Grundlagen der Biogaserzeugung
Bei Biogas handelt es sich um ein Gemisch aus 45 – 70 % Methan (CH4), 25 – 55 % Kohlendioxid (CO2) und einigen Spurenelementen. Für die Energieausbeute von Biogas ist lediglich das Methan verantwortlich, welches bei der Verbrennung in Wasserdampf und CO2 umgewandelt wird. Daher wird in Biogasanlagen ein möglichst hoher Anteil des Methans angestrebt von zwei Dritteln oder mehr. Das ausgestoßene Kohlendioxid gelangt zwar wie bei fossilem Erdgas in die Luft, dennoch liegt die Gesamtbilanz an Treibhausgasen bei Null, die Energiegewinnung ist somit emissionsfrei. Für die Produktion von Biogas werden Pflanzenbestandteile oder Exkremente von Tieren in einem Fermenter vergärt, wobei Bakterien das organische Material in Methan und Kohlendioxid umwandeln. Der Kohlenstoff in den Pflanzen wurde aber vorher – während des Pflanzenwachstums – durch Photosynthese gebildet, wofür die Pflanzen CO2 aus der Luft ziehen. Es handelt sich daher um einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf.
Flächenbedarf der Biogaserzeugung
Bei der Berechnung des Flächenbedarfs zur Erzeugung von Biogas ist zwischen pflanzlichen Biogasanlagen und der Vergärung von Gülle zu unterscheiden, bei der die Futterpflanzen zunächst von Nutztieren verdaut werden. Da für den Energiegewinn aus Biogas ausschließlich die Menge des Methans entscheidend ist, wird das anteilig entstehende Methan pro Hektar oder Nutztier verglichen:
1 Milchkuh mit 17 Kubikmeter Gülle pro Jahr: 289 Nm³ Methan ? 1.095 kWh
1 Mastrind mit 2,8 Tonnen Festmist pro Jahr: 185 Nm³ Methan ? 562 kWh
1 Mastschwein mit 1,6 Kubikmeter Gülle pro Jahr: 19 Nm³ Methan ? 73 kWh
1 Hektar Silomais: 3.956 – 5.934 Nm³ Methan ? 14.985 – 22.477 kWh
1 Hektar Getreide-GPS: 2.884 – 4.807 Nm³ Methan ? 10.926 – 18.210 kWh
1 Hektar Durchwachsene Silphie: 2.871 – 3.828 Nm³ Methan ? 10.874 – 14.499 kWh
1 Hektar Sudangras: 2.392 – 3.759 Nm³ Methan ? 9.061 – 14.238 kWh
1 Hektar Zuckerrüben: 3.523 – 4.803 Nm³ Methan ? 13.343 – 18.195 kWh
1 Hektar Grünland: 2.001 – 3.808 Nm³ Methan ? 7.579 – 14.424 kWh
Zur Berechnung der Menge an elektrischer Energie aus der Verbrennung von Methan liegen folgende Annahmen zugrunde:
1 Normkubikmeter Methan besitzt einen Heizwert von 36 MJ bzw. 9,97 kWh,
der Wirkungsgrad im Heizkraftwerk liegt bei 38 Prozent.
In den meisten Biogasanlagen wird Silage aus Mais oder Ganzpflanzensilage aus Getreide vergärt, da diese einen höheren Ertrag je Hektar Land liefern und mehr Methan freisetzen. Herkömmliche Wiesenpflanzen haben einen niedrigeren Energiegehalt und sind daher weniger rentabel für die Vergärung in Biogasanlagen.
