Dipl.-chem. Roland Schnell, Dipl.-Ing. Michael Köttner, Internationales Biogas- und Bioenergie-Kompetenzzentrum (IBBK), Kirchberg/Jagst-Weckelweiler

Höherer Nutzen durch die Verwertung der Wärme

Verantwortungsvoller Umgang mit Stoff- und Energieflüssen mit unkonvetionellen Lösungen

Zu Tausenden stehen kleine Kraftwerke auf landwirtschaftlichen Betrieben in Deutschland. Sie erzeugen Energie aus Methan, das beim Lagern von Mist aus der Tierhaltung ohne weiteres Zutun entsteht und in modernen Biogasanlagen am Tiermagen vorbei direkt aus der Pflanze erzeugt wird. Der Deutsche Bauerverband rechnet damit, daß Ende 2006 ungefähr 4000 Biogasanlagen in Betrieb sein werden. Eine Verdopplung innerhalb von nur zwei Jahren. Sie versorgen 1 Million Haushalte mit Strom und könnten 500.000 Wohnungen beheizen.

Ohne das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) aus dem Jahr 2000 wäre es nicht dazu gekommen. Für den Einspeisung von Strom aus regenerativen Energieträgern wurde eine relativ hohe und auf Jahre garantierte Vergütung festgesetzt und davon profitieren neben Windkraft und Photovoltaikanlagen auch Landwirte, wenn sie sich zum Bau einer Biogasanlage entschließen.

Dabei hat die konventionelle Landwirtschaft im Moment die Nase vor, obwohl die Pioniere der landwirtschaftlichen Biogastechnik in der Mitte des 20. Jahrhunderts eher von ökologischen Motiven geleitet waren. Neben der betriebs- und volkswirtschaftlichen Effizienz durch die Nutzung lokaler Resourcen spielten die Erhöhung des Düngewerts, die Vermeidung von Stickstoffverlusten und die Reduzierung von Unkrautsamen eine so wichtige Rolle, daß Fundamentalisten gerne auf die energetische Nutzung des Biogases verzichteten und auf den Segen der anaeroben Fermentation für den Ackerbau schworen.

Skepsis bei Biobauern

Weil diese jahrezehntelangen Erfahrungen nicht akzeptiert werden, wird Biogas im ökologischen Landbau nicht uneingeschränkt befürwortet. Aktuelle Trends in der Biogas-Branche liefern dazu neue Argumente.

Die Annahme, daß größere Einheiten wirtschaftlicher seien und damit mehr Gewinn brächten, führte zu immer größeren Biogas-Projekten. Galt vor kurzem noch eine Leistung von 250 kW elektrisch als »Große Anlage«, sind heute Projekte in der Megawatt-Klasse keine Ausnahme mehr.

Stallmist und Gülle verlieren an Attraktivität und werden durch Silagen von Ganzpflanzen ersetzt. Hier ist es vor allem der ohnehin umstrittene Mais, der die höchsten Hektarerträge bringt und mit Prämien bedacht wird. Mit der Einführung gentechnisch veränderter Sorten, die auf hohen Biomasse-Ertrag und leichte Umsetzung in der Biogasanlage optimiert sind, ist zu rechnen. Gegenwärtig hält sich die Branche bedeckt, weil sie um ihr Image als Erzeuger von »Bioenergie« fürchtet.

Verschwendung von Wärme

Zum Problem hätte sich auch entwickeln können, daß große Biogasanlagen gerne auf der »grünen Wiese« errichtet werden und damit große Schwierigkeiten haben ihre Abwärme vernünftig zu verwerten. Das Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V (KTBL) hat bei der Suche nach »Musterlösungen für umweltgerechte und wirtschaftliche Energieerzeugung mit landwirtschaftlichen Biogasanlagen«, die 2005 auf der Agritechnica in Hannover vorgestellt wurden, auf die Nutzung der Wärme geachtet. Über die Beheizung von Wohn- und Betriebsgebäuden hinaus, war es lediglich dem Gutsbetrieb von Eltz in Fensterbach gelungen durch Getreide- und Hackschnitzeltrocknung auf eine fast 100%-ige Nutzung zu kommen.

Knapp ein Jahr später hat sich das Trocknen von land- und forstwirtschaftlichen Produkten bereits fest etabliert und anstelle von Anlagen, die selbst zusammengeschweißt werden mußten, werden komplette Systeme angeboten. Es gibt einen Trommeltrockner der Firma S&Ü in Marienmünster, der 50 m³ waldfrisches Scheitholz in einer Woche verkaufsfähig macht und in der Leistung zu den meisten Biogasanlagen paßt.

Das hat aber findige Landwirte nicht davon abgehalten, nach besseren Lösungen zu suchen.

Erich Holz, energieautarkes Urgestein trocknet das Heu das Milchvieh

Die Lust auf den Bau einer Biogasanlage erwachte bei Erich Holz vom Karlshof in Aspach bei Backnang schon 1982 bei einem Besuch in Österreich. Als Demeterlandwirt lagen für ihn die Auswirkungen auf seinen betrieblichen Stoffkreislauf auf der Hand. »Der Gewinn besteht für mich je zur Hälfte aus der Energie und aus der Düngewirkung« sagt er heute und das war für ihn Grund sich im Jahr 2005 um einen Ersatz für seine betagte Biogasanlage zu kümmern. »Es war für mich wichtig« sagt Erich Holz »als Biobetrieb zu zeigen, daß Energieautarkie möglich ist« Er hat ausgerechnet, daß er soviel als Strom eingespreist hat, wie er als Kraftstoff für die Traktoren zukaufen mußte. Die Heizölrechnung belastet ihn auch nicht mehr, denn sein eigenes Haus und das seines Nachbarn wird mit der Abwärme aus dem kleinen Blockheizkraftwerk (BHKW) versorgt, mit dem der Strom erzeugt wird.

Die neue Biogasanlage ist mit 50 kW elektrischer Leistung immer noch so klein, daß sie manche »Experten« als unwirtschaftlich abtun. Vorrangig war die Anpassung an den Materialfluß des Betriebs und seinen Wärmebedarf. Nun kann auch der Melkstand beheizt werden und der neugebaute Stall bekam eine Fußbodenheizung »Damit friert im Winter der Mist nicht mehr fest«

Seine 50 Kühen füttert Erich Holz nur mit Heu, niemals mit Silage. Das ebenfall neu gebaute Heulager wird von Luft durchströmt, die von der Abwärme aus dem BHKW der Biogasanlage angewärmt wird. »Damit kann ich die Wärme von Mai bis Oktober für drei Grasschnitte gut nutzen« sagt er »und es reicht auch noch zum Trocknen von Getreide.«

Erich Holz hat seinen Hof, den er auch als einen Modellbetrieb versteht, in eine Stiftung überführt, die eine Fortführüng des Betriebs nach seiner Philosophie garantiert, auch wenn das »unzeitgemäß« erscheinen mag. Wiederkäuer sind für ihn im ökologischen Betrieb unverzichtbar für Bodengesundheit und sinnvolle Fruchtfolgen. Die direkte Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen über die Biogasanlage kann dabei neue Perspektiven eröffnen. Deshalb wurde eine Feststoffdosierung eingerichtet, die nur alle drei Tage mit einer Fuhre Gras oder anderen Grünpflanzen gefüllt wird. »Hier kann ich mir Stickstoff, der im Ökobetrieb immer ein Problem ist, hereinholen « sagt Erich Holz »da die Reste der Biogasanlage vollständig als Dünger genutzt werden.«

Der Albhof - kümmert sich um Käse und Klärschlamm

Mit 150 ha, je zur Hälfte Acker- und Grünland, zählt der Albhof in Lauterstein auf der Schwäbischen Alb zwischen Stuttgart und Ulm nicht zu den Giganten der Branche. 150 Kühe liefern seit 1993 Vorzugsmilch, die durch einen Lieferservice direkt vermarktet wird und aus der seit 1997 in der Hofmolkerei Butter, Joghurt und Käse hergestellt werden.

»Mit der Wärmerückgewinnung aus der Milch hat es nie recht funktioniert« sagte Theo Schömbucher »und die Molkerei braucht viel Wärme, zum Beispiel für die Dampferzeuger der Pasteurisierung« Seit 2004 steht nun die Wärme aus der Biogasanlage zur Verfügung, die zudem noch Wohnhäuser von zwei Familien, den Hofladen und die Büros der Mitarbeiter des Lohnunternehmens und des Lieferservice beheizt.

Die Biogasanlage geht derzeit mit eine elektrische Leistung von 340 kW ans Netz, die von zwei BHKW-Modulen aufgebracht wird. Etwa 60% der Energie des eingesetzten Biogases werden in Form von Wärme ausgekoppelt, was zu dem sehr hohen Gesamtwirkungsgrad von mehr als 90% beiträgt. Ein genaue Kontrolle ermöglichen Wärmemengenzähler und das bringt nach EEG einen zusätzlichen Bonus von 2 Cent pro Kilowattstunde ein. »Eigentlich wollen auch noch den Bonus für Trockenfermentation« schmunzelt Theo Schömbucher »weil wir ja Feststoffe einsetzen. Derzeit werden Kleegras, Silomais und Getreide-Ganzpflanzensilage von Landwirten der Umgebung zugekauft. Das sind teilweise Nebenerwerbslandwirte, die früher auf kleinen Flächen nur Heu gemacht haben«

Schon ist Theo Schömbucher beim nächsten Projekt »Wir erweitern die Biogasanlage um 640 kW und nutzen die Abwärme zur Trocknung von Klärschlamm« und weiß, daß er ein heißes Eisen anfaßt. Das Material kommt von kommunalen Kläranlagen der Umgebung, wo es mit Pressen vorentwässert wird. In einer Art Gewächshaus wird es in einer dünnen Schicht ausgebreitet, wobei durch eine Fußbodenheizung warmes Wasser vom BHKW zirkuliert. Von 80.000 t Klärschlamm im Jahr bleiben 1000 t eines Pulvers, das von Zementwerken als Brennstoff und Zuschlagstoff abgenommen wird. Theo Schömbucher sieht keine Probleme, die Trocknungsanlage neben seinem Kuhstall zu betreiben.

in Hennstedt geht die Wärme ins Gewächshaus

Gärtnereien, die ihre Gewächshäuser mit Öl und Gas heizen und Landwirte mit Biogasanlagen wollten lange Jahre einfach nicht zusammenkommen. Im »Milchgürtel« von Dithmarschens fällt jedes Jahr tonnenweise Gülle an und im Jahr 2000 begannen Landwirte mit Überlegungen für eine Gemeinschaftsanlage. Sie fanden schließlich einen Partner im Gewächshausbetrieb der Gemüsegroßhandelsfirma Hauschildt in Glückstadt, der die Wärme für den Anbau von Tomaten auf 6 ha sehr gut brauchen kann und zudem das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid zur Stimulierung des Pflanzenwachstums nutzt.

Dabei deckt die Biogasanlage, die etwa 100.000 t/a an Gülle und 16.000 t/a Mais- und Grassilage von den beteiligten Landwirten verwertet, sogar nur einen Teil des Wärmebedarfs. Zusätzlich wurde eine Kesselanlage für 3 MW thermische Leistung installiert, die mit Restholz aus der Knickpflege betrieben wird und die über den Organic-Rankine-Cycle-Prozess auch Strom produzieren soll. Das erklärt, warum insgesamt mehr als 12 Millionen €, davon ein großer Teil aus Fördermitteln, verbaut wurden und birgt gleichzeitig die Gefahr, daß die Übertragung auf andere Standorte unterbleibt.

Energienetze der Zukunft

Als Alternative zur direkten Nutzung des Biogases am Ort der Entstehung wird eine Einspeisung des Gases, das dazu gereinigt werden muß, in ein Gasnetz vorgeschlagen. Das entnommene Biogas kann dann in einem Wohn- oder Gewerbegebiet mit entsprechendem Wärmebedarf genutzt werden, wobei der Strom nach EEG vergütet wird. Auch die Betankung von Erdgasfahrzeugen wäre möglich.

Die Verknüpfung dezentraler Biogasanlagen zu einem »virtuellen Kraftwerk« verbessert die Position der Betreiber im liberalisierten Energiemarkt, weil in der Gemeinschaft sowohl flexibler und als auch verläßlicher auf die Nachfrage der Verbraucher reagiert werden kann. Biobetriebe, die nicht in der Megawatt-Klasse mit nachwachsenden Rohstoffen mitspielen wollen, aber vom komplexen Nutzen der Biogas-Technik für ihren Betrieb überzeugt sind, werden das zu schätzen wissen.

Bonusmaterial

Als Kasten

Weitere Informationen

Fördergesellschaft nachhaltige Biogas- und Bioenergienutzung e.V. FNBB

Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum IBBK

Fachgruppe Biogas

Weckelweiler

Heimstr. 1

74592 Kirchberg / Jagst

Tel.: +49 – (0)7954 – 92 62 03

Fax: +49 – (0)7954 – 92 62 04

E-Mail: info@biogas-zentrum.de

Internet: www.biogas-zentrum.de

Fachverband Biogas

Angerbrunnenstr. 12

85356 Freising

Tel: 081 61 / 98 46 60

info@biogas.org

www.biogas.org

Deutscher Bauerverband

zu Biogas (http://www.bauernverband.de/konkret_2399.html)

KTBL

Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V

Tagungsbeiträge des KTBL-Fachgesprächs „Biogas im ökologischen Landbau“ als PDF-Datei vom 5. - 6. April 2006 in Braunschweig

http://www.ktbl.de/oekolandbau/

Musterlösungen für umweltgerechte und wirtschaftliche Energieerzeugung mit landwirtschaftlichen Biogasanlagen

Im Auftrag des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL) führte das KTBL das Modellvorhaben 2004/2005 »landwirtschaftliche Biogasanlagen« durch. Ziel des Modellvorhabens war es, Biogasanlagen herauszustellen, deren technisches und betriebliches Konzept als vorbildlich und nachahmenswert empfohlen werden kann.

http://www.ktbl.de/energie/mvh_biogas/mvh_biogas.htm

Buchtipp

»Biogas. Strom aus Gülle und Biomasse«

Bezugsquelle: Leserservice Top agrar

Tel: 025 01 / 80 13 02 oder

www.topagrar.com unter »top agrar-shop«

Albhof

Theo Schömbucher

Birkenbuckelweg 1

73111 Lauterstein

Tel. 07332 / 6456

Fax 07332 / 3406

www.albhof-schömbucher.de

Bio Kraft GmbH

Julianka 1

25779 Hennstedt

Mobil 0170 / 7 79 08 42

Weitere Beispiele mit Informationen im Internet

Hofgut Holland

Der in Ochsenhausen (Oberschwaben) gelegene Familienbetrieb, auf dem drei Generationen leben und arbeiten, wird seit 1989 nach den Grundsätzen der ökologischen Land- und Waldwirtschaft gearbeitet. Mit einem Fermentervolumen von 360m³ und einem 60 kW BHKW und zählt diese Anlage eher zu den kleineren. Die Biogasanlage wird mit Kleegras-Silage und Mist von Schweinen, Rindern und Puten beschickt und versorgt die Wohnhäuser mit Wärme..

/www.hofgut-holland.de

Bioenergiehof Obernjesa

Das Pilotprojekt Bioenergiehof Obernjesa des Landwirtes H.-W. Körber – Harriehausen wurde 2004 mit dem Deutschen Solarpreis ausgezeichnet, weil er ein pflanzenbauliches und verfahrenstechnisches Ganzpflanzennutzungskonzepts von Biomasse in der Landwirtschaft umgesetzt. Ziele dabei sind die Vermeidung von Pflanzenschutzmitteln, die Nutzung von Mischkulturen unter Einbeziehung aller Pflanzenarten bei einer Optimierung der Flächenerträge und der Biogasanlage.

Das System der Zweikulturnutzung ermöglicht bei höchsten Flächenerträgen ein größtmögliches Maß an ökologischer Nachhaltigkeit. Das angewendete Verfahren der Vergasung der Biomasse gestattet die Umwandlung von 80-90% der Biomasse in nutzbare Energie.

Mit dem Wasserfass zur Biogasanlage

Mit dem Anhänger holt Ludwig Reiber Wärme von einer nahe gelegenen Biogasanlage. »Hier sind 6.000 Liter Wasser drin«, erklärt Reiber den Inhalt seines hergerichteten Güllefasses. Die Abwärme der Biogasanlage heizt das Wasser im Tank in knapp sechs Stunden von 40 Grad auf 90. Dann postiert Reiber den Wärmespeicher wieder vor seinem Haus

www.br-online.de/umwelt-gesundheit/unserland/landwirtschaft_forst/landw_verbraucher/biogas-mobile-waerme.shtml