Biogasanlagen

Repowering-Maßnahmen dienen zur Steigerung der Leistung und des Ertrags einer Biogasanlage. Ein Forschungsprojekt hat erfasst, welche Maßnahmen im Einzelnen durchgeführt werden - und wie die Effektivität des Substrateinsatzes und die Energiebereitstellung beeinflusst werden.

Forscher bewerten Repowering-Maßnahmen


Das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) hat im Rahmen eines Forschungsprojekts die deutschlandweiten Repowering-Maßnahmen an Biogasanlagen und deren ökonomische und energetische Auswirkungen verglichen. Dazu befragte das DBFZ nach eigenen Angaben mehr als 800 Anlagenbetreiber. Rund ein Viertel der Befragten hat Auskunft gegeben.

Von denjenigen Betreibern, die den Fragebogen ausgefüllt und zurückgeschickt haben, nannte der Großteil ökonomische und Effizienzvorteile, aber auch eine verbesserte Akzeptanz als Motivation für die durchgeführten Maßnahmen. Das Durchschnittsalter der ausgewerteten Biogasanlagen betrug laut Abschlussbericht des DBFZ 7,5 Jahre. In diesem Zeitraum seien im Schnitt 3,5 Repowering-Maßnahmen pro Anlage durchgeführt worden.

Der Begriff Repowering beschreibt dabei jedwede biologische, organisatorische, technische oder betriebliche Änderung, die an einer bestehenden Anlage durchgeführt wird. Das Ziel ist dabei stets, den Energieverbrauch zu senken beziehungsweise die Energieausbeute zu erhöhen.

Viele Anlagen haben Wärmenutzungskonzept nachgeholt

Die erste Maßnahme zum Anlagen-Repowering sei dabei üblicherweise drei Jahre nach Inbetriebnahme der Biogasanlage umgesetzt worden. Hier haben die DBFZ-Forscher einen Unterschied zwischen Anlagen im kleinen Leistungsbereich (< 150 kWel) und im mittleren Leistungsbereich (500 bis 1.000 kWel) festgestellt: Bei letzteren sei die Umsetzung der ersten Maßnahmen im Mittel bereits zwei Jahre nach Inbetriebnahme erfolgt. Bei den Anlagen im kleinen Leistungsbereich seien Repowering-Maßnahmen erst später durchgeführt worden.

Die am häufigsten umgesetzten Umbaumaßnahmen betrafen den Ausbau der Wärmenutzung und die Leistungserhöhung der Blockheizkraftwerke (BHKW). Diese Maßnahmen stellten laut Abschlussbericht über 70 Prozent aller durchgeführten Umbaumaßnahmen dar. Dieses Ergebnis lasse schlussfolgern, so die Autoren, dass eine Vielzahl von Biogasanlagen ohne bestehendes beziehungsweise realisiertes Wärmenutzungskonzept in Betrieb gegangen ist.

Die gasdichte Abdeckung von Gärrestlagern sowie die Erhöhung der Fermentervolumina seien jeweils von rund 35 Prozent der Betreiber realisiert worden. 28 Prozent hätten einen Substratwechsel vorgenommen. Seltener seien die Implementierung von Satelliten-BHKW, eine Substrataufbereitung oder die Nachrüstung von Wärmespeichern erfolgt.


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Einschätzung zu Emissionsminderung fällt schwer

Vom rein ökonomischen Standpunkt aus wurde ein Großteil der Maßnahmen als positiv (78 Prozent) bewertet. Ähnlich hätten die Betreiber die Maßnahmen zur Effizienzsteigerung beurteilt, erläutert das DBFZ. Die Erfolgseinschätzung in Bezug auf die Emissionsminderung sei den Betreibern auffallend schwer gefallen – immerhin rund 40 Prozent hätten hierzu keine Angabe machen können. Im Mittel hätten 34 Prozent die Repowering-Maßnahmen positiv im Hinblick auf die Emissionsminderung bewertet. 24 Prozent der Biogasanlagenbetreiber hätten keinen Einfluss gesehen.

Eine relativ enge Verknüpfung zwischen ökonomischer und technischer Effizienz wird laut DBFZ dadurch deutlich, dass ein höherer Nutzungsgrad direkt mit gesteigerten Erlösen verbunden ist. Demgegenüber seien Maßnahmen bezüglich ihrer Umweltwirkung schwer einzuschätzen. Mutmaßlich liegt das daran, dass zum einen entsprechende Überwachungs- und Monitoringsysteme an Biogasanlagen fehlen, um Wirkungen zu quantifizieren. Zum anderen könnten Emissionsminderungen nicht immer direkt einer entsprechenden Maßnahme zugeordnet werden.

Ausbau der Wärmenutzung mit großem Potenzial

Anhand von zehn Biogasanlagen haben die Forscher auch eine energetische Bilanzierung durchgeführt. Um die energetische Einschätzung vorzunehmen, haben sie den Brutto- und Nettoenergieertrag sowie den mittleren Brennstoffausnutzungsgrad der modernisierten im Vergleich zur Altanlage bestimmt. Ihre Ergebnisse: Repowering-Maßnahmen können positive Auswirkungen auf die Energieeffizienz haben. Im Allgemeinen biete der Ausbau der Wärmenutzung großes Potenzial, ebenso wie die Maßnahmen zur Steigerung der Gasausbeute.

Bei unvollständiger Nutzwärmeauskoppelung sei aus energetischer Sicht eine Verminderung des Substrateinsatzes bis hin zur Übereinstimmung der Energieproduktion mit der jahreszeitlich variierenden Abnahme sinnvoll. Ein alleiniger BHKW-Wechsel zeige hingegen keinen Einfluss auf die Gesamtenergiebilanz: Hier gehe eine Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades zumeist mit einer Verminderung des thermischen Wirkungsgrades einher.

Ökonomisch motivierte Maßnahmen nicht automatisch sinnvoll

Die DBFZ-Forscher üben in ihrem Abschlussbericht auch Kritik. So bekritteln sie, dass eine Anlagenoptimierung oftmals ausschließlich unter ökonomischen Gesichtspunkten betrieben wird, und eine Erfolgseinschätzung der jeweiligen Maßnahme rein finanziell erfolgt. Eine ökonomische Einschätzung zum Erfolg einer Anlagenoptimierung lasse aber keine Aussage über deren energetische Sinnhaftigkeit zu. Nicht alle ökonomischen Anreize der bisherigen Erneuerbare-Energien-Gesetze (EEG) hätten zu Effizienzsteigerungen bei Biogasanlagen geführt. Dies drücke sich beispielsweise in fehlenden Wärmenutzungskonzepten aus.

Auch die Anpassung des Einsatzstoffspektrums auf Basis der Einsatzstoffvergütungsklassen im EEG 2012 seien rein ökonomisch motivierte Maßnahmen. „Dass diese Maßnahmen einen positiven Effekt auf die Energieeffizienz hatten, kann durchaus infrage gestellt werden“, meinen die Autoren.

Sinnvoll wäre die Verknüpfung zwischen der energetischen und der ökonomischen Effizienz. Umso mehr, da künftig Biogasanlagenbetreiber verstärkt über einen Betrieb ohne eine Vergütung nach dem EEG nachdenken müssen. Doch hierfür ist müsse erst einmal ein Maßstab zur Bewertung der Energieeffizienz von Biogasanlagen gegeben sein.

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