{"id":35577,"date":"2016-06-23T07:23:10","date_gmt":"2016-06-23T05:23:10","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=35577"},"modified":"2016-06-22T13:39:26","modified_gmt":"2016-06-22T11:39:26","slug":"erneuerbare-energien-biogas-kann-ueberschuessige-solar-und-windenergie-speichern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/erneuerbare-energien-biogas-kann-ueberschuessige-solar-und-windenergie-speichern\/","title":{"rendered":"Erneuerbare Energien: Biogas kann \u00fcbersch\u00fcssige Solar- und Windenergie speichern"},"content":{"rendered":"

Biogas k\u00f6nnte dazu beitragen ein Problem des gr\u00fcnen Stroms zu l\u00f6sen: An sonnigen oder windigen Tagen wird mehr Strom produziert als verbraucht. Forscher der Landesanstalt f\u00fcr Agrartechnik und Bioenergie an der Universit\u00e4t Hohenheim wollen die \u00fcbersch\u00fcssige elektrische Energie in Biomethan umwandeln \u2013 und auf diese Weise einen chemischen Zwischenspeicher schaffen. Relevant ist das vor allem f\u00fcr den geplanten, weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien.<\/strong><\/p>\n

Dieser Ansatz der Bio\u00f6konomie \u2013 dem Leitthema der Universit\u00e4t Hohenheim \u2013 erh\u00e4lt von der Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FNR) gut 323.000 Euro F\u00f6rderung und z\u00e4hlt damit zu den Schwergewichten der Forschung.<\/p>\n

Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung steigt kontinuierlich \u2013 derzeit stammen rund 33 Prozent aus erneuerbaren Quellen, 2020 sollen es 35 Prozent sein. Daraus erw\u00e4chst ein Problem: Wenn immer mehr Strom aus Quellen wie Solar oder Wind stammt, deren Dargebot schwankt, ist die Netzstabilit\u00e4t nicht ohne zus\u00e4tzliche Regelungsma\u00dfnahmen zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

M\u00f6glichkeiten der Zwischenspeicherung werden daher immer wichtiger \u2013 doch daran mangelt es noch. Momentan k\u00f6nnen Pumpspeicherwerke Strom f\u00fcr wenige Stunden bereitstellen, andere Speicherm\u00f6glichkeiten wie zum Beispiel Batteriespeicher sind erst noch in der Entwicklung und meist sehr teuer. Hier kann Biogas in die Bresche springen.<\/p>\n

\u201eDen \u00fcbersch\u00fcssigen Strom k\u00f6nnen wir gewisserma\u00dfen in Biogas, also Methan, umwandeln\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Hans Oechsner, Leiter der Landesanstalt f\u00fcr Agrartechnik und Bioenergie an der Universit\u00e4t Hohenheim, das Grundprinzip. \u201eWir erhalten so einen chemischen Speicher mit einer Lagerkapazit\u00e4t von bis zu vier Monaten. Bei Bedarf kann das Biomethan dann jederzeit in das Erdgasnetz eingespeist werden.\u201c<\/p>\n

Methan als chemischer Energiespeicher<\/h3>\n

Um dies zu erreichen, nutzt man zun\u00e4chst den Strom aus Solar- und Windenergie um Wasserstoff herzustellen. Wasserstoff hat jedoch nur eine geringe Energiedichte, ben\u00f6tigt also ein gro\u00dfes Speichervolumen. Au\u00dferdem kann es wegen seiner geringen Molek\u00fclgr\u00f6\u00dfe leicht aus Beh\u00e4ltern ausgasen, hat daher hohe Verlustraten und ist leicht entz\u00fcndlich. Er ist daher im Erdgasnetz nur zu geringen Anteilen zugelassen.<\/p>\n

Deshalb l\u00e4sst man in einem zweiten Schritt den Wasserstoff mit Kohlendioxid (CO2<\/sub>) reagieren. Neben Wasser bildet sich Methan \u2013 ein Gas mit einer vierfach h\u00f6heren Energiedichte als Wasserstoff. Der Nachteil dieser Reaktion: Es entstehen sehr hohe Temperaturen, und die Anforderungen an die Reinheit des Gases sind hoch.<\/p>\n

\u201eEffektiver und einfacher ist es, f\u00fcr diese Reaktion Mikroorganismen und biochemische Prozesse zu nutzen\u201c, erl\u00e4utert Dr. Oechsner die Alternative zur direkten chemischen Reaktion, an der er gemeinsam mit Dr. Nicola Haag forscht. \u201eMethanbakterien, die sich daf\u00fcr nutzen lassen, sind au\u00dferdem in jeder Biogas-Anlage vorhanden.\u201c<\/p>\n

Wasserstoff erh\u00f6ht Methanausbeute von Biogasanlagen<\/h3>\n

Das Grundprinzip jeder Biogasanlage besteht darin, dass Mikroorganismen Biomasse als Energielieferant nutzen. Unter Luftabschluss \u2013 man spricht von anaerober Verg\u00e4rung \u2013 k\u00f6nnen sie nur einen geringen Teil der im G\u00e4rsubstrat enthaltenen Energie f\u00fcr sich selbst verwenden, die von ihnen nicht nutzbare Energie verbleibt im entstehenden Methan.<\/p>\n

\u201eHauptprodukte einer klassischen Biogasanlage ist also Biogas mit einer Zusammensetzung aus rund 55 Prozent energiereichem Methan und etwa 45 Prozent Kohlendioxid\u201c, so der Biogas-Experte. \u201eWenn wir nun zus\u00e4tzlichen Wasserstoff in die Biogasanlage einspeisen, k\u00f6nnen die Methanbakterien das vorhandene CO2<\/sub> nutzen, um noch mehr Methan zu produzieren. Theoretisch w\u00e4ren damit 100 Prozent Methangehalt im Biogas erreichbar\u201c, zeigt sich Dr. Oechsner optimistisch.<\/p>\n

Forscher feilen an technischer Umsetzung<\/h3>\n

Nach ersten Versuchen, die den Wissenschaftlern best\u00e4tigt haben, dass ihre Idee grunds\u00e4tzlich funktioniert, erproben sie nun verschiedene technische M\u00f6glichkeiten der Umsetzung, um den effizientesten Weg zu erforschen.<\/p>\n

Daf\u00fcr haben sie in einem speziellen System den Biogas-Prozess in zwei Stufen geteilt. Die erste Stufe, die Hydrolyse, wird separat geschaltet. \u201eIn diesem ersten Schritt werden die organischen Substanzen in organische S\u00e4uren umgewandelt, also gewisserma\u00dfen verfl\u00fcssigt\u201c, erl\u00e4utert Dr. Oechsner. \u201eDie Hydrolyse ist bereits gut in anderen Forschungsprojekten von uns untersucht, uns interessiert in diesem Projekt nun die zweite Stufe.\u201c<\/p>\n

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Lockenwickler-\u00e4hnliche F\u00fcllk\u00f6rper im Festbettreaktor, auf denen sich die Mikroorganismen ansiedeln k\u00f6nnen. (Bildquelle: Universit\u00e4t Hohenheim, Hans Oechsner) – Zoom –<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Diese sogenannte Methanisierungsstufe findet im Fermenter statt, dem Herzst\u00fcck einer Biogasanlage. \u201eWir wollen eine andere Fermentergestaltung testen und erproben Festbettreaktoren mit lockenwickler-\u00e4hnlichen F\u00fcllk\u00f6rpern, auf denen sich die Mikroorganismen ansiedeln und an denen die organischen S\u00e4uren als Futter vorbeistr\u00f6men. Der Wasserstoff kann hier leicht eingespeist und von den Bakterien mitverbraucht werden.\u201c<\/p>\n

Versuche in Laborfermentern sollen Randbedingungen kl\u00e4ren<\/h3>\n

F\u00fcr ihre Versuche haben die Forscher eine Container-Anlage mit vier kleinen Laborfermentern \u00e0 100 Litern Volumen aufgebaut. Darin wollen sie nun diverse Fragestellungen parallel untersuchen. \u201eWir m\u00f6chten ermitteln, welche Randbedingungen f\u00fcr eine m\u00f6glichst hohe Umsetzung n\u00f6tig sind\u201c, legt Dr. Oechsner dar. \u201eAlso Fragen zur Temperatur, zur Raumbelastung, zur Blasengr\u00f6\u00dfe des Wasserstoffs, oder ob ein Festbettreaktor wirklich besser ist als ein klassischer, voll durchmischter Fermenter.\u201c<\/p>\n

Das Ziel der Wissenschaftler ist ein m\u00f6glichst effizientes System zur biologischen Methanisierung des Wasserstoffs. \u201eDerartige Anlagen k\u00f6nnten f\u00fcr die Landwirte eine neue Verdienst-Option darstellen\u201c, meint der Forscher.<\/p>\n

Das Biomethan k\u00f6nne nach einer Zwischenreinigungsstufe sowohl ins Erdgasnetz eingespeist, als Kraftstoff genutzt oder nach Bedarf auch wieder in Strom umgewandelt werden. \u201eAuf diese Weise\u201c, betont Dr. Oechsner, \u201ek\u00f6nnen Landwirtschaft und Bio\u00f6konomie einen wichtigen Beitrag zur Netzstabilit\u00e4t leisten und somit zur Sicherung der Energieversorgung beitragen.\u201c<\/p>\n

\"Bio-Hydro-Methan-zweiphasig\"
Schemazeichnung der zweistufigen Biogaserzeugung (Bildquelle: Universit\u00e4t Hohenheim, Hans Oechsner) – Zoom –<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

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Hintergrund: Projekt BioHydroMethan<\/h3>\n

BioHydroMethan ist das K\u00fcrzel f\u00fcr \u201eVerfahrensentwicklung f\u00fcr den Einsatz der biologischen Methanisierung in der zweistufigen Biogaserzeugung; Teilvorhaben 1: Untersuchung Festbettfermenter und volldurchmischter Reaktor\u201c. Dem Vorhaben sind insgesamt drei Teilvorhaben zugeordnet.<\/p>\n

Kooperationspartner der Landesanstalt f\u00fcr Agrartechnik und Bioenergie an der Universit\u00e4t Hohenheim sind die DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) – Bereich Wasserchemie und Wassertechnologie (Prof. Dr. Harald Horn), der ein weiteres Verfahren entwickelt und das Leibniz-Institut f\u00fcr Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB) (Dr. Michael Klocke), das die beteiligten Methanbakterien und deren Anforderungen f\u00fcr eine optimale Methanbildung untersucht.<\/p>\n

Das Projekt startete am 15.5.2015 und wird drei Jahre laufen. Mit rund 650.000 Euro f\u00f6rdern es das Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (BMEL) bzw. die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), wovon 323.321,64 Euro auf die Universit\u00e4t Hohenheim entfallen.<\/p>\n

Hintergrund: Schwergewichte der Forschung<\/h3>\n

31,2 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universit\u00e4t Hohenheim 2015 f\u00fcr Forschung und Lehre. In loser Folge pr\u00e4sentiert die Reihe \u201eSchwergewichte der Forschung\u201c herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 250.000 Euro bei den Experimental- bzw. 125.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften.<\/p>\n

Hintergrund: Bio\u00f6konomie \u2013 Leitthema der Universit\u00e4t Hohenheim<\/h3>\n

Die Bio\u00f6konomie ist das Leitthema der Universit\u00e4t Hohenheim und einer ihrer drei Forschungsschwerpunkte. Sie verbindet die agrarwissenschaftliche, die naturwissenschaftliche sowie die wirtschafts- und sozialwissenschaftliche Fakult\u00e4t.<\/p>\n

Diese interdisziplin\u00e4re Thematik an der Universit\u00e4t Hohenheim zu koordinieren und umzusetzen ist Aufgabe des Forschungszentrums Bio\u00f6konomie<\/a>. Ziel der Bio\u00f6konomie ist es, die weltweite Ern\u00e4hrung zu sichern, die Agrarproduktion nachhaltig zu gestalten, gesunde und sichere Lebensmittel zu produzieren, nachhaltige Rohstoffe industriell zu nutzen, sowie Energietr\u00e4ger auf der Basis von Biomasse auszubauen. Dabei genie\u00dft die Ern\u00e4hrungssicherung stets Vorrang vor anderen Nutzungen von Biomasse (Nationale Forschungsstrategie Bio\u00d6konomie 2030, BMBF).<\/p>\n

Die Bio\u00f6konomie greift ein zentrales Anliegen von Politik und Gesellschaft auf und ber\u00fccksichtigt gleicherma\u00dfen \u00f6kologische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Belange.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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