: Biogas soll Wind- und Solarenergie speichern

24.06.2014 – Der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung steigt kontinuierlich, rund 33 Prozent kommen in Deutschland aus erneuerbaren Quellen, 2020 sollen es 35 Prozent sein. Im Rahmen des geplanten Ausbaus bleiben Speichertechnologien ein wichtiges Thema. Forscher der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim wollen die elektrische Energie in Biomethan umwandeln – und auf diese Weise einen Zwischenspeicher schaffen, denn an guten Möglichkeiten der Zwischenspeicherung mangelt es nach Meinung der Forscher noch. Pumpspeicherwerke können Strom für wenige Stunden bereitstellen, gute Batteriespeicher sind teilweise noch in der Entwicklung und vor allem meist noch sehr teuer. Die Wissenschaftler forschen daher an einer kostengünstigen Alternative.

Die Forscher wenden ein zweistufiges Verfahren an. „Den überschüssigen Strom können wir gewissermaßen in Biogas, also Methan, umwandeln“, erläutert Hans Oechsner, Leiter der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim, das Grundprinzip. „Wir erhalten so einen chemischen Speicher mit einer Lagerkapazität von bis zu vier Monaten. Bei Bedarf kann das Biomethan dann jederzeit in das Erdgasnetz eingespeist werden.“

Um dies zu erreichen, nutze man zunächst den Strom aus Solar- und Windenergie um Wasserstoff herzustellen, so der Experte. Wasserstoff habe jedoch nur eine geringe Energiedichte, benötigt also ein großes Speichervolumen. „Außerdem kann es wegen seiner geringen Molekülgröße leicht aus Behältern ausgasen, hat daher hohe Verlustraten und ist leicht entzündlich.“ Im Erdgasnetz ist es deshalb auch nur zu geringen Anteilen zugelassen.

Deshalb, so erläutern die Forscher weiter, lasse man in einem zweiten Schritt den Wasserstoff mit CO₂ reagieren. Neben Wasser bildet sich Methan – ein Gas mit einer vierfach höheren Energiedichte als Wasserstoff. Allerdings entstehen dabei sehr hohe Temperaturen und die Anforderungen an die Reinheit des Gases sind hoch. Effektiver und einfacher sei es daher, so Oechsner, für diese Reaktion Mikroorganismen und biochemische Prozesse zu nutzen, die Alternative zur direkten chemischen Reaktion. „Methanbakterien, die sich dafür nutzen lassen, seien zudem in jeder Biogas-Anlage vorhanden.“

Das Grundprinzip jeder Biogasanlage bestehe ja darin, dass Mikroorganismen Biomasse als Energielieferant nutzen. Bei der anaeroben Vergärung können sie jedoch nur einen geringen Teil der im Gärsubstrat enthaltenen Energie für sich selbst verwenden, die von ihnen nicht nutzbare Energie verbleibt im entstehenden Methan. „Hauptprodukte einer klassischen Biogasanlage ist also Biogas mit einer Zusammensetzung aus rund 55 Prozent energiereichem Methan und etwa 45 Prozent Kohlendioxid“, so der Biogas-Experte. „Wenn wir nun zusätzlichen Wasserstoff in die Biogasanlage einspeisen, können die Methanbakterien das vorhandene CO₂ nutzen, um noch mehr Methan zu produzieren.

Theoretisch wären damit 100 Prozent Methangehalt im Biogas erreichbar“, hoffen die Wissenschaftler. Das Biomethan könne nach einer Zwischenreinigungsstufe sowohl ins Erdgasnetz eingespeist, als Kraftstoff genutzt oder nach Bedarf auch wieder in Strom umgewandelt werden. „Auf diese Weise“, so Oechsner, „können Landwirtschaft und Bioökonomie einen wichtigen Beitrag zur Netzstabilität leisten und somit zur Sicherung der Energieversorgung beitragen.“