Lärm und warme Luft: Das schlägt einem entgegen, wenn man in einer Biogasanlage die Tür zum Kraftwerk öffnet. Für gewöhnlich stehen dort große Motoren, die das Biogas verbrennen und einen Generator antreiben. Bei Biogasanlagen, die das bayerische Start-up Reverion ausgerüstet hat, läuft die Stromproduktion hingegen so gut wie geräuschlos ab. Das Unternehmen, eine Ausgründung der Technischen Universität München (externer Link), setzt auf Festoxid-Brennstoffzellen. In denen verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Dabei fließt Strom – ohne dass etwas mit einer Flamme verbrennt und eine Maschine antreibt.
Brennstoffzellen übertreffen klassische Generatoren
In den Biogasanlagen stammt der Wasserstoff aus den Methan-Molekülen im Biogas. Für den Sauerstoff nutzt das System die Umgebungsluft. Diese speziellen Brennstoffzellen, die bei sehr hohen Temperaturen arbeiten, lassen alle anderen Kraftwerkstypen weit hinter sich. Besonders beim Wirkungsgrad, also wenn es darum geht, wie viel von der Energie im Biogas sich tatsächlich zu elektrischem Strom machen lässt. „Demonstriert haben wir mit Biogas 74,2 Prozent letztes Jahr“, sagt Felix Fischer, einer der Gründer des Unternehmens und Co-Geschäftsführer. „Zehn Prozentpunkte besser als jedes Gas- und Dampf-Kraftwerk, egal in welcher Größenordnung.“
Ein Kraftwerk, das in zwei Richtungen funktioniert
Das ist aber nicht der einzige Vorteil, den diese Festoxid-Brennstoffzellen gegenüber Kraftwerksanlagen haben, wie sie üblicherweise in Biogasbetrieben laufen. Die Brennstoffzellen beherrschen den Umwandlungsvorgang auch in der Gegenrichtung: vom elektrischen Strom zum Gas. Dadurch könnten sie – so die Idee – das Stromnetz noch besser stabilisieren. Steht z.B. mehr Strom aus Photovoltaik und Windkraft zur Verfügung, als gerade im Netz benötigt wird, können die Anlagen umschalten und Strom aus dem Netz entnehmen. Wasser wird dann mit Hilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Wasserstoff lässt sich entweder direkt speichern oder in einem weiteren Schritt zu Methan umwandeln, dem Hauptbestandteil von Biogas und Erdgas.
Das Gasnetz soll Grünstrom speichern
Gibt es zu wenig Strom aus erneuerbaren Quellen, kann die Anlage mit dem gespeicherten Gas zusätzlichen Strom produzieren und ihn einspeisen. Es gibt aber auch die Möglichkeit, das erzeugte Gas ins Erdgasnetz zu leiten, sagt Felix Fischer. „Wir können einfach die Gasspeicher und die Gasleitungen nutzen und bis zu 200 Terawattstunden erneuerbares Methan in die Pipelines bringen.“ Auf diese Weise ließe sich ein Viertel des fossilen Erdgases, das durch das deutsche Netz strömt, durch klimaneutrales Gas ersetzen. Das sind allerdings rein theoretische Zahlen.
Die meisten Biogasanlagen sind noch ohne Anschluss
Zunächst einmal müssten tausende Biogasanlagen in Deutschland auf eine Brennstoffzellen-Technologie umgerüstet werden. Und es gibt noch einen weiteren Knackpunkt. „Wenn ich dann das Biogas verwerten möchte, habe ich in Deutschland relativ wenig Einspeisepunkte“, sagt Prof. Ralf Peters. Er ist kommissarischer Leiter des Instituts für Elektrochemische Verfahrenstechnik am Forschungszentrum Jülich (externer Link). Von den mehr als 9.000 Biogasanlagen in Deutschland sind bislang nicht einmal 300 an das Gasnetz angeschlossen. Die meisten Betriebe nutzen das Biogas ausschließlich, um damit Strom und Wärme zu gewinnen. Viele weitere Anlagen in das Netz zu integrieren, würde auf jeden Fall Zeit und Geld kosten.
Welcher Biogasbetrieb steigt tatsächlich um?
Wie viele Biogasbetriebe letztlich bereit sind, mit reversiblen Hochtemperatur-Brennstoffzellen auf ein neues technisches Konzept zu setzen, das ist noch völlig offen. Vom Start-up Reverion sind bislang erst vier Anlagen in Betrieb. Mancher Landwirt könnte auch dazu tendieren, bei bewährter Kraftwerkstechnik zu bleiben. „Das ist ähnlich wie ein Traktor – alle Landwirte wissen, wie man damit umgeht. Eine reversible Festoxid-Brennstoffzelle hingegen ist ein Hochleistungs-Laborgerät im Container“, erklärt Michael Sterner. Er ist Professor an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (externer Link) und Experte für Erneuerbare Energien.
Dass die Technologie schon bald großflächig im Einsatz sein könnte, glaubt er jedenfalls nicht. Zumal aktuell noch etwas hinzukommt, was die Innovationsfreude bei den Betreibern von Biogasanlagen bremst: Veränderte Regelungen im Erneuerbare-Energien-Gesetz stellen gerade etliche Betriebe vor existenzielle Probleme. Wenn Biogasanlagen mit reversiblen Brennstoffzellen eine größere Rolle beim Speichern von Strom spielen sollen, müsste die Politik erst bessere Rahmenbedingungen schaffen.
