„Spielplatz“ Biogasanlage: Energieproduktion ohne Abhängigkeit?

Schönbrunn. Wer von Freyung kommend in Richtung Lusenzentrum im Nationalpark Bayerischer Wald fährt, erblickt kurz hinter Schönbrunn am Lusen unweigerlich vier große, weiße Kuppeln am rechten Straßenrand, die sich vom üblichen Grün der Landschaft deutlich abheben. Dabei handelt es sich um die Biogasanlage Schönbrunnerhäuser in der Gemeinde Hohenau – die größte im gesamten Landkreis Freyung-Grafenau.

Da man an dieser Anlage allerdings meistens nur vorbeifährt und vielen gar nicht klar ist, was sich unter den geheimnisvollen, weißen Kuppeln genau abspielt, hat Hog’n-Autor Florian Fink einen Blick ins Innere der Anlage geworfen.

Dabei hat er auch geklärt, woher das Gärmaterial für die Anlage stammt, welche Umweltauswirkungen der Betrieb mit sich bringt und wie es um die Zukunft von Biogas steht.

„Bei uns kann man noch Reste verwerten, die sonst unbrauchbar wären“

Um die Mittagszeit befüllt Christoph Ratzinger mit dem Teleskoplader gerade seine Biogasanlage. Gerade hat ein Landwirt mit seinem Traktor neue Grassilage angeliefert. Die Menge wurde dabei von der großen Waage am Eingangsbereich genau erfasst. Ratzingers Frau Cindy und deren Sohn Fabian schauen ihm beim Beladen der Anlage zu und unterhalten sich vor dem Büro mit dem Landwirt. Ratzinger ist hauptberuflich Ingenieur und hat die Biogasanlage, die bereits 2010 gebaut worden ist, im Jahr 2019 gemeinsam mit seinem Geschäftspartner Dr. Dominik Hauer von einer Münchner Aktiengesellschaft übernommen. Seitdem ist sie „sein Spielplatz“, wie Ratzinger mit einem verschmitzten Grinsen erklärt.

Dass er sichtlich Spaß auf seinem „Spielplatz“ hat, ist ihm anzumerken. In Ratzingers Biogasanlage werden pro Jahr etwa 5,5 Millionen Kilowattstunden Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt. Eine Menge, die für etwa 1.100 Haushalte ausreicht. Außerdem wird durch die Abwärme der Anlage ein Fernwärmenetz betrieben. Die Gärreste der Anlage dienen als qualitativ hochwertiger und effizienter Dünger.

Doch gerade am Anfang sei die Biogasanlage nicht nur positiv angenommen worden, erinnert sich Ratzinger und erklärt: „Damals dachten manche Landwirte in der Gegend noch, dass wir ihnen Konkurrenz bei den Anbauflächen machen würden. Aber heute ist das zum Glück anders. Mittlerweile sehen sie die Biogasanlage eher als sinnvolle Ergänzung zu ihrem eigenen Betrieb und als Partner in der Landwirtschaft, denn bei uns kann man noch Reste verwerten, die sonst unbrauchbar wären.“

Dass die Biogasanlage Schönbrunnerhäuser zunächst nicht nur auf Gegenliebe stieß, habe Ratzinger zufolge viel mit dem schlechten Image der Anlagen in der Öffentlichkeit zu tun, das teilweise auch durch negative mediale Berichterstattung verstärkt werden würde. Viele der verbreiteten Vorstellungen seien aber entweder sehr vereinfacht oder stark verallgemeinert. Daher stellt sich die Frage: Wie funktioniert eine Biogasanlage überhaupt?

Biogasanlagen als Teil der umweltfreundlichen Kreislaufwirtschaft

Kurz zusammengefasst läuft in der Anlage ein fünfstufiger Prozess ab: Zunächst wird das zur Gärung vorgesehene Material in den sog. Fütterer der Anlage gegeben, in dem es maschinell zerkleinert wird. Von dort aus wird das dabei entstandene Substrat unter der Beimengung von Gülle in den sog. Fermenter gepumpt. Dabei handelt es sich um ein – oder im Falle von Ratzingers Anlage – zwei Gärbehälter, die mit einer dehnbaren Membran bedeckt sind und schon von weitem als weiße Kuppeln erkennbar sind. Dort beginnt das Substrat dann bei stetig gleichbleibender Temperatur unter dem Ausschluss von Luft (chemisch gesprochen „anaerob“) zu vergären, wobei das namensgebende „Biogas“ entsteht. Dieses Gasgemisch besteht größtenteils aus Methan und Kohlenstoffdioxid, enthält in geringerem Maße aber auch andere Gase wie Stickstoff, Ammoniak oder Wasserstoff.

Das Biogas kann dann im Blockheizkraftwerk der Anlage verbrannt werden, wodurch mithilfe eines Generators Strom und Wärme erzeugt wird. Vom Fermenter – der gleichzeitig auch als Gasspeicher dient – wird das Gärmaterial dann in den „Nachgärer“ weitergeleitet, wo es sich noch weiter zersetzen kann und dabei zu einer homogenen (also einheitlichen) Masse wird. Der Nachgärer bildet dabei die dritte Kuppel der Anlage. Der Prozess des Nachgärens hat den Vorteil, dass durch die weitere Vergärung auch noch Reste des Biogaspotenzials genutzt werden, die im Fermenter zuvor noch nicht vollkommen ausgeschöpft worden sind. Gleichzeitig wird das Gärmaterial durch den weiteren Substratabbau auch auf seine letzte Funktion vorbereitet.

Im letzten Schritt werden die übrig gebliebenen Gärreste nämlich in ein speziell für sie vorgesehenes Gärrestelager gepumpt – die vierte Kuppel der Anlage. Von dort aus können die Gärreste abgepumpt und als effizienter und geruchsarmer Dünger verwendet werden. Sonstige Abfälle, die anderweitig entsorgt werden müssten, bleiben am Ende des Gärprozesses nicht zurück. Biogasanlagen können also als Teil der insgesamt umweltfreundlichen Kreislaufwirtschaft betrachtet werden.

Biogasanlagen haben kein gutes Image – zu Recht?

Wenn also Strom aus erneuerbaren Quellen produziert wird, Gebäude geheizt werden können, gleichzeitig hochwertiger Dünger entsteht und die Anlagen keinerlei Müll produzieren – warum gibt es dann so viele Vorbehalte gegen Biogasanlagen? Dies hat gleich mehrere Gründe: Zunächst einmal ist eine Biogasanlage nicht vollständig emissionsfrei, wie etwa eine Photovoltaik- oder Windkraftanlage. Das Verbrennen des Biogases zur Strom- oder Wärmegewinnung verursacht in geringem Maße Formaldehyd-, Stickstoffoxid- und Ammoniak-Emissionen. Für diese gibt es laut Ratzinger allerdings sehr strenge Grenzwerte, deren Einhaltung durch verbaute Katalysatoren sichergestellt und ständig vor Ort durch Messgeräte kontrolliert wird.

Zudem können in Ausnahmefällen kleine Mengen des stark klimaschädlichen Gases Methan aus den Gasspeichern in die Atmosphäre entweichen, etwa durch Wartungsarbeiten oder beim Auftreten undichter Stellen in den Kuppeln und Leitungen. Methan ist der mit Abstand wertvollste Bestandteil von Biogas und gilt auf einen Zeitraum von 100 Jahren gesehen als etwa 25 mal so klimaschädlich wie CO2. Aus beiden Gründen wird deshalb mithilfe von Gaskameras und sog. Gasschnüfflern regelmäßig kontrolliert, ob Methan aus der Anlage austritt.

Ratzinger räumt dabei offen ein: „Man hat keine hundertprozentige Dichte“. Gleichzeitig betont er, dass man durch die Verwendung von Gülle als Gärmaterial an anderer Stelle dafür Methanemissionen einspart. Wird die Gülle nämlich direkt als Dünger auf die Felder ausgebracht, entweicht das darin enthaltene Methan ungehindert in die Atmosphäre. Wird die Gülle stattdessen aber für die Biogasproduktion verwendet, wird das Methan durch den für die Energiegewinnung nötigen Verbrennungsprozess in weniger klimaschädliche Gase umgewandelt.

Außerdem ist die Verbrennung von Biogas Ratzinger zufolge CO2-neutral, bei Verwendung von Gülle und Mist als Gärmaterial sogar CO2-negativ. Das liegt daran, dass das durch den Verbrennungsprozess freigesetzte CO2 zuvor bereits durch den natürlichen Prozess der Photosynthese von den als Gärmaterial dienenden Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen und gebunden wurde. Bei der Verbrennung wird der Atmosphäre also nur das CO2 wieder zugeführt, das ihr zuvor bereits entnommen worden ist. Lediglich bei der Erzeugung des Gärmaterials selbst werden durch die dafür nötige Landwirtschaft noch CO2-Emissionen verursacht, etwa durch Traktoren, Viehhaltung oder den Transport des Gärmaterials zur Biogasanlage.

„Bei uns werden so gut wie keine Nahrungspflanzen verwertet“

Insgesamt sind die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu anderen Formen der Stromerzeugung bei Biogasanlagen dennoch deutlich geringer und somit klimafreundlicher. Die Landwirtschaftskammer Niedersachsen geht davon aus, dass die ausgestoßene Menge aller Treibhausgase pro Kilowattstunde Strom bei modernen Biogasanlagen etwa drei bis vier Mal niedriger liegt als bei der herkömmlichen Stromproduktion aus fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl oder Erdgas. Die genauen Emissionen schwanken dabei aber je nach verwendetem Gärmaterial, Alter und Wartungszustand der Anlage sowie dem Gülleanteil im Substrat, weshalb die tatsächlichen Emissionen von Biogasanlage zu Biogasanlage sehr unterschiedlich ausfallen können.

Gerade auch die Themen „Landnutzung“ und „Herkunft des Gärmaterials“, die Ratzinger bereits als Gründe für die anfängliche Skepsis mancher lokalen Landwirte bei seiner Anlage genannt hat, sind weitere kontrovers diskutierte Aspekte beim Betrieb von Biogasanlagen. Der dabei zu Grunde liegende Gedankengang sieht so aus: Die Anlagen würden Anbauflächen für Lebensmittel oder Viehfutter wegnehmen – und so entstünde ein Konkurrenzkampf zwischen verschiedenen landwirtschaftlichen Akteuren, der schließlich auch zu Preissteigerungen für Nahrungsmittel führen würde. Zwar ist dies in Ackerbauregionen wie dem Gäuboden ein berechtigtes Argument, allerdings lässt es sich nicht ohne Weiteres auf Anlagen wie die von Christoph Ratzinger übertragen. Er erklärt dazu: „Bei uns werden so gut wie keine Nahrungspflanzen verwertet. Aktuell besteht der Mix unseres Gärmaterials aus 57 Prozent Gras, 26 Prozent Gülle und 15 Prozent Mist – also alles Dinge, die man eher weniger gern essen würde. Nur die restlichen zwei Prozent unseres Materials sind Maissilage.“

Im Vergleich dazu liegt der durchschnittliche Maisanteil im Materialmix laut Zahlen des Bundesministeriums für Landwirtschaft hingegen bei etwa 56 Prozent. Dies hat Ratzinger zufolge einen einfachen Grund: „Mais ist das günstigste und effizienteste Substrat. Außerdem ist Mais trockenheitsresistent und verursacht weniger Verschleiß an der Anlage.“ Der in Schönbrunnerherhäuser sehr niedrige Anteil an Mais, an den auch nach Ratzingers Erfahrung viele Menschen sofort denken, wenn sie den Begriff „Biogasanlage“ hören, hat vor allem mit der Geographie des Bayerischen Waldes zu tun: „Wir sind eine Grünlandregion – und das Gras für unsere Anlage wird aus einem Umkreis von meistens nur 13, maximal aber aus einem Umkreis von 24 Kilometern angeliefert. Nur den Mais beziehen wir teilweise aus Tschechien, auch um den Landwirten hier vor Ort keine Konkurrenz zu machen.“

Biogas als Weg zu weniger Energieabhängigkeit

Außerdem geht laut Ratzinger die Rinderhaltung in der Region stetig zurück, die Grasland-Flächen würden jedoch häufig weiterhin bewirtschaftet werden. Deshalb gebe es im Bayerischen Wald mittlerweile einen Überschuss an Gras, der sich ideal für die Verwertung in einer Biogasanlage eignet.

Ratzingers Einschätzung bestätigt sich auch in den offiziellen Zahlen des Bayerischen Landesamts für Statistik: Während es im Jahr 2007 noch fast 42.000 Rinder im Landkreis Freyung-Grafenau gab, waren es im Jahr 2020 nur noch knapp 35.000. Gleichzeitig blieb die Fläche, die als Dauergrünland genutzt wird, im selben Zeitraum nahezu gleich groß: 22.600 Hektar im Jahr 2007 im Vergleich zu knapp 21.000 Hektar im Jahr 2020. Dementsprechend ist es Ratzinger zufolge aktuell auch nicht sonderlich schwierig, an das für die Erzeugung von Biogas notwendige Gärmaterial zu kommen. Trotz jährlicher Schwankungen beim Ertrag sei es bisher noch zu keinen Engpässen in der Anlage gekommen.

Ratzinger betont auch, dass in seiner Anlage nicht nur Strom und Dünger produziert werden. Durch die Abwärme der zwei Blockheizkraftwerke wird auch ein Fernwärmenetz betrieben, das aktuell etwa 22 Abnehmer versorgt. Darunter befinden sich nicht nur Privathaushalte, sondern auch mehrere öffentliche Einrichtungen in der Nähe der Anlage, wie etwa ein Kindergarten, eine Gaststätte und mehrere Gewerbebetriebe. Gerade diese dezentrale Energieversorgung betrachtet Ratzinger als großen Vorteil bei der Nutzung von Biogas: „Im Angesicht der aktuellen Weltlage ist sowas natürlich sinnvoll. Man könnte mit Biogas aber auch ohne tatsächlichen Kriegsfall in Deutschland Abhängigkeiten im Energiebereich verringern, wie aktuell etwa von Russland als Gaslieferanten – ganz im Sinne der Autarkie also.“

Gras und Gülle als Zukunft der Biogaserzeugung?

Ein weiteres großes Potenzial von Biogas im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen sieht er auch in der zeitlichen Flexibilität bei der Strom- und Wärmeerzeugung durch die Anlage, die anders als bei Solar- und Windstrom nicht von Tageszeit und Wetter abhängig ist. Das hat damit zu tun, dass das Biogas unter den Kuppeln recht einfach gespeichert und bei Bedarf verbrannt werden kann. Genau dieses Prinzip wird in Ratzingers Anlage auch heute schon umgesetzt, wie er erklärt: „Wir produzieren bedarfsgerecht Strom. Das heißt, dass wir aktuell vor allem morgens und abends Strom ins Netz einspeisen, wenn am meisten davon verbraucht wird. Und beim Fernwärmenetz ist der Bedarf natürlich stark jahreszeitenabhängig.“

Eine letzte interessante Zusatznutzung der Anlage Ratzingers besteht auch in der Verwertung von Klärschlamm, der aus verschiedenen kommunalen Kläranlagen in der Region bezogen wird. Mithilfe der Abwärme der Biogasanlage wird dieser getrocknet und dann als Ersatzstoff für Kohle in der Zementproduktion genutzt.

Ob Biogas in Zukunft vor allem in Grünlandregionen wie dem Bayerischen Wald oder auch in Ackerbaugebieten wie dem Gäuboden sinnvoll sein wird, ist nicht sicher abzusehen. Aktuell produzieren in Deutschland laut dem Bundesministerium für Landwirtschaft etwa 9.600 Biogasanlagen zusammen mehr als 5.600 Megawatt Strom pro Jahr, was etwa 5,4 Prozent der gesamten deutschen Stromproduktion entspricht und etwa neun Millionen Haushalte mit Elektrizität versorgen kann. Gleichzeitig werden aktuell schon knapp neun Prozent der gesamten landwirtschaftlichen Fläche in Deutschland für den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen zur Biogasproduktion genutzt – worunter auch Grasflächen fallen. Trotzdem ist Ratzinger von der Technik überzeugt und sieht gerade in der Nutzung von Gras und Gülle – die in seiner Anlage jetzt schon den Löwenanteil des Gärmaterials ausmachen – die Zukunft der Biogaserzeugung.

Biomethan als Kraftstoff

Auch die weitere Verbreitung von heute noch sehr spärlich genutzten Techniken kann er sich gut vorstellen, etwa im Falle von Biomethan als Kraftstoff. Dazu erklärt er: „Klar, für Privat-PKWs ist ein Elektroantrieb sinnvoller. Aber gerade da, wo es schwierig ist, fossile Kraftstoffe zu ersetzen – etwa im Schwerlast- und Schiffsverkehr oder in der Landwirtschaft -, sehe ich da viel Potenzial“. Also wer weiß: Vielleicht werden eines Tages große Containerschiffe im Hamburger Hafen mit Biomethan aus der Gemeinde Hohenau betankt – Christoph Ratzinger würde sich darüber bestimmt freuen…

Florian Fink