Bioerdgas

Rohrleitungen für Erdgas und Bioerdgas

Biomethan, auch bekannt als Bioerdgas oder auch fälschlich nur „Biogas“, ist ein auf Erdgasqualität aufbereitetes Gasgemisch, das aus Biogas gewonnen wird. Die Biogasaufbereitung umfasst vor allem eine weitgehende Entfernung des Kohlendioxid- und des Schwefelwasserstoff-Anteils sowie eine Verdichtung auf 200 bis 300 bar. Eine Qualitätsbeschreibung liegt derzeit (Stand: 2008) nicht vor. Biomethan kann vor allem energetisch als direktes Substitut für Erdgas genutzt werden.

Aufbereitung

Hauptartikel Biogasaufbereitung

Für die Erzeugung von Biogas in Biogasanlagen kommen in der Regel Energiepflanzen, Gülle und/oder organische Reststoffe als Substrate zum Einsatz. Im Regelfall erfolgen die ersten Schritte der Aufbereitung und Grobreinigung wie die Entfeuchtung und Entschwefelung bereits in der Biogasanlage. Das resultierende Rohbiogas enthält nach diesen Schritten einen Methananteil von durchschnittlich 60% und einen Kohlendioxidanteil von 35%, der Rest setzt sich aus Wasserdampf, Stickstoff und anderen Gasen zusammen.

Bei der nachgeschalteten Erzeugung von Biomethan werden als Feinreinigung die Bestandteile Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff durch verschiedene physikalische und chemische Verfahren der Absorption, Adsorption und Filtrierung aus dem Biogas entfernt und der Methananteil dadurch angereichert. Das verbleibende Produkt wird nachfolgend zur Einspeisung in das Erdgasnetz oder zur Produktion des Biokraftstoffs verdichtet.

Verbreitung und Ökonomie

Wegen den erforderlichen Investitionen gilt die Biogasaufbereitung ab einer Kapazität von etwa 250 bis 500 m³ Biomethan pro Stunde als wirtschaftlich sinnvoll, das entspräche einer Anlagenkapazität von 1 bis 2 Megawatt_el bei direkter Biogasverstromung im BHKW. In Deutschland sind Anfang 2009 14 Anlagen zur Biomethanerzeugung mit Kapazitäten zwischen 148 m³ und 1000 m³ pro Stunde in Betrieb, 16 Anlagen sind in Bau oder Planung.^[1] Für 2009 werden bundesweit zwischen 45 und 50 neue Anlagen erwartet. Erklärtes Ziel der Bundesregierung ist es, dass in Deutschland im Jahr 2020 etwa 60 Milliarden Kilowattstunden Biomethan pro Jahr erzeugt werden. Das entspricht der Kapazität von rund 1200 bis 1800 Biomethananlagen.^[2]

Nutzung

Biomethan wird energetisch genutzt, indem es entweder in das Erdgasnetz eingespeist (Bioerdgas) oder als Biokraftstoff verwendet wird. Während der Einspeisung eine zunehmende Bedeutung zukommt stellt die Nutzung von Biomethan als Kraftstoff bisher nur eine Nischenanwendung dar.

Einspeisung in das Erdgasnetz

Für die Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz muss eine Reihe technischer Eigenschaften des Gases erfüllt sein. Diese betreffen vor allem die Zusammensetzung wie auch die verbrennungstechnischen Brenndaten (Gasbeschaffenheit). Weitere Regelungen bestehen für den Herstellungsprozess, die Einspeisetechnik und die Odorierung. Während zur Nutzung in Blockheizkraftwerken, in denen Biogas aktuell vor allem verwendet wird, Rohbiogas genutzt wird kann für die Erdgasnetzeinspeisung nur das aufbereitete Biomethan verwendet werden.

Für die Übernahme von Bioerdgas in das Netz darf keine Angleichung oder Umwandlung des Gases erforderlich sein, es muss also in den wesentlichen Eigenschaften dem Erdgas entsprechen. Innerhalb der durch die DIN 1340 festgelegten Brenngasfamilie „Methanreiche Gase“ und der darin enthaltenen Gruppen L („low“) und H („high“) muss das Biomethan folgende Werte einhalten:

1. Wobbe-Index von W_S,N = 10,5-13,0 kWh/m³ (Gesamtbereich), Nennwert = 12,4 kWh/m³; darf zeitlich begrenzt bis auf 10 kWh/m³ fallen.
2. Wobbe-Index von W_S,N = 12,8-15,7 kWh/m³ (Gesamtbereich), Nennwert = 15 kWh/m³; darf zeitlich begrenzt bis auf 12 kWh/m³ fallen.

Insbesondere innerhalb der H-Gruppe ist entsprechend aufbereitetes Biogas bei weitgehender Kohlendioxidentfernung mit einem Brennwert von etwa 11,6 kWh/m³ nur als Zusatzgas möglich.

Bei der Gasentnahme erfolgt die Differenzierung zwischen Erdgas und Biomethan auf rechnerischer Basis – eine dem eingespeisten Biomethan gleiche Menge Erdgas wird an einer beliebigen Stelle des Netzes entnommen. Ein Großteil des in das Erdgasnetz eingespeisten Biomethans wird in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt, da die BHKW-Betreiber so erhöhte Stromvergütungen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz erhalten. Zudem bieten einzelne Gasversorger gegen Aufpreis die Lieferung von Erdgas mit Biomethananteil als gegenüber reinem Erdgas umweltfreundlichere Alternative.^[3]

Nutzung als Kraftstoff

Vergleich von Biokraftstoffen in Deutschland

Biokraftstoff	Jahresertrag pro Hektar	Kraftstoff- Äquivalent	Tankstellenpreise pro Liter
Pflanzenöl (Rapsöl)	1.480 Liter	1l = 0,96l Diesel	1,18 EUR (Mai 2008)1
Biodiesel (Rapsölmethylester)	1.550 Liter	1l = 0,91l Diesel	1,40 EUR (Juni 2008)2
Bioethanol	2.560 Liter	1l = 0,65l Benzin	1,21 EUR (E85, Mai 08)3
BtL-Kraftstoff (Biomass-to-Liquid)	bis 4.030 Liter	1l = 0,97l Diesel	k.A.
Biomethan ("Bioerdgas")	3.540 Kilogramm	1 kg = 1,40l Benzin	0,93 EUR (Juni 08)4
Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): Biokraftstoffe Basisdaten Deutschland (PDF), Stand: 2008-01, außer: 1C.A.R.M.E.N. e.V., 2UFOP, 3C.A.R.M.E.N. e.V., 4Eon Avacon (Biogastankstelle Jameln)

Biomethan kann ebenso wie Erdgas als Treibstoff in Kraftfahrzeugmotoren genutzt werden, bisher wird Biogas allerdings selten auf diesem Weg verwertet. Fahrzeuge, die für den Einsatz von reinem oder bivalentem Erdgasbetrieb umgerüstet sind, können auch mit Biomethan betrieben werden. Im Gegensatz zu Erdgas ist Biomethan allerdings nahezu CO₂-neutral. In Deutschland existiert eine öffentliche Biomethan-Tankstelle in Jameln. Durch die oben beschriebene und zunehmende Bioerdgas-Einspeisung nimmt allerdings auch der Anteil an Biomethan im Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge zu.

Wegen der hohen elektrischen Wirkungsgrade könnte in Zukunft zudem die Verwertung von Biogas in Brennstoffzellen interessant sein. Der hohe Preis für die Brennstoffzellen, die aufwendige Gasaufreinigung und die in Praxisversuchen bisher noch geringe Standzeit verhindern derzeit eine breitere Anwendung dieser Technik.

Rechtlicher Rahmen

Die Biogaseinspeisung wird von zahlreichen rechtlichen Regelungen bestimmt, darunter in Deutschland das Energiewirtschaftsgesetz, die Gasnetzentgeltverordnung sowie Regelwerke des DVGW. Durch die seit April 2008 gültige Gasnetzzugangsverordnung (GasNZV) wurde der Zugang von Biomethan zum Erdgasnetz deutlich vereinfacht. Zudem konkretisiert die Verordnung die Zielsetzung der Bundesregierung für den Ausbau der Biogaseinspeisung: Bis zum Jahr 2020 sollen jährlich 60 Mrd. kWh Biogas und bis zum Jahr 2030 100 Mrd. kWh Biogas in das Gasnetz eingespeist werden^[4].^[5]

Literatur

• Stefan Klinski: Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz. Studie vom Institut für Energetik und Umwelt gGmbH und der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH. 3. Auflage, herausgegeben von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Gülzow 2007. (pdf)

Einzelnachweise

1. ↑ Biogaspartner – Projektliste Deutschland
2. ↑ Biogasnutzung im ländlichen Raum - Der Beitrag verschiedener Anlagenkonzepte zur regionalen Wertschöpfung und ihre Umweltleistung.
3. ↑ Hinrich Neumann, 2009: Run auf Biomethan überrascht die Branche. (pdf) In: top agar 2/2009, S.116-120
4. ↑ Gasnetzzugangsverordnung (GasNZV), §41a
5. ↑ Deutsche Energie-Agentur: www.Biogaspartner.de – Politik und Recht

Weblinks

• Inormationsseite der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena) zur Einspeisung von Biomethan
• österreichische Informationsplattform zur Einspeisung von Biomethan