Mehr als eine Quelle grünen Stroms

Aber jetzt scheint sich das Blatt zu wenden. Mit dem Krieg in der Ukraine und der Angst, dass Deutschland im Winter die Energie für Strom und Wärme ausgeht, gewinnt das Biogas wieder an Popularität. Biomasse deckt in Deutschland rund ein Zehntel des Strombedarfs – immerhin. „Kurzfristig könnten wir die Produktivität der Anlagen sogar noch um 20 Prozent steigern, ohne dafür technisch aufrüsten zu müssen“, sagt Andrea Horbelt, Pressesprecherin des Fachverbands Biogas, „indem wir die vorhandene Anlagenkapazität voll nutzen und jetzt die in den Silos gelagerten Energiepflanzen vergären.“

Nach 20 Jahren läuft die Förderung durch das EEG aus. Allein auf Strom zu setzen, reicht auf Dauer nicht mehr. Künftig soll das Gas vielfältiger genutzt werden. Es besteht zu 53 Prozent aus Methan und zu 46 Prozent aus Kohlendioxid. Dazu kommen Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und Stickstoff. Reinigt man das Gas, um Methan und Kohlendioxid abzutrennen, stehen hochwertige Rohstoffe zur Verfügung. Anders als Rohbiogas kann das saubere Methan ins Erdgasnetz eingespeist oder in Lkw als Treibstoff genutzt werden. Außerdem kann man damit Industriebetriebe in der Region versorgen, etwa Glashersteller, die es zum Schmelzen benötigen.

Auch das Kohlendioxid ist ein wertvoller Rohstoff für die Industrie – etwa für die Lebensmittelproduktion, für Feuerlöscher, für die Harnstoff- und Düngerherstellung oder die Getränkeindustrie (siehe auch „Heute Übeltäter, morgen Held“). Das Fraunhofer-Institut IEE ist an dem Projekt „Bio-CO2“ beteiligt, in dem unter anderem erforscht wird, wie sich das CO2 von den anderen Molekülen im Biogas trennen lässt. „Für uns besteht die Zukunft darin, das Biogas als wertvollen Rohstoff zu betrachten. Es nur zu verstromen und das CO2 wieder in die Atmosphäre zu entlassen, ist nicht mehr zeitgemäß“, sagt Michael Beil, Spezialist für Erneuerbare Gase und Kollege von Bernd Krautkremer am Fraunhofer IEE. Die Forscher untersuchen in dem Projekt, ab welcher Betriebsgröße sich Anlagen für die Gasreinigung oder gar die Abtrennung des Kohlendioxids rechnen.

Bernd Krautkremer hält es für den richtigen Ansatz, wenn sich Biogas-Produzenten zusammenschließen, damit sich die Aufbereitung des Gases rechnet. In Rheinland-Pfalz wird Biogas über ein 45 Kilometer langes Leitungsnetz aus sieben landwirtschaftlichen Betrieben zu einer zentralen Aufbereitungsstation am Flughafen Bitburg geleitet. Von dort kann das Biogas dann in das Erdgasnetz eingespeist oder als Kraftstoff für Lastwagen genutzt werden.

Stütze für eine sichere Energieversorgung

Biogasanlagen sind auch in Forschungsaktivitäten eingebunden, die die Energieversorgung sicherer machen sollen. So erkunden die Fraunhofer-Experten um Bernd Krautkremer zusammen mit dem hessischen Landkreis Hersfeld-Rotenburg und vielen anderen Partnern im Projekt Energy-Islands-HERO, wie sich sichere Energieinseln schaffen lassen. Denn wenn es künftig einen großen Blackout geben sollte, würde auch die bisherige Biogasanlagen-Technik ausfallen. Selbst Solaranlagen müssten sich abschalten, weil sie in das zusammengebrochene Stromnetz nicht mehr einspeisen könnten. Die Forscher untersuchen, wie die Stromversorgung in der Region mithilfe von Biogas, Photovoltaik und Windenergie für die Zeit des Blackouts weitgehend autark funktionieren könnte. Mit dabei sind Firmen, Krankenhäuser, Wasserwerke, Altenheime und Hausbesitzer. Die Stärke des Biogases besteht darin, dass es anders als Photovoltaik und Windräder auch dann Strom und Wärme liefert, wenn es dunkel und windstill ist. Je nach Bedarf wird dann mehr oder weniger Biogas verbrannt.

Die Idee, Biogas flexibel zu nutzen, hat sich in der Branche erst in den letzten zehn Jahren verbreitet. Anfang der 2000er-Jahre liefen die Anlagen, um möglichst viele Kilowattstunden Strom zu produzieren. Sie auf den schwankenden Strombedarf oder die Stromproduktion aus Sonne und Wind abzustimmen, war damals noch kein Thema. „Die Strommärkte haben unserer Branche eindeutig das Signal gegeben, dass wir uns für die flexible Produktion fit machen müssen“, sagt Manuel Maciejczyk, Geschäftsführer des Fachverbands Biogas. Zum Teil haben sich die Betriebe schon umgestellt: Durch größere Gasspeicher und zusätzliche Blockheizkraftwerke können sie die Stromproduktion bei Bedarf leichter hochfahren.

Künftig soll auch der Vergärungsprozess flexibler werden. Der mikrobiologische Abbau verläuft in mehreren chemischen Stufen. Entkoppelt man diese – etwa indem man die festen und flüssigen Bestandteile der Biomasse trennt – lässt sich die Aktivität der Bakterien in den Fermentern gut steuern und die Gaserzeugung innerhalb weniger Stunden hoch- und runterfahren.

Das Ziel: Weniger Mais

Bleibt die Frage, mit welchem Material die Bakterien in den Fermentern künftig gefüttert werden sollen. Zwar hat der Mais heute noch den größten Anteil an der Biomasse, doch soll dieser künftig deutlich verringert werden. „Der Kritik an den Monokulturen müssen wir uns stellen“, sagt Manuel Maciejczyk. Bis Ende 2023 wird in Deutschland eine neue Biomasse-Nachhaltigkeitsstrategie entwickelt, die festlegen wird, welche Arten von Biomasse künftig in verschiedenen Industriezweigen zum Einsatz kommen dürfen. „Sicher ist, dass wir langfristig von der alleinigen Produktion von Energiepflanzen wegkommen werden. Wir streben daher eine Doppelnutzung an“, sagt Maciejczyk. Ein Beispiel dafür sei der Anbau von mehrjährigen Blühpflanzen. Diese lieferten nicht nur Biomasse, sondern böten Insekten Nahrung. Der Vorteil: Man kann sie über mehrere Saisons ernten, ohne jedes Jahr neu einsäen zu müssen. Eine Alternative zum Mais sei etwa die Durchwachsene Silphie, eine Blume, die dauerhaft wächst. Das erspart den Bauern viel Arbeit. Zudem verhindert die Pflanzendecke die Bodenerosion. Beim Projekt „Energie aus Wildpflanzen“ ermitteln Experten des Bauernverbandes und des Unternehmens Agrokraft aus Bad Neustadt an der Saale im bayerischen Landkreis Rhön-Grabfeld, wie sich Wildpflanzenmischungen über die Jahre entwickeln und welchen Ertrag sie bringen. Bekannt ist, dass Wildpflanzen nur etwa halb so viel Biogas wie Mais liefern. Daher untersuchen die Projektpartner, inwieweit sich alternative Pflanzen rechnen. Nutzt man Biogas für Strom, Wärme und die Produktion von Kraftstoff oder gar CO2 als Industrie-Rohstoff, können solche Projekte durchaus zum Erfolg werden. In einem jedoch ist sich Fraunhofer-Experte Bernd Krautkremer sicher: „Die Betriebe, die auch weiterhin nur auf Strom setzen, werden die nächsten Jahre nicht überleben.“