßstab für nachhaltige kommunale Energiepolitik sein. Die BGA der Fa. Van Asten z. B. nutzt laut Auskunft des technischen Leiters H. Hesse die verfügbare Wärme zu 90 %. Eine Van Asten - Anlage in Uthleben mit 1,6 MWel nutzt die Wärme zu 70 %. Ein Nahwärmekonzept ist dort geplant zur weiteren Biogasnutzung. Im Landkreis Nordhausen gibt es überdies Standorte, an denen man ganzjährig diejenige Biogasmenge zur Strom- und Wärmeerzeugung nutzen könnte, die eine BGA in der doppelten Größe der EVN-BMA erzeugt. Wahrlich „Höchsteffizienz“!
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Anmerkung der Redaktion:
Die im Forum dargestellten Äußerungen und Meinungen sind nicht unbedingt mit denen der Redaktion identisch. Für den Inhalt ist der Verfasser verantwortlich. Die Redaktion behält sich das Recht auf Kürzungen vor.
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