Biomethan: Treibstoff vom eigenen Acker tanken

Die Aufbereitung betriebseigenen Biogases zu Biomethan/Bio-CNG bietet großes bioökonomisches Potenzial, um in der Landwirtschaft fossile Energieträger wie Diesel zu ersetzen. Erste gasbetriebene Serientraktoren und Umbausätze sind verfügbar.

Von Klaus Meyer

Die praktische Nutzung von betriebseigenem Biogas aus Gülle und organischen Futterresten als Kraftstoff zeigt, dass Tierhaltung und Landwirtschaft kein Klimaproblem, sondern ein wichtiger Teil der Lösung sind“, sagte Detlef May, Leiter der Lehr- und Versuchsanstalt für Tierzucht und Tierhaltung (LVAT) in Groß Kreutz in Brandenburg, anlässlich des Workshops „Die Bio-CNG-Hoftankstelle als Beitrag zur energieautarken und fossilfreien Landwirtschaft“ im Frühjahr. Die Veranstaltung gab einen umfassenden Einblick in die wirtschaftlichen und technischen Aspekte von Bio-CNG-Hoftankstellen.

Diesel soll ersetzt werden

Die Bio-CNG-Pilotanlage ist das Ergebnis einer intensiven Forschungskooperation im Rahmen des Projektes RES4LIVE, das zum Ziel hat, die Tierhaltung an verschiedenen europäischen Standorten energieautark und fossilfrei zu gestalten. Die Anlage wurde auf dem Gelände des landwirtschaftlichen Projektpartners LVAT in Groß Kreutz errichtet. Sie bereitet das betriebseigene Biogas zu Biomethan/Bio-CNG auf und ersetzt damit den fossilen Energieträger Diesel in der Landwirtschaft. 

Von der Biogasanlage zur Tankstelle

Das Biogas gelangt mit Niederdruck von der Biogasanlage zur Hoftankstelle und wird dann mit Hochdruck als Methantreibstoff in die Zwischenlagertanks der Tankstelle gepresst. Dazwischen wird es verdichtet und aufbereitet. Mit der Membranstufe wird ein Mehangehalt von 95 bis 98 % erreicht. Das zurückgeführte Gas bzw. Offgas hat dann noch einen Methangehalt von 15 bis 20 %. Ein Kilogramm Bio-CNG (Compressed Natural Gas) hat den gleichen Energiegehalt wie 1,5 l Benzin oder 1,3 l Diesel.

Die Anlage wurde in Zusammenarbeit mit dem Maschinen- und Anlagenbauer BioG entwickelt. Sie zeichnet sich durch innovative Vereinfachungen wie eine 2-in-1-Hybridverdichtung, eine einstufige Hohlfasermembranaufbereitung und eine offene Rahmenbauweise mit stark reduzierten Ex-Bereichen aus. Auch nach Projektende ist ein dauerhafter Betrieb der Tankstelle und des auf Gasbetrieb umgerüsteten Hoftraktors im Rahmen des Leibniz-Innovationshofes für nachhaltige Bioökonomie (InnoHof) zu Lehr- und Demonstrationszwecken geplant.

Biomethan als Kraftstoff

Dr. Frank Scholwin stellte die Potenziale und Hemmnisse von Bio-CNG-Tankstellen anhand der Erfahrungen aus Planung und Betrieb der Bio-CNG-Tankstelle im thüringischen Frohndorf vor. Scholwin ist Geschäftsführer des von ihm 2012 gegründeten Instituts für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie. Folgende Punkte sprechen für Biogas als Kraftstoff:

• Regional erzeugter Kraftstoff,
• CO₂-neutraler Transport möglich,
• bewährte CNG-Fahrzeugtechnik,
• die Anschaffung wird gefördert.; ab Juni 2023 gibt es 20 % Förderung auf den Gesamtpreis,
• Kraftstoffkostenersparnis von 25 bis 50 %,
• problemlose Einfahrt in Umweltzonen und Dieselverbotszonen,
• hohe Standard-THG-Einsparwerte für Biomethan aus Gülle/Mist.

Insgesamt liegen die Herausforderungen für den Kraftstoff Bio-CNG:

• in der Verfügbarkeit des Gasnetzes, der Bauflächen und der Tankstellenflächen,
• in der Genehmigung und Beschaffung der Technik,
• im Absatz an der Tankstelle vom ersten Tag an,
• im schwankenden THG-Quotenpreis und
• in der unklaren politischen Perspektive.

Langwieriger Prozess zur Genehmigung

Die Problematik der Genehmigungspraxis für Bio-CNG-Hoftankstellen konnte May bestätigen. Für die nach Bundesimmissionsschutzgesetz genehmigten Anlage (Tierhaltung) bekam der Geschäftsführer relativ schnell den Änderungsantrag nach § 15 genehmigt. Die eigentliche Hürde kam dann aber vom Amt für Arbeitsschutz mit der Betriebssicherheitsverordnung. Außerdem stellte sich heraus, dass auch der Landkreis ein Wörtchen mitzureden hatte und eine Baugenehmigung für die mobile Tankstelle verlangte.

Obwohl eine Gastankstelle bis auf den Kompressor keine ölführenden Teile hat, war die Wasserbehörde der Meinung, dass das Kondensatwasser in einem Behälter aufgefangen werden muss und eine Abdeckung erforderlich ist. All dies verzögerte die Inbetriebnahme um etwa zwei Jahre. Darüber hinaus fand noch eine Grundabnahme durch den TÜV statt, nach der noch weitere Punkte zu klären waren.  

Nur einen Teil des Biogases veredeln

Laut Josef Höckner, Geschäftsführer von BioG, gibt es verschiedene Verfahrensmöglichkeiten zur Herstellung von Bio-CNG:

• Nutzung der gesamten Biogasmenge – Die gesamte produzierte Biogasmenge wird über drei Membranstufen zur Treibstoffproduk­tion genutzt. Der Rest geht in eine Nachverbrennung (RTO),

• Teilstrom mit Nachverbrennung – Ein Teil des erzeugten Biogases wird über eine Membranstufe zur Kraftstofferzeugung genutzt, der Rest oder ein Teil davon wird über Schwachgasverbrenner wie Zündstrahler, Stirling oder Turbine zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt,

• Teilstrom mit Offgas-Rückführung – Nur ein Teil der produzierten Biogasmenge von 10–20 % wird über eine Membranstufe zur Kraftstoffproduktion genutzt. Der Rest und das Offgas werden in den Gasmotor zurückgeführt.

Höckner sieht in der Teilstrom-CNG-Produktion Vorteile, unter anderem weil die Biogasanlage nicht komplett mit Gülle, Mist und Reststoffen betrieben werden muss und die Investition überschaubar ist. Eine Nachverbrennung sei nicht erforderlich. Darüber hinaus sei eine Direktvermarktung bis zum Endverbraucher möglich, und die Materialbeschaffung bzw. Treibstoffvermarktung könne regional erfolgen. Ab zwei gasbetriebenen Lkw könne sich eine eigene Anlage rechnen.

Lukrative CO₂-Zertifikate

Die Kraftstoffindustrie muss seit 2020 ihre Treibhausgas-Emissionen um 6 % senken. Kraftstoffunternehmen zahlen eine Strafe pro Tonne CO₂, die sie über die ihnen zugeteilte Menge hinaus als Kraftstoff in Verkehr bringen. Im Jahr 2020 waren das 600 €/t. Deshalb werden die CO₂-Zertifikate, die über Biomethan sehr leicht zu erhalten sind, zu ständig steigenden Preisen gehandelt. Sie liegen derzeit bei 350–400 €/CO₂.

Laut Klaus Senghaas, Leiter Alternative Antriebe bei New Holland, machen diese zusätzlichen Einnahmen eine Gasaufbereitung und Vermarktung von Biomethan sehr lukrativ. Sie lägen deutlich über dem Gaspreis.

Senghaas stellte den Schlepper T6.180 Methane Power vor. Die Leistungs- und Drehmomentwerte des CNG-Motors sind mit den Motorwerten eines T6-Dieseltraktors vergleichbar. Durch die saubere Verbrennung werden gegenüber Diesel 80 % weniger Schadstoffe ausgestoßen. Deshalb reicht ein einfacher 3-Wege-Katalysator. 

Zusätzliche Informationen zu Biomethan

Im Verbundvorhaben Biokraft sollen im November ein Leitfaden sowie eine Online-Anwendung zur Produktion und Bereitstellung erneuerbarer Kraftstoffe als Geschäftsfeld für landwirtschaftliche Biogasanlagen zur Verfügung gestellt werden.