Die Flexibilisierung bestehender Biogasanlagen kann eine entscheidende Rolle bei der Sicherung der deutschen Stromversorgung spielen. Insbesondere in längeren Zeiten ohne Wind und Sonne (Dunkelflauten) können Biogasanlagen relativ kostengünstig wertvolle Reservekapazitäten bereitstellen.

Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Lehrstuhls für Energieverfahrenstechnik an der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg, die der Fachverband Biogas im Frühjahr in Auftrag gegeben hatte und nun im Rahmen einer Pressekonferenz gemeinsam mit dem Leiter des Lehrstuhls Prof. Jürgen Karl vorstellte.

Geringere Kosten, mehr Sicherheit

Wichtige Annahmen und Ergebnisse der Studie:

• Der Netzentwicklungsplan sowie eine Fraunhofer-Studie gehen davon aus, dass der Strombedarf in Deutschland durch Sektorenkopplung (etwa Elektromobilität und Wärmepumpen) sowie den Einsatz von Elektrolyseuren zur Wasserstoff (H₂)-Gewinnung von 448 TWh im Jahr 2023 auf rund 1000 TWh im Jahr 2040 steigen wird.

• Bei zunehmendem Ausbau von Windenergie und Photovoltaik nehmen die Zeiten mit Versorgungsengpässen (Dunkelflaute) zu. Die aktuellen Planungen der Bundesregierung zur Kraftwerksstrategie setzen voraus, dass bei künftigen Versorgungsengpässen stets ausreichend Strom importiert werden kann. Stehen keine ausreichenden Importmengen zur Verfügung oder kann der Bedarf nicht entsprechend über Demand-Side-Management (DSM), also das Verschieben bzw. Abstellen von Verbrauchern, angepasst werden, müssen zusätzliche wasserstoff- und biogasbasierte Kraftwerke bereitstehen, um die Versorgung sicherzustellen. Experten gehen von einem potenziellen Defizit von 49 GW Leistung bis 2030 aus.

• „Die Kombination von wasserstoff- und biogasbasierten Reservekraftwerken könnte das maximale Stromdefizit einer sogenannten Dunkelflaute halbieren und die dabei anfallenden Kosten erheblich reduzieren“, sagte Karl. Über eine Nachrüstung von Biogasanlagen mit Biogasspeichern in Kombination mit der Überbauung bestehender Blockheizkraftwerke könnten bis 2030 rund 12 GW gesicherte Leistung zur Verfügung gestellt werden. In Kombination mit Wasserstoffkraftwerken stünden damit insgesamt 25,9 GW Reserveleistung zur Verfügung.

• Mit dem vorhandenen Biogasanlagenbestand lässt sich durch Flexibilisierung wesentlich schneller eine Kraftwerkreserve aufbauen als durch den Neubau von H₂ready-Kraftwerken. Die technischen Möglichkeiten sind vorhanden.

• Die Herstellung von H₂ ist energieintensiv und teuer. Die Kosten liegen aktuell bei rund 23 ct/kWh. Der Einsatz von H₂ in Reservekraftwerke würde die Stromerzeugungskosten im Jahr 2030 im Vergleich zu Biogas erheblich verteuern. „Bei mit Wasserstoff betriebenen Kraftwerken ergeben sich laut unseren Berechnungen für das Jahr 2030 Stromgestehungskosten von etwa 49 bis 133 ct/kWh_el, bei biogasbasierten Kraftwerken sind es 25 bis 44 ct/kWh_el“, sagte Karl.

• Aufgrund der Emissionen, die bei der Herstellung der Anlagen entstehen, verursacht auch Wind- und PV-Strom CO₂-Emissionen. Wird Sonnenstrom zur H₂-Erzeugung verwendet, sind die Emissionen mit 200 bis 300 g CO₂/kWh_el etwa so hoch wie bei Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen. Die Erzeugung von H₂ aus Windstrom verursacht etwa 60 bis 90 g CO₂/kWh. Wird Biogas aus Mist, Gülle bzw. Bioabfall gewonnen, sind die Emissionen mit -400 g CO₂/kWh deutlich negativ.

• Großes Potenzial bietet zudem die Biogasaufbereitung mit anschließender Einspeisung von Biomethan ins Gasnetz oder die Methanisierung des CO₂-Anteils von Biogas mit grünem Wasserstoff aus der Elektrolyse.

„Biogasanlagen sind verfügbar“

Der Präsident des Fachverbandes Biogas, Horst Seide, ergänzte im Rahmen der Pressekonferenz: „Biogasanlagen sind jetzt da, sie stehen sofort zur Verfügung, sie sind praxiserprobt und laufen einwandfrei. Eine Verdoppelung der bestehenden Biogas-Leistung von heute 6 auf 12 GW bis zum Jahr 2030 wäre problemlos möglich – ohne den Einsatz zusätzlicher Substrate.“

Dafür sei eine Erhöhung des Ausschreibungsvolumens auf 1.800 MW pro Jahr sowie eine Anhebung des Flexibilitätszuschlags auf 120 € dringend notwendig, forderte der Verbandspräsident.

Und er betonte die Dringlichkeit der Entscheidung. Aktuell gibt es in Deutschland noch knapp 10.000 Biogasanlagen, die flexibel Strom erzeugen können. Für viele dieser Anlagen endet in Kürze die EEG-Vergütung; sie brauchen jetzt eine Perspektive für den Weiterbetrieb. „Um diesen großen und wichtigen Kraftwerkspark zu erhalten, brauchen die Betreiber dringend zeitnahe Änderungen im EEG – in wenigen Jahren könnte es zu spät sein“, mahnte Seide. Denn wenn eine Biogasanlage den Betrieb erstmal eingestellt habe, sei sie nur schwer zu reaktivieren.

Dies sei auch vor dem Hintergrund der regionalen Wärmeversorgung von großer Relevanz. Aktuell werden knapp 400.000 Haushalte in Deutschland – vor allem im ländlichen Raum – mit Biogaswärme versorgt, darüber hinaus hunderte Schulen, Schwimmbäder und Turnhallen. Wenn die Anlagen ihren Betrieb einstellen, brächen diese auch als Wärmequellen weg.