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topplus Biomethan als Kraftstoff

Neues Hoftankstellenkonzept: Vom Fermenter in den Traktor

Das Unternehmen BioG hat eine Hoftankstelle mit integrierter Gasaufbereitung und Verdichtung entwickelt. Sie nutzt einen Teilstrom des Biogases als Kraftstoff.

Lesezeit: 4 Minuten

Knapp drei Minuten dauert es, bis Josef Höckner den Tank des Traktormodells T6 von New Holland gefüllt hat. Das Besondere: Höckner hat gerade sein eigenes Biomethan als Kraftstoff getankt. Möglich ist das dank der selbstentwickelten Hoftankstelle. Höckner ist nicht nur Landwirt und Mitgesellschafter einer Biogasanlage im österreichischen Utzenaich, sondern auch Geschäftsführer des Unternehmens BioG, das sich seit über zehn Jahren mit der Verwertung von Reststoffen als Biogassubstrat beschäftigt. Die Hoftankstelle ist jetzt die neueste Entwicklung.

Nur eine kleine Gasmenge abgezweigt

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Die Tankstelle ist darauf ausgelegt, nur etwa 10 % des erzeugten Biogases zu nutzen. „Damit können Anlagenbetreiber in die Kraftstoffproduktion und -nutzung einsteigen, ohne die ursprüngliche Strom- und Wärmeproduktion einzuschränken“, sagt Höckner.

Über eine eigene kleine Gasleitung gelangt das Rohbiogas aus dem Fermenter zur Tankstelle, die neben dem Gärbehälter platziert ist. Das Gas wird von der Gaskondensatleitung abgezweigt. Zunächst strömt es durch eine Entschwefelung auf Basis von Eisenpellets. Anschließend komprimiert es ein Vorverdichter auf 100 mbar. Nach der Passage durch einen Partikelfilter wird es über Abkühlung und erneuter Erhitzung entfeuchtet und gelangt dann in den Kompressor. Dieser besteht aus vier Stufen und übernimmt in der Tankstelle zwei Aufgaben:

  • Das Gas wird in den ersten beiden Stufen zunächst auf 11 bis 15 bar verdichtet und durch den Membranzylinder geschickt. Die Membran dient zur Trennung von Methan und CO₂. Das entstehende „Offgas“ wird von hier zurück in den Fermenter geleitet.
  • Anschließend wird das entstehende Biomethan mit 97 % Methangehalt in den letzten beiden Stufen des Kompressors auf die gewünschten 250 bar verdichtet, damit aus dem Biomethan „Compressed Natural Gas“ (CNG) wird.

Nutzung des Offgases

Das Offgas, das etwa 65 % der Rohgasmenge ausmacht, enthält vor allem CO₂, aber auch noch einen Methangehalt von 16 bis 18 %. Im Fermenter verdünnt das dort produzierte Biogas, d.h. der Methangehalt im Biogas sinkt bei einer Entnahme von 10 % Biogas um vier Prozentpunkte, also von 52 auf 48 % CH4.

Eine Alternative wäre eine Verbrennung des Offgases in einem Stirlingmotor, um damit Wärme und Strom zu erzeugen. „Wir sind in Gesprächen mit einem Hersteller“, sagt Höckner.

Sollte dieser Weg möglich sein, könnte man auch mehr als ein Zehntel der Rohgasmenge für die Kraftstoffproduktion nutzen. Denn das Offgas würde nicht mehr zurück in den Fermenter geführt werden.

Für die Gasaufbereitung hat BioG bewusst nur einen Membranzylinder installiert. Die Nutzung von üblicherweise mehreren Membranstufen hat keine Auswirkung auf die Gasqualität, sondern nur auf die Offgasqualität. Damit würde der Methangehalt auf unter 0,5% sinken.

Über Druck und Temperatur wird die gewünschte Gasqualität geregelt. Der Standardwert sind 97 % Methan im CNG. „95 % wären das Minimum, das für den Traktormotor zu verwenden ist“, sagt Höckner.

Das komprimierte Gas wird in zehn Druckflaschen gespeichert, die jeweils 80 l Volumen haben. Beim Tankvorgang werden nur vier Flaschen automatisch geöffnet, damit nicht zu viel Druck auf einmal entweicht. Sind diese Flaschen leer, öffnen sich die nächsten vier usw. „Mit dieser gestuften Betankung erreicht man einen höheren Druck im Fahrzeugtank, kriegt also mehr Gas hinein“, erklärt Höckner.

Die zehn Flaschen reichen für die Betankung von einem Traktor aus, danach muss erst neues Biomethan produziert und gespeichert werden. „Die Anzahl der Flaschen ist aber beliebig erweiterbar“, sagt Höckner.

Weitere Kunden nötig

Die Standardanlage kostet nach aktueller Kalkulation etwa 320.000 €. Sie hat eine Produktionskapazität von 9,5 kg CNG pro Stunde. Wird das komplette Biomethan als Kraftstoff genutzt, kann sie bis zu 110.000 l Diesel ersetzen. Die nächstgrößere Anlage produziert 17 kg CNG und ersetzt im Jahr bis zu 200.000 l Diesel.

Nach Schätzungen von BioG liegt der Preis für den selbstproduzierten Gaskraftstoff unter dem von Diesel. Entscheidend ist der Strombezugspreis: Bei 20 ct/kWh für den Strom, 5 ct/kWh für Betriebsmittel kostet das CNG bei der 17 kg-Tankstelle 1,5 €/kg. Das entspricht einem Dieselpreis von 1,1 €/l. Würde man dagegen günstigen, eigenen Solarstrom verwenden, würden die Kosten auf 1,4 €/kg sinken. „Wichtig für die Wirtschaftlichkeit ist aber, dass der Tankstellenbetreiber neben Traktoren auch regelmäßige Abnehmer wie z.B. Lkw oder Busse hat“, sagt Höckner. Denn Traktoren nutzen den Kraftstoff nur sehr saisonal und an nur wenigen Stunden.

Ideal wäre auch, wenn man neben Traktoren auch weitere betriebseigene Maschinen wie z.B. Rad- oder Teleskoplader mit Gasantrieb einsetzen könnte.

Damit der Betreiber auch Einnahmen über den Verkauf der THG-Quote hat, ist es sinnvoll, zumindest einen Teil der Substrate auf Gülle, Mist und Reststoffe wie Maisstroh umzustellen.

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