Die Flexibilisierung von Biogasanlagen ist eines der wesentlichen Ziele der Bundesregierung, was die Änderungen der vorangegangen Novellen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes beweist. Ziel dabei ist es, die Stromproduktion z.B. tagsüber bedarfsgerecht zu drosseln und zur Deckung von Strombedarfsspitzen zu verschieben. Das Konzept „Power-to-Gas" nutzt die Biogas- oder Kläranlage lediglich als CO₂-Quelle für die Methanisierung. Dabei wird das bei der Biomethanproduktion entstehende CO₂ zusammen mit Wasserstoff in Methan umgewandelt. Der Wasserstoff kann z.B. aus der Elektrolyse von Wind- oder Solarstrom stammen.

Dieser Weg war bislang auf große Biomethananlagen beschränkt. Wesentlich vereinfachen würde sich die Prozesskette dagegen, wenn das CO₂ für die Methanisierung nicht vollständig abgetrennt werden müsste, sondern das Biogas direkt katalytisch umgesetzt und im vorhandenen Gasspeichervolumen der Fermenter zwischengespeichert wird.

Forschungsprojekt mit drei Partnern

Ob das auch mit kleineren, eher landwirtschaftlichen Anlagen gelingen kann, untersuchen jetzt Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, der regineering GmbH und der Technische Hochschule Ingolstadt. Gefördert werden sie dabei vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL).Das Verbundvorhaben „Direktmethanisierung zur Flexibilisierung kleiner und mittlerer Biogasanlagen“ wird in drei Teilvorhaben von folgenden Partnern realisiert:

• Teilvorhaben 1: Erprobung eines heat-pipe gekühlten Reaktors für die Direktmethanisierung von Biogas; Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik;
• Teilvorhaben 2: Konzeption und Integration von Heißgasinjektoren für den gekoppelten Betrieb eines Biogasfermenters mit einer Methanisierung; regineering GmbH, Pollenfeld;
• Teilvorhaben 3: Gekoppelter Betrieb eines Laborfermenters mit katalytischer Biogas-Direktmethanisierung; Technische Hochschule Ingolstadt - Zentrum für Angewandte Forschung.

In dem vorgeschlagenen Konzept wird dem Fermenter kontinuierlich Biogas entnommen. Der CO₂-Anteil wird katalytisch in Methan gewandelt und zurück in den Fermenter gespeist. Dadurch wird der Anteil des Methans im Gasspeichervolumen des Fermenters kontinuierlich erhöht und die Prozesskette und Abwärmenutzung sollen sich vereinfachen. Da auf die Gasnetzeinspeisung verzichtet wird, reduzieren sich Aufwand und Kosten gegenüber etablierten Konzepten substantiell. Das Projekt soll damit eine Konzeptstudie zur katalytischen Direktmethanisierung von Biogas mit Direktdampferzeugung und Direktbeheizung des Fermenters vorbereiten, um eine vielversprechende Option zur einfachen Nachrüstung und Flexibilisierung der ca. 9.000 bundesdeutschen Bestandsanlagen zu erproben. Ziele des beantragten Projektes sind entsprechend - Integrierte Anlagenkonzepte für kleine und mittlere Anlagen - Entwicklung Methanisierungsreaktor mit integrierter Direktverdampfung - Direktbeheizung des Fermenters mit Dampf und heißem Produktgas aus dem Methanisierungsreaktor - Dauertest des Methanisierungsreaktors mit realem Biogas, um nach einer wirtschaftlichen Evaluierung ein weiterführendes Demonstrationsprojekt an einer realen Biogasanlage vorzubereiten.

Weitere Infos erhalten Sie bei der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR).