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Biogas (Biomethan) - Technischer Überblick

Erstellt am: 28.03.2010 | Stand des Wissens: 01.03.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Biogas entsteht bei der anaeroben (sauerstofffreien) Vergärung organischen Materials, also bei der Vergärung von Anbaubiomasse oder Reststoffen (zum Beispiel Maissilage, Gras, Gülle, und Abfälle) in Biogasanlagen. Aufgrund des Umwandlungsprozesses von Biomasse zu Biogas mithilfe von Bakterien müssen zur Produktion möglichst optimale Bedingungen hinsichtlich Temperatur, pH-Wert, Feuchtigkeit, Art und Mahlgrad des verwendeten Substrates, Durchmischung sowie Schadstoffbelastung sichergestellt werden.
Biogas besteht je nach Ausgangssubstrat zu 50 bis 75 Volumenprozent aus Methan und zu ungefähr einem Drittel aus Kohlendioxid. Daneben enthält es je nach Ausgangsbedingung geringe Mengen an Wasserdampf, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Wasserstoff, sowie weitere Spurengase. Der Methangehalt bestimmt den Energiegehalt des Biogases und sollte daher möglichst hoch sein. Es kann so aufbereitet werden, dass es chemisch identisch mit Erdgas ist und somit als Biomethan ins bestehende Erdgasnetz eingespeist werden kann. Dies ist entweder durch die Abtrennung von Kohlendioxid (CO2) oder durch eine Anreicherung mit Methan möglich. Der Heizwert von Biogas liegt zwischen 4 bis 7,5 Kilowattstunden pro Kubikmeter (Erdgas hat einen Heizwert von etwa 11 Kilowattstunden pro Kubikmeter). [WeSc17, S. 551 ff.]
Biomethan wird zum größten Teil zur Stromerzeugung eingesetzt. Dennoch hat die Nutzung von Biomethan als Kraftstoff in den letzten Jahren stark zugenommen. Die meisten Erdgas-Tankstellen in Deutschland bieten inzwischen Biomethan an. Es wird erwartet, dass der Anteil von Biomethan im Kraftstoffbereich weiter zunimmt. Da bei der Nutzung von Erdgas als Kraft- und Brennstoff inzwischen CO2-Abgaben anfallen, verbessert sich die Wirtschaftlichkeit von Biomethan im Vergleich. Der Einsatz von Gülle als Rohstoff wird weiter vorangetrieben. [dena21, S.11 ff.]
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Biokraftstoffe der zweiten Generation (Stand des Wissens: 15.03.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?304408
Literatur
[dena21] Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) (Hrsg.) Branchenbarometer Biomethan 2021, 2021/07
[WeSc17] Wesselak, Viktor , Schabbach, Thomas , Link, Thomas, Fischer, Joachim (Hrsg.) Handbuch Regenerative Energietechnik, 2017
Rechtsvorschriften
[EEG] Erneuerbare-Energien-Gesetz
Glossar
Biomasse Biomasse umfasst:
  • Reststoffe wie z.B. Restholz, organische Abfälle (Biomüll, Gülle etc.), Stroh sowie
  • Energiepflanzen wie z.B. Raps, schnell wachsende Baumarten, Energiegetreide, Miscanthus.
CH4
= Methan. Es ist ein farbloses, geruchloses und leicht brennbares Gas, das zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Deponiegas und Klärgas. Als Erdgas dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge.
Methan gehört zu den klimarelevanten Treibhausgasen. Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen, wie z.B. in Sümpfen, Nassreisfeldern und Massenviehhaltung. (Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan.)
Nach Kohlendioxid ist Methan mit einem Anteil von knapp 20 Prozent wichtigster Verursacher des Treibhauseffekts, wobei es ein 20- bis 30-mal wirksameres Treibhausgas als CO2 ist. Die weltweiten Methanemissionen werden auf 500 Mio. Tonnen/Jahr geschätzt, davon gehen rund 70 Prozent auf menschliche Aktivitäten zurück.
CO
= Kohlenstoffmonoxid. CO ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und gehört damit neben Kohlenstoffdioxid zur Gruppe der Kohlenstoffoxide. Es ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Kohlenstoffmonoxid beeinträchtigt die Sauerstoffaufnahme von Menschen und Tieren. Schon kleine Mengen dieses Atemgiftes haben Auswirkungen auf das Zentralnervensystem.
Es entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet. Kohlenstoffmonoxid selbst ist brennbar und verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Hauptquelle für die CO-Belastung der Luft ist der Kfz-Verkehr.
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?303767

Gedruckt am Freitag, 19. April 2024 01:49:10