Kosten und Funktion von Biogasanlagen & Mini-Biogasanlagen

Mit der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen wie Bioabfällen tragen Biogasanlagen einen wichtigen Teil zum Klima- und Umweltschutz bei. Dabei stellen Biogasanlagen für viele Landwirte eine sichere und lukrative Nebeneinkunft dar. Biogasanlagen bieten im direkten Vergleich zu anderen Anlagen für die Erzeugung von grüner Energie – wie Photovoltaik oder Windkraftanlagen – zudem viele Vorteile. Seit einigen Jahren gibt es auf dem Markt sogar eine Mini-Biogasanlage für den privaten Gebrauch, die mit dem privaten Bioabfall betrieben wird.


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Was ist eine Biogasanlage?

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Eine Biogasanlage auf einem landwirtschaftlichen Betrieb ist eine Anlage, in der Gülle oder auch Mais mit organischer Substanz vermischt und eine so genannte sauerstoffarme Vergärung durchgeführt wird.

Die Vergärung basiert auf dem Mischen verschiedener Substrate, so dass sie sich gegenseitig ausgleichen und eine optimale Biogasproduktion und eine vergorene Biomasse erhalten, die sich gut als Bio-Dünger auf den Feldern einsetzen lässt.

Das erzeugte Biogas wird in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage verwertet, und das Endergebnis ist eine erneuerbare elektrische und thermische Energie.

In Deutschland werden erneuerbare Energien immer wichtiger. Im Rahmen der Energiewende werden sie sogar von der Bundesregierung subventioniert und sollen zunehmend fossile Brennstoffe wie Rohöl oder Kohle sowie Kernkraftwerke ersetzen.

Viele Formen der ökologischen und thermischen Stromerzeugung hängen jedoch stark vom Wetter ab und sind im Allgemeinen nicht für private Haushalte geeignet. Die Biogasanlage sieht etwas anders aus. Große Biogasanlagen erzeugen Erdgas und Strom, die in das nationale Versorgungsnetz fließen. Mini-Biogasanlagen mit biologischem Abfall können sogar privaten Haushalten von sauberer Energie zugute kommen.

Wie funktioniert eine Biogasanlage?

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In einer Biogasanlage wird das Substrat in Abwesenheit von Sauerstoff von Bakterien abgebaut. Dort werden Methan, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff und andere Gase produziert. Zunächst wird das Substrat in der Vorgrube gemischt, dann in einen Behälter, den sogenannten Gärtank, gepumpt. Gleichzeitig wird der Mais oder die Gülle von der festen Zuführung zerkleinert und dann in den Gärtank hinzugefügt. Danach startet die Fermentation im Gärtank.

Die Bedingungen sind konstante Temperatur und pH. Es wird alles gut gemischt, damit die Bakterien immer genug Nährstoffe bekommen, daher wird das Gas leicht freigesetzt. Die gleichen Schritte werden im Nachgärtank durchgeführt. Da jedoch die Energie des Substrats bereits gering ist, wird weniger Biogas erzeugt. Im nächsten Schritt wird das verbleibende nicht fermentierte Substrat im Speicher für Fermentationsrückstände weiter fermentiert. Dies verbraucht bis auf das letzte Stück und verhindert so unangenehme Gerüche.

Sobald das Biogas aus dem Substrat entweicht, verbleibt der Verdauungssaft. Dies wird als landwirtschaftlicher Dünger verwendet. Das Biogas wird in einem Gasspeicher gespeichert. Von dort aus wird Biogas zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt, diese elektrische Energie wird dann in das Netz übertragen.

Biogasanlagen Aufbau - Die Bestandteile

Eine Biogasanlage besteht normalerweise aus vier Grundkomponenten: Vorgrube, Gärtank, Speicher für Fermentationsrückstände und Blockheizkraftwerk.

  • Vorgrube
  • Die Vorgrube ist die erste Stufe der Biogasanlage. Die verwendete Biomasse wird darin gespeichert - dies wird auch als Substrat bezeichnet. Abhängig von der verwendeten Biomasse muss diese zuerst zerkleinert und entsprechend verarbeitet werden, bis sie zur weiteren Verarbeitung zum Gärtank geschickt wird.
  • Gärtank
  • Ein Faulbehälter - auch Gärtank genannt - ist das Herz jeder Biogasanlage. Darin wird Biomasse mit Mikroorganismen gemischt, damit sie Verdauungs-, Fermentations- und Zersetzungsprozessen unterzogen werden kann. Das Ergebnis dieser Prozesse sind Fermentationsrückstände und Biogas in Form verschiedener gasförmiger Substanzen wie Methan und Kohlendioxid.

    Der Gärtank muss luftdicht, wasserdicht und nicht lichtdurchlässig sein. Darüber hinaus benötigt der Fermenter eine geeignete Kälte- oder Wärmeisolierung, um die Temperatur konstant zu halten.
  • Speicher für Fermentationsrückstände
  • Das im Zersetzungs- und Verdauungsprozess verbleibende aufgeschlossene Material wird in der Aufbewahrung Vorrichtung für zersetzes Material gespeichert. Diese Rückstände können kompostiert oder als hochwertiger Dünger verwendet werden.

    Die Lagerung von Fermentationsrückständen muss den gesetzlichen Bestimmungen entsprechen. Verdauungssäfte dürfen nach der deutschen Düngemittelverordnung nur für einen bestimmten Zeitraum in der Landwirtschaft verwendet werden. Während der sogenannten Kernsperrzeit ist die getrennte Nutzung auf Ackerland oder Grünland verboten, so dass die Reste während dieser Zeiträume im Speicher gelagert werden.
  • Blockheizkraftwerk
  • Das erzeugte Biogas wird in Wärmekraftwerken weiterverarbeitet und erzeugt entsprechenden Strom oder Wärme. Dies geschieht üblicherweise durch Verbrennungsmotoren und Generatoren in Blockheizkraftwerk. Der
    Gärtank und der entsprechende Wohnraum in der Nähe können durch die bei der Umwandlung in nutzbare Energie entstehende Abwärme erwärmt werden. Abhängig von der Kombination der thermoelektrischen Einheiten können verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren verwendet werden.

    Benzin-Otto-Motoren sind normalerweise die am häufigsten verwendeten Motoren, es können jedoch auch Stirling-Motoren, Brennstoffzellen, Mikrogasturbinen oder Pilot-Einspritzmotoren verwendet werden. Wenn das erzeugte Biogas jedoch die richtige Reinheit und den richtigen Wert aufweist, kann es auch direkt in das Erdgasnetz eingespeist werden. In den meisten Fällen sind hier jedoch noch verschiedene Vorbereitungs- und Veredelungsprozesse erforderlich.

Die Mini-Biogasanlage für den privaten Gebrauch

Seit einigen Jahren gibt es sogar Mini-Biogasanlage für private Haushalte. Mit dieser Mini-Biogasanlage können Einzelpersonen in ihren Gärten Biogas für den Familiengebrauch produzieren. Diese Technologie stammt von einem israelischen Start-up-Unternehmen, das Systeme für den privaten Gebrauch in Industrie- und Entwicklungsländern entwickelt. Manchmal gibt es im Internet Anweisungen zum privaten Bau kleiner Biogasanlagen. Hier sollten jedoch immer die entsprechenden Experten konsultiert werden, um das System ordnungsgemäß zu schützen.

Wie funktioniert eine Mini-Biogasanlage?

Mini-Biogasanlagen für private Haushalte verwenden normalerweise Einweganlagen zusammen mit Wasser und entsprechenden organischen Abfällen. Die erforderlichen 650 Liter Wasser und Bakterien zersetzen den hinzugefügten Abfall. Diese Zersetzung erzeugt das erforderliche Biogas, ähnlich einer gewöhnlichen Biogasanlage. Dies dauert jedoch ungefähr drei Wochen. Das so erzeugte Biogas muss dann gefiltert werden.

Nebenprodukt der privaten Biogaserzeugung ist hochwertiger Dünger. Ein Kilogramm biologischer Abfall kann laut Hersteller etwa 200 Liter Methan produzieren. Da Abfälle in fast jedem Haushalt anfallen und fast kostenlos sind, können private Biogasanlagen viel Geld sparen.

Wie viel kostet eine Mini-Biogasanlage?

Mini-Biogasanlagen für private Haushalte sind noch sehr neu und werden derzeit nur von einem Hersteller bereitgestellt. Anschaffungskosten von weniger als 1.500 Euro sind im Kosten-Nutzen-Verhältnis relativ niedrig und können relativ schnell amortisiert werden, zumal praktisch keine Betriebskosten anfallen. Die Biogasanlage für den privaten Gebrauch ist eigentlich eine kleine Revolution, da die Anschaffungskosten niedrig und einfach zu handhaben sind.

Einziger Nachteil bisher: Das System arbeitet derzeit nur in warmen Bereichen. Zur Erzeugung von Biogas benötigt das System Tag und Nacht eine Durchschnittstemperatur von mindestens 17 Grad Celsius.

Wie viel Strom produziert eine Biogasanlage?

biogasanlage strom

Die Leistung einer Biogasanlage hängt direkt von der Gasproduktion des Substrats ab. Viele Faktoren beeinflussen die Leistung, was sich wiederum auf die Leistung der Biogasanlage auswirkt. Jedes System hat eine Standardausgabe. Dies geschah jedoch unter Test- oder Idealbedingungen.

Wird die Biogasanlage nur zur Stromerzeugung oder zur Wärmeerzeugung durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) verwendet? Dies hat einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad und damit einen wichtigen Einfluss auf die Rentabilität. Wenn der Wirkungsgrad ohne Wärmenutzung nur etwa 40% beträgt, wird der Wirkungsgrad bei Verwendung von KWK auf 85-90% erhöht.

Durch die Bereitstellung erneuerbarer Bioenergien können die Kosten einer großen oder kleinen Biogasanlage schnell amortisiert werden:

Biogasanlagen Vergütung
📈 Biogasanlage Anlagenleistung 💰 Vergütung pro kWh
Anlagen bis 150 kW 14,3 Cent
Anlagen bis 500 kW 12,3 Cent
Anlagen bis 5 MW 11,0 Cent
Anlagen von 5 MW bis 20 MW 6,0 Cent

Vor- und Nachteile der Biogasanlage

In Deutschland sind Biogasanlagen eines der wichtigsten Kraftwerke für erneuerbare Energien und Erdgas. Biogasanlagen können jedoch je nach Anlagentyp und verwendeter Biomasse spezifische Vor- und Nachteile haben.

Vor- und Nachteile von Biogasanlagen
✔ Vorteile ❌ Nachteile
Biogasanlagen tragen zur Einsparung von fossilen Brennstoffen bei Landwirtschaftliche Flächen verschwinden immer mehr zugunsten der geförderten Biogasanlagen
Weniger Wetterabhängig als Wind- oder Solaranlagen Durch die Lukrativität der Anlagen wird vermehrt Energiepflanzen wie Mais angebaut
Einfache Speichermöglichkeit Lebensmittelpreise können hier wegen steigen
Gärreste dienen als Dünger Wird nicht regelmäßig kontrolliert und gewartet besteht Explosionsgefahr
Staatliche Förderung Bei Austreten des Methangas können viel höhere Treibhauseffekte das Resultat sein

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