Biogas

Was ist Biogas

Biogas entsteht, wenn organische Materialien unter Luftabschluss (anaerob) vergoren werden – ähnlich wie im Pansen von Wiederkäuern. Im Faulbehälter, dem Kernstück einer Biogasanlage, werden Energiepflanzen, Wirtschaftsdünger oder organische Reststoffe von Mikroorganismen zu einem methanhaltigen Gas umgewandelt. Der Heizwert von Biogas liegt im Mittel bei 5,5 kWh pro Kubikmeter. Es kann als Energieträger in zahlreichen Anwendungsfeldern genutzt werden. Das ausgegorene Substrat ist ein hochwertiger Dünger, der wieder auf den Acker ausgebracht wird.

Wie wird es genutzt

Derzeit wird Biogas weitestgehend in Blockheizkraftwerken zu Strom und Wärme umgewandelt. Der Strom wird in das öffentliche Netz eingespeist und nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Ein Teil der anfallenden Wärme wird für die Temperierung des Gärbehälters benötigt. Der andere Teil kann zur Beheizung von Gebäuden oder als Prozesswärme verwendet werden. Alternative Nutzungsmöglichkeiten zum Einsatz im Blockheizkraftwerk ergeben sich durch die Aufbereitung von Biogas zu Erdgasqualität (Biomethan). Durch diesen Veredelungsschritt kann es z. B. in das Erdgasnetz eingespeist oder direkt als Fahrzeugkraftstoff genutzt werden.

Vorteile der Biogasnutzung

• Stärkung der Wirtschaft im ländlichen Raum
• Sicherung und Schaffung von Arbeitsplätzen
• Diversifikation der Einkommensquellen in der Landwirtschaft
• Verringerung des Verbrauchs fossiler Energieträger
• Reduzierung treibhauswirksamer Emissionen wie Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O)
• weniger Geruch der Gülle bei Lagerung und Ausbringung durch Abbau flüchtiger Geruchsstoffe
• qualitativ hochwertige Gärrückstände (Bessere Pflanzenverfügbarkeit, Belastung des Grundwassers wird verringert, Ätzwirkung der Gülle wird herabgesetzt)
• Nährstoffkreisläufe werden geschlossen

Wärmenutzung

Auch wenn die Stromerzeugung bei der Biogaserzeugung im Vordergrund steht, spielt die Nutzung der als Koppelprodukt erzeugten Wärme eine wichtige Rolle. Die Bestimmungen des EEG in den Fassungen von 2004 und 2009 haben dazu geführt, dass 88 % aller Anlagen eine Wärmenutzung realisiert haben. Dabei kann die Hälfte der Wärme verwendet werden, die nicht für den Gärprozess benötigt wird. Dies beinhaltet alle Formen der Wärmenutzung, die in den Positivlisten der EEG festgeschrieben sind. Die oftmals praktizierte Trocknung von Holz und Gärrest sichert zwar den KWK-Bonus, stellt aber nur eine zweitrangige Lösung dar. Die Verdrängung von fossilen Brennstoffen durch die Beheizung von Gebäuden oder Produktionsprozessen führt zu einer stärkeren Umweltentlastung und erzielt höhere Erlöse. Im EEG 2012 wurde die Wärmenutzung zur Pflicht erhoben. Die stark verringerte Stromvergütung im EEG 2014 hat die Bedeutung der Wärmeerlöse noch verstärkt.

Auch wenn die erzeugte Strommenge von Biogasanlagen durch das aktuelle EEG begrenzt wird, bestehen im Rahmen der individuellen Bedingungen der einzelnen Anlagen Möglichkeiten zur Betriebsoptimierung. Hierzu zählen die Ausschöpfung der Boni und die Umstellung auf flexible Stromerzeugung. Sie erhöht auch die Chancen einer bedarfsgerechten Wärmeerzeugung durch eine höhere installierte Leistung und eine teilweise Verschiebung vom Sommer- zum Winterbetrieb.

Zwischen 2004 und 2011 sind zahlreiche Wärmenetze entstanden, die mittlerweile ihre Betriebsdaten auswerten können. Zur Optimierung der Betriebsweise sind Eingriffe an allen Punkten der Wärmeerzeugung und -verteilung möglich:

• Die Anschlussdichte durch die Einbindung weiterer Abnehmer erhöhen.
• Die Übertragungsverluste im Netz verringern.
• Den Anteil des BHKW an der Wärmeerzeugung erhöhen.
• Ausreichende Vorlauftemperaturen auch bei entfernten Verbrauchern realisieren.
• Die Rücklauftemperaturen im Netz und den Pumpenstromverbrauch verringern.
• Den Lieferumfang durch Installation eines Spitzenlast- und Reservekessels von Grund- auf Vollversorgung erweitern.

Falter Wärmenutzung Biogas 2016 [pdf; 0,3 MB]

Wärmenutzung an Biogasanlagen 2018 [pdf; 0,9 MB ]

Biogaseinspeisung

Wird das Rohbiogas zu Erdgasqualität (Biomethan) aufbereitet und in das allgemeine Erdgasnetz eingespeist, kann es zu einem anderen Ort geleitet werden, an dem z.B. eine vollständige Wärmenutzung möglich ist. Diese Durchleitung erfolgt bilanziell, indem die eingespeisten und entnommenen Mengen über ein Jahr ausgeglichen werden. Nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gilt Biomethan als Biogas, das zur Vergütung des erzeugten Stroms gemäß EEG berechtigt. Während die Einspeisung von Strom im EEG geregelt ist, besteht für die Einspeisung von Biomethan in das Gasnetz keine Vergütungsregelung. Der vorrangige Zugang zum Erdgasnetz ist in der Gasnetzzugangsverordnung und der Gasnetzentgeltverordnung geregelt.

Zur Aufbereitung des Biogases stehen mehrere Technologien zur Verfügung. Die Abtrennung von CO₂ und H₂O erfolgt durch Verdichtung (Druckwasserwäsche, Druckwechselabsorption, Membranverfahren) oder Wärmezufuhr (Aminwäsche). Bei der biologischen Methanisierung wird der Methangehalt durch Wasserstoffzugabe in den Fermenter mit Hilfe von spezialisierten Mikroorganismen auf rd. 95 % gesteigert.

Das EEG 2014 hat zum Wegfall des größten wirtschaftlichen Treibers der Biogasaufbereitung und -einspeisung geführt: Durch das Streichen des Technologiebonus haben neue Projekte keine finanzielle Basis mehr. Die Neufassung des Inbetriebnahmebegriffs macht es außerdem unmöglich, bestehende ältere Erdgas-BHKW auf Biomethan umzustellen. Die Biogasaufbereitung konzentriert sich daher voraussichtlich auf Gas aus Abfall- und Reststoffen, das im Verkehrsbereich eingesetzt wird.

Stand und Entwicklung der Biogasnutzung in Niedersachsen

2024 waren in Niedersachsen 1.695 überwiegend landwirtschaftliche Biogasanlagen mit einer Bemessungsleistung von insgesamt 865 MW_el in Betrieb. Diese Anlagen erzeugen rund 13,7 % des erneuerbaren Stroms in Niedersachsen und leisten über Nahwärmenetze einen erheblichen Beitrag zur Bereitstellung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt.

Der Biogassektor hat sich stetig weiterentwickelt. Die Anlagenkonzepte wurden den veränderten Rahmenbedingungen kontinuierlich angepasst. Grundlage dieser Entwicklung ist das seit 2000 geltende Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Bis zur Novellierung 2004 waren in Niedersachsen rund 280 Biogasanlagen in Betrieb, die überwiegend Abfälle und Kofermente einsetzten. Durch höhere Vergütungen für Strom aus nachwachsenden Rohstoffen erhielt die Branche starken Auftrieb.

Niedrige Agrarpreise und Stilllegungsverpflichtungen unterstützten zusätzlich den Aufbau von NawaRo-Anlagen auf Basis von Energiepflanzen. Bis 2009 wuchs der niedersächsische Anlagenbestand auf 876 Biogasanlagen, wovon rund 90 % nachwachsende Rohstoffe nutzten.

Mit dem EEG 2009 wurde dieser Weg fortgesetzt; ein Bonus für den Einsatz von Gülle kam hinzu. Der daraus resultierende »Biogasboom« führte regional zu hoher Anlagendichte, steigendem Biomassebedarf und Nutzungskonkurrenzen. Das EEG 2012 reagierte darauf mit neuen Einsatzstoffklassen und gesonderten Vergütungen für Gülle- und Bioabfallanlagen. Diese Maßnahmen konnten den Zubau jedoch nicht nachhaltig beleben. Die Novelle 2014 brachte durch den Wegfall aller einsatzstoffbezogenen Boni und die Begrenzung von Anlagenerweiterungen einen deutlichen Einbruch beim Anlagenneubau. Nur kleine Gülleanlagen konnten sich unter günstigen Bedingungen weiterentwickeln.

Im EEG 2017 erfolgte schließlich ein grundlegender Systemwechsel: Die Vergütungshöhe wurde gend landwirtschaftliche Biogasanlagen mit einer elektrischen Bemessungsleistung von insgesamt 865 MW in Betrieb. Diese Anlagen erzeugen 13,7 % des erneuerbaren Stroms in Niedersachsen und leisten über Nahwärmenetze einen erheblichen Beitrag zur Bereitstellung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt. nicht mehr gesetzlich festgelegt, sondern über Ausschreibungen ermittelt. Der damit verbundene Wettbewerbsdruck führte zu einem starken Rückgang des Neubaus. Im Fokus stand nun der Erhalt und die Weiterentwicklung bestehender Anlagen, insbesondere durch Flexibilisierung und Teilnahme an Ausschreibungen zur Anschlussförderung. Damit verlagerte sich die Rolle der Biogasanlagen zunehmend hin zu flexiblen, systemdienlichen Energieerzeugern, während der quantitative Ausbau weitgehend stagnierte.

Mit den Novellen des EEG 2021 und 2023 eröffnen sich für Bestands- und Neuanlagen weiterhin Entwicklungsperspektiven. Die Förderung erfolgt seither über ein gemeinsames Ausschreibungsverfahren für Biomasseanlagen, das Biogas- und Festbrennstoffanlagen umfasst und jährlich zu zwei Terminen stattfindet. Während die Branche die ersten Ausschreibungsrunden noch verhalten aufnahm, führte das in den letzten Jahren deutlich reduzierte Ausschreibungsvolumen zuletzt zu einer Überzeichnung der Gebotsmengen. Mit dem Anfang 2025 beschlossenen Biomassepaket werden die Ausschreibungsvolumina nun deutlich ausgeweitet – von bislang 400 MW auf 1.300 MW im Jahr 2025 und von 300 MW auf 1.126 MW im Jahr 2026. Bis zur 14. Runde im Oktober 2024 haben insgesamt 1.552 Biomasseanlagen einen Zuschlag bekommen, darunter befinden sich 237 niedersächsische Biogasanlagen mit einem Volumen von rund 300 MW installierter Leistung.

Die Broschüre "Biogas in Niedersachsen – Inventur 2024" finden Sie in der Rubrik Wissen & Service.

Überbauung zur flexiblen Bereitstellung von Strom und Wärme

Bioenergieanlagen sind im Gegensatz zu Solar- und Windkraftanlagen in der Lage, die Stromerzeugung am fluktuierenden Bedarf zu orientieren. Diese Eigenschaft spielt eine wichtige Rolle bei der mittelfristigen Umstellung der Energiewirtschaft auf 100 % erneuerbare Energien.

Klimaschutz durch Biogas

Niedersachsens Biogasanlagenbetreiber leisten schon jetzt einen großen Beitrag zur Schonung des Klimas. Sie ersparen der Atmosphäre jährlich ca. 3,5 Millionen Tonnen klimaschädigende CO₂-Äquivalente (0,5 kg CO_2,Äq/kWh_el). Hier bereits berücksichtigt ist eine deutliche Verringerung von Methanemissionen, die bei der konventionellen Lagerung von Gülle entstehen (Methan hat eine 25-fach stärkere Klimawirkung als Kohlendioxid). Weiterführende Informationen zu dem Thema finden Sie in der Studie Ökobilanzielle Bewertung von Biogasanlagen unter Berücksichtigung der niedersächsischen Verhältnisse der Georg-August-Universität Göttingen sowie im Treibhausgasbericht der Landwirtschaft in Niedersachsen, der durch die Landwirtschaftskammer Niedersachsen erstellt wurde.

Entwicklung der eingesetzten Substrate

Um die Bemessungsleistung der 1.695 Biogasanlagen zu erzeugen, wurden 2024 ca. 22,2 Mio. t Substrate benötigt. Davon sind rund 11,7 Mio. t pflanzliche Substrate, die etwa 80 % der Energie liefern. Neben der Anbaubiomasse von Acker- und Grünlandflächen sind dieses pflanzliche Nebenprodukte und Futterreste.

Den größten Schub erhielt die Nutzung der Wirtschaftsdünger in Biogasanlagen durch den Güllebonus des EEG 2009. Durch die Koppelung des Güllebonus an den sogenannten NaWaRo-Bonus ist der Maisanbau insbesondere in den Veredlungsregionen stark ausgedehnt worden.

Der Einsatz von Gülle und Mist in Biogasanlagen reduziert den Anteil an Anbaubiomasse im Substratmix und bietet weitere Synergien für die Betriebe, unter anderem durch die Reduzierung von Emissionen und Geruchsbelastungen bei der Ausbringung, hygienische Vorteile, gezieltere Nährstoffverfügbarkeit und bessere Transportfähigkeit der Gärsubstrate. Werden letztere in Biogasanlagen in Ackerbauregionen eingesetzt, tragen sie zum Nähstoffexport aus der Veredlungsregion und zu einer nachhaltigen Nährstoffnutzung von Phosphor und Stickstoff bei.

Im Jahr 2024 wurden rund 9,5 Mio. t Wirtschaftsdünger in Biogasanlagen zur Substratergänzung verwendet. Weitere 1 Mio. t organische Bioabfälle und tierische Nebenprodukte (ohne Wirtschaftsdünger) werden in den Koferment-Biogasanlagen verwertet. Somit waren 2024 rund 47 % der Inputsubstrate in niedersächsischen Biogasanlagen Nebenprodukte und Reststoffe.

Flächen und genutzte Energiepflanzen

Niedersachsen verfügt über 2,6 Mio. ha landwirtschaftliche Fläche (LF), davon werden etwa 2/3 (rd. 1,9 Mio. ha) als Ackerland (AF) und rd. 0,7 Mio. ha als Grünland bewirtschaftet. Mit der Zunahme der energetischen Biomassenutzung war auch ein wachsender Substratbedarf verbunden.

Insgesamt wurde 2024 auf 253.000 ha Ackerkulturen für Biogas angebaut. Daran hat der Maisanbau aufgrund seiner hohen Leistungsfähigkeit mit 199.000 ha den Hauptanteil (79 %). Andere Energiepflanzen
(39.000 ha), vorrangig Getreideganzpflanzen/GPS und Zuckerrüben, aber auch Ackergras, Blühpflanzen, Durchwachsene Silphie, Szarvasi (Riesenweizengras), Mischkulturen, Sonnenblumen, Sida und der Einsatz von Getreidekorn gehören in vielen Betrieben zum festen Bestandteil im Substratmix. Die Zuckerrübe ist mittlerweile ökonomisch und verarbeitungstechnisch dem Mais gleichwertig und ist als hochwertiger Energieträger etabliert.

Weiterführende Informationen auf unseren Seiten:

• Praxisbeispiele realisierter Biogasanlagen in Niedersachsen