Biogasanlage: der Weg vom Substrat zum Strom

Kurz gesagt: Eine Biogasanlage macht aus organischem Material Strom und Wärme. Du füllst Gülle, Mist, Mais oder Pflanzenreste in einen luftdicht verschlossenen, geheizten Behälter. Darin zersetzen winzige Bakterien das Material ohne Sauerstoff und produzieren dabei ein brennbares Gas — das Biogas. Dieses Gas wird in einem Motor verbrannt, der einen Generator antreibt, und schon fließt Strom. Klingt einfach, und im Kern ist es das auch. Interessant wird es in den Details, und die schauen wir uns jetzt Schritt für Schritt an.

Am Anfang steht das Futter für die Anlage — im Fachjargon das Substrat. Das kann alles sein, was sich biologisch abbauen lässt: Rindergülle und Schweinemist vom eigenen Hof, Energiepflanzen wie Silomais oder Grasschnitt, Ernte- und Pflanzenreste, oder in speziellen Anlagen auch Bioabfall aus der Biotonne und Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie. Viele landwirtschaftliche Anlagen mischen mehrere dieser Stoffe, damit die Bakterien gleichmäßig arbeiten und das Gas konstant fließt.

Das Substrat wird meist über einen Vorbehälter oder eine Einbringtechnik dosiert zugeführt — nicht alles auf einmal, sondern regelmäßig in kleinen Portionen. So bleibt die Biologie im Behälter stabil, ähnlich wie ein Tier, das lieber mehrere kleine Mahlzeiten als eine riesige bekommt.

Das eigentliche Kraftwerk ist der Fermenter (auch Faulbehälter genannt) — der große runde Behälter mit der grünen Folienhaube obendrauf. Er ist luftdicht verschlossen und wird auf rund 38 bis 42 Grad beheizt, denn die entscheidenden Bakterien fühlen sich bei dieser Temperatur am wohlsten. Langsam drehende Rührwerke durchmischen das Material ständig, damit sich nichts absetzt und die Bakterien überall herankommen.

Was jetzt passiert, heißt anaerobe Vergärung — „anaerob" bedeutet: ohne Sauerstoff. Verschiedene Bakteriengruppen arbeiten in mehreren Stufen zusammen. Die einen zerlegen die großen Moleküle aus Pflanzen und Gülle in kleinere Bausteine, die nächsten machen daraus Säuren, und ganz am Ende bilden die sogenannten Methanbakterien das brennbare Gas. Genau dieser letzte Schritt ist der empfindlichste — kippt die Biologie, stockt die ganze Anlage.

Das entstehende Biogas besteht zu etwa 50 bis 60 Prozent aus Methan — dem gleichen Stoff, der auch im Erdgas steckt und der es brennbar macht. Der Rest ist vor allem Kohlendioxid. Das Gas sammelt sich oben unter der Folienhaube, die sich wie ein Ballon füllt, und wird von dort zum Blockheizkraftwerk geleitet.

Ein BHKW (Blockheizkraftwerk) ist im Grunde ein großer Gasmotor, gekoppelt mit einem Generator. Das Biogas wird im Motor verbrannt, der Motor dreht den Generator, und der erzeugt elektrischen Strom. Das Praktische daran: Ein Motor wird heiß — und diese Wärme wirft man nicht weg. Sie heizt zuerst den Fermenter selbst und versorgt darüber hinaus oft Wohnhäuser, Ställe, Trocknungsanlagen oder ein kleines Wärmenetz. Deshalb spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung: Strom und Wärme aus einem Brennstoff.

Der erzeugte Strom wird nicht einfach nur produziert, er wird auch gemessen und abgerechnet. Ein geeichter Zähler am Einspeisepunkt erfasst, wie viele Kilowattstunden ins öffentliche Netz fließen. Kleinere landwirtschaftliche Anlagen liefern dabei oft eine Leistung im Bereich von einigen Dutzend bis mehreren Hundert Kilowatt — eine Hofanlage kann zum Beispiel recht konstant im Bereich von rund 50 bis 75 Kilowatt laufen, andere deutlich mehr.

Genau an dieser Messung entscheidet sich, was die Anlage am Ende einbringt. Denn Betreiber bekommen für den eingespeisten Strom eine Vergütung, und die hängt an Werten wie der eingespeisten Menge, dem Marktwert und dem hinterlegten Messkonzept. Stimmen diese Werte nicht, verschenkt eine gut laufende Anlage bares Geld — ohne dass es jemand merkt.

Wenn die Bakterien fertig sind, bleibt der Gärrest übrig — das ausgegorene Material. Das ist kein Abfall, sondern ein wertvoller Dünger: Er enthält die Nährstoffe aus dem Substrat in einer Form, die Pflanzen gut aufnehmen können, und ersetzt so einen Teil des Mineraldüngers. Der Kreislauf schließt sich, weil viel davon wieder auf die Felder kommt, von denen das Substrat stammte.

Der erzeugte Strom geht ins öffentliche Netz. Und anders als Sonne und Wind lässt sich Biogas speichern — im Gasspeicher unter der Haube. Eine moderne Anlage muss deshalb nicht rund um die Uhr gleich viel produzieren. Sie kann ihren Fahrplan so legen, dass sie dann Strom erzeugt, wenn er im Netz besonders gebraucht wird und der Marktpreis hoch ist. Das nennt man flexible oder bedarfsgerechte Fahrweise — und genau hier liegt für viele Anlagen zusätzliches Geld, das eine starre „Motor läuft immer gleich"-Fahrweise liegen lässt.

So einfach die Grundidee ist — der Teufel steckt im Betrieb. Wie viel Gas entsteht, hängt an der Substratmischung. Wie stabil die Anlage läuft, hängt an der Biologie im Fermenter. Und wie viel am Ende auf dem Konto landet, hängt daran, ob der eingespeiste Strom richtig gemessen, richtig abgerechnet und zum richtigen Zeitpunkt erzeugt wird. Wer die ersten beiden Punkte im Griff hat, aber den dritten dem Zufall überlässt, verschenkt genau da den Ertrag, der eine Anlage rentabel macht.