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Biomasse, Biogas und Biogasanlagen: Die Energiegewinnung der Zukunft

Funktionsschema Biogasanlage Quelle:Ökobit Biogas

Bio ist auf dem Vormarsch: Biofleisch, Biogemüse und Bioenergie. Denn nimmt man seine Verantwortung gegenüber der Umwelt ernst, so muss Schluss sein mit der umweltbelastenden Energieerzeugung. Schließlich gibt es auch biologische Wege und die führen immer häufiger über die so genannte Biomasse und somit zwangsläufig über das Biogas.

Biomasse und ihre Biogas Energie

Wenn es um die Bioenergie geht, so führt kein Weg an der Biomasse und dem Biogas vorbei.

Biomasse sind

  • ausschließlich pflanzliche oder tierische Erzeugnisse,
  • Produkte pflanzlichen und tierischen Ursprungs, die zur Erzeugung von Heizenergie, elektrischem Strom oder Antriebskraft verwendet werden können,
  • auch die Endprodukte der Verarbeitung fester Biomasse zu den entsprechenden Energieträgern, also nicht nur Mist, Gülle oder Energiepflanzen, sondern auch Holzpellets, Biodiesel oder Biogas. Der Aggregatzustand ist somit irrelevant für die Definition von Biomasse.


Biogas hingegen ist

  • das durch mikrobiologische Vergärung fester Biomasse unter Sauerstoffentzug entstandene Abgas.
  • ein Energieträger, der aus Biomasse jeglicher Art gewonnen werden kann.


Biogas wird also aus fester Biomasse erzeugt, während Biogas selbst eine Biomasse in Gasform darstellt.

Die Biogasanlage und ihre Funktion

PlanET Hof-Biogasanlage

Man nehme feste Biomasse und lasse daraus energieträchtige Biogase werden – ein toller Plan, doch ohne professionelles Equipment ist dieser nur schwer in die Tat umzusetzen. Es muss also eine Biogasanlage her.

Biogasanlagen sind technische Stätten, in denen

  • der Prozess der Vergärung von Biomasse stattfindet,
  • auf diese Art aus fester Biomasse unter mikrobiellem Einsatz und unter Entzug von Sauerstoff Biogas entsteht,
  • Gärrest, ein Dünger, der als Abfallprodukt der Biogasproduktion anfällt.

Damit ist ein wesentlicher Faktor geklärt, nämlich dass in einer Biogasanlage ausschließlich das Biogas hergestellt wird. Zu dessen Lagerung kann ein spezieller Biogas Tank vorgehalten werden. In der Regel ist eine Biogasanlage jedoch an ein Blockheizkraftwerk angeschlossen in dem aus dem gewonnenen Biogas durch Verbrennung Heizenergie und nicht selten im Zuge der Kraft-Wärme-Kopplung auch elektrischer Strom erzeugt wird.

Wie entsteht Biogas aus Biomasse?

Biomasse liegt meist in fester Konsistenz vor. Daraus soll nun aber ein gasförmiger Aggregatzustand, nämlich das Biogas werden. Stellt sich die Frage nach dem Wie.

Es sind vier Phasen, welche die Biogasproduktion kennzeichnen:

Phase1 = Hydrolyse

Mikroorganismen sondern Enzyme ab, die der Biomasse Eiweiß und Kohlenhydrate entziehen.

Phase 2 = Acidogenese

Ist die fortgeschrittene Zersetzung, in deren Rahmen neben Ethanol und Carbonsäure auch Ammoniak, Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff entstehen – die ersten Anzeichen der Biogasentwicklung.

Phase 3 = Acitogenese

Unmittelbar vor Abschluss der Biogasproduktion entsteht Essigsäure als Vergärungsprodukt.

Phase 4 = Methangenese

Aus der vorhandenen Essigsäure entsteht Methan.

Dieser Vergärungsvorgang erfordert weiterführende Bedingungen:

  1. Ungefähr 65 Tage verbleibt die Biomasse zur Vergärung im so genannten Fermenter.

  2. Die ideale Betriebstemperatur beträgt 35 bis 40 Grad Celsius.

  3. Ein ständiges Rühren der Biomasse ist während des Vergärungsprozesses unabdingbar.

  4. Das so entstandene Biogas ist zu entschwefeln und zu entwässern.

Nutzung von Biogas und Methan-Gas

Biomethananlage Semd Quelle: Ökobit Biogas

Nach ungefähr 65 Tagen sind in einer Biogasanlage durch die Vergärung fester Biomasse das so genannte Biogas sowie Methan-Gas entstanden. Doch welchen Nutzen kann man daraus ziehen? Vielfältigen! Denn Biogas und Methan-Gas stehen differenten Einsatzbereichen offen.

Direktverwendung Lagerung in einem Biogas Tank Verbrennung in Öfen und speziellen gasbetriebenen Geräten
Wärmegewinnung Verbrennung in einem Blockheizkraftwerk Direktverbrennung in Öfen und Heizanlagen
Einspeisung Direkteinspeisung ins Biogasnetz Einspeisung ins Erdgasnetz nach spezieller Aufbereitung
Stromerzeugung Kraft-Wärme-Kopplung: 30 % Stromerzeugung und 60 % Abwärmenutzung
Antrieb Nach Aufbereitung als Biotreibstoff verwendbar
Weiterverarbeitung Abspaltung von Wasserstoff durch chemische Reaktion zur späteren Stromerzeugung Herstellung einer Biogas Brennstoffzelle zur Wärmeenergiegewinnung

Strom aus erneuerbaren Energien – sauberer Strom aus der Biogasanlage

Der Energiebereich verlangt immer mehr nach umweltschonenden Alternativen, die sich mit der Nutzung erneuerbarer Energien eröffnen. Und genau in diesem Kontext erhält das Biogas seine elementare Bedeutung und zwar nicht nur als Gas selbst, sondern auch im Zuge einer ökologisch unbedenklichen Stromproduktion.

Möglich wird dies durch Biogasanlagen, die nicht nur Biogas aus Biomasse herstellen, sondern mit deren Hilfe sauberen Strom erzeugen. Das Funktionsprinzip ist dabei einfach erklärt:

  1. Biomasse wird in der Biogasanlage zu Biogas vergoren.
  2. Das Biogas wird in speziellen Heizkesseln verbrannt.
  3. Die dadurch freigesetzte Verbrennungsenergie treibt einen Generator an.
  4. Dieser Generator sorgt für die Entstehung von elektrischem Strom, der in das Stromnetz eingespeist wird.

Diese Vorgehensweise zur Erzeugung von sauberem Strom aus der Biogasanlage hat sich inzwischen bewährt. Dennoch stellt sie nicht der Weisheit letzten Schluss dar, denn nach wie vor geht auf diese Art einiges Energiepotenzial ungenutzt verloren. Aus diesem Grund wird die Koppelung der Biogasanlage an ein Blockheizkraftwerk oder eine Kraft-Wärme-Kopplung-Anlage favorisiert:

  1. Die Stromerzeugung erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie in der Biogasanlage selbst.
  2. Im Zuge der Kraft-Wärme-Kopplung wird die freigesetzte Verbrennungswärme zwar zur elektrischen Stromerzeugung via Generator heran gezogen, die dabei verbleibende Abwärme dient allerdings der Heizenergiegewinnung.

Die Bauphasen einer Biogasanlage

Biogasanlage Consentis.Quelle:Consentis Biogas-Anlagenbau

Erneuerbare Energien steigen in ihrer Bedeutung kontinuierlich an. Und dies nicht nur bei den großen Energiekonzernen. Auch in Privathaushalte hält ihre Technologie immer weiter Einzug: Biogasanlagen schießen wie Pilze aus dem Boden.

Der Bau einer Biogasanlage stützt sich dabei auf vier Säulen, die nur in ihrer Komplexität und ihrer Vollständigkeit zu einem wünschenswerten Ergebnis, nämlich der hochwertigen, sicheren und betriebsbereiten Biogasanlage führen:

  1. Idee: Am Anfang des Baus einer Biogasanlage steht grundsätzlich die Idee, ein solches Vorhaben in die Tat umzusetzen.
  2. Planung: Umfasst die Erschließung sämtlicher gesetzlicher Erfordernisse einschließlich der umfangreichen Planung der Biogasanlage inklusive der Entscheidung für oder wider diverse Anlagentypen und Hersteller.
  3. Realisierung: Einholen der notwendigen Genehmigungen und Errichtung der Biogasanlage.
  4. Inbetriebnahme: Abnahme der Biogasanlage und Aufnahme ihrer Funktion.

Die Planung einer Biogasanlage

An den Bau einer Biogasanlage sollte man sich niemals unbedacht heran wagen, sondern im Vorfeld eine präzise Planung walten lassen:

1. Anlagenausrichtung

  • Soll die Biogasanlage der Wärmegewinnung oder der Stromerzeugung dienen?
  • Welche Anlagenleistungsstärke ist den eigenen Bedürfnissen zuträglich?
  • Ist ein Eigenverbrauch der erzeugten Energie gewünscht oder soll diese in das Gas- / Stromnetz eingespeist werden?


2. Standort

  • Steht ausreichend Platz für die Errichtung einer leistungsangemessenen Biogasanlage zur Verfügung?
  • Ermöglicht der favorisierte Standort die freie Zugänglichkeit der elementaren Bauteile?
  • Sind Lagermöglichkeiten für die benötigte Biomasse vorhanden?
  • Befinden sich alle wichtigen Biogasanlage Bauteile in unmittelbarer Nähe zueinander, so dass die elektrisch leitenden Verbindungen problemlos hergestellt werden können?


3. Wirtschaftlichkeit und Finanzierung

  • Was kostet die Biogasanlage in der Anschaffung sowie dem Unterhalt?
  • Können fachlich kompetente Eigenleistungen erbracht werden?
  • Welche Ersparnisse beziehungsweise Erträge lässt die Biogasanlage erwarten?
  • Steht die geplante Finanzierung auf einem tragfähigen Gerüst?


4. Praktische Umsetzung

  • Welcher Hersteller wird für die Biogasanlage favorisiert?
  • Sind alle erforderlichen Genehmigungen vorhanden?
  • Woher wird zukünftig die feste Biomasse bezogen?
Weltec Biogasanlage

Die Biogas Anlagentypen

Im Zuge der umfassenden Planung eines Biogasanlagen Baus ist es unabdingbar, sich auch mit den differenten Anlagentypen auseinander zu setzen, die der Markt bereit hält.

Dabei werden die Biogas Anlagenarten in der Regel nach folgenden drei Kriterien unterschieden:

1. Nach Anlagengröße

Unterscheidung anhand der Baugröße der Biogasanlage aber auch hinsichtlich ihrer maximalen Leistungsfähigkeit.

2. Nach Einsatz

Anlagentypen differieren bezüglich der Nutzung der gewonnenen Energie. So stehen zum Beispiel Biogasanlagen für die eigene Wärmenutzung, zur Stromerzeugung mit Eigenverbrauch, mit geplanter Einspeisung ins Biogasnetz, einer solchen ins Erdgasnetz oder aber ins Stromnetz nur Verfügung.

3. Nach verwendeter Biomasse

Entscheidende Kriterien für die Differenzierung von Biogas Anlagentypen sind die verwendeten Biomassen, also die jeweiligen Grundrohstoffe. Energiepflanzen stehen dabei ebenso zur Debatte wie Waldabfälle, Biomüll, Fäkalien, Mist oder Gülle.

Der Biogas Anlagenbau - die Errichtung

Biogasanlage im Bau.Quelle:Weltec

Die Idee für eine Biogasanlage ist entstanden, die Planungsphase erfolgreich absolviert und sogar die Entscheidung hinsichtlich des Anlagentyps gefallen - dann ist es an der Zeit, den Biogas Anlagenbau in die entscheidende Phase übergehen zu lassen, nämlich die eigentliche Errichtung. Dabei sollten jedoch elementare Grundregeln beachtet werden:

  1. Der Bau einer Biogasanlage ist kein rechtsfreier Raum. Deshalb sind erforderliche Genehmigungen zu erfragen und einzuholen.
  2. Eine Biogasanlage ist keine Laienangelegenheit und gehört deshalb in die Hände eines fachkompetenten Experten.
  3. Sämtliche Sicherheitsaspekte sind unbedingt einzuhalten und notfalls durch Gutachten in ihren Erfordernissen und Ausmaßen festzustellen.
  4. Vor allem der Minimierung von Unfallgefahren ist eine gesteigerte Bedeutung zukommen zu lassen. Öffnungen müssen zwingend gesichert und entsprechende Bereiche deutlich gekennzeichnet sein.
  5. Die gesamte Anlage muss sich durch absolute Stabilität und Beschädigungsunanfälligkeit auszeichnen.
  6. Gasgefüllte Bauteile erfordern besonders stabiler Bausubstanzen sowie druckausgleichender Vorkehrungen.
  7. Biogasanlagen integrieren elektrische Funktionselemente, die entsprechend gesichert und geschützt sein müssen.
  8. Am Ende des Baus einer Biogasanlage steht deren professionelle Abnahme inklusive Funktions- und Sicherheitsüberprüfung.

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Im Bioenergie-Forum von energieportal24.de können Sie diverse Fragen zum Thema Biogasanlagen stellen. Oft werden Sie dort von lang entablierten, kompetenten Bioenergie-Experten beraten. Auch der ein oder andere Biogasanlagen-Besitzer wird dort interressante Erfahrungen zu seiner Biogasanlage veröffentlichen.

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