Textprobe: Kapitel 2, Grundlagen der Biogaserzeugung: 2.1, Funktionsweise einer Biogasanlage: Eine Biogasanlage besteht grundsätzlich aus einer Vorgrube, einem Gärbehälter (Fermenter), einem Gasspeicher, einem Gärrestlager sowie einem Blockheizkraftwerk (BHKW). Die zur Biogaserzeugung eingesetzten Ausgangsprodukte sind die sogenannten Substrate (Vgl. Kapitel 2.2 Substrate zur Biogasgewinnung). Diese werden in die Vorgrube eingebracht und anschließend über eine Pumpe in den Gärbehälter befördert. Der Fermenter ist der Hauptbestandteil einer Biogasanlage, in dem die Vergärung von Biomasse stattfindet. Den Vergärungsprozess bezeichnet man auch als Fermentation. Hierbei wird innerhalb von mehreren Tagen durch die Aktivität von Mikroorganismen und unter Zuführung von Wärme Biogas gebildet. Dies ist ein Gasgemisch, welches zu 40 Prozent bis 80 Prozent aus dem Energieträger Methan und zu 20 Prozent bis 60 Prozent aus Kohlenstoffdioxid besteht. In sehr geringen Konzentrationen enthält es weiterhin Stickstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff sowie Kohlenmonoxid. Wichtigster Inhaltsstoff des Biogases ist das Methan, da die Energieausbeute grundlegend vom Methangehalt abhängig ist. Die Bildung von Biogas läuft unter anaeroben Bedingungen ab, das heißt ohne Zutritt von Sauerstoff. Zur Vermeidung von Schwimm- und Sinkschichtenbildung im Gärbehälter sind Biogasanlagen in der Regel mit einem zeitgesteuert betriebenen Rührwerk ausgestattet. Die Rühreinrichtung dient dem kontinuierlichen Mischen der Einsatzstoffe, wodurch die Temperatur im Fermenter gleichmäßig verteilt und ein Entweichen des entstandenen Biogases erleichtert wird. Die Menge an dem erzeugten Gas ist dabei abhängig von dem eingesetzten Substrat, der Verweildauer der Einsatzstoffe im Gärbehälter sowie der Betriebstemperatur der Fermentation. Zur motorischen Verwertung muss das Biogas durch Entschwefelung aufbereitet werden. Die Produktion der elektrischen Energie erfolgt in einem BHKW. Hier treibt das Gasgemisch einen Verbrennungsmotor an, der über einen angeschlossenen Generator Strom erzeugt. In der Regel wird ein Gasspeicher am Fermenter installiert, denn die Biogasproduktion kann variieren, und bei großen Mengen an Gas können diese aus Kapazitätsgründen nicht vollständig im BHKW umgesetzt werden. Die erzeugte elektrische Energie wird überwiegend in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Die infolge der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zusätzlich gewonnene Wärme dient der Beheizung des Fermenters sowie eigener Stall- und Wohngebäude. Außerdem kann sie nahe gelegenen Einrichtungen oder gegebenenfalls über ein geplantes oder bereits vorhandenes Nähwärmenetz verschiedenen Verbrauchern zum Kauf angeboten werden. Die weiterhin bei der Biogasproduktion anfallenden ausgegasten und nahezu geruchslosen Gärrückstände sammeln sich im Gärrestlager und werden in erster Linie als organisches Düngemittel auf landwirtschaftlichen Nutzflächen eingesetzt. Die folgende Abbildung visualisiert den schematischen Aufbau einer Biogasanlage. (Abb. 1: Schematischer Aufbau einer Biogasanlage). 2.2, Substrate zur Biogasgewinnung: 'Für die Biogaserzeugung sind sämtliche biogene Roh- und Reststoffe geeignet, die anaerob weitgehend abbaubar sind und Hemm- beziehungsweise Schadstoffe in so geringer Konzentration enthalten, dass weder der Gärprozess noch die nachfolgende landwirtschaftliche Verwertung des Gärrückstands nachteilig beeinflusst ist.' Als Grundsubstrat wird in der Regel der bei der Tierhaltung in den landwirtschaftlichen Betrieben anfallende Wirtschaftsdünger in Form von Flüssig- oder Festmist eingesetzt. Mithilfe des Wirtschaftsdüngers werden die notwendigen Mikroorganismen für den Fermentationsprozess zugeführt. Allerdings kann man mit 100 Großvieheinheiten Rind nur eine BHKW-Leistung von 12 kW bis 14 kW generieren. Eine Großvieheinheit entspricht dabei 500 Kilogramm Lebendgewicht. Diese Faustzahl verdeutlicht, dass man zur Erzeugung von einem Megawatt Strom, welcher allein durch die Vergärung des Grundsubstrates generiert werden soll, einen hohen Tierbestand benötigen würde. Deshalb arbeiten die meisten Biogasanlagen auf der Grundlage der Kofermentation. Die wichtigsten Kosubstrate sind die nachwachsenden Rohstoffe (NawaRos). Die Nutzung pflanzlicher Kulturen zur Produktion von elektrischer und thermischer Energie stellt für die landwirtschaftlichen Betriebe einen weiteren Geschäftszweig dar, der der Diversifikation der Einkommensquellen dient. Die Erzeugung von Biogas aus NawaRos ermöglicht der Landwirtschaft, Feldfrüchte ohne kostenintensive Behandlung zur Nahrungsmittelaufbereitung profitabel zu verwerten. Deshalb nutzen die landwirtschaftlichen Unternehmen ihr Ackerland zunehmend zum Anbau von NawaRos für die Energieerzeugung mit Biogasanlagen. Hierzu zählen sämtliche Feldkulturen, wie zum Beispiel Weizen, Roggen, Zuckerrüben, Kartoffeln, Mais- und Grassilage.