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Natur & Tiere / Artikel
Die Frage der Woche: Wie funktionieren Biogasanlagen?
Jeden Samstag beantworten wir euch Fragen zu allen möglichen Themen. Heute fragt uns Julian M. aus Ingenheim: "Wie funktionieren Biogasanlagen?" Hier erfahrt ihr die Antwort ...
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Täglich lesen wir von steigenden Preisen für Gas, Benzin und Öl. Dafür gibt es verschiedene Gründe: Die Menschheit wächst immer mehr, und damit auch der Hunger nach Energie. Und die stetig wachsende Bevölkerung möchte in Wohlstand leben und konsumieren.
Das beeinflusst den Ölpreis, denn Erdöl ist viel zu wertvoll, um es nur als Energiequelle in Form von Benzin und Gas zu nutzen. Alternativen zum Öl bieten nachwachsende Rohstoffe. Darunter versteht man Pflanzen, die man sowohl als Energiequelle als auch zur Herstellung von Produkten nutzen kann.
Durch Biogasanlagen können wir aus diesen nachwachsenden Rohstoffen Energie gewinnen.
Das Prinzip einer Biogasanlage
In einer Biogasanlage wird versucht mit Hilfe von sehr kleinen Lebewesen Energie zu erzeugen. Diese Energie wird mit Hilfe eines so gennanten Substrats freigesetzt
Dieses Substrat besteht aus Biomasse, die die Mikroorganismen als Nahrung verwenden. Welches Substrat zum Einsatz kommt ist unterschiedlich, es kann sowohl in fester als auch in flüssiger Form verwendet werden.
Die gängisten Substrate sind Gülle, Bioabfälle und bestimmte Pflanzen (z.B. Mais oder Getreide). Die Kleinstlebewesen die das Substrat verzehren, haben bestimme Fähigkeiten (Gärung) um aus dem Substrat Energie zu erzeugen. Diese Energie wird in Form von speziellen Gasen (Methan) freigesetzt.
Diese Gase werden dann in einem geeigneten Kraftwerk zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt oder in einer Gasaufbereitungsanlage veredelt. Am Ende bleibt der so genannte Gärrest übrig, welcher als Dünger verwendet werden kann.
Die Prozesse in einer Biogasanlage
Die Energieerzeugung in einer Biogasanlage kann man in vier Phasen unterteilen. Diese Prozesse laufen alle zur gleichen Zeit ab.
In der ersten Phase, der so genannten Hydrolyse, werden bestimmte Teilchen des Substrates in ihre Bestandteile zerlegt.
Dies ist notwenig da das aus vielen kleinen Teilchen (Molekülen) bestehende Substrat ein paar Moleküle enthält, welche die Mikroorganismen nicht direkt aufnehmen können. Aus diesem Grund muss man einen Teil der Moleküle zerlegen.
In der zweiten Phase, der Versäuerungsphase, werden diese zerlegten Teilchen durch spezielle säurebildende Mikroorganismen verwertet. Dabei entsteht unter anderem Essigsäure und bestimmte Gase (Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff). Diese Stoffe benötigt man um das Gas Methan, welches für die Energieerzeugung notwenig ist, zu erhalten.
Die zusätzlich zu den Gasen und der Essigsäure entstandenen Produkte werden in der dritten Phase, der so genanten essigbildenden Phase, weiter verwertet. Hierbei werden wieder Mikroorganismen eingesetzt, welche diese anderen Produkte zu Essigsäure verarbeiten.
In der letzten, der methanbildenden Phase, wird schließlich das für die Energieerzeugung benötigte Gas Methan durch eine weitere Gruppe von Mikroorganismen (Methanogenen) hergestellt.
Der Aufbau einer Biogasanlage
Das Herz einer Biogasanlage ist der Gärbehälter (auch Fermenter genannt).
Dies ist ein Behälter, in dem die Mikroorganismen unter Ausschluss von Licht und Sauerstoff die Biomasse abbauen. Dabei entsteht das Biogas, welches für die Energieerzeugung genutzt wird.
Dieses Biogas wird in der Haube gespeichert und in ein Blockheizkraftwerk abgegeben. Dort wird es mithilfe eines Gasmotors zur Strom- und Wärmeerzeugung verbrannt. Strom und Wärme aus dem Blockheizkraftwerk werden sowohl für den Eigenbedarf der Biogasanlage als auch für das öffentliche Netz genutzt.
Eine weitere Möglichkeit für die Verwendung von Biogas ist dessen Veredelung. Hierbei wird das Biogas in einer Gasaufbereitungsanlage verbessert und schließlich als Kraftstoff in Erdgasautos genutzt oder in Erdgasnetze eingespeist.
Ist das Substrat im Gärbehälter schließlich vergoren, kommt es in ein Gärrestelager, damit es als Dünger eingesetzt werden kann.
Wenn dich Energieversorgung und interessiert. dann wirf doch auch einen Blick in unseren WAS IST WAS-Band 3: Energie oder WAS IST WAS-Band 24: Elektrizität.
Text: RR, Stand 13. 6. 2011, Grafik: J C D aus de.wikipedia.org (cc by sa 3.0), Fotos: Gerfriedc (Biogasspeicher Güssing; cc by sa 3.0), Axel HH (Biomassehaufen, PD), Erich Iseli (Biogasbus; cc by sa 3.0).
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