Biomethan

Biomethan – Definition, Biogasanlagen, Biomethan als Energiespeicher und Kraftstoff

Inhalt des Wiki-Artikels

• Biomethan – ein Gas für viele Zwecke
• Biogasanlagen in Deutschland
• Mit Biomethan Energie im Erdgasnetz speichern
• Biomethan als gasförmiger Kraftstoff
• Förderungen für Biomethan im Rahmen des EEG
• Treibhausgasemissionen von Biomethan berechnen

Biomethan – ein Gas für viele Zwecke

Biomethan ist ein Gas, das aus Energiepflanzen wie Mais, Gras, Winterroggen oder aus organischen Reststoffen wie Hühnertrockenkot, Rinder- und Schweinegülle gewonnen wird. Der Begriff Bioerdgas wird synonym verwendet. Als Äquivalent zu Erdgas kann Biomethan sowohl ins Erdgasnetz eingespeist als auch zum Antrieb von Erdgasautos genutzt werden. Das Biogas kann nebstdem zur Strom- und Wärmeerzeugung sowie zum Speichern von erneuerbaren Energien genutzt werden.¹

Biogasanlagen in Deutschland

Um Biomethan zu erhalten, wird zunächst Biogas produziert und anschließend aufbereitet. In Deutschland gibt es circa 9000 Biogasanlagen, die rund 14 Prozent des erneuerbaren Stroms und knapp zehn Prozent der regenerativen Wärme liefern.² Biogas wird durch die Vergärung von Energiepflanzen, Gülle oder organischen Abfällen gewonnen. Das so erzeugte Gas hat einen Methangehalt von 50 bis 75 Prozent, außerdem sind Kohlendioxid, kleine Mengen an Schwefelwasserstoff und andere Spurengase enthalten. Um Methan anstelle von Erdgas nutzen zu können, müssen die anderen Stoffe durch ein Aufbereitungsverfahren abgetrennt werden. In Deutschland sind die folgenden fünf Verfahren gängig:

• Druckwechseladsorption
• Druckwasserwäsche
• Physikalische Wäsche
• Chemische Wäsche
• Membrantrennverfahren

Durch die Aufbereitungsverfahren lässt sich der Methananteil auf bis zu 98 Prozent steigern.³ Während die Nutzung des vielseitigen Biomethans einige Vorteile mit sich bringt, ist die Erzeugung mit Nachteilen verbunden. Biogasanlagen sind nämlich Industriebetriebe, die mit Umweltbelastungen und Risiken einhergehen. Durch das brennbare Biogas und wassergefährdende Stoffe wie Gülle, Substrate und Gärreste besteht eine erhöhte Unfallgefahr. Großteils werden nachwachsende Rohstoffe wie Mais für die Erzeugung von Energie genutzt, deren Anbau mit weiteren Umweltbelastungen verbunden ist. Darüber hinaus entweicht aus Biogasanlagen aufgrund älterer oder unzureichender Technik Methan unkontrolliert in die Atmosphäre, im Durchschnitt handelt es sich um fünf Prozent des produzierten Biomethans, also eine nicht gerade unerhebliche Menge. Erst seit 2012 sind Biogasanlagen genehmigungspflichtig, sie müssen nun gewisse immissionsschutzrechtliche Anforderungen erfüllen.⁴

Mit Biomethan Energie im Erdgasnetz speichern

Ein Vorteil von Biomethan gegenüber Erdgas ist, dass es eine regenerative Energiequelle ist. Zudem kann die für Erdgas angelegte Infrastruktur ohne Anpassungen auch für Methan genutzt werden. Derzeit speisen circa 200 Anlagen Biomethan in die bestehende Gasinfrastruktur ein.⁵ Darüber hinaus können erneuerbare Energien in Methan umgewandelt und ins Erdgasnetz eingespeist werden. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil Windkraft- und Photovoltaikanlagen Strom wetter- beziehungsweise tageszeitenabhängig produzieren. Über eine Methanisierung kann die elektrische Energie zu Zeiten einer hohen Stromproduktion in chemische Energie umgewandelt und bei Bedarf wieder abgerufen werden. Dieses Konzept ist unter dem Namen Power-to-Gas bekannt.

Das Erdgasnetz in Deutschland ist gut ausgebaut, es besitzt eine Gesamtlänge von rund 530 000 Kilometern. Biomethan kann über dieses Netz verteilt und in ihm gespeichert werden, auch über die sogenannten Dunkelmonate hinweg, in denen erneuerbare Energien nur beschränkt zur Verfügung stehen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Biomethan als längerfristiger Speicher für erneuerbare Energien geeignet ist. Der große Vorteil eines solchen Speichers ist, dass er orts- und zeitunabhängig ist.

Biomethan als gasförmiger Kraftstoff

Als Kraftstoff kann Biomethan anstelle von Erdgas genutzt werden, es sind keine Anpassungen des Autos erforderlich. Beide Gase werden in einem Tank mit einem Druck von 200 bar gespeichert und über entsprechende Zapfsäulen an Tankstellen vertrieben. Die Preise für Biomethan beziehungsweise Erdgas müssen pro Kilogramm ausgewiesen werden. Damit eine gewisse Qualität gewährleistet ist, gilt für beide Kraftstoffe eine Norm. Die normgerechten Kraftstoffe sind in jedem Verhältnis mischbar, so dass sie auch abwechselnd getankt werden können. Erdgasautos sind in der Regel mit einem zusätzlichen Benzintank ausgerüstet, der eine hohe Reichweite gewährleistet und unabhängig von Gastankstellen macht. Der Energiegehalt eines Kilogramms Biomethan ist gleich dem von 1,5 Liter Ottokraftstoff oder 1,3 Liter Diesel. Im Vergleich zu Benzin verursacht Biomethan rund 81 Prozent weniger Treibhausgasemissionen.⁶ Reines Biomethan wird in Deutschland bereits an mehr als 120 Tankstellen angeboten. An einem Drittel von rund 900 Energietanksäulen ist Erdgas erhältlich, dem Biomethan beigemischt ist.⁷

Förderungen für Biomethan im Rahmen des EEG

Biogasanlagen sind Inhalt des Erneuerbare-Energien-Gesetzes, kurz EEG, und förderungsfähig. Anlagen, die ab 2012 den Betrieb aufgenommen haben, werden mit einer Grundvergütung und einer Rohstoffvergütung unterstützt. Für Biogasanlagen, die vor diesem Jahr in Betrieb gingen, gelten die Richtlinien des EEG 2009. Darüber hinaus wird für Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Biogas, deren Inbetriebnahme vor dem 1. August 2014 erfolgte, eine Flexibilitätsprämie laut EEG 2017 gewährt, wenn ein Teil der installierten Leistung der bedarfsorientierten Stromerzeugung zugeführt wird. Außer der Vergütung im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes gibt es weitere Förderprogramme für Biogasanlagen, etwa von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) oder das Marktanreizprogramm (MAP).

Treibhausgasemissionen von Biomethan berechnen

Die Umstellung von fossilen auf regenerative Energien dient vor allem dazu, Treibhausgasemissionen zu vermeiden, um national festgesetzte Klimaschutzziele zu erreichen. Vergleichswerte werden anhand einer Formel berechnet, so dass der Einspareffekt von beispielsweise Biomethan gegenüber Diesel und Benzin offensichtlich wird. Dabei wird die gesamte Bereitstellungskette berücksichtigt, die mit der Erzeugung und Nutzung von Biomethan beziehungsweise der fossilen Kraftstoffe in Verbindung steht. Zunächst werden die gesamten Emissionen gemäß der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung berechnet. Die Gesamtemissionen E setzen sich aus Treibhausgasemissionen und Treibhausgaseinsparungen zusammen. Die Formel zur Berechnung lautet:

E = e_ec+e_l+e_p+e_td+e_u–e_sca–e_ccs–e_ccr–e_ee

Treibhausgasemissionen aus:

• e_ec = der Rohstoffgewinnung
• e_l = Landnutzungsänderung
• e_p = der Verarbeitung
• e_td = dem Transport und Distribution
• e_u = der Nutzung

Treibhausgaseinsparungen durch:

• e_sca = bessere landwirtschaftliche Bewirtschaftungspraktiken
• e_ccs = Abscheidung und geologische Speicherung von CO₂
• e_ccr = Abscheidung und Ersetzung von CO₂
• e_ee = überschüssigen Strom aus Kraft-Wärme-Kopplung

Nachdem so die Gesamtemissionen ermittelt wurden, folgt die Berechnung des Treibhausgasminderungspotenzials nach der Formel:

THG – Minderung = [E_{Fossilbrennstoff} – E_{Biokraftstoff} / E_{Fossilbrennstoff}] ∙ 100

• THG = Treibhausgasemissionen
• E_{Fossilbrennstoff} = Gesamtemissionen des fossilen Referenzbrennstoffs
• E_{Biokraftstoff} = Gesamtemissionen bei der Verwendung des Biokraftstoffs, zum Beispiel Biomethan

Laut der Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung ist E_{Fossilbrennstoff} auf 83,8 g CO₂-Äq./MJ festgelegt.⁸