Biogas entsteht, wenn man Biomasse (Pflanzen, Bioabfälle, Holz, Mist, Gülle, Klärschlamm etc.) in luftdichten Tanks, sogenannten Fermentern, unter Ausschluss von Sauerstoff mittels Mikroorganismen vergärt. Das entstehende Rohbiogas wird in der „Kuppel“ des Fermenters gesammelt. Die entstehenden Gärreste stehen als fast geruchsloser Dünger wieder der Landwirtschaft zur Verfügung oder werden kompostiert. Gegenüber der „reinen Kompostierung“ hat die Fermentierung eine positive Energiebilanz. Untersuchungen haben ergeben, dass bei der Biogasfermentierung verschiedene Klimagase (v.a. Methan und Lachgas) emittiert werden. Die emittierten Mengen sind sehr gering (unter 1% des erzeugten Biogases). Die Vermeidung erfordert aber eine gewisse Sorgfalt.
Leider variiert die Menge an produziertem Biogas mit der Verfügbarkeit der Biomasse – saisonal und regional. Trockenperioden oder Knappheiten können die Produktion mindern. Wenn Biogas direkt vor Ort produziert wird, stärkt es die regionale Wirtschaft. Es senkt die Abhängigkeit von Öl- und Gaspreisen. Das Biogasgemisch kann z.B. direkt vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) genutzt werden, um Strom und Wärme zu erzeugen. Es enthält einen variablen Anteil (25-50%) Biomethan und ist kaum teurer als fossiles Erdgas. Es ist allerdings nicht in jeder Heizung nutzbar und auch nicht in das Erdgasnetz einspeisbar.
Was ist der Unterschied zwischen Biomethan und Biogas?
Das Rohgas kann aber auch in einer Gasaufbereitungsanlage zu Biomethan veredelt werden. Dazu wird es von Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff, Stickstoff und anderen Spurengasen gereinigt und besteht zum Schluss zu mehr als 96% aus Methan (Biomethan). Dieses kann in das Erdgasnetz eingespeist werden. Jede Erdgasheizung kann damit betrieben werden. Es ist aber deutlich kostspieliger als Erdgas (bei Abnahme von 10.000 kWh/Jahr z.B. 13 Cent/kWh – Erdgas Dez. 2023 ca. 8 Cent).
Emissionen der Biogasnutzung
Biogasnutzung wird oft als klimaneutral bezeichnet, was bedingt korrekt ist, da ja bei der Fermentierung nur CO2 freigesetzt wird, welches zuvor von den Pflanzen gebunden wurde. Aber es wird auch bei Biogasgewinnung, -aufbereitung und -transport, neben den oben erwähnten geringen Emissionen von Methan und Lachgas, in nicht unerheblichen Mengen CO2 frei. Auch wird ja z.B. der CO2-Gehalt des Biogases bei der Aufbereitung abgetrennt, der bis 65% beträgt. Perspektivisch wäre Auffangen sinnvoll, erfolgt aber derzeit praktisch (noch) nicht. Der spezifische Emissionsfaktor von Biogas wird entsprechend mit 230 g CO2/kWh angegeben und liegt damit zwischen Erdgas (819 g/kWh) und Photovoltaik (50 g/kWh) bzw. Wind (23 g/kWh).
Kann man bei Biogas-/Biomethanbetrieb seine Gasheizung behalten?
Ja, Verbraucher können mit Hilfe von Biogas die 65%-Regel des GEG (Gebäude-Energie-Gesetzes) erfüllen. Es gibt viele Angebote dazu auf dem Markt, beispielhaft erklärt z.B. das Angebot der „Energiepioniere“ Elektrizitätswerke Schönau (EWS) (https://www.ews-schoenau.de/biogas ). Stadtwerke können z.B. auch ein 15%, 30%, 60% oder 65%-Produkt anbieten und damit die Steigerungsvorschriften des GEG für den Fortbestand von ab 2024 eingebauten Gasheizungen absichern. Insofern wird Biogas gelegentlich auch als „Brückentechnologie“ angepriesen, bis irgendwann die Hoffnung auf genügend Wasserstoff erfüllt wäre.
Wenn man sich zu einem Gastarif mit 100% Biogas entscheidet, kommt natürlich kein reines Biogas aus der Leitung. Der Anbieter verpflichtet sich lediglich, die abgerechnete Menge in das allgemeine Gasnetz einzuspeisen. Das Netz wird also insgesamt etwas klimafreundlicher.
Nachteile für den Verbraucher?
Es gibt aber auch Nachteile für die Verbraucher, die sich in der Hoffnung auf Biogas oder Wasserstoff für eine Gasheizung entscheiden: Da die Heizung zunächst weiter mit Erdgas betrieben wird, besteht eine Abhängigkeit von den Erdgas-Preisschwankungen sowie den Preissteigerungen durch den EU-Emissionsdeckel (kumuliert bis 2035 durchaus 15.000 Euro, siehe Blog 29). Da in der Regel kein direkter Biogas-Anschluss verfügbar ist, kann zudem für die vorgeschriebene zunehmende Beimischung nur das teurere Biomethan verwendet werden. Zudem ist bei Neueinbau eine Gasheizung mit Biogas nicht förderfähig. Insgesamt besteht gegenüber dem Einbau einer Wärmepumpe ein deutlich höheres Risiko, sowohl was die Preise als auch was die Sicherheit der (ausreichenden) Verfügbarkeit bis 2045 angeht(siehe nächster Absatz).
Erhebliche Nachteile für die Umwelt zu erwarten
Biogasproduktion findet großenteils aus Abfällen statt, z.T. (bis zu 50%, v.a. für Biomethan) aber auch aus gezielt angebauten nachwachsenden Rohstoffen (Raps, Mais, Weizen, Zuckerrüben), die auch Lebensmittel sind. Die Flächen für deren Anbau sind begrenzt. Energiepflanzen konkurrieren darum mit dem zunehmenden Bedarf für Ernährungssicherheit, Artenschutz und Biodiversitätserhalt, Ökologisierung der Landwirtschaft, CO2-kompensatorischer Aufforstungen und Flächen-Photovoltaik – alle wollen die begrenzten Flächen nutzen. Weltweit werden durch Bevölkerungs- und Wohlstandszunahme bis 2050 ca. 40 bis 60% mehr Getreide benötigt. Wenn gleichzeitig durch die Klimaveränderungen viele Anbauflächen im Süden durch Hitze, Trockenheit und Erosion wegfallen, werden Flächen in gemäßigten Breiten wahrscheinlich wieder bedeutsam werden.
Wie fünf Wissenschaftler in „Spektrum der Wissenschaften, Mai 2023“ (leider nicht verlinkbar, aber z.B. alternativ via Google: Europe’s Green Deal offshores environmental damage to other nations. Nature 2020) sehr eindringlich belegen, hat die EU in den letzten Jahrzehnten einen beträchtlichen Teil ihrer Lebensmittelerzeugung ausgelagert (vielfach in die Tropen) und dadurch dort die Entwaldung gefördert. Sie berechnen: Auf vier Hektar Fläche in Europa beanspruchen wir einen Hektar im Ausland. Dazu berechnen sie auch die Kohlenstoffbilanz, die deutlich negativ ausfällt. Sie schlussfolgern: Europa hat keine „freien Flächen“ für Energiepflanzen. Im Gegenteil, zusätzliche Renaturierungsflächen müssen aus Gründen der CO2-Bilanz geschaffen werden oder Produktion rückverlagert werden, um den Klimaschaden zu mindern. Dass die EU im Rahmen des Klimaprogrammes „fit for 55“ eine Verdoppelung des Energiepflanzenanbaues erwäge, sei im höchsten Maße klimaunverträglich. Dass Bioenergie als „klimaneutral“ eingestuft werde, lasse komplett die Opportunitätskosten außen vor. Diese müssten komplett einbezogen werden – oder Bioenergie nicht als klimaneutral eingestuft werden. Auch andere Quellen belegen: Zwei Drittel der Fläche, die erforderlich ist, um den EU-weiten Bedarf an nicht verzehrbarer Biomasse zu decken, liegen in anderen Weltregionen. Die Fläche stieg von 1995 bis 2010 um 37 Prozent.
Möglichst nur Abfallsstoffe fermentieren!
Der Einsatz von Getreide, Mais und anderen Nahrungsmitteln für die Energiegewinnung sollte also nach Möglichkeit reduziert werden. Vermehrt sollten stofflich nicht anders verwendbare Rest- und Abfallstoffe genutzt werden.
Eine Steigerung der Bioabfallnutzung wäre aus privaten Quellen noch um ca. 65% möglich, im gewerblichen Bereich werden praktisch alle Potentiale bereits genutzt. Von den in Deutschland anfallenden 160 Mio. t Gülle werden allerdings bisher nur ca. 30% vergoren. Es wird damit eine Strommenge von 4 TWh/a erzeugt, die durch höhere Nutzung noch zu verdoppeln wäre (Umweltbundesamt 2019: https://www.umweltbundesamt.de/sites/ default/files/medien/1410/publikationen/2019-04-15_texte_41-2019_biogasproduktion.pdf ). Darüber hinaus aber ist die Verfügbarkeit von Abfallstoffen saisonal und in Gänze beschränkt. Es ist also ein knappes Gut!
Konkurrenz zur Spitzenlasterzeugung für Strom und Fernwärme
Gerade weil es ein knappes Gut ist, muss bedacht werden, dass derzeit 90% des produzierten Biogases zur Verstromung und damit zur Herstellung von Ökostrom genutzt wird. Auch in Zukunft sollte diese knapp verfügbare Ressource, statt privat verheizt zu werden, in hochflexiblen Blockheizkraftwerken Strom zu Spitzenzeiten erzeugen und damit die fluktuierende Stromeinspeisung durch Wind- und Solaranlagen ausgleichen. Deren Abwärme sollte dann möglichst in Fernwärmenetze fließen. Damit kann die in der wertvollen Biomasse enthaltene Energie deutlich effizienter nutzbar gemacht werden. Zudem fehlen vielerorts sinnvolle Alternativen, um die Versorgung bei Strom und Fernwärme kontinuierlich sicherzustellen.
Fazit
Biomethan kann in Einzelfällen helfen, Härtefälle bei der Umstellung auf klimafreundliches Heizen zu vermeiden. In großem Maßstab, gar als „Brückentechnologie“ zu einer ebenfalls sehr unsicheren „Wasserstoff-Zukunft“, birgt es für die hiesigen Verbraucher Kosten- und Verfügbarkeitsrisiken und lässt großen Schaden für die Umwelt befürchten. Sie steht in vielfältiger Konkurrenz zu Nahrungsproduktion und anderen Umweltaufgaben der Flächen und zu dem Bedarf von Spitzelastkraftwerken für Strom und Fernwärme. Die Förderung von Biogasnutzung zum Heizen sollte möglichst vermieden werden. Das GEG wurde diesbezüglich leider etwas aufgeweicht, das Wärmplanungsgesetz sieht aber Einschränkungen vor.
Vor Einbau einer neuen Gasheizung sollte dringend eine Energieberatung stattfinden (siehe auch Blog 29) und nach Möglichkeit eine andere Alternative gewählt werden. Spätestens 2025 sollen die Ergebnisse der Wärmeplanung in Krefeld flächendeckend vorliegen, welche für viele (Mehrfamilienhaus-)BereicheFernwärme als die bessere Alternative ausweisen wird. Ansonsten ist eine Wärmpumpe mit höchster Wahrscheinlichkeit die beste Kosten-, Verfügbarkeits- und Umweltalternative.