Strom aus Stroh

Physik Journal - Eine neue Biogasanlage kommt ohne Lebensmittelrohstoffe aus

Unter den Technologien zur Erzeugung erneuerbarer Energien haben vor allem Biogasanlagen ein Imageproblem. Denn sie vergären häufig Nahrungsmittel, die somit als Rohstoffe für Lebensmittel verloren gehen. In solchen Anlagen fermentieren z. B. Mais oder Getreide zu Methan, das einen Gasmotor antreibt, um Strom zu erzeugen. Zusammen mit mehreren Firmen hat das Dresdner Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme eine neuartige Pilotanlage aufgebaut, die ausschließlich mit Pflanzenabfällen arbeitet.

Abb.: Die Dresdner Biogasanlage verwertet ausschließlich Reststoffe, etwa Maisstroh. (Bild: Fraunhofer-IKTS)

Neben der verfahrenstechnischen Umsetzung waren für den Erfolg der Anlage im Wesentlichen zwei Dinge essenziell: die Vorbehandlung der sauer eingelegten Reststoffe, der Silage, und die Nutzung einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle anstelle eines Gasmotors. Die Projektbeteiligten haben die Silage stark zerstückelt, damit die Enzyme im Fermenter die Zellulose leichter aufspalten können. Dadurch sinkt die Verweilzeit der Reststoffe im Bioreaktor um 50 bis 70 Prozent, was kleinere und damit billigere Anlagen ermöglicht.

Das bei der Fermentation frei werdende Methan strömt in eine kühlschrankgroße Hochtemperatur-Brennstoffzelle, deren Elektrolyt ein keramischer Werkstoff ist. Ihr elektrischer Wirkungsgrad beträgt 43 Prozent und liegt damit über den 38 Prozent, die ein Gasmotor durchschnittlich erreicht. Da die Brennstoffzelle bei 850 °C arbeitet, lässt sich die Wärme zudem aus dem Gasstrom auskoppeln und zum Heizen nutzen. Der Wirkungsgrad der Pilotanlage steigt dadurch auf über 80 Prozent. Bei einer Anlage mit Gasmotor lässt sich die Wärme wegen der niedrigen Temperatur nicht sinnvoll nutzen.

Die Pilotanlage erreicht eine elektrische Leistung von 1,5 Kilowatt, was für den Bedarf eines Einfamilienhauses ausreicht. Nun wollen die Projektbeteiligten die Technologie auf den Megawattbereich übertragen.

Michael Vogel
Physik Journal, März 2009, S. 16

AL