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Letzte Woche ging es um Biogas, den  unterschätzten Baustein in der flexiblen grünen Energieversorgung. Durch Vergärung von Pflanzenresten entsteht das Gemisch aus CH₄ + CO₂ , das bei Verbrennung verbrannt klimafreundlich Strom und Wärme liefern kann. Trennt man das Gemisch, erhält man Biomethan. Dieses kann man ins Erdgasnetz einspeisen und später Dunkelflauten klimafreundlich überbrücken. Doch nachhaltige Biomasse ist knapp und statt Großflächen voll Energiepflanzen brauchen wir wiedervernässte Moore, renaturierte Wiesen und Wälder. Wie können wir aus den vorhandenen Pflanzenresten mehr Biomethan gewinnen? Die geht über Methanisierung. Durch Zugabe von grünem Wasserstoff erhält man

CH₄ + CO₂ + 4 H₂  ⟶  2 CH₄  + 2 H₂O

also etwa doppelt so viel Biomethan wie sonst. Das klingt so weit gut, mit der doppelten Menge Biomethan kämen wir grüner über Dunkelflauten und wir haben bereits große Speicher für Methangas aus der fossilen Zeit. Die Hürde steckt wieder im grünen Wasserstoff. Dieser bleibt ein knappes Gut. Entsprechend sorgsam ist dieser Ansatz einzusetzen.

Werlte

Die nach eigenen Angaben weltweit erste industrielle Anlage zur Methanisierung steht in Werlte. Aus 6,3 MW Windstrom entstehen pro Stunde zunächst 1.300 m³ grüner Wasserstoff. Das entspricht einem Wirkungsgrad von 61% isoliert für die Elektrolyse. Der Wasserstoffs wird dann mit CO₂ aus der benachbarten Biogasanlage über Nickel-basierte Katalysatoren zu Biomethan verarbeitet. 2023 wurde die Anlage von HY2GEN übernommen. Sie produziert heute pro Jahr 1.800 t Biomethan und zusätzlich 900 t grünen Wasserstoff.

Sønderborg

Eine andere Technik nutzt Nature Energy in ihrer Anlage in Sønderborg. Die Methanisierung erfolgt hier über Mikroorganismen, die das Kohlendioxid und Wasserstoff in einem Rieselbettreaktor miteinander verbinden. Die Mikroorganismen leben dabei auf einer stark strukturierten d.h. großen Oberfläche und ernähren sich von H₂ und CO₂. Biomethan ist  das resultierende Verdauungsprodukt (Details siehe PhD Thesis von Brian Dahl Jønson).

Die Anlage ist seit 2020 in Betrieb und liefert täglich 54.000 Kubikmeter Gas. Im Jahr 2023 wurde Nature Energy jedoch von Shell aufgekauft und im September 2025 in den Shell-Konzern assimiliert – oft kein gutes Signal für Nachhaltigkeit.

Allendorf

Gabersdorf

Den katalytischen Ansatz aus Werlte nutzte auch die Hitachi Zosen Inova AG in Gabersdorf. In ihrem Referenzblatt geben sie für ihren Gesamtprozess von Biogas zum Biomethan inkl. Elektrolyse einen Wirkungsgrad von 70% an. Das wäre ein sehr guter Wert. Er taucht an anderer Stelle aber nicht mehr auf. Daher würde ich damit nicht weiterrechnen. Die Firma firmiert mittlerweile als kanadevia-inova.

Dietikon

Gemeinsam mit Viessmann, Schmack Biogas und anderen betreiben sie seit 2022 ein Folgeprojekt in Dietikon, diesmal wieder mit Mikroorganismen im großen Tank. Das Biogas kommt hier aus dem angeschlossenen Klärwerk, der Strom überwiegend aus der benachbarten Müllverbrennungsanlage. Verglichen mit dem katalytischen Ansatz sind die Mikroorganismen toleranter gegenüber Verunreinigungen. Das Rohbiogas braucht so keine separate Reinigung und kann ungefiltert in den Bioreaktor gegeben werden.

Das Besondere dieser Anlage ist der flexible Betriebsmodus.  Der Reaktor kann bis zu 72 Stunden im Standby verharren. Zusätzlich kann die Anlage das CO₂ über eine Membran abscheiden, falls nicht genug grüner Wasserstoff zur Verfügung steht. Heute wechselt die Anlage den Betriebsmodus je nach Strompreis. Bei hohen Strompreisen wird das CO₂ abgeschieden. Erst bei niedrigen Strompreisen laufen Elektrolyse und die Methanisierung mit an und die Menge an Biomethan wird verdoppelt. Der Prozess hat inklusive der Elektrolyse einen Wirkungsgrad nahe 50%. Das resultierende Biomethan kostet rund 17 ct/kWh Gas (Heizwert). Will man damit Strom erzeugen, landet der Börsenpreis eher bei 35-50ct und mehr. Verglichen mit anderen Stromquellen ist das üppig teuer. Das motiviert in Dunkelflauten zum Stromsparen. Dennoch haben wir damit technisch alle Bausteine, um überschüssigen PV-Strom im Sommer als Biomethan zu speichern und im Winter aus seinen Speichern hervorzuholen. So können wir auch an dunkellflautigen Tagen immer noch einen heißen Kaffee kochen und das ist immer noch billiger als Starbucks.

Weitere Projekte

• Power-to-Gas via Biological Catalysis (P2G-Biocat) (2014 – 2016)
• Untersuchung und Weiterentwicklung eines Verfahrens zur biologischen Methananreicherung von Biogas mittels eines innovativen Rieselbettverfahrens (2017 – 2021)
• Katalytische Methanisierung durch Eisenoxid statt Nickel (2015 – 2018)
• Demonstrationsanlage in Falkenhagen (2019)
• Berlin, Klärwerk Schönerlinde (2024)