Biogasanlagen im Überblick – Aufbau, Funktion, Kosten
Ob grün, grau oder weiß – Wir alle kennen die rund oder kegelförmig gewölbten Foliendächer von Biogas-Speichern. Kein Wunder, denn in Deutschland gibt es fast 10.000 Biogasanlagen. Sie speisen jährlich etwa 10.000 Millionen Kilowattstunden Biogas in das deutsche Gasnetz ein und liefern circa 28 Terawattstunden Strom – das sind rund 18 Prozent der aus erneuerbaren Energien erzeugten Strommenge … Tendenz steigend.
Unabhängigkeit – ein lukratives Nebeneinkommen – effektive Kreislaufwirtschaft: Mithilfe der BayWa Biogasbetreuung können auch Sie Teil der Lösung für die Energiekrise werden. Dank staatlicher Förderungen sichern Sie sich zusätzliche Einnahmen, versorgen sich selbst mit Strom, Gas und Wärme aus einer erneuerbaren Energiequelle, verwerten ganz nebenbei Ihre landwirtschaftlichen Reststoffe und produzieren hochwertigen Dünger.
Mit unseren BayWa-Services und unserer Expertise bleiben Sie dabei immer auf dem neuesten Stand in Sachen Biogastechnik und Sicherheit. So ist gewährleistet, dass Ihre Biogas-Produktion so wirtschaftlich und effizient wie möglich funktioniert. Wie das geht? Wir zeigen es Ihnen.
Unsere Inhalte zum Thema Biogasanlagen
Spielen auch Sie mit dem Gedanken eine Biogasanlage zu bauen, möchten sich aber erst einmal unverbindlich informieren? Wir helfen Ihnen gern dabei sich einen Überblick über alle wichtigen Themen zu verschaffen. Bei uns finden Sie Antworten auf all Ihre Fragen – sei es zum Aufbau, zur Funktion oder zum Für und Wider einer Biogasanlage. Und natürlich verraten wir Ihnen auch, welche Förderungen, Kosten und gesetzlichen Vorgaben Sie in Sachen Biogas zu erwarten haben – einfach und verständlich erklärt.
Ihre Biogasanlage – unsere BayWa-Services
Sie planen eine Biogasanlage und wünschen eine kompetente und fachgerechte Beratung in Sachen maßgeschneiderte Betriebsmittel? Sie haben bereits eine Anlage in Betrieb und möchten eine Dichtigkeitsprüfung vornehmen lassen oder von unserem Aktivkohle-Service Gebrauch machen? Mit der BayWa Biogasbetreuung erhalten Sie einen Rundum-Service – professionell und an Ihre Bedürfnisse angepasst.
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Wir analysieren für Sie
• Substratanalyse TS/oTS
• Gaspotentialanalyse
• Fermenteranalyse
• Spurenelementanalyse
• Gärrestanalyse
• Fettsäurenanalyse
• Gebrauchtöl-Analyse
• Kühlerschutzanalyse -
Wir bieten Ihnen
• Dichtigkeitsprüfung
• Aktivkohle Service inkl. Austausch & Entsorgung von Aktivkohle
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Wir liefern Ihnen
• Schmierstoffe für Ihren Gasmotor
• Enzyme & Spurenelemente
• Kühlerschutzmittel
• Produkte für die Grobentschwefelung
• Aktivkohle
Gewusst wie! Alles über den Aufbau einer Biogasanlage
Um die Funktionsweise einer Biogasanlage besser verstehen zu können, hilft es zu wissen, wie sie aufgebaut ist. Abhängig von Größe und Typ benötigt eine Biogasanlage verschiedene Komponenten. Die vier wesentlichsten für den effektiven Betrieb sind Vorgrube, Fermenter inklusive Gasspeicher, Gärrestelager sowie Blockheizkraftwerk. Verschiedene weitere Bestandteile wie Nachgärer, eine Biogasaufbereitungsanlage, Aktivkohlefilter oder Lagerflächen können je nach Art der Anlage beim Aufbau hinzukommen.
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Die Vorgrube ist das Sammelbecken für die Biomasse. In ihr wird organisches Substrat wie Energiepflanzen, Gülle oder Reststoffe aus der Landwirtschaft zwischengelagert und – sofern nötig – für den nächsten Arbeitsschritt zerkleinert, gemischt und aufbereitet.
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Der Fermenter – auch Faulbehälter genannt – ist luft- und gasdicht und verfügt über eine Heizung und Rührwerke. In diesem Teil der Biogasanlage findet mithilfe von Mikroorganismen die Vergärung statt, durch die Biogas entsteht. Oftmals bildet der Fermenter mit dem Gastank eine bauliche Einheit.
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Gasspeicher oder auch Gastanks gibt es mit verschiedenen Fassungsvermögen. In ihnen wird das Biogas gesammelt und für die weitere Verwendung vorgehalten. Gasspeicher können in den Fermenter integriert sein, sind aber auch in Kombination mit Nachgärer oder Gärrestelager anzutreffen.
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Je nach Größe der Biogasanlage kann ein Nachgärer oder auch Nachfermenter erforderlich werden. Er ähnelt dem Fermenter, verfügt jedoch über keine Beheizung und dient zur weiteren Vergärung der Gärrückstände, bevor sie zur Düngung eingesetzt werden können.
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Die festen und flüssigen Rückstände der Vergärung werden nach der Separation in einem gasdichten Gärrestlager gelagert, bevor sie als Düngemittel oder Bodenverbesserungsmittel verwendet werden.
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Der Aktivkohlefilter ist für die Entschwefelung des Biogases zuständig. In drei Kammern wird das Gas so aufbereitet, dass der giftige Schwefelwasserstoff, der den Gasmotor des Blockheizkraftwerks schädigen kann, beseitigt wird.
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Im Blockheizkraftwerk (BHKW) wird das entschwefelte Biogas entweder in elektrische Energie umgewandelt, die ins Stromnetz eingespeist wird, oder in thermische Energie, die dem Wärmenetz zugeführt wird.
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In der Biogasaufbereitungsanlage (BGAA) wird das Biogas gereinigt und zu Biomethan aufbereitet. Nur dieses kann ins Erdgasnetz eingespeist oder an Erdgas-Tankstellen zur Verfügung gestellt werden.
Geben Sie Gas – So funktioniert eine Biogasanlage
Vorgrube, Fermenter, Gasspeicher … nun wissen wir, welche Bauteile zu einer Biogasanlage gehören. Doch wie genau wird denn aus Biomasse Biogas und aus Biogas wiederum Strom oder Wärme? Wir erklären Ihnen Schritt für Schritt, wie eine Biogasanlage funktioniert.
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Grundvoraussetzung für die Produktion von Biogas ist in erster Linie die sogenannte Biomasse. Dabei handelt es sich um organisches Substrat, das aus Energiepflanzen (z.B. Mais- oder Grassilage) und Rückständen aus der Tierhaltung (z.B. Gülle oder Festmist) bestehen kann. Aber auch landwirtschaftliche und industrielle Nebenprodukte wie Trester, Speisereste oder Bioabfälle sind geeignet. Abhängig von der Art des Biogassubstrats wird dieses in der Vorgrube gesammelt, wenn nötig hygienisiert und aufbereitet.
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Der nächste und wichtigste Schritt findet im Fermenter statt. In diesem luftdichten und wärmeisolierten Gärbehälter wird die Biomasse mithilfe von Mikroorganismen, Spurenelementen und Enzymen zum Faulen gebracht. Abhängig von der Beschaffenheit und Dosierung des Gärsubstrats, der Temperatur, der Anlagentechnik und weiteren Kriterien können Sie dabei zwischen verschiedenen Vergärungsverfahren (z.B. Trockenfermentation oder Nassvergärung) wählen. Allen gemein ist: In einem mehrstufigen Prozess, der zwischen 20 und mehr als 100 Tagen liegen kann, werden die Bestandteile der Biomasse durch die Mikroorganismen umgewandelt. Dabei entsteht neben Wasser und einigen anderen Stoffen auch Biogas, das im Gastank gespeichert wird.
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Bevor das Biogas weiterverwendet werden kann, muss es mithilfe eines Aktivkohlefilters und/oder einer Biogasaufbereitungsanlage (BGAA) gereinigt werden. Denn in seiner „rohen“ Form enthält es neben Methan weitere Stoffe wie Kohlenstoffdioxid, Ammoniak und Schwefelwasserstoff. Möchten Sie das Gas in einem Blockheizkraftwerk verwerten, müssen Sie zuerst entschwefeln und Wasserstoff entziehen (trocknen). Nur so können Sie sicherstellen, dass keine Korrosionsschäden beispielsweise am Gasmotor entstehen. Planen Sie das Gas ins Erdgasnetz einzuspeisen oder als Treibstoff zu verwenden, sind zusätzliche Verfahren nötig, um Kohlenstoffdioxid abzutrennen und das Biogas so aufzubereiten, dass es letztendlich die Qualität von Erdgas aufweist.
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Einsatzzwecke für das aufbereitete Gas gibt es viele. Es kann mittels Einspeiseanlagen direkt dem Erdgasnetz zugeführt oder zu LNG-Tankstellen transportiert werden. Möchten Sie es zur Stromerzeugung oder Wärmeerzeugung in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) nutzen, kommt das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ins Spiel. Hierbei wird mithilfe des Gases ein Motor angetrieben. Dieser setzt wiederum einen Generator in Bewegung, der elektrische Energie, also Strom, erzeugt. Der Strom kann ins Stromnetz eingespeist oder direkt von Ihnen selbst genutzt werden. Die Wärme, die bei diesem Ablauf entsteht, gelangt mithilfe eines Wärmetauschers ins Nahwärmenetz. Doch Sie können sie auch direkt zur Beheizung Ihres privaten Haushalts und von Ställen etc. verwenden oder einfach zur Biogasanlage zurückführen, um beispielsweise die Temperatur im Fermenter zu halten.
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Zu guter Letzt sind da ja noch die Biogas-Gärreste. Diese stellen einen hervorragenden Dünger dar, der zudem durch die Fermentation weniger geruchsintensiv ist als andere Düngemittel. Bis zu ihrer Verwendung werden sie im Gärrestelager gelagert. Je nachdem welche Ausgangsstoffe eingesetzt wurden, welchen Nährstoffgehalt die Reste aufweisen oder wie flüssig beziehungsweise fest sie sind, können Sie sie direkt oder nach der Fest-Flüssig-Trennung auf Ihren eigenen Feldern ausbringen oder verkaufen.
Biogas lohnt sich! Diese Vorteile bietet Ihnen eine Biogasanlage
Biogasanlagen produzieren Biogas, das unter anderem als Brennstoff zur Strom- und Wärmeerzeugung sowie als Kraftstoff für Fahrzeuge dient. So weit, so gut. Doch wann und für wen zahlt sich der Betrieb einer Biogasanlage wirklich aus und welche Pluspunkte bietet sie darüber hinaus?
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Biogas reduziert Kosten und sorgt für zusätzliche Einnahmen
Biogasanlagen können eine gewinnbringende Einnahmequelle darstellen. Da erneuerbare Energien zunehmend zur Stromversorgung beitragen, sorgt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) mit staatlichen Förderungen und entsprechenden Einspeise-Vergütungen dafür, dass sich die Biogasproduktion wirtschaftlich lohnt. Daneben können Biogasanlagen auch Ihre Betriebskosten senken: Sie können Ausgaben für zusätzliches Düngemittel einsparen und das Biogas selbst als Treibstoff für Ihre landwirtschaftlichen Maschinen oder zur eigenen Strom- und Wärmeversorgung nutzen.
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Gärreste dienen als hochwertiger Dünger
Sie können die fermentierten Gärreste, die bei der Produktion von Biogas zurückbleiben, als hochwertigen Dünger einsetzen und sparen damit ganz nebenbei Kosten für zusätzliches Düngemittel. Die so entstandene Gülle weist eine sehr hohe Qualität auf, ist homogen und lässt sich leicht ausbringen. Doch sie punktet auch in einer weiteren Sache: Durch die Verarbeitung wird der unangenehme Geruch reduziert und die Gülle weniger ätzend für Bodenlebewesen und Pflanzen.
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Biogas ist lokal
Eine Biogasanlage kann an vielen Standorten und unter vielerlei Bedingungen in Betrieb genommen werden. Das wiederum bedeutet, dass Biogas dezentral, folglich vor Ort bedarfsorientiert produziert wird. Vorausgesetzt der Rohstoffbedarf kann aus der lokalen Umgebung gedeckt werden, können lange Transportwege reduziert und eine gewisse Energieunabhängigkeit geschaffen werden.
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Biogas ist CO2-neutral
Biogas aus Biogasanlagen gilt als CO2-neutral. Während ihres Wachstums binden Energiepflanzen, die zur Produktion von Biogas benötigt werden, Kohlenstoffdioxid – ebenso wie Futterpflanzen, auch wenn diese erst auf indirektem Weg als Gülle oder Stallmist in der Biogasanlage landen. Bei der Verbrennung des daraus gewonnenen Biogases wird später in etwa dieselbe Menge an CO2 freigesetzt, die die Pflanzen zuvor aufgenommen haben. So führt Biogas nicht zu einem zusätzlichen CO2-Ausstoß.
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Biogas reduziert Abfall und schont fossile Brennstoffe
Die Nutzung von Biogas trägt zur Förderung der Kreislaufwirtschaft bei. Organische Rest- und Abfallstoffe, die sonst ungenutzt verlorengingen, werden zur Erzeugung von Energie verwertet. Nachwachsende Rohstoffe aus Pflanzen reduzieren den Abbau von fossilen Brennstoffen und helfen so dabei die Umwelt zu entlasten.
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Biogas ergänzt erneuerbare Energien
Kein Wind, keine Sonne? Biogasanlagen sind besser als andere regenerative Energieträger dazu in der Lage, die Grundlast zu decken, aber auch Schwankungen im Stromnetz auszugleichen und Energiespitzen zu bedienen. Denn im Vergleich zu Wind- oder Solarenergie kann Biogas unabhängig von Witterungsbedingungen und folglich bedarfsgerecht erzeugt werden. Darüber hinaus lässt es sich einfacher speichern und transportieren als Energie, die aus Photovoltaik- oder Windkraftanlagen stammt.
Die Herausforderungen beim Betrieb von Biogasanlagen
Unabhängig von den zahlreichen Vorteilen, die Ihnen eine Biogasanlage bieten kann, gilt es dennoch einige Herausforderungen zu beachten. Bevor Sie sich also für eine Biogasanlage entscheiden, sollten Sie in Hinsicht auf Skalierbarkeit, Sicherheit & Co. folgende Punkte berücksichtigen:
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Beschränkte Anbauflächen
Der Anbau von Energiepflanzen, die ausschließlich zur Verwertung in Biogasanlagen verwendet werden, steht in enger Konkurrenz zur Kultivierung von Pflanzen für die Nahrungsmittelproduktion. Da die Anbauflächen beispielsweise für Energie-Mais gedeckelt sind, ist der maximale Ertrag gewissermaßen limitiert und es muss gegebenenfalls auf ein breiteres Pflanzen-Spektrum gesetzt werden.
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Monokulturen und ihre Auswirkungen auf die Artenvielfalt
Vorsicht ist auch bei Monokulturen und zu intensiver Düngung geboten. Diese Faktoren können dazu führen, dass Böden auslaugen, die Grundwasserbelastung steigt, sich genmanipulierte Arten unkontrolliert verbreiten und die Artenvielfalt Schaden nimmt.
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Unangenehme Geruchsentwicklung und Lärm
Im Allgemeinen stinkt eine korrekt gebaute und betriebene Biogasanlage nicht. Dennoch kann es vorkommen, dass bei der Anlieferung von Gülle Gerüche von der Anlage ausgehen oder aber auch bei der Gärung entstehende Gase entweichen. Je nach Witterung und Wind können diese von Anwohnern als störend empfunden werden. Ebenso verhält es sich mit fortwährenden Geräuschen beispielsweise durch den Motor des Blockheizkraftwerks oder das Rührwerk. Hier sollten bestimmte Schallleistungspegel (LWA) nicht überschritten werden. Die Ausrichtung beziehungsweise Konstruktion der Anlage kann auf Geruch und Lärm ebenso Einfluss nehmen wie die Wahl und Lagerung der organischen Substrate oder entsprechende Schallschutzmaßnahmen.
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Umweltbelastung durch austretende Gase und problematische Stoffe
Der Austritt von Gas und bei der Gärung entstehender Stoffe kann zu Schädigungen der Umwelt führen. Insbesondere Methan hat dabei einen stärkeren Klimaeffekt als CO2. Problematische Stoffe wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff sollten keinesfalls in die Umwelt gelangen, um negative Auswirkungen auf Böden, Grundwasser, Luftqualität und auf die Gesundheit von Menschen zu vermeiden. Mithilfe unserer Dichtigkeitsprüfung können Sie Gasleckagen und Undichtigkeiten schnell entdecken und ausbessern.
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Wartung und Sicherheitsaspekte
Ein wichtiger Aspekt beim Betrieb einer Biogasanlage ist die regelmäßige Inspektion und Wartung. Wird die Anlage nicht ordnungsgemäß betrieben oder werden Sicherheitsvorschriften nicht beachtet, kann dies zu potenziellen Gefahren wie Leckagen, Explosionen, Vergiftungen und Ersticken führen. Daher sind regelmäßige sicherheitstechnische Prüfungen, Abnahmen und Emissionsmessungen Pflicht.
Kosten, Förderungen, Leistung – Die häufigsten Fragen rund um Biogasanlagen
Eine Biogasanlage inklusive Blockheizkraftwerk oder Biogasaufbereitungsanlage? Das klingt zunächst einmal nach einer großen Investition. Bei uns erfahren Sie, wie sich eine Biogasanlage langfristig auszahlt, mit welchen Kosten Sie rechnen müssen, welche Förderungen Sie erhalten und welche Biogas-Erträge Sie erwirtschaften können.
Kosten, Förderungen, Leistung – Die häufigsten Fragen rund um Biogasanlagen
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Die Höhe der Kosten für eine Biogasanlage richtet sich nach der Größe und Technik der geplanten Anlage sowie der einzelnen Bauteile. Rechnen Sie für den Aufbau unter anderem mit Ausgaben für …
- die nötigen Erdarbeiten
- den Aufbau der verschiedenen Komponenten und Gebäude (Fermenter, Gasspeicher, BHKW etc.) inklusive Lager- und Maschinenräume
- die Installation von Pumpen, Rührwerk und des gasführenden Systems
- die Installation der Wasser-, Wärme- und Stromleitungen
Im laufenden Betrieb sind – abhängig von der Art der Biomasse – Kosten einzukalkulieren für …
- das Substrat selbst und dessen Behandlung
- Additive und Betriebsmittel
- Strom und Wärme
- die Aufbereitung und die Einspeisung des Biogases
- die regelmäßige Reinigung, Prüfung und Inspektion der Anlage
- Versicherungen
Machen Sie angesichts der zahlreichen Faktoren und Abhängigkeiten bei der Planung und beim Betrieb einer Biogasanlage vorab einen Kostencheck und berechnen Sie die voraussichtliche Wirtschaftlichkeit. Wir stehen Ihnen dabei mit unserer BayWa Biogasbetreuung gern zur Seite.
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Biogasanlagen werden in der Regel finanziert. Das beinhaltet meist die Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Dieses sieht eine Vergütung für den erzeugten Strom über einen Zeitraum von 20 Jahren sowie Zuschüsse für die Einspeisung in das Stromnetz vor. Des Weiteren gibt es spezielle Förderprogramme für die Modernisierung und den Neubau von Biogasanlagen. Steuerliche Vergünstigungen für Unternehmen und Privatpersonen, die in Biogasanlagen investieren, sollen darüber hinaus Anreize für die Biogasproduktion geben.
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Wer in Deutschland eine Biogasanlage betreiben will, bekommt es gleich mit einer ganzen Reihe von Gesetzen, Verordnungen und Regelungen zu tun. Ob …
- für die Vergütung von Strom aus erneuerbaren Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG)
- für die Verwendung von Abfällen als Rohstoff (Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz KrW-/AbfG)
- für die Entsorgung von Abwässern aus Biogasanlagen (Wasserhaushaltsgesetz WHG)
- zur Regelung der Imissionen von Schadstoffen (Bundesimmissionsschutzgesetz BImSchG)
- zum Schutz bei plötzlich auftretenden Störfällen von technischen Anlagen und bei Austritt gefährlicher Stoffe (Störfallverordnung StöV)
- für den Umgang mit Stoffen, die für Gewässer und das Grundwasser problematisch sein können (Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen AwSV)
… es gibt eine Menge zu beachten. Dazu kommen weitere Gesetze und Verordnungen zu Explosionsschutz, Umweltverträglichkeit oder Klärschlamm sowie Vorgaben der Berufsgenossenschaften und technische Regeln für Betriebssicherheit (TRBS). Doch keine Angst: Mit uns sind Sie auf der sicheren Seite. Wir beraten Sie gern und liefern Ihnen alle Informationen zu aktuellen Regelungen und Gesetzen für den Aufbau und Betrieb Ihrer Biogasanlage. Einen ersten Überblick über rechtliche Vorgaben und Genehmigungsverfahren finden Sie hier.
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Die Stromproduktion einer Biogasanlage hängt davon ab, wie viel Biogas erzeugt wird. Die Menge an Biogas wiederum steht im direkten Zusammenhang mit Faktoren wie der …
- Größe der Anlage: Grundsätzlich gilt – Je größer die Anlage ist, desto mehr Biogas und folglich Strom kann erzeugt werden.
- Art des verwendeten Gärsubstrats: Ob Rindergülle, Mais oder Grassilage – je nach Zusammensetzung und Mischung liefert die Biomasse unterschiedliche Biogaserträge.
- Aufbereitung des Gärsubstrats: Für die Biogas-Ausbeute nicht zu unterschätzen ist die Vorbehandlung des Substrats. Je nach Art muss es vor dem Einsatz im Fermenter durch verschiedene Verfahren zerkleinert, hygienisiert, kompostiert, erhitzt oder chemisch behandelt werden.
- Menge des Gärsubstrats: Auch hier gilt – viel bringt viel. Sorgen Sie also dafür, dass Sie ausreichend Substrat zur Verfügung haben, um den dauerhaften Betrieb Ihrer Anlage sicherzustellen.
- Wirkungsgrad der Biogasanlage: Nur wenn die technischen Abläufe passen und aufeinander abgestimmt sind, kann eine maximale Leistung der Anlage erreicht werden.
Als Richtwert gilt: Je nach Anteil des Methans können mit einem Kubikmeter Biogas etwa 2,0 bis 2,25 kWh Strom erzeugt werden. Dabei sind bei Maissilage, Grassilage sowie Getreide-Ganzpflanzen-Silage (GPS) erfahrungsgemäß die höchsten Biogas-Erträge zu erwarten.
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Sie haben sich ausführlich über Biogasanlagen informiert. Sie wissen, wie sie funktionieren, was Sie für die Produktion von Biogas benötigen und welche Kosten Sie erwarten. Doch was bekommen Sie dafür und mit welchen Einnahmen können Sie rechnen?
Wie immer hängt die Antwort von zahlreichen Kriterien ab, darunter von der Größe und Leistung Ihrer Anlage, dem eingesetzten Gärsubstrat sowie von der Menge und der Verwendung des erzeugten Biogases. Und auch die Form der Vermarktung – direkt oder über EEG – spielt eine Rolle. Je nach Variante können Sie durch den Verkauf folgender Produkte Erlöse erzielen:
- Strom durch Einspeisung ins Stromnetz
- Erdgas durch Einspeisung ins Erdgasnetz
- Erdgas als Fahrzeugtreibstoff für Tankstellen
- Wärme durch Einspeisung ins Wärmenetz
- Düngemittel aus Gärresten
Wir beraten Sie gerne rund um Ihr BHKW
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