Vereinigte StaatenBearbeiten
Aufgrund der vielen Vorteile von Biogas wird es allmählich zu einer beliebten Energiequelle und wird in den Vereinigten Staaten zunehmend genutzt. Im Jahr 2003 verbrauchten die Vereinigten Staaten 43 TWh (147 Billionen BTU) Energie aus „Deponiegas“, was etwa 0,6 % des gesamten Erdgasverbrauchs der USA entspricht. Aus Kuhdung gewonnenes Methan-Biogas wird in den USA getestet. Laut einer Studie aus dem Jahr 2008, die von der Zeitschrift Science and Children zusammengestellt wurde, würde Methan-Biogas aus Kuhdung ausreichen, um 100 Milliarden Kilowattstunden zu erzeugen – genug, um Millionen von Haushalten in ganz Amerika zu versorgen. Darüber hinaus wurde in Tests nachgewiesen, dass Methan-Biogas 99 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen oder etwa 4 % der von den Vereinigten Staaten produzierten Treibhausgase reduzieren kann.
In Vermont zum Beispiel wurde Biogas, das auf Milchviehbetrieben erzeugt wird, in das CVPS Cow Power-Programm aufgenommen. Das Programm wurde ursprünglich von der Central Vermont Public Service Corporation als freiwilliger Tarif angeboten und ist nach der kürzlich erfolgten Fusion mit Green Mountain Power nun das GMP Cow Power Program. Die Kunden können sich dafür entscheiden, einen Aufschlag auf ihre Stromrechnung zu zahlen, und dieser Aufschlag wird direkt an die an dem Programm teilnehmenden landwirtschaftlichen Betriebe weitergegeben. In Sheldon, Vermont, hat Green Mountain Dairy erneuerbare Energie als Teil des Cow Power Programms bereitgestellt. Es begann damit, dass die Brüder Bill und Brian Rowell, denen der Betrieb gehört, einige der Probleme angehen wollten, mit denen Milchviehbetriebe bei der Güllebewirtschaftung konfrontiert sind, wie z. B. Geruchsbelästigung durch die Gülle und die Verfügbarkeit von Nährstoffen für die Pflanzen, die sie zur Fütterung der Tiere anbauen müssen. Sie installierten einen anaeroben Fermenter, um die Kuh- und Melkzentrumsabfälle ihrer 950 Kühe zu verarbeiten und daraus erneuerbare Energie, eine Einstreu als Ersatz für Sägemehl und einen pflanzenfreundlichen Dünger zu erzeugen. Die Energie und die Umwelteigenschaften werden an das GMP Cow Power Programm verkauft. Im Durchschnitt produziert das von den Rowells betriebene System genug Strom, um 300 bis 350 andere Haushalte zu versorgen. Die Generatorleistung beträgt etwa 300 Kilowatt.
In Hereford, Texas, wird Kuhmist zum Betrieb eines Ethanol-Kraftwerks verwendet. Durch die Umstellung auf Methan-Biogas hat das Ethanol-Kraftwerk 1000 Barrel Öl pro Tag eingespart. Insgesamt hat das Kraftwerk die Transportkosten gesenkt und wird viele weitere Arbeitsplätze für künftige Kraftwerke schaffen, die auf Biogas angewiesen sind.
In Oakley, Kansas, nutzt eine Ethanolanlage, die als eine der größten Biogasanlagen Nordamerikas gilt, das Integrated Manure Utilization System „IMUS“ zur Wärmeerzeugung für ihre Kessel, indem sie Futtermittelgülle, kommunale organische Abfälle und Abfälle der Ethanolanlage verwendet. Es wird erwartet, dass die Anlage bei voller Kapazität 90 % der bei der Herstellung von Ethanol und Methanol verwendeten fossilen Brennstoffe ersetzen wird.
In Kalifornien hat sich die Southern California Gas Company dafür eingesetzt, Biogas in die bestehenden Erdgasleitungen einzubinden. Die kalifornische Regierung vertritt jedoch den Standpunkt, dass Biogas „besser in schwer zu elektrifizierenden Wirtschaftszweigen wie der Luftfahrt, der Schwerindustrie und dem Fernverkehr eingesetzt werden sollte“, ebenso wie Kuhdung und verschiedene Pflanzenmaterialien wie Ernterückstände
EuropaBearbeiten
Der Entwicklungsstand ist in Europa sehr unterschiedlich. Während Länder wie Deutschland, Österreich und Schweden bei der Nutzung von Biogas schon recht weit fortgeschritten sind, gibt es im Rest des Kontinents, vor allem in Osteuropa, ein großes Potenzial für diese erneuerbare Energiequelle. Unterschiedliche rechtliche Rahmenbedingungen, Bildungsprogramme und die Verfügbarkeit von Technologien sind einige der Hauptgründe für dieses ungenutzte Potenzial. Eine weitere Herausforderung für die weitere Entwicklung von Biogas ist die negative öffentliche Wahrnehmung.
Im Februar 2009 wurde in Brüssel die European Biogas Association (EBA) als gemeinnützige Organisation gegründet, um die Einführung einer nachhaltigen Biogaserzeugung und -nutzung in Europa zu fördern. Die Strategie der EBA sieht drei Prioritäten vor: die Etablierung von Biogas als wichtigen Bestandteil des europäischen Energiemixes, die Förderung der getrennten Sammlung von Haushaltsabfällen zur Steigerung des Gaspotenzials und die Unterstützung der Produktion von Biomethan als Kraftstoff für Fahrzeuge. Im Juli 2013 zählte sie 60 Mitglieder aus 24 Ländern in ganz Europa.
UKEdit
Im September 2013 gab es im Vereinigten Königreich etwa 130 Biogasanlagen, die nicht aus dem Abwasser stammen. Die meisten befinden sich in landwirtschaftlichen Betrieben, es gibt aber auch einige größere Anlagen außerhalb von landwirtschaftlichen Betrieben, die Lebensmittel- und Verbraucherabfälle verarbeiten.
Am 5. Oktober 2010 wurde erstmals Biogas in das britische Gasnetz eingespeist. Die Abwässer von mehr als 30.000 Haushalten in Oxfordshire werden in die Kläranlage von Didcot geleitet, wo sie in einem anaeroben Fermenter behandelt werden, um Biogas zu erzeugen, das dann gereinigt wird, um etwa 200 Haushalte mit Gas zu versorgen.
Im Jahr 2015 kündigte das Ökostromunternehmen Ecotricity an, drei netzeinspeisende Fermenter zu bauen.
ItalienEdit
In Italien kam die Biogasindustrie 2008 dank der Einführung günstiger Einspeisetarife in Gang. Später wurden sie durch Einspeiseprämien ersetzt und Nebenprodukte und landwirtschaftliche Abfälle bevorzugt, was seit 2012 zu einer Stagnation der Biogasproduktion und der daraus gewonnenen Wärme und Elektrizität führte.
DeutschlandEdit
Deutschland ist der größte Biogasproduzent Europas und Marktführer in der Biogastechnologie. Im Jahr 2010 waren bundesweit 5.905 Biogasanlagen in Betrieb: Niedersachsen, Bayern und die östlichen Bundesländer sind die Hauptregionen. Die meisten dieser Anlagen werden als Kraftwerke genutzt. In der Regel sind die Biogasanlagen direkt mit einem Blockheizkraftwerk verbunden, das durch die Verbrennung des Biomethans Strom erzeugt. Der Strom wird dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Im Jahr 2010 betrug die installierte elektrische Gesamtleistung dieser Kraftwerke 2.291 MW. Die Stromerzeugung betrug ca. 12,8 TWh, was 12,6 % der gesamten Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien entspricht.
Biogas wird in Deutschland hauptsächlich durch die Co-Fermentation von Energiepflanzen (NawaRo“, eine Abkürzung für nachwachsende Rohstoffe) in Verbindung mit Gülle gewonnen. Hauptsächlich wird Mais verwendet. Organische Abfälle sowie industrielle und landwirtschaftliche Reststoffe wie Abfälle aus der Lebensmittelindustrie werden ebenfalls zur Biogaserzeugung verwendet. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Biogaserzeugung in Deutschland deutlich von der in Großbritannien, wo Biogas aus Mülldeponien am weitesten verbreitet ist.
Die Biogaserzeugung in Deutschland hat sich in den letzten 20 Jahren rasant entwickelt. Der Hauptgrund dafür sind die gesetzlich geschaffenen Rahmenbedingungen. Die staatliche Förderung der erneuerbaren Energien begann 1991 mit dem Stromeinspeisegesetz (StrEG). Dieses Gesetz garantierte den Erzeugern von Energie aus erneuerbaren Quellen die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz, so dass die Energieversorgungsunternehmen gezwungen waren, die gesamte erzeugte Energie von unabhängigen privaten Erzeugern von Ökostrom abzunehmen. Im Jahr 2000 wurde das Stromeinspeisungsgesetz durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) ersetzt. Dieses Gesetz garantierte sogar eine feste Vergütung für den erzeugten Strom über 20 Jahre. Der Betrag von rund 8 ¢/kWh gab den Landwirten die Möglichkeit, Energieversorger zu werden und sich eine weitere Einkommensquelle zu erschließen.
Die landwirtschaftliche Biogasproduktion in Deutschland erhielt 2004 einen weiteren Schub durch die Einführung des sogenannten NawaRo-Bonus. Dabei handelt es sich um eine Sondervergütung für die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen, also Energiepflanzen. Im Jahr 2007 betonte die Bundesregierung ihre Absicht, weitere Anstrengungen und Unterstützung in die Verbesserung der Versorgung mit erneuerbaren Energien zu investieren, um mit dem „Integrierten Klima- und Energieprogramm“ eine Antwort auf die wachsenden klimatischen Herausforderungen und die steigenden Ölpreise zu geben.
Dieser kontinuierliche Trend zur Förderung erneuerbarer Energien bringt eine Reihe von Herausforderungen für das Management und die Organisation der Versorgung mit erneuerbaren Energien mit sich, die sich auch auf die Biogasproduktion auswirken. Die erste Herausforderung ist der hohe Flächenverbrauch der Biogasstromversorgung. Im Jahr 2011 beanspruchte der Energiepflanzenanbau für die Biogaserzeugung in Deutschland eine Fläche von ca. 800.000 ha. Dieser hohe Bedarf an landwirtschaftlichen Flächen erzeugt neue Konkurrenzen mit der Lebensmittelindustrie, die es bisher nicht gab. Zudem sind in überwiegend ländlichen Regionen neue Branchen und Märkte entstanden, die verschiedene neue Akteure mit wirtschaftlichem, politischem und zivilgesellschaftlichem Hintergrund mit sich bringen. Deren Einfluss und Handeln muss gesteuert werden, um alle Vorteile dieser neuen Energiequelle zu nutzen. Schließlich wird Biogas auch weiterhin eine wichtige Rolle in der deutschen Versorgung mit erneuerbaren Energien spielen, wenn eine gute Governance im Vordergrund steht.
EntwicklungsländerBearbeiten
Häusliche Biogasanlagen wandeln Viehdung und Nachtböden in Biogas und Gülle, den vergorenen Mist, um. Diese Technologie ist für Kleinbauern mit einem Viehbestand von 50 kg Dung pro Tag machbar, was etwa 6 Schweinen oder 3 Kühen entspricht. Dieser Dung muss gesammelt werden können, um ihn mit Wasser zu mischen und in die Anlage einzuspeisen. Es können Toiletten angeschlossen werden. Eine weitere Voraussetzung ist die Temperatur, die den Gärungsprozess beeinflusst. Mit einem Optimum von 36 C° eignet sich die Technologie besonders für Menschen, die in einem (sub)tropischen Klima leben. Dies macht die Technologie für Kleinbauern in Entwicklungsländern oft geeignet.
Abhängig von Größe und Standort kann eine typische gemauerte feste Kuppel-Biogasanlage auf dem Hof eines ländlichen Haushalts installiert werden, wobei die Investitionskosten zwischen 300 und 500 US-Dollar in asiatischen Ländern und bis zu 1400 US-Dollar im afrikanischen Kontext liegen. Eine qualitativ hochwertige Biogasanlage benötigt nur minimale Wartungskosten und kann mindestens 15-20 Jahre lang ohne größere Probleme und Re-Investitionen Gas produzieren. Für die Nutzer liefert Biogas saubere Energie zum Kochen, verringert die Luftverschmutzung in Innenräumen und reduziert den Zeitaufwand für das traditionelle Sammeln von Biomasse, insbesondere für Frauen und Kinder. Die Gülle ist ein sauberer organischer Dünger, der die landwirtschaftliche Produktivität steigern kann.
Energie ist ein wichtiger Bestandteil der modernen Gesellschaft und kann als einer der wichtigsten Indikatoren für sozioökonomische Entwicklung dienen. Trotz des technologischen Fortschritts decken etwa drei Milliarden Menschen, vor allem in den ländlichen Gebieten der Entwicklungsländer, ihren Energiebedarf zum Kochen nach wie vor auf traditionelle Weise durch die Verbrennung von Biomasse wie Brennholz, Ernterückständen und Tierdung in groben traditionellen Öfen.
Die häusliche Biogastechnologie ist in vielen Teilen der Welt, insbesondere in Asien, eine bewährte und etablierte Technologie. Mehrere Länder in dieser Region haben groß angelegte Programme für die Nutzung von Biogas in Haushalten gestartet, wie z.B. China und Indien.
Die Niederländische Entwicklungsorganisation SNV unterstützt nationale Programme für Biogas in Haushalten, die darauf abzielen, kommerziell lebensfähige Biogassektoren zu schaffen, in denen lokale Unternehmen Biogasanlagen für Haushalte vermarkten, installieren und warten. In Asien arbeitet SNV in Nepal, Vietnam, Bangladesch, Bhutan, Kambodscha, der Demokratischen Volksrepublik Laos, Pakistan und Indonesien und in Afrika in Ruanda, Senegal, Burkina Faso, Äthiopien, Tansania, Uganda, Kenia, Benin und Kamerun.
In Südafrika wird eine vorgefertigte Biogasanlage hergestellt und verkauft. Ein Hauptmerkmal ist, dass die Installation weniger Fachkenntnisse erfordert und schneller vonstatten geht, da der Faulbehälter aus vorgefertigtem Kunststoff besteht.
IndienBearbeiten
Biogas in Indien basiert traditionell auf Milchdünger als Ausgangsmaterial, und diese „Gobar“-Gasanlagen sind seit langem in Betrieb, insbesondere im ländlichen Indien. In den letzten zwei bis drei Jahrzehnten haben Forschungseinrichtungen, die sich mit der Energieversorgung in ländlichen Gebieten befassen, die Systeme verbessert, was zu neueren, effizienten und kostengünstigen Konzepten wie dem Deenabandhu-Modell geführt hat.
Das Deenabandhu-Modell ist ein neues, in Indien weit verbreitetes Modell der Biogaserzeugung. (Deenabandhu bedeutet „Freund der Hilflosen“.) Die Anlage hat in der Regel ein Fassungsvermögen von 2 bis 3 Kubikmetern. Sie wird aus Ziegelsteinen oder einer Ferrozementmischung gebaut. In Indien ist das Ziegelmodell etwas teurer als das Ferrozementmodell; das indische Ministerium für neue und erneuerbare Energien bietet jedoch einen gewissen Zuschuss pro gebautem Modell an.
Biogas, bei dem es sich hauptsächlich um Methan/Erdgas handelt, kann auch zur kostengünstigen Erzeugung von eiweißreichem Vieh-, Geflügel- und Fischfutter in Dörfern verwendet werden, indem Methylococcus capsulatus-Bakterienkulturen mit geringem Land- und Wasserverbrauch angebaut werden. Das Kohlendioxidgas, das als Nebenprodukt dieser Pflanzen erzeugt wird, kann für die billigere Produktion von Algenöl oder Spirulina aus Algakulturen verwendet werden, insbesondere in tropischen Ländern wie Indien, die in naher Zukunft die Hauptrolle des Erdöls verdrängen können. Die indische Regierung führt zahlreiche Programme zur produktiven Nutzung von landwirtschaftlichen Abfällen oder Biomasse in ländlichen Gebieten durch, um die ländliche Wirtschaft und das Arbeitsplatzpotenzial zu fördern. Mit diesen Anlagen wird die nicht essbare Biomasse oder der Abfall der essbaren Biomasse in hochwertige Produkte umgewandelt, ohne das Wasser zu verschmutzen oder Treibhausgase zu emittieren.
LPG (Liquefied Petroleum Gas) ist eine wichtige Quelle für Kochbrennstoffe im städtischen Indien und seine Preise sind zusammen mit den globalen Brennstoffpreisen gestiegen. Auch die hohen Subventionen, die von den verschiedenen Regierungen zur Förderung von LPG als Brennstoff zum Kochen bereitgestellt wurden, sind zu einer finanziellen Belastung geworden, was dazu geführt hat, dass Biogas als alternativer Brennstoff zum Kochen in städtischen Einrichtungen wieder in den Mittelpunkt rückt. Dies hat zur Entwicklung von vorgefertigten Fermentern geführt, die im Vergleich zu RCC- und Zementkonstruktionen, die eine längere Bauzeit benötigen, modular eingesetzt werden können. Die erneute Konzentration auf Verfahrenstechniken wie das Biourja-Verfahrensmodell hat den Stellenwert von mittelgroßen und großen anaeroben Fermentern in Indien als potenzielle Alternative zu LPG als primärem Kochbrennstoff erhöht.
In Indien, Nepal, Pakistan und Bangladesch wird Biogas, das aus der anaeroben Vergärung von Dung in kleinen Vergärungsanlagen gewonnen wird, als Gobar-Gas bezeichnet. Schätzungen zufolge gibt es solche Anlagen in über 2 Millionen Haushalten in Indien, 50.000 in Bangladesch und Tausende in Pakistan, vor allem im Norden des Punjab, aufgrund der großen Viehbestände. Der Fermenter ist eine luftdichte, runde Grube aus Beton mit einem Rohranschluss. Die Gülle wird in die Grube geleitet, in der Regel direkt aus dem Viehstall. Die Grube wird mit einer bestimmten Menge Abwasser gefüllt. Die Gasleitung ist über Regelventile an den Küchenkamin angeschlossen. Die Verbrennung dieses Biogases ist sehr geruchs- und raucharm. Aufgrund der einfachen Umsetzung und der Verwendung von billigen Rohstoffen in den Dörfern ist es eine der umweltfreundlichsten Energiequellen für den ländlichen Bedarf. Ein Typ dieser Systeme ist der Sintex-Fermenter. Bei einigen Anlagen wird die von der Biogasanlage produzierte Gülle mit Hilfe von Wurmkulturen weiter veredelt und als Kompost verwendet.
In Pakistan führt das Rural Support Programmes Network das Pakistan Domestic Biogas Programme durch, in dessen Rahmen 5.360 Biogasanlagen installiert und mehr als 200 Maurer in der Technologie geschult wurden und das die Entwicklung des Biogassektors in Pakistan zum Ziel hat.
In Nepal stellt die Regierung Subventionen für den Bau von Biogasanlagen zu Hause zur Verfügung.
ChinaEdit
Die Chinesen experimentieren seit 1958 mit den Anwendungen von Biogas. Um 1970 hatte China 6.000.000 Fermenter installiert, um die Landwirtschaft effizienter zu machen. In den letzten Jahren hat die Technologie hohe Wachstumsraten erreicht. Dies scheint die früheste Entwicklung bei der Erzeugung von Biogas aus landwirtschaftlichen Abfällen zu sein.
Der Bau von Biogasanlagen auf dem Lande in China hat einen verstärkten Entwicklungstrend gezeigt. Das exponentielle Wachstum der Energieversorgung, das durch die rasche wirtschaftliche Entwicklung und den starken Dunst in China verursacht wird, hat dazu geführt, dass Biogas die bessere umweltfreundliche Energie für die ländlichen Gebiete geworden ist. Im Kreis Qing in der Provinz Hebei entwickelt sich derzeit die Technologie der Verwendung von Getreidestroh als Hauptmaterial für die Erzeugung von Biogas.
In China gab es bis 2007 26,5 Millionen Biogasanlagen mit einer Produktion von 10,5 Milliarden Kubikmetern Biogas. Die jährliche Biogasproduktion ist auf 248 Milliarden Kubikmeter im Jahr 2010 gestiegen. Die chinesische Regierung unterstützte und finanzierte ländliche Biogasprojekte, aber nur etwa 60 % waren normal in Betrieb. Im Winter ist die Biogaserzeugung in den nördlichen Regionen Chinas geringer. Dies ist auf das Fehlen von Wärmeregulierungstechnologien für Fermenter zurückzuführen, so dass die Co-Vergärung verschiedener Ausgangsstoffe in der kalten Umgebung nicht abgeschlossen werden kann.
SambiaBearbeiten
Lusaka, die Hauptstadt Sambias, hat zwei Millionen Einwohner, von denen mehr als die Hälfte in stadtnahen Gebieten lebt. Die Mehrheit dieser Bevölkerung benutzt Grubenlatrinen als Toiletten, wobei jährlich etwa 22.680 Tonnen Fäkalschlamm anfallen. Dieser Schlamm wird nur unzureichend entsorgt: Mehr als 60 % des anfallenden Fäkalschlamms verbleiben in den Wohngebieten und gefährden damit sowohl die Umwelt als auch die öffentliche Gesundheit.
Trotz der bereits in den 1980er Jahren begonnenen Forschungsarbeiten und der Einführung von Biogas hinkt Sambia bei der Einführung und Nutzung von Biogas in den afrikanischen Ländern südlich der Sahara hinterher. Tierische Gülle und Ernterückstände werden für die Bereitstellung von Energie zum Kochen und zur Beleuchtung benötigt. Unzureichende Finanzierung, fehlende Politik, rechtliche Rahmenbedingungen und Strategien für Biogas, ungünstige Geldpolitik der Investoren, unzureichendes Fachwissen, mangelndes Bewusstsein für die Vorteile der Biogastechnologie bei Führungskräften, Finanzinstituten und Einheimischen, Widerstand gegen Veränderungen aufgrund kultureller und traditioneller Gegebenheiten der Einheimischen, hohe Installations- und Wartungskosten von Biogasanlagen, unzureichende Forschung und Entwicklung, unsachgemäße Verwaltung und mangelnde Überwachung der installierten Anlagen, Komplexität des Kohlenstoffmarktes, fehlende Anreize und soziale Gerechtigkeit gehören zu den Herausforderungen, die die Übernahme und nachhaltige Umsetzung der inländischen Biogasproduktion in Sambia behindert haben.