Biomethan: Was ist das und wie unterscheidet es sich von Biogas und Erdgas

Biomethan ist Biogas, aus dem Kohlendioxid und Verunreinigungen entfernt wurden, sodass seine Zusammensetzung und seine Verbrennungsparameter denen von Erdgas entsprechen. Es enthält üblicherweise über 95% Methan (CH₄) und kann in das Gasnetz eingespeist, als bioCNG verdichtet, zu bioLNG verflüssigt oder vor Ort genutzt werden. Von Rohbiogas unterscheidet es sich vor allem durch die Methankonzentration und die Abwesenheit von Verunreinigungen, von Erdgas hingegen ausschließlich durch seine Herkunft.

Biogas, Biomethan und Erdgas: Zusammensetzung

Biogas entsteht in einem Fermenter, in dem eine Bakteriengemeinschaft organische Substanz anaerob abbaut. Seine Hauptbestandteile sind Methan und Kohlendioxid, hinzu kommen Wasserdampf sowie Spuren von Schwefelwasserstoff (H₂S), Ammoniak (NH₃), Stickstoff, Sauerstoff und – abhängig von den Substraten – Siloxanen. Die folgende Tabelle zeigt typische Größenordnungen; die konkreten Werte hängen von den Substraten und den Prozessbedingungen ab.

Der Heizwert von reinem Methan beträgt ca. 9,97 kWh je 1 m³ im Normzustand (unterer Heizwert). Daher hat 1 m³ Biogas mit einem Anteil von 55% CH₄ einen Energiegehalt von ca. 5,5 kWh, also etwa die Hälfte eines m³ Biomethan.

Warum die Aufbereitung notwendig ist

Das Gasnetz ist für einen bestimmten Parameterbereich ausgelegt: Wobbe-Index, Heizwert, Wasser- und Kohlenwasserstofftaupunkt sowie Gehalt an Schwefelverbindungen, Sauerstoff oder Wasserstoff. Biogas mit einem hohen Anteil an CO₂ liegt außerhalb dieser Bandbreiten und enthält zudem Bestandteile, die Korrosion und Verschleiß an Armaturen verursachen. Die Aufbereitung umfasst daher mehrere Schritte:

1. Vorreinigung – Entfernung von H₂S, Wasser und häufig auch flüchtigen organischen Verbindungen und Siloxanen.
2. Abtrennung von CO₂ – die eigentliche „Aufbereitung“, beispielsweise mittels Membranen, Adsorption (PSA), Absorption in Wasser oder Aminen oder durch ein kryogenes Verfahren.
3. Konditionierung und Verdichtung – Trocknung, Anpassung des Drucks an das Netz, gegebenenfalls Anreicherung mit Propan sowie Odorierung.
4. Qualitäts- und Mengenmessungen – ohne diese kann das Gas weder ins Netz übernommen noch der Verkauf abgerechnet werden.

Jede dieser Stufen behandeln wir in eigenen Beiträgen dieser Reihe.

Biomethan und „grünes Gas“

Der Begriff „Biomethan“ allein beschreibt die Zusammensetzung des Gases, nicht seine Nachhaltigkeit. Nachhaltiges Biomethan erfüllt die Kriterien der Richtlinie RED II (Richtlinie (EU) 2018/2001), stammt also unter anderem aus zugelassenen Rohstoffen und erreicht die erforderliche Minderung der Treibhausgasemissionen gegenüber dem fossilen Brennstoff. Erst die Erfüllung dieser Bedingungen (und deren Bestätigung durch ein Zertifikat) ermöglicht die Anrechnung von Biomethan auf die Ziele für erneuerbare Energien oder den Verkauf mit einem „grünen“ Preisaufschlag.

Nutzungsmöglichkeiten für Biomethan

• Einspeisung in das Gasnetz – der logistisch einfachste Weg, wenn in der Nähe eine Gasleitung mit ausreichender Kapazität verläuft. Die grünen Moleküle „gehen im Netz auf“, und ihre Herkunft wird durch das System der Herkunftsnachweise bestätigt.
• Kraftstoff für den Verkehr – als bioCNG (verdichtet, beispielsweise auf 200–250 bar) oder bioLNG (bei etwa −162°C verflüssigt). Biomethan kann dieselbe Fahrzeugflotte antreiben, die mit Erdgas betrieben wird.
• „Off-grid“-Lieferung – in Flaschen oder Tanks an einen Abnehmer, der keinen Zugang zum Netz hat.
• Nutzung als Rohstoff – unter anderem zur Wasserstoffherstellung durch Reformierung oder in der Chemie.

Größenordnung in Europa

Nach Angaben des Europäischen Biogasverbands (EBA) sind in Europa bereits Hunderte Biomethananlagen in Betrieb, und die Produktion steigt von Jahr zu Jahr. Im Dezember 2019 konzentrierte sich der Markt hauptsächlich auf Deutschland, Großbritannien, Schweden, Frankreich, die Niederlande und Dänemark. In Polen befand sich die Einspeisung von Biomethan in das Netz damals noch in der Phase von Analysen und ersten Projekten; zugleich entstanden jedoch zahlreiche landwirtschaftliche Biogasanlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK/BHKW), die künftig für die Biomethanproduktion umgerüstet werden können.

Die wichtigsten Unterschiede in der Betriebspraxis

Eine Biogasanlage mit CHP-Motor verkauft Strom und Wärme, und ihre Parameter werden durch die elektrische Leistung und den Wirkungsgrad beschrieben. Eine Biomethananlage verkauft Gas, und ihre wichtigsten Kennzahlen sind der Durchsatz (m³/h Biomethan), die Methanverluste bei der Aufbereitung und der Eigenenergieverbrauch. Auch das Messsystem (Chromatograph statt ausschließlich Biogasanalysatoren), der Betrieb (Druckprozesse) und der rechtliche Rahmen ändern sich – von Konzessionen und Anschlussbedingungen bis hin zur Nachhaltigkeitszertifizierung. Für den Investor bedeutet dies ein anderes Erlösprofil, andere Risiken und andere Kompetenzanforderungen an das Team, was vor dem Einstieg in ein Projekt verstanden werden sollte.

Zusammenfassung

Biomethan ist Biogas, das „auf Erdgasstandard gebracht“ wurde. Dadurch nutzt es die bestehende Infrastruktur – Gasleitungen, Tankstellen, Motoren und Brenner – und kann fossiles Gas ohne Änderungen auf der Abnehmerseite ersetzen. Sein Klimawert wird durch den Rohstoff, die Technologie (einschließlich der Methanverluste) sowie die Emissionsbilanz entlang der gesamten Kette bestimmt.