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Problematik: Wärmenutzung der Biogasanlage

Problem: Wärme sinnvoll nutzen

12.10.2011 - JB - Die Problematik einer Biogasanlage (BGA). Wie man Biogasanlagen besser betreiben kann, und die Wärme sinnvoll nutzen kann. Das geplante Nahwärmenetz der Gemeinde Bohmte. Biogasanlagen geniessen in der Bevölkerung nicht unbedingt durchgängig einen guten Ruf. Gründe dafür sind z.B. die Verwendung von Lebensmitteln (Mais...) um den Gärprozess einzuleiten. Biogasanlagen benötigen auch sehr große Akkerflächen (für die anzubauenden Pflanzen). Aber auch lange Wege, die von riesigen Traktoren mit gigantischen Anhängern gefahren werden müssen, einfach weil die Anlage so "hungrig" ist, können zu einer Ablehnung führen. Dabei ist vom Grundsatz her eine BGA (Biogasanlage) keine schlechte Sache, ist sie doch ein wichtiger Schritt, ein Meilenstein, hin auf dem Weg zur dezentralen Energieversorgung. Denn eine zentrale Energieversorung birgt immer die Gefahr von Preisabsprachen, und damit von überhöhten Energiepreisen.

Funktionsweise und Hintergründe

Wie wir alle wissen, wird in einer Biogasanlage (BGA) mittels Vergärung brennbares Methan (Biogas) erzeugt. Dieses wird in einem speziell dafür geeignetem Gasmotor (ein speziell auf dieses Gas abgestimmter Kolben-Verbrennungsmotor) in Bewegungsenergie umgewandelt. Diese Umwandlung erreicht jedoch nur einen Wirkungsgrad von rund 40%. Der Rest wird in Wärme umgesetzt.

Die Bewegungsenergie (die 40% der zugeführten Energie, der 100% Energie, die im Gas steckt und genutzt werden könnte) wird mittels eines Stromgenerators in elektrische Energie umgewandelt. Dieser erreicht einen Wirkungsgrad von ca. 90 %, so das von den 40% noch rund 36 % übrig bleiben. In der Praxis wird dieser Wert oft jedoch nicht erreicht. Realistisch sind Werte von 30 bis 35 %. Man sieht also deutlich die Problematik: der Motor hat einen sehr schlechten Wirkungsgrad (Eta), der Stromgenerator hingegen hat einen sehr guten Wirkungsgrad

Wo genau wird die Wärme erzeugt?

Die Apparatur, welche das Gas zugeführt bekommt, und daraus den Strom und die zwangsläufig anfallende Wärme erzeugt, wird als Blockheizkrafwerk (BHKW) bezeichnet. Wie erläutert handelt es sich dabei im Prinzip um nichts anderes, als um einen Verbrennungsmotor, der einen elektrischen Generator antreibt.

Das Problem dabei; von den min. rund 50% (eher mehr) der anfallenden Wärme kann aktuell in den vorhandenen Biogasanlagen nichts, oder kaum etwas sinnvoll genutzt werden. Nur ein sehr kleiner Teil der anfallenden Wärme (geschätzt ca. 10%) kann, bzw. wird aktuell sinnvoll, oder besser gesagt zwangsweise genutzt: Die Gärbehälter benötigen eine bestimmte Temperatur, um optimal arbeiten zu können. Die dafür benötigte Wärmemenge wird als Prozesswärme bezeichnet. Eine BGA beheizt sich also in gewisser Weise - zum Teil - selber.

Energie besser nutzbar machen

Übrig bleibt aber immer noch jede Menge Wärme, die nicht genutzt wird. Hier könnte z.B. ein Nahwärmenetz eingesetzt werden. Das von den Biogasanlagen erzeugte Gas wird über ein Gasrohrleitungssystem zu einem entfernten, sog. "Satelliten BHKW" geleitet. Dieses sollte zentral stehen, z.B. nahe von großen/vielen Wärmeabnehmern. Es kann und darf aber durchaus auch recht weit (auch mehrere Kilometer) von der Biogasanlage entfernt stehen, denn der Treibstoff (das Gas) kann problemlos verlustfrei transportiert werden. Die Wärme wird nun über möglichst kurze Entfernungen - idealerweise weniger als einen Kilometer - direkt zum Wärmeabnehmer gebracht. Konkret wird eine Wärmeleitung (mit integrierter Vorlauf und Rücklaufleitung) z.B. zu einem Wohnhaus in den Technikraum/Heizungsraum geführt. Dort wird die Wärme mittels eines Wärmetauschers an die Wärmeverteilung (ggf. vorhandene Heizungsanlage) abgegeben.

Vorteile

Es ist realistisch davon auszugehen, dass für den Abnehmern (Wohnhaus, oder auch eine größere Einrichtung) der Wärmeversorgungspreis eines solchen Nahwärmenetzes, schon jetzt deutlich günstiger ist, als anderer Wärmeenergiequellen. Vermutlich liegt er um min. 30% niedriger. In Zukunft wird diese Spanne - realistisch betrachtet - weiter aufklappen. Dann wird eine Wärmeversorgung über Biogasanlagen immer günstiger werden, im Vergleich zu einer eigenen Wärmeversorgung - ausser man verwendet allermodernste, und damit auch teure Heizungsanlagen. Dies besagt zumindest der akteulle Stand (2011) der Wärmepreisentwicklung. Andererseits werden die Biogasanlagenbetreiber, bzw. die Betreiber des Wärmenetzes sich möglicherweise auch ein wenig an die marktüblichen Preise anpassen. Hier heist es aufpassen, und entsprechende Verträge aushandeln!

Gas und Heizöl wird aber immer teurer, so das die Preisvorteile einer Nahwärmeversorgung höchstwahrscheinlich immer vorteilhafter werden. Hinzu kommen noch die Vorteile, keine Kosten mehr für Reinigungs- und Wartungsarbeiten an der eigenen Zentralheizung mehr zu haben. Auch der gesamte technische Aufwand für den Wärmeabnehmer ist extrem gering. Interessant ist dieses Verfahren für jeden, im Besonderen jedoch für Neubauten: es sind dann fast keine Kosten mehr für die Heizungsanlage erforderlich.

Eine win-win Situation

Fazit; es ist dringend nötig, die bisher überwiegend in die Umwelt verpuffte Wärme einer Biogasanlage sinnvoller zu nutzen. Wird dies clever angestellt, z.B. mit einem Nahwärmenenetz, ergibt sich eine dreifach Win-Win Situation, bei der alle Gewinner sind, und nur Vorteile haben;

Die Betreiber der Biogasanlagen haben eine zusätzliche Einnahmequelle
Die Abnehmer der Wärme erhalten eine günstige Wärmeversorgung
Die Umwelt freut sich über eine bessere Wärmenutzung (Stichwort CO2).

Beste Grüße
Jürgen Blumenkamp

PS: in der Gemeinde Bohmte (Bürgermeister Goedejohann) ist aktuell ein solches Nahwärmenetz in Vorbereitung/Planung. Ich werde bei Zeiten hier dazu wieder berichten.....

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