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Strom aus Biomasse: Biogasanlagen einfach erklärt

Kühe stehen auf einem Feld vor einer Biogasanlage, die Strom aus Kuhmist erzeugt.

Aus Kuhmist, Sonnenblumen, Holz oder pflanzlichen Abfällen Strom erzeugen? Das funktioniert! Wir erklären Ihnen einfach, wie in Biogasanlagen Strom aus Bio-Abfällen produziert wird und welche Vorteile die Energiegewinnung aus organischem Material mit sich bringt.



Wie funktionieren Biogasanlagen?

Biomasse-Erklärung: Neben einem Bauernhof stehen ein Gärbehälter und ein Blockheizkraftwerk, in denen Biogas und Strom aus Biomasse erzeugt werden.

In Biogasanlagen werden organische Abfälle und nachwachsende Rohstoffe in erneuerbare Energie in Form von Biogas umgewandelt, das zur nachhaltigen Stromerzeugung dient. Diese Ausgangsstoffe werden als Biomasse bzw. Substrate bezeichnet. Zu ihnen zählen Holz, Pflanzen wie beispielsweise Mais, Raps oder Sonnenblumen, aber auch pflanzliche Abfälle. Außerdem kommen auch Gülle und Mist von Kühen, Schweinen oder auch Pferden zum Einsatz.

Das Herzstück der Biogasanlage ist der Gärbehälter, der auch Fermenter genannt wird. In ihm werden die Substrate in einer licht- und sauerstofffreien (anaeroben) Umgebung durch Bakterien biologisch abgebaut. Bei diesem Gärprozess im Fermenter entsteht neben den vergorenen Reststoffen ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Methan (50 bis 65 Prozent) und Kohlendioxid (35 bis 50 Prozent) besteht. In geringen Konzentrationen sind außerdem auch Inhaltsstoffe wie Stickstoff und Sauerstoff enthalten. Da dieses Gasgemisch aus Bioabfall entstanden ist, wird es als Biogas bezeichnet.

Es wird bis zur Weiterverwendung direkt im Gasspeicher in der Haube des Fermenters bzw. Garbehälters gelagert. Die Gärreste sind reich an humusbildenden Stoffen und Nährstoffen und können daher in der Landwirtschaft als hochwertiger Dünger verwendet werden. Sie werden bis zu ihrem Einsatz im Gärrestlager der Biogasanlage aufbewahrt.  

Wie viel Strom eine Biogasanlage erzeugt, hängt von der Zusammensetzung des eingesetzten Substrats, der Menge des erzeugten Biogases und dessen Methangehalt ab. Als Richtwert gilt: Mit einem Kubikmeter Biogas können, je nach Methananteil, 1,5 bis 3 kWh Strom erzeugt werden. Die durchschnittliche Leistung von Biogasanlagen in Deutschland beträgt 470 kW. Laut einer Analyse von Statista zur Anzahl der Biogasanlagen in Deutschland in den Jahren 1992 bis 2020 gibt es hierzulande aktuell knapp 9.400 Biogasanlagen. Sie haben im Jahr 2019 rund 31,9 Terawattstunden Strom erzeugt. Weltweit sind laut einer Erhebung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie rund 132.000 Biogasanlagen in Betrieb. Dabei ist China mit 100.000 Anlagen weltweiter Vorreiter. Auf Rang 2 folgt Europa mit knapp 18.000 Anlagen, der dritte Platz wird mit etwa 2.200 Biogasanlagen durch die USA belegt.

Wussten Sie schon?

Mit der Gülle, die eine Kuh pro Tag (80 Liter) produziert, kann theoretisch der Strombedarf eines Haushalts (3.000 kWh) gedeckt werden. Wie das funktioniert? In der täglichen Güllemenge der Kuh sind ca. 5 kg organische Trockensubstanz enthalten, mit deren Hilfe in einer Biogasanlage ca. 8,3 kWh Strom erzeugt werden können. Das ergibt in einem Jahr knapp 3.000 kWh Strom.

Wofür wird Biogas verwendet?

Umwandlung in Strom und Wärme

In einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird mithilfe des Biogases Strom und Wärme erzeugt. Solch eine Anlage funktioniert über das Prinzip der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Ein Motor, der das Gas verbrennt, treibt einen Generator an, der Strom erzeugt. Dieser wird anschließend in das Stromnetz eingespeist. Als Nebenprodukt der Stromerzeugung fällt Wärme an. Diese Abwärme wird meist direkt vor Ort genutzt, beispielsweise um den Fermenter der Biogasanlage zu beheizen.

Umwandlung in Bioerdgas

Das Biogas kann auch in einer Gasaufbereitungsanlage so veredelt werden, dass es anschließend Erdgasqualität hat. Dafür wird das Biogas verschiedenen chemischen Reaktionen unterzogen, so dass es am Ende stark mit Methan angereichert ist. Es wird dann als Bioerdgas oder Biomethan bezeichnet. Das kann ins ganz normale Erdgasnetz geleitet und in den Gasleitungen dorthin befördert werden, wo es gebraucht wird. Zum Beispiel bis zu Wohnhäusern, in denen mit Erdgas geheizt wird.



Vor- und Nachteile der Biogaserzeugung

Vorteile Nachteile
Die Rohstoffe sind erneuerbar und lokal verfügbar. Biomasse ist unabhängig vom Klima und organischer Abfall wird sowieso produziert. Biogas besteht hauptsächlich aus Methan, das brennbar und explosiv ist. Für die Anlagen sind strenge Maßnahmen zum Schutz vor Explosionen erforderlich.
Organische Abfälle können sinnvoll entsorgt und nachhaltig genutzt werden. Die Energiepflanzen belegen Anbauflächen für andere Nutzpflanzen.
In Biogasanlagen werden keine fossilen Brennstoffe eingesetzt. Die Verbrennung von Biogas ist CO2-neutral. Die Anlagen können zu einer Geruchsbelästigung in der näheren Umgebung führen.
Die Gärreste der Biogasproduktion können als organischer Landwirtschaftsdünger eingesetzt werden. Die Nutzung von Handelsdünger wird reduziert, was sich positiv auf den Schutz der Gewässer auswirkt. Teilweise sind weite Transportwege der Rohstoffe zu den Anlagen nötig, so dass die Ökobilanz negativ beeinflusst wird.
Für landwirtschaftliche Betriebe schafft die Produktion von Biogas neue Einkommensperspektiven.  
Die Energiegewinnung aus Biogas ist unabhängig von Tageszeit und Witterung.  
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