Bei der Erzeugung erneuerbarer Energien haben Biogasanlagen im Vergleich zu Windrädern oder Photovoltaikanlagen einen entscheidenden Vorteil: Sie können Strom unabhängig vom Wetter erzeugen und speichern.  „Die Stärke von Biogasanlagen ist, dass sie flexibel sind. Sie können bei Bedarf Strom und Wärme erzeugen und auch Strom ins Netz einspeisen – oder die Energie bei Stromüberschuss als Biogas speichern“, erklärt Josef Hofmann, Professor für Energie- und Umwelttechnik an der Hochschule Landshut. Gemeinsam mit Forschern der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf in Freising hat Hofmann ein Verfahren entwickelt, dass Biogasanlagen effektiver machen und Anlagenbetreibern neue Geschäftsfelder offenbaren soll.

Hintergrund: Derzeit werden auf Grundlage des Erneuerbare-Energien-Gesetzes EEG nur Anlagen gefördert, die kontinuierlich übers Jahr Biogas erzeugen. Noch können die Betreiber mit einem festen Tarif für den Strom rechnen, den sie ins Netz einspeisen. 2020 endet jedoch der Vertrag. Dann ist Flexibilität angesagt. „Viele Anlagen werden sich dann nicht mehr lohnen, wenn die Betreiber nicht umdenken“, schätzt Hofmann.

Biomethan als neuer effektiver Energiespeicher

Die Forscher haben dafür eine Lösung parat. Sie setzen auf die Umwandlung von Biogas in flüssiges Biomethan. Der Vorteil: Biomethan ist um ein vielfaches energiereicher als Biogas. Es kann über Monate stabil in wärmeisolierten Tanks gelagert werden und bei Bedarf wieder in Wärme- oder elektrische Energie umwandelt werden. „Die Flüssigkeit lässt sich viel länger und effektiver speichern als Biogas“, sagt Hofmann.

Gastrennungsanlage spaltet Biogas 

Gemeinsam mit Kollegen der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf haben die Landshuter eine Gastrennungsanlage entwickelt, die Biogas in Biomethan und Kohlendioxid spaltet. In einem ersten Schritt musste dafür das Biogas gereinigt werden. Dafür war das Freisinger Teams um Oliver Falk verantwortlich. Um schädigende Stoffe wie Schwefelwasserstoff zu entfernen, haben sie verschiedene Eisenpräparate und Aktivkohlefilter getestet und geschickt miteinander kombiniert. Das Ergebnis: „Im gereinigten Biogas ist kein Schwefelwasserstoff mehr nachweisbar“, so Falk. Der noch enthaltene Anteil ist zumindest so verschwindend gering, dass er etwa einem Salzkorn in einem Liter Wasser gleicht.

Biokraftstoff und Trockeneis als Nebenprodukt

Im Anschluss wurde das gereinigte Biogas in mehreren Stufen auf minus 162 Grad Celsius in der Laboranlage abgekühlt. „Mit unserem Verfahren gewinnen wir Biomethan mit einer Reinheit von 99,9 Prozent. So wäre es auch als Rohstoff für die chemische Industrie interessant, etwa zur Herstellung von Grundchemikalien wie Wasserstoff oder Methanol.“ Biomethan könnte aber auch zur Herstellung von Biokraftstoff verwendet werden und somit neben der Strom- und Wärmeproduktion für Betreiber von Biogasanlagen ein neues Geschäftsfeld bieten.

Demonstrationsanlage in Landshut kommt

Eine Beschichtung für den Wärmetauscher in der Gastrennungsanlage sorgte dafür, dass Kohlendioxid dort zu Schnee wird, der als Trockeneis weiter verkauft werden kann. Die Vermarktung von Trockeneis als Nebenprodukt der Biogaserzeugung könnte für die Anlagenbetreiber zu einer neuen Einnahmequelle werden. Trockeneis wird unter anderem in Flugzeugen zum Kühlen von Lebensmittel oder in der Kunststoff- und Stahlindustrie zum Reinigen von Kunststoff- und Metalloberflächen genutzt. Nach dem Erfolg der Gastrennungsanlage im Labor soll das Prinzip nun auf die Größe einer Biogasanlage übertragen werden. 2017 soll in Landshut eine Demonstrationsanlage gebaut werden. 

bb