Klima- und Umwelteffekte von Biomethan: Anlagentechnik und Substratauswahl - Armin Vetter; Karin Arnold (Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, 2010)
Das vorliegende Diskussionspapier leistet einen Beitrag zur Bewertung der Option Biomethan zur Einspeisung ins Erdgasnetz, indem die Treibhausgasbilanz der Prozesskette sowie die Umwelteffekte durch den Anbau der Substrate detailliert untersucht werden. Die Ergebnisse werden durch laufende weitere Arbeiten der Autoren in den größeren Kontext der umfassenden Untersuchung und Bewertung der Rolle von Biomethan im zukünftigen Energiesystem eingeordnet. Die Kenntnis der Klima- und Umwelteffekte von Biomethan bildet einen wichtigen Baustein in der ganzheitlichen Bewertung. Biogas kann aus Fermentation verschiedener feuchter Biomasse erzeugt werden. Nach der Aufbereitung (im Wesentlichen bestehend aus Entschwefelung, Trocknung und CO2-Abtrennung) spricht man von Biomethan, das als vollständiges Erdgas-Substitut ins Erdgasnetz eingespeist werden kann, um für alle Erdgasanwendungen zur Verfügung zu stehen. Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeiten sind für fünf Standorte in Deutschland regional angepasste Fruchtfolgen untersucht worden, in denen neben gängigen Ackerfrüchten auch Biogassubstrate angebaut werden können. Die betrachteten Substrate umfassen neben Mais auch Futterroggen und Futterhirse, Ganzpflanzensilage aus Wintergerste und Wintertriticale, ein Gemisch aus Mais und Sonnenblumen sowie das Ackergras Landsberger Gemenge. An den Standorten wurden die Auswirkungen auf die Humusbilanz, die Bodenbedeckung (Erosionsschutz) sowie die Biodiversität betrachtet. Im Ergebnis sind durch die Erzeugung von Biogassubstraten nach guter landwirtschaftlicher Praxis keine negativen Umweltwirkungen zu erwarten. Für die Ermittlung der Treibhausgasemissionen der Biomethanbereitstellung wird zwischen zwei Anlagentypen unterschieden: (1) einer großmaßstäblich geführten Anlage nach heutigem Stand der Technik, die eine durchschnittlich effektive Biogasanlage im Jahr 2008 im industriellen Maßstab abbildet und (2) einer Anlage, die als Optimierte Technik das aus heutiger Sicht und für die nahe Zukunft denkbare Optimierungspotenzial so weit wie möglich ausschöpft. Im Vergleich zum erstgenannten Anlagentyp können die THG-Emissionen durch die optimierte Technik um rund 30 % von 97 g CO2äq/kWh auf 67 g CO2äq/kWh reduziert werden. Kleinere und ältere Biogasanlagen sind im Rahmen dieser Arbeiten nicht näher untersucht worden; ihre Emissionsfaktoren können durchaus von den hier vorgestellten Ergebnissen abweichen. Im mittelfristigen Ausblick bis 2030 kann aus der Betrachtung des bereits erzielten Fortschritts von der Anlagenkonfiguration nach dem heutigen Stand der Technik zur optimierten Technik eine THG-Bilanz der großmaßstäblichen und industriellen Biomethanerzeugung von rund 53 g CO2äq/kWh abgeschätzt werden. Das Optimierungspotenzial liegt dabei hauptsächlich noch im übergreifenden Prozessmanagement. – – The presented discussion paper contributes to an assessment of the option bio-methane for injection into the natural gas grid by taking a close look to the greenhouse gas (GHG) balance of the process chain as well as at the environmental aspects of cultivation biogas substrates. Through the ongoing research of the authors the results will embedded into be broader context of further assessment of the possible role of bio-methane in a sustainable energy system. The knowledge of the climate and environment impacts of bio-methane is an important element for an integrated assessment. Biogas is produced through fermentation of various wet biomass. After upgrading to the quality of natural gas (mostly by desulphurisation, drying and CO2-sequestration) the subsequent so-called bio-methane can be used as a perfect substitute for natural gas. For the calculation of GHG emissions, two different types of biogas plants have been in the focus of the study: (1) the current state-of-the-technology as an industrialised, but average efficient biogas plant in the year 2008 and (2) a new, large-scale plant with optimised technology, representing already the next generation of biogas plants by widely exploiting the optimisation potential of the near future. Compared to the former plant, GHG emissions can be decreased by about 30%, from 97 g CO2eq/kWh to 67 g CO2eq/kWh, if optimised technology is applied. Small-scale agricultural and older biogas plants have not been in the focus of the presented work; their emission factor can by all means significantly vary from the here given results. For the medium term up to 2030, taken into consideration the already achieved progress changing from the current state-of-the-technology to an optimised technology, it can be estimated that the GHG balance of a large-scale industrialised plant amounts to about 53 g CO2eq/kWh. The optimisation potential originates mostly from an integrated, comprehensive process management.
urn:nbn:de:101:1-20100305205
Keywords: 330; Bioenergie; Gaswirtschaft; Landwirtschaftliche Bodennutzung; Klimaschutz; Umweltschutz; Deutschland