Gasförmige Brennstoffe

Neben festen und flüssigen Brennstoffen können auch gasförmige Brennstoffe erzeugt werden. In einer Biogasanlage wird aus verschiedenen natürlichen Ausgangsstoffen, wie Bioabfälle, Mais- oder Grassilage, Biogas gewonnen.

Das Biogas stellt ein brennbares Gas mit einem Anteil von 100 Prozent Methan (10kWh/m³) dar, was durch die Vergärung von organischen Abfällen oder speziell dafür produzierte Energiepflanzen erzeugt wird. Durch die Verbrennung von Biogas entstehen die geringsten Kohlendioxidemissionen bei der Nutzung von Biomasse.

Biogasanlagen können entweder das erzeugte Biogas direkt verbrennen und daraus Elektrizität gewinnen oder dieses in das Erdgasnetz einspeisen. Im letzten Fall ist der Preis für die eingespeiste Biogasmenge an den Erdölpreis gekoppelt und somit großen Preisschwankungen ausgesetzt. Bei der direkten Verbrennung in Verbrennungsmotoren und der anschließenden Einspeisung des Stroms in das Netz wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz ein fester Vergütungssatz mit einer kleinen Degression angesetzt.

Eine weitere Anwendung findet Biogas als verflüssigter Treibstoff bei Drücken zwischen 200bar und 300bar in Kraftfahrzeugen. Der Anteil der Stromerzeugung aus Biogas beträgt 11 Prozent. Im Jahr 2010 ist die Zahl der Biogasanlagen auf 5900 gewachsen. Die Nutzung von gasförmigen Treibstoffen wird in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen, da Biogas mit seiner hohen Energiedichte nicht nur günstig beim Transport ist, sondern auch bei der Speicherung.

Fermenter

Der Fermenter stellt das Herzstück der Biogasanlage dar. Dieser muss, um die mikrobiellen Prozesse zu beschleunigen und zu begünstigen, beheizt werden. Es findet ein biologischer Zersetzungsprozess des Rohstoffs mit Hilfe von verschiedenen Bakterien statt. Dieser erfolgt in verschiedenen Phasen unter Ausschluss von Sauerstoff. Es entsteht ein Rohgas, das zum größten Teil aus Methan (50 bis 75 Prozent) und Kohlendioxid (25 bis 45 Prozent) besteht. Des weiteren treten auch Wasser, Stickstoffe, Ammoniak und Schwefelwasserstoff auf. Die Gasreinigung stellt eine Grundvoraussetzung dar, um im Verbrennungsmotor oder der Umwelt keinen Schaden zuzufügen.

Speicher

In einem großen Gasspeicher wird das erzeugte und gereinigte Biogas einer Biogasanlage zwischengespeichert, bevor es entweder ins Erdgasnetz oder in einem Verbrennungsmotor verbrannt wird. Je nach Art des Ausgangsstoffs ist der Biogasertrag unterschiedlich (siehe Beispiel).

Motor

Für die Erzeugung von Elektrizität wird das Biogas in einem Gas-Ottomotor oder in einem modifizierten Dieselmotor verbrannt. Mit Hilfe eines elektrischen Generators kann Strom erzeugt werden und ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Die Nutzung der Motorwärme ist nicht nur aus energetischer Sicht sinnvoll, sondern auch aus wirtschaftlicher. Die für die Fermentation erforderliche Wärme kann durch die Motorabwärme erfolgen. Die erzeugte Wärme kann aber auch in ein Nah- oder Fernwärmenetz eingespeist und verkauft werden.

Erdgas

Eine weitere Anwendung findet Biogas im Erdgasnetz. Für einen Biogasanlagenbetreiber mit Anschluss zu einem Erdgasnetz können durch die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz notwendige Investitionen für die Verbrennungsmotoren gespart werden. Im Vorfeld findet eine Anpassung des Heizwertes von Biogas statt. Die Aufbereitung von Biogas, um Erdgasqualität zu erreichen, ist anspruchsvoller und lohnt sich bei großen Biogasanlagen nicht. Auch die Verdichtung von Biogas zu mittleren Drücken mit Hilfe von Kompressoren stellt einen weiteren Aufwand für einen Biogasanlagenbetreiber dar.

Die Verteilung von Erdgas findet mit kilometerlangen Pipelines, die im Erdreich verlegt sind, statt. Den größten Bedarf an Erdgas gibt es in Städten, so dass das Erdgas über große Distanzen transportiert werden muss. In den Zwischenstationen, die teilweise bis zu 50km voneinander entfernt sind, wird wegen des Druckabfalls das Erdgas nochmals verdichtet.