Wirkungs- und Nutzungsgrade der landwirtschaftlichen Biogaserzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen und Gulle

摘要

Die Bedeutung von Energieanalysen fur landwirtschaftliche Biogasanlagen (BGA) wird potenziell stark zunehmen, da der Biogasanlagenbestand mit etwa 8,000 Anlagen weiterhin fortlaufenden technischen Modifikationen unterworfen ist. Vorhandene Bewertungen fassen jedoch entweder Teilprozesse ein oder sie beziehen sich auf den gesamten Pfad inklusive der vor- und nachgelagerten Prozesse [1 bis 7]. Die Verwendung von technologiespezifischen Kenngrossen bewirkt, dass Bewertungen nicht mit anderen Konversionstechnologien kompatibel sind. In der Folge kann festgestellt werden, dass die landwirtschaftliche Biogaserzeugung de facto nicht nach den anerkannten Begriffen und Definitionen der Energietechnik objektiv bewertbar ist. Fur die Effizienzkontrolle wird ublicherweise das Biogaspotenzial aus einschlagigen Literaturquellen genutzt, um unter Verwendung der eingesetzten Mengen und spezifischer Leistungsdaten der Konversions aggregate eine theoretische Stromproduktion zu errechnen und diese mit der Realitat abzugleichen. Sofern es die messtechnische Ausstattung der Anlage erlaubt, werden - zumeist kumulierte -Eigenverbrauchsdaten in die Betrachtung einbezogen. Da viele Biogasanlagen zudem nicht uber eine Gasmengenerfassung verfugen und der Betreiber ebenfalls nur eine vage Vorstellung von den Anlagen- und Konversionsverlusten sowie elektrischen und thermischen Eigenverbrauchen hat, kann eine energetische Bilanzierung, welche das verfugbare Energiepotenzial nicht vollstandig abbildet, keine aussagekraftigen Ergebnisse liefern. Zwar konnte durch umfassende Untersuchungen von realen Anlagen ein Benchmark die durchschnittliche Substratausnutzung anhand des Biogasertrags eingefuhrt werden [8], auch fuhrte die umfassende empirische Evaluation im Rahmen von zwei gross angelegten Messprogrammen zu einer Vielzahl von Daten und Empfehlungen [9 bis 11]; eine belastbare Aussage zum Grad der Wandlung von gebundenem Energiepotenzial im Input zur Nutzenergieauskopplung fehlt weiterhin. Diese ware jedoch nach energietechnischer Definition erforderlich, um anstatt der Effektivitat auch die Effizienz des Prozesses beurteilen zu konnen. Im Unterschied zur Effektivitat, welche den Grad einer Zielerreichung angibt, stellt die Effizienz das Verhaltnis des Erreichten zum Aufwand dar. Die Zuordnung eines Zahlenwertes ist jedoch nicht ublich, sodass die Effizienz zur Angabe von Tendenzen oder einen groben Anlagenvergleich, nicht aber als Kennzahl geeignet ist. Der Ansatz der Prozesseffizienz lasst zwar einen vergleichenden Blick auf Betriebsparameter verschiedener Biogasanlagen zu, eine absolute Angabe zur Substratausschopfung fehlt jedoch [12]. Ferner wird durch einen uberschlagigen Vergleich der theoretischen Biogaspotenziale mit den realen Biogasertragen zwar Kenntnis daruber erlangt, dass eine Anlage nicht optimal betrieben wird, eine Lokalisierung oder gezielte Schwachstellenanalyse auf Basis eines standardisierten Vorgehens kann hiermit aber nicht erfolgen. Da die Substrate bei der Vergarung von Energiepflanzen - im Gegensatz zur Abfallvergarung welche nicht im gleichen Masse von der optimalen Substratnutzung abhangt - jedoch einen Hauptteil der Produktionskosten ausmachen, ist deren bestmogliche Ausnutzung von oberster Prioritat.