Biogasanlage Aufbau und Funktion

Biogasanlage: Aufbau und Funktion - Wo sind die Vor- und Nachteile von Biogas und was muß man zum Explosionsschutz wissen?

Eine Biogasanlage dient der Erzeugung von Biogas. Wir erklären wie es funktioniert und erläutern Vor- und Nachteile von Biogas

Im wesentlichen lässt sich die Funktion einer Biogasanlage recht einfach beschreiben: Durch die Vergärung des eingesetzten Substrates wie zum Beispiel Gülle, Mais-, Getreide- oder Grassillage sowie landwirtschaftlichen Nebenprodukten wird im Fermenter Biogas erzeugt. Das gewonnene Gas kann zum einen in einer Biogasaufbereitungsanlage gereinigt und so zu Erdgas veredelt werden. Anschließend wird das Gas in das Erdgasnetz eingespeist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Biogas direkt in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zu Strom und Wärme umzuwandeln. Die gewonnenen Produkte Strom und Wärme lassen sich dann in das Strom- und Nahwärmenetz einspeisen.

Was in der Theorie so einfach klingt ist in der Praxis jedoch ein sehr komplexer Vorgang, welcher sich durch viele Stellschrauben beeinflussen lässt. Von der Art des Substrates, über das Hinzufügen von Vergärungszusätzen bis hin zur Regulierung von Temperaturen gibt es viele Möglichkeiten den Prozess zu optimieren. Zudem gehen von der Biogaserzeugung Gefahren aus, die es sicher zu beherrschen gilt. Da Biogas im wesentlichen aus brennbarem Methan (CH4) besteht kann eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen. Es müssen also Maßnahmen zum Explosionsschutz getroffen werden, Biogasanlagen unterliegen hinsichtlich Explosionsschutz der Gefahrstoff- und Betriebssicherheitsverordnung. Nicht zuletzt aufgrund der Gefahren im Umgang mit Biogas stellt der Gesetzgeber durch eine Vielzahl an Regelwerken und Vorschriften hohe Anforderungen, welche umzusetzen sind. Im folgenden erklären wir den Aufbau und die Funktion von Biogasanlagen im Detail und gehen auf die einzelnen Prozessschritte ein.

Charakterisierung Biogas


Biogas ist ein farbloses und in Wasser unlösbares Gas, welches aus der anaeroben Zersetzung von Biomasse wie z.B. Gülle, Klärschlamm oder Bioabfall entsteht. Je nach Zusammensetzung ist der Geruch stechend oder erinnert an faule Eier. Mit einem Anteil von 40 % bis 75 % ist der energetisch wichtige Bestandteil von Biogas das brennbare Methan (CH4) . Weitere Bestandteile sind Kohlendioxid mit 20 % bis 50 % sowie, je nach vergorenem Material, Schwefelwasserstoff als Spurengas in Konzentrationen von 10 ppm bis zu 1 %. Als weitere Spurengase können verschiedene Ester, organische Schwefelverbindungen, Alkylbenzole und Ammoniak sowie Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenmonoxid enthalten sein.


Schematische Darstellung: Aufbau einer Biogasanlage

Biogasanlage Aufbau
  1. Anbau von Energieplanzen und Tierfutter
  2. Gülle: Kot und Urin von Nutztieren wie z.B. Kühen
  3. Bioabfälle und landwirtschaftliche Nebenprodukte
  4. Vorgrube: Sammelbecken für Biomasse
  5. Fermenter mit Gasspeicher
  6. Gärrestelager für vergorene Biomasse
  7. Biogasaufbereitungsanlage (BGAA)
  8. Erdgastankstelle
  9. Erdgasnetz
  10. Blockheizkraftwerk (BHKW) mit Stromgerenartor
  11. Einspeisung des Stroms in das Stromnetz
  12. Einspeisung der Wärme in das Nahwärmenetz

Die Biogasanlage und Ihre Funktion: 4 Schritten vom Substrat bis zur Verbrennung des Biogases


Der Betrieb einer Biogasanlage lässt sich in 4 Prozess-Schritte unterteilen: Die Lagerung des Substrates, die Biogasgewinnung, die Wärmeproduktion/Stromerzeugung und die Lagerung des vergorenen Substrates. Je mehr Biogas die Anlage mit den vorhandenen Ressourcen erzeugen kann, umso wirtschaftlicher ist der Betrieb. Die Funktion der Biogasanlage kann durch eine Vielzahl an Optimierungen verbessert werden.

Das Substrat: Energieplanzen, Gülle und Bioabfälle

Biomasse Maissillage
Für den Betrieb einer Biogasanlage ist Biomasse (Substrat) notwendig, welches im späteren Prozess vergären soll. Das Substrat ist der Rohstoff und wird aus verschiedenen Quellen gewonnen. Bedingt durch unterschiedliche chemische Zusammensetzungen der Biomasse eignen sich nicht alle Rohstoffe gleichermaßen für die Verwendung als Substrat. Wichtig ist, dass sich die eingesetzte Biomasse unter anaeroben Bedingungen (also ohne Sauerstoff) gut abbaut und der Methangehalt beim Vergärungsprozess möglichst hoch ausfällt. Neben Maissillage Getreidesillage und Grassillage kommen in der Praxis auch häufig Bioabfälle oder Gülle zum Einsatz. Flüssiger Stalldünger besteht aus Tierkot und Urin von Nutztieren, welcher Reste von Einstreu und Futter beinhaltet. Zudem kann etwas Wasser enthalten sein.
Entscheidend für die Wahl des Substrates sind die Einkaufs- und Anbaukosten sowie die Eignung der Biogasanlage über das verwendete Substrat. Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhält der Betreiber zudem verschiedene Vergütungen und Bonis, welche ebenso eine Rolle spielen.

1. Schritt: Substratmanagement und Aufbau der Vorgrube


An erster Stelle des Prozesses steht die Annahme des Substrates. Hierbei werden Silos, Güllegruben oder andere Annahmestellen verwendet, an denen Sortierungs- oder Reinigungssystemen für die zu vergärende Biomasse angeschlossen sind. Die Vorgruben sind dabei nicht nur als reines Lager zu betrachten, um die Biogasanlage kontinuierlich mit Substrat zu versorgen und somit deren Funktion sicherzustellen, sondern sind bereits der erste wichtige Aspekt in einer Kette zur effizienten Biogasproduktion. Für das Substratmanagement ist die bauliche Beschaffenheit und der Aufbau der Annahmestelle von besonderer Bedeutung, um den Anforderungen der strikten Trennung unterschiedlicher Stoffe gerecht zu werden. Es darf in der Vorgrube keine Vermischung von Bioabfall oder Kosubstraten aus der Tierverwertung geben, um die Effizienz der Anlage zu erhöhen und um die Forderungen des Tierseuchen- und Hygienerechts einzuhalten. Es ist erforderlich, dass Krankheitserreger nach gesetzlich vorgeschriebenen Kriterien noch vor dem Transport aus der Vorgrube in das Innere der Biogasanlage abgetötet werden. Dies kann durch die thermische Vorbehandlung oder durch Drucksterilisation geschehen. Erst im Fermenter der Biogasanlage dürfen die verschiedenen Substrate zusammengeführt werden.

Außerdem ist der Aufbau der Vorgrube wichtig, um die Aufbereitung der verschiedenen Substrate vor dem Einspeisen in die Biogasanlage zu optimieren. Je nach Art muß das Substrat geschreddert, gemahlen, gequetscht oder anderweitig zerkleinert werden, bevor es der Anlage zugeführt wird. Durch die Vergrößerung der Substratoberfläche wird das Potential optimal ausgenutzt und so die Effizienz im späteren Vergärungsprozess verbessert.

Als nächster Schritt wird das Substrat angemaischt. Hierunter versteht man das Homogenisieren der Substrate mit Gülle, flüssigen Gärresten oder Prozesswasser der Biogasanlage. Prozesswasser ist als Maische jedoch nur bedingt zu empfehlen, da es Desinfektionsmittel enthalten kann, welches sich negativen auf die Mikroorganismen im Fermenter der Biogasanlage auswirken kann.

Jetzt wird angestrebt das Substrat möglichst kontinuierlich in den Fermenter einzuspeisen. Mehrmals täglich werden dabei der Anlage gewisse Mengen Substrat zugeführt, was in der Regel über elektrisch angetriebene Pumpen geschieht.

2. Schritt: Biogasgewinnung und Funktion des Fermenters


Das Herzstück einer Biogasanlage ist der Fermenter mit seinem Gasspeicher. Der Fermenter ist der Teil einer Anlage, in den das Substrat eingespeist wird und anschließend vergärt. Für den effizienten Betrieb der Biogasanlage ist die korrekte Funktion des Fermenters eines der wichtigsten Aspekte. Damit die Vergärung stattfinden kann, bei der sich aus dem Substrat das Biogas bildet müssen verschiedene Bedingungen eingehalten werden: Der Fermenter muß Gasdicht, Wasserdicht und Lichtundurchlässig sein. Unter diesen Bedingungen findet ein Mikrobieller Prozess statt, bei dem viele verschiedene Arten von Mikroorganismen das Gärsubstrat zersetzen und in Folge dessen Biogas entsteht.

Nass- und Trockenfermentation


Ein Unterscheidungsmerkmal bei Biogasanlagen ist die Betriebsweise als Nass- oder Trockenfermentation. Bei der Nassfermentation wird das Substrat durch Zuführen von Flüssigkeit (Maische) rühr- und fließfähig gehalten und im Vergärungsprozess kontinuierlich durchgemischt. Man spricht deshalb auch von dem Verfahren der Volldurchmischung. Für die Nutzung von Gülle als Substrat kommt nur die Nassvergärung in Frage.
Bei der Trockenfermentation erfolgt die Vergärung mit stapelbarer organischer Biomasse, bei welcher im Gegensatz zur Nassvergärung das Gärgut nicht verflüssigt oder durchgemischt wird. Die Verfahrenswahl hängt im Wesentlichen von den Substraten ab.

Batch- und kontinuierliche Vergärung: Vor- und Nachteile

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Verfahrensweise der Batch- oder kontinuierlichen Vergärung. Bei der Batchvergärung wird die Biogaserzeugung für jede Substratcharge zunächst abgeschlossen und der Fermenter anschließend entleert. Erst danach wird die nächste Charge eingebracht und der Prozess beginnt von vorne. Dieses Verfahren wird häufig bei Substraten angewendet, welche sehr faserig sind, wie zum Beispiel bei Biomüll oder Grünschnitt. Der Nachteil von diesem Verfahren besteht in der ungleichmäßigen Gasproduktion.
Bei der kontinuierlichen Vergärung wird das Substrat regelmäßig mehrmal täglich in den Fermenter eingespeist, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Gasproduktion in der Biogasanlage sehr gleichmäßig stattfindet. Nachfolgende Komponenten wie Biogasaufbereitungsanlagen oder Blockheizkraftwerke können dadurch sehr gleichmäßig mit Gas versorgt und betrieben werden.
Um eine quasi-kontinuierliche Gasproduktion auch bei dem Batchverfahren zu erreichen müssen mehrere Fermenter durch Staffelung parallel betrieben werden.
Der überwiegend größte Anteil der Biogasanlagen in Deutschland nutzt das Verfahren der Nassfermentation und der kontinuierlicher Vergärung.
Biogasanlage in Funktion

Aufbau des Fermenters


Der Gärbehälter ist in der Regel kreisrund und hat ein Fundament aus Stahlbeton. Der Aufbau, in welchem sich das Gas sammelt besteht aus Foliendächern oder Betondecken. Um frisches Substrat aus der Vorgrube mit dem bereits vorhandenem Material und den Mikroorganismen im Fermenter zu durchmischen werden Rührwerke eingesetzt. Hierbei handelt es sich oft um ein Tauchmotor, welcher durch die Außenwand des Fermenters in das Substrat eingetaucht wird. Bei der langsamen und kontinuierlichen Durchmischung, bei welcher sich das Gas aus dem Substrat löst dient das Rührwerk auch dazu die optimale Wärmeverteilung der Biogasanlage sicherzustellen. Die Temperatur für einen optimalen Gärprozess liegt bei etwa 40°C. Die Biogasanlage erzeugt in Ihrer Funktion zwar Wärme, jedoch ist die Wärmeentwicklung durch die Vergärung alleine oft nicht ausreichend, insbesondere bei kalten Außentemperaturen. Neben einer optimalen Isolation ist es daher empfehlenswert die Prozesswärme eines nachgeschalteten BHKW's zu nutzen, um den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen.


3. Schritt: Gasspeicherung auf der Biogasanlage und Funktion des BHKW's


Nachdem sich das Biogas bei dem Gärprozess aus dem Substrat gelöst hat steht der nächste Schritt an. Üblicherweise muß das Biogas zunächst in einem internen oder externen Speicher zwischengespeichert werden. Das Speichervolumen sollte mindestens 25% der Tagesproduktion betragen um Schwankungen in der Gasproduktion auszugleichen. Zudem muß der Speicher in der Lage sein Druckänderungen im Inneren ausgleichen zu können. Die gängigste Variante ist der sogenannte Niederdruckspeicher mit einem Überdruckbereich von maximal 30 mbar. Er besteht aus einer gasdichten Folienhaube und wird über der eigentlichen Dichtungsfolie mit einer zweiten Folie als Witterungsschutz ergänzt. Die obere Folie ist ein Tragluftdach, bei dem in den Zwischenraum mittels eines Gebläses Luft eingeblasen wird, um die obere Folie in Position zu halten.

Die Vor- und Nachteile der internen und externen Speicherung von Biogas


Als integrierter Speicher ist der Gasspeicher direkt auf dem Fermenter angebracht und bietet so den Vorteil, dass kein weiterer Flächenbedarf auf dem Gelände der Biogasanlage notwendig ist. Der Aufbau ist hier relativ kompakt und für Biogasanlagen mit wenig Platz optimal.
Alternativ lässt sich der Gasspeicher auch als externe Einheit ausführen, bei der ggf. ein weiteres Gebäude notwendig ist. Hier gibt es einige Vorteile in der Funktion, weil die Methankonzentration des neu erzeugten Biogases sehr zuverlässig gemessen werden kann und es möglich ist, die Motorleistung des BHKW an den Füllstand des Biogasspeichers anzupassen. Der Nachteil der externen Ausführung ist jedoch der wesentlich höhere Platzbedarf. Je nach Größe des zur verfügung stehenden Geländes ist der externe Gasspeicher deshalb nicht auf jeder Biogasanlage möglich.

Der Gasspeicher benötigen zur Absicherung eine Gasfackel. Diese Notfackel springt automatisch ein, sobald der eigentliche Gasabnehmer wie zum Beispiel das nachgeschaltete BHKW außer Funktion ist. Es geht bei der Gasfackel darum den Druck im Gasspeicher zu regulieren und dafür zu sorgen das überschüssiges Gas bei Bedarf sicher abtransportiert wird. Die Gasfackel findet zum Beispiel Anwendung bei einem Defekt oder Wartungsarbeiten am BHKW oder bei Überkapazitäten in der Gasproduktion.

Das Blockheizkraftwerk (BHKW)

Das BHKW
In einem BHKW wird in der Regel ein Otto-Motor verwendet, welcher für den Gasbetrieb optimiert ist und in fast allen Biogasanlagen vorhanden ist. Die Funktion des Motors besteht darin das erzeugte Biogas zu verbrennen und über einen angeschlossenen Stromgenerator direkt in Strom umgewandelt. Als Nebenprodukt entsteht Wärme. Sowohl der erzeugte Strom als auch die Wärme werden schließlich als Endprodukt verwertet und können an Abnehmer weiterverkauft werden. Während der Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird, ist die Verwertung der erzeugten Wärme etwas schwieriger. Da der Verlust beim Transport von Wärme relativ hoch ist eignet sich diese nur für die Verwendung im Nahwärmenetz. Der Effizienzgrad ist umso größer, je besser die vorhandene Wärme in der Umgebung der Biogasanlage verwendet werden kann. Optimal ist es, wenn in der Nachbarschaft der Biogasanlage große Wärmeabnehmer wie Schwimmbäder, Hotels oder Einkaufszentren vorhanden sind. Ein Teil der erzeugten Wärme wird in die Biogasanlage zurückgeführt, um die Funktion des Gärprozesses zu optimieren. Hier wird eine optimale Temperatur von 40°C angestrebt, welche insbesondere in kalten Wintermonaten ohne die Wärmerückführung oft nicht erreciht wird.
Der Betrieb von BHKW Gasmotoren findet im Magerbetrieb mit Turboaufladung statt, um den Ausstoß an Stickoxidemissionen so gering wie möglich zu halten. Wichtig ist, dass der energetisch wichtige Gehalt des brennbaren Methan (CH4) im Biogas bei mindestens 45% liegt. Der Betrieb des BHKW läuft weitestgehend vollautomatisch ab. Wenn vorgeschriebene Wartungsarbeiten fristgerecht und vollumfänglich durchgeführt werden stehen einer reibungslosen Funktion und einer langen Betriebsdauer nichts im Wege. Da der Betrieb eines BHKW sehr laut ist, hat der Aufbau des BHKW Aufstellraums einige Anforderungen im Hinblick auf den Lärmschutz zu erfüllen. Optimal bietet sich daher eine gut isolierte Containerbauweise mit integrierter Luftversorgung an.
Neben dem klassischen Gas-Otto-Motor finden seltener auch Zündstrahl- oder Stirlingmotoren Verwendung wie auch Mikrogasturbinen und Brennstoffzellen. Grade letztere sind jedoch aufgrund der hohen Investitionskosten aktuell noch sehr wenig verbreitet.

Die Biogasaufbereitungsanlage (BGAA)


Die weitere Verwendung des Biogases kann auch darin bestehen es in einer BGAA aufzubereiten und das Gas anschließend dem Erdgasnetz oder einer Erdgastankstelle zuzuführen. Hierbei wird das Gas gereinigt und von seinen Nebenprodukten insbesondere dem Kohlendioxid befreit, bis es schließlich Erdgasqualität hat. Der Veredelungsprozess kann sehr unterschiedlich ausfallen und findet nicht so oft Anwendung wie die Abnahme des Gases durch eine BHKW, bei welchem das Gas auch ohne Aufbereitung verbrannt werden kann.

4. Schritt: Lagerung des vergorenen Substrats auf der Biogasanlage und Aufbau des Gärrestelagers


Beim Vergärungsprozess im Fermenter entstehen Gärreste. Hierbei handelt es sich um verbrauchtes Substrat, welches nicht mehr genügend Biogas liefert um weiterhin im Fermenter zu verweilen. Diese Gärreste werden daher in ein Gärrestelager abtransportiert, wo sie noch einige Zeit zwischengelagert werden. Je nach Aufbau und Funktionsweise einer Biogasanlage kann dies auf befestigten Freiflächen geschehen oder in einem geschlossen System. Da auch bei der Lagerung im Gärrestelager noch gewisse Mengen an Biogas austreten lohnt es sich für flüssige Gärreste den Nachgärbehälter in einem geschlossenen System und unter den selben Bedingungen zu halten wie den Fermenter. Die Biogasanlage wird in ihrer Funktion so optimal ausgeschöpft und liefert weitere nicht unbeträchtliche Mengen des wertvollen Biogases. Da die Gärreste bei dem geschlossenen System nicht auf freier Fläche gelagert werden hat diese Methode neben der Verbesserung der Effizienz auch noch den weiteren Vorteil, dass sich die Geruchsbelästigung im Umfeld der Biogasanlage verringert.
Sowohl bei der Trockenfermentation als auch bei der Nassfermentation entstehen auch feste Gärreste, welche auf flüssigkeitsdichten Flächen gelagert werden müssen, um den Anforderungen an den Umweltschutz gerecht zu werden. Es ist darauf zu achten, dass keine Flüssigkeiten ins Erdreich durchsickern können.

Die Reststoffe aus dem Gärrestelager sind ein idealer Dünger für die Landwirtschaft, da sie einen hohen Nährstoffgehalt aufweisen. Gegenüber Gülle haben sie in der Verwendung als Dünger auch den Vorteil, dass sie chemisch deutlich weniger aggressiv zu Pflanzen sind und der Geruch weniger intensiv ausfällt.
Bei der Trockenfermentation entstehen ebenfalls Gärreste, welche ungefähr die Hälfte der Ausgangsmenge ausmachen. Die Gärreste der Trockenfermentation sind in der Regel stapelbar und lassen sich ebenfalls optimal als Dünger einsetzen.


Die besonderen Anforderungen auf Biogasanlagen: Der Explosionsschutz


Da der energetische wertvolle Teil von Biogas das brennbaren Methan CH4 ist gilt dem Explosionsschutz auf Biogasanlagen eine besondere Aufmerksamkeit. Biogasanlagen unterliegen hinsichtlich Explosionsschutz der Gefahrstoff- und Betriebssicherheitsverordnung. Betreiber von Biogasanlagen sind deshalb verpflichtet neben der Gefährdungsbeurteilung auch ein Explosionsschutzdokument zu erstellen.

Eine explosionsfähige Atmosphäre besteht innerhalb der Grenzen:

  • UEG: 6,0 Vol.-% Sauerstoff in Biogas
  • OEG: 22,0 Vol.-% Sauerstoff in Biogas
  • Die Zündtemperatur beträgt ca. 700°C

Relevante Betriebszustände für den Explosionsschutz an Biogasanlagen sind:

  • An- und Abfahren der Anlage
  • Ungestörter Normalbetrieb
  • Eintritt Betriebsmäßig zu erwartender Störungen

Solange sich das Biogas bei ungestörtem Normalbetrieb im Fermenter, den Gasspeichern und den Leitungen befindet kommt es in einer Konzentration vor, in der die obere Explosionsgrenze (OEG) überschritten wird. Bei Störungen, beim An- und Abfahren der Anlage, oder an Stellen, an denen das Gas auch im Normalbetrieb in die Umgebung austreten kann ist jedoch mit besonderen Explosionsrisiken zu rechnen. Dann besteht die Möglichkeit, dass sich das Biogas mit Sauerstoff durchmischt, wodurch sich innerhalb der Explosionsgrenzen eine explosionsfähige Atmosphäre bilden kann. Um den Anforderungen an den Explosionsschutz gerecht zu werden müssen diverse Reglerwerke zur ordnungsgemäßen Funktion von Biogasanlagen umgesetzt werden. Für den Betrieb von Biogasanlagen sind hier unter anderem die TRGS 529 (technische Regel für Gefahrstoffe) zu nennen sowie die am 21.01.2019 veröffentliche TRAS 120 (Technische Regel für Anlagensicherheit).
Explosionsgefährdete Bereiche werden nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre in Ex Zonen eingeteilt und im Explosionsschutzdokument erfasst. Dabei gelten für Biogasanlagen wie für andere Anlagen mit Explosionsgefährdung folgende Zoneneinteilung:
  • Zone 0: Ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige At­mosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.
  • Zone 1: Ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegent­lich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann.
  • Zone 2: ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefähr­liche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln norma­lerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.
Explosionsschutz Biogas
Die Definition von Ex Zonen einer Biogasanlage unterliegt also einem Verfahren zur Analyse und Klassifikation der explosionsgefährdeten Bereiche. Dieses Verfahren wird nicht nur für Biogasanlagen eingesetzt, sondern auch für alle anderen Anlagen, von denen eine Explosionsgefährdung ausgeht. Es müssen Temperaturklassen und Explosionsgruppen betrachtet werden. In der Praxis werden viele Punkte berücksichtigt um zu definieren wo sich explosionsfähige Gasatmosphären bilden kann.
Warnung vor Biogas
Für die Ex Zonen Einteilung auf Biogasanlagen stellen sich folgende Fragen besonders oft:

  • Ist es möglich Öffnungen wie z.B. Schaugläser durch einen Wartungsplan als „technisch dicht“ einzustufen? Lässt sich in Folge dessen das Austreten von Biogas (wodurch eine explosionsfähigen Atmosphäre entstehen könnte) als unwahrscheinlich einstufen?
  • Ist der Aufbau des Kondensatschachts durch eine Schwimmerschaltung und regelmäßige Kontrolle als „technisch dicht“ einzustufen? Hält die Wasservorlage eine Mindesthöhe ein? Sollte dies nicht gewährleistet sein, muss an dieser Stelle eine Ex Zone definiert werden.
  • Ist das Rührwerk durch regelmäßige Wartung oder eine Wassertasse mit Schwimmerschaltung als „technisch dicht“ einzustufen?

Antworten auf diese Fragen liefert die EXACON Akademie. In den Seminaren "TRGS 529 Betreiberschulung" und "TRAS 120 Fachkunde Biogas für externe Dienstleister" werden Explosionsrisiken neben vielen weiteren Themen behandelt. Auch die Seminare zum Explosionsschutz sind empfehlenswert.

Wo liegen die Vor- und Nachteile bei der Erzeugung von Biogas?


Eine Biogasanlage dient der nachhaltigen und CO2-Neutralen Energieerzeugung unter dem Einsatz nachwachsender Rohstoffe. Durch den Verzicht auf fossile Energieträger liegt der Vorteil einer Biogasanlage unter dem Aspekt den CO2-Ausstoß zu reduzieren auf der Hand. Da ausschließlich regenerative Rohstoffe eingesetzt werden ist die CO2-Bilanz einer Biogasanlage vorbildlich. Auch Bezogen auf die Anbaufläche ist die hohe Energieausbeute im Vergleich zu anderen Bioenergien wie z.B. Biodiesel als sehr gut zu bezeichnen.

Einer der weiteren Vorteile besteht darin, dass die Energieerzeugung dezentral erfolgt. Das heißt Strom und Wärme können ohne große Transportstrecken direkt an den Verbraucher abgegeben werden, wodurch Transportverluste reduziert werden. Auch die leichte Speicherbarkeit von Biogas und die bedarfsgerechte Erzeugung lässt sich auf die Habenseite buchen, da die Fähigkeit eine ideale Ergänzung zur Nutzung von anderen regenerativen Energien wie Windkraft oder Sonnenenergie ist.

Die Verwendung der Gärreste als Dünger gegenüber reiner Gülle ist viel schonender für die Landwirtschaft sodass auf sekundärer Ebene ebenfalls Vorteile entstehen. Für Landwirte besteht durch den Betrieb einer Biogasanlage allgemein eine Möglichkeit zur Erhöhung der Wertschöpfung der eigenen Ressourcen und stellt somit eine Einkommensalternative im Vergleich zur herkömmlichen Landwirtschaft dar.

Allerdings bringt der Betrieb und die Funktion einer Biogasanlage auch Nachteile mit, welche durchaus zu berücksichtigen sind: Hier sind insbesondere die negativen Umwelteinflüsse durch die intensive Landwirtschaft zu nennen.
Zudem lauert eine Gefahr von Umweltschäden oder Grundwasser-Verseuchung im Havariefall was ebenfalls als klarer Nachteil aufzuführen ist. Sollte das Substrat aus der Anlage austreten ist das ein großes Problem und erfordert schnelles und umsichtiges Handeln.

Ein weiterer Nachteil im Zusammenhang mit der Erzeugung von Biogas ist die regionale Flächenkonkurrenzen zwischen Anbauflächen für Nahrungsmittel-, Futtermittel- und Energiepflanzenerzeugung. So kann der Anbau von Energiepflanzen für Landwirte unter Umständen sehr viel lohnender sein als der Anbau von Nahrungsmitteln, was in der Folge zu einem Verdrängungswettbewerb zu Nahrungsmitteln führen kann.

Was nicht vergessen werden darf ist das Thema Explosionsschutz: Der Betrieb von Biogasanlagen birgt Explosionsrisiken und erfordert ein hohes Maß an technischem Fachwissen und Umsicht. Es ist zwingend erforderlich die notwendigen technischen sowie organisatorischen Schutzmaßnahmen umzusetzen, um das Explosionsrisiko auf ein Minimum zu reduzieren. Der Schutz der Beschäftigten hat an dieser Stelle höchste Priorität. Der Betreiber hat seine Anlage so auszulegen, zu errichten und zu betreiben, dass schädliche Umwelteinwirkungen und sonstige Gefahren durch Brände, Explosionen oder Freisetzungen von Biogas, Substraten oder Gärresten und sonstigen gefährlichen Stoffen verhindert werden. Eine Biogasanlage unterliegt im Aufbau und der Funktion also hohen Sicherheitsanforderungen, welche umzusetzen sind.

Lohnt sich Biogas?


Bei Abwägung der Vor- und Nachteile im Zusammenhang mit der Erzeugung von Biogas lässt sich festhalten, dass der Betrieb einer Anlage ein sehr komplexer Vorgang ist, welcher dauerhaft geprägt wird von der Umsetzung von behördlichen Vorgaben, Gesetzen und Regelwerken. Zudem ist die Aufrechterhaltung einer gewissen Effizienz der Biogasanlage und damit die korrekte Funktion nicht immer einfach, da der Vergärungsprozess viele Variablen hat auf die man Einfluss nehmen kann. Aus wirtschaftlicher Sicht lohnt sich der Betieb einer Anlage daher meißtens umso mehr, je größer diese ausgelegt ist.

Aus ökologischer Sicht ist das Thema jedoch hochgradig interessant, da durch den Einsatz von Biostoffen auf sehr ressourcenschonende Art und Weise Energie erzeugt wird. Die Verwendung von fossilen Energieträgern wie Erdöl oder Erdgas wird durch die Erzeugung von Biogas nachhaltig reduziert. Neben Windkraft, Wasserkraft oder Solarkraft besteht die Funktion einr Biogasanlage somit darin einen wichtigen Beitrag zur CO2-Reduktion im Zusammenhang mit der Energieerzeugung zu erzielen. Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern steht Biogas in nahezu unbegrenzten Mengen zu Verfügung und lässt sich lokal und dauerhaft erzeugen.

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