Werkzeug zur Schwachstellenanalyse von Biogasbetrieben hinsichtlich THG-Emissionen und kumuliertem Energieverbrauch

Bianca Zerhusen, Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Landtechnik und Tierhaltung, Freising

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Einleitung und Zielsetzung

Die Energiebereitstellung aus Biogas als direkter Ersatz für fossile Energieträger (speicherbar, flexibel nutzbar) kann einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Einsparung fossiler Ressourcen leisten. Aufgrund der vielfältigen Anlagenkonfigurationen und betrieblichen Bedingungen sind die Ergebnisse der Treibhausgas- und Energiebilanzen jedoch sehr variabel. Verantwortlich hierfür sind Faktoren wie die Auswahl der Einsatzstoffe, die Anlagentechnik, das Betriebsmanagement und die Nutzungspfade für das erzeugte Biogas. Um Anlagenbetreiber für eine energieeffiziente und klimaschonende Erzeugung und Verwertung von Biogas zu sensibilisieren und über die wesentlichen Einflussgrößen und Handlungsmöglichkeiten entlang der Verfahrenskette zu informieren, ist eine betriebsspezifische Betrachtung erforderlich.

Methode

Zur Erfassung und Auswertung der betriebsindividuellen Treibhausgas- und Energiebilanz wird eine Online-Anwendung entwickelt. Über die Abfrage betrieblicher Stoffstromdaten wird eine Abschätzung der Bilanzen entlang der gesamten Verfahrenskette vorgenommen. Um den Aufwand bei der Dateneingabe in vertretbarem Umfang zu halten, sind ggf. Standardwerte hinterlegt, die je nach Datenverfügbarkeit angepasst werden können.

Im Ergebnis wird aufgezeigt, welche Hauptemissionsquellen und Energieverbraucher entlang der Prozesskette identifiziert wurden und welche Handlungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Um das Optimierungspotenzial zu bestimmen, wird der aktuelle Anlagenstatus mit einem möglichen Optimalzustand verglichen.

Die Bewertung der bei der Verwertung des Biogases in einem Blockheizkraftwerk anfallende Wärme mittels Gutschriftenmethode oder verschiedene Allokationsansätze beeinflusst hierbei das Optimierungspotenzial in besonderer Weise und wird gegenwärtig im Detail untersucht. Den Methanverlusten während der Fermentation und der Lagerung von Gärresten kommt eine doppelte Bedeutung zu. Einerseits sind direkte Methanemissionen aus der Biogasanlage wegen des hohen Treibhausgaspotentials zu vermeiden, andererseits kann durch prozesstechnische und -biologische Verbesserungen mehr Methan erzeugt und verwertet werden bzw. der Substrateinsatz entsprechend verringert werden. Für den Betrieb kann das ermittelte Optimierungspotenzial die Grundlage für eine wirtschaftliche Kalkulation bilden.

Ausblick

Das Berechnungsmodell für die Biogasproduktion und -verwertung umfasst bisher noch keine Emissionen aus der Bereitstellung der Einsatzstoffe. Die Auswahl der Einsatzstoffe ist Bestandteil der technischen Anlagenplanung und kann im laufenden Betrieb nur innerhalb gewisser Grenzen verändert werden. Neben der Substratauswahl können vor allem durch ein gutes Management bei der Substratbereitstellung (Anbau und Konservierung nachwachsender Rohstoffe) Emissionen vermieden werden. Die Bedeutung von Maßnahmen wie die Reststoff- und Güllevergärung, die bedarfsgerechte Düngung, die Konservierung von Bodenkohlenstoff und die verlustarme Silagebereitung sollen dem Anlagenbetreiber näher gebracht werden.

Weiterhin ist geplant, das betriebsindividuelle Ergebnis anhand des Datenbestandes in der Bayerischen Biogas-Betreiber-Datenbank einzuordnen. Die entwickelte Online-Anwendung soll auch im Rahmen der Schulungen „Biogas Kompetenz Bayern“ als Werkzeug für die Schwachstellenanalyse auf Biogasanlagen vorgestellt und erprobt werden.

Diskussion nach dem Vortrag

Rechnen sie auch, wie sich das wirtschaftlich darstellt?

Konkrete Berechnungen erfolgen nicht. Sie würden den Rahmen des Projektes sprengen, dafür sind die Kollegen aus dem Ökonomiebereich zuständig.

Was soll die Anwendung kosten?

Sie soll frei verfügbar für die Biogasanlagenbetreiber sein.

Sind das Literaturwerte beim Methanschlupf?

Ja und eigene Schätzungen.

In welchen Bereichen kann sich Methanschlupf im optimalen Anlagenbereich bewegen?

Wir haben zum Teil hohen Methanschlupf, er variiert von 0,1 % bis 3 %. Wir haben eigene Messungen angestellt, der Methanschlupf ist auch abhängig von der Wartung der Anlage. Man kann aber grundsätzliche Aussagen treffen, wie man einen Biogasmotor betreiben sollte oder ob es sinnvoll sein könnte den Motor auszutauschen, damit der Methanschlupf nicht überhandnimmt.