„Biomethanproduktion ist schon eine andere Nummer“
In Osterby steht Schleswig-Holsteins größte Biomethananlage. Der Betreiber hat 13 Jahre Erfahrung mit der Gaseinspeisung und mahnt Landwirte, den Umstieg von Strom auf Gas nicht zu leicht zu nehmen.
Wie eine riesige Kralle greift die Greifschaufel von oben in den unterirdischen Annahmebunker, schnappt sich 2 t Mist und transportiert ihn über den Laufkran zu einer bestimmten Stelle weiter hinten in der Halle. „Der Mistlieferant gibt nur an, was er anliefert. Wir haben die Steuerung des Krans so programmiert, dass er genau weiß, was er aufnimmt und wo er es zwischenlagern muss“, erklärt Oliver de Vries, Geschäftsführer der Osterby-Unternehmensgruppe.
Die Biomethananlage ist einer der vier Geschäftszweige des landwirtschaftlichen Betriebs rund um Inhaber Thomas Jessen, zu der auch die Milchproduktion mit rund 300 Kühen, 1.300 ha Ackerbau sowie das Anlegen von Naturschutzprojekten gehören.
Das Einfüllsystem ist typisch für die Biomethananlage der Osterby-Gruppe. „Wir haben aufgrund der Erfahrung der letzten 13 Jahre vieles verbessert bei der neuen Anlage“, beschreibt de Vries. Denn der Betrieb ist bereits 2004 in die Biogasproduktion eingestiegen mit der damals ersten Biogasanlage im Landkreis Schleswig-Flensburg, 7 km von der dänischen Grenze entfernt. 2011 kam dann der Einstieg in die Biomethanproduktion. Die Anlage hatte eine für damalige Verhältnisse große Kapazität von ca. 500 m3 Biogasaufbereitung pro Stunde, umgerechnet wären das ca. 1 MW elektrisch.
Wie zu derzeit üblich hat die Osterbyer Anlage vor allem nachwachsende Rohstoffe wie Mais vergoren. „Schon vor rund fünf Jahren haben wir aber die Chancen erkannt, die in der Vermarktung von Biomethan auf Basis von Wirtschaftsdüngern liegt“, erklärt de Vries.
Denn 2018 war die Revision der Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED II) inkraftgetreten, bei der Biomethan als Kraftstoff auf Basis von Gülle und Mist eine besonders hohe Minderung von Treibhausgasen (THG) bescheinigt wurde. Diese THG-Minderung ist für Tankstellenbetreiber interessant, weil sie damit sehr effizient ihrer Verpflichtung zur THG-Minderung nachkommen können.
Da eine Umrüstung der alten Anlage aufgrund der erheblichen Investitionskosten nicht infrage kam, entschied sich der Betrieb für eine neue Anlage direkt neben dem Milchviehbetrieb. Weiterer Vorteil: Da es sich um eine neue Anlage mit einem neuen Netzanschlusspunkt handelt, erhält die Biomethan Osterby GmbH für zehn Jahre nach der Gasnetzzugangsverordnung die Vergütung für „vermiedene Netzentgelte“ in Höhe von 0,7 ct/kWh (Heizwert).
Das Konzept
Im Januar 2022 stellte de Vries die erste Finanzierungsanfrage für das 20 Mio. €-Projekt, im November 2023 strömte das erste Biomethan durch die Leitungen. Das Konzept sieht so aus:
Der Substratmix besteht zu 80 % aus Gülle und Mist, wobei 14.000 m3 Rindergülle aus dem eigenen Betrieb stammen. Insgesamt verarbeitet die Anlage jährlich knapp 91.000 t Substrat. Über 50 Betriebe liefern Mist. Weitere Mengen bekommt der Betrieb über Biomassehändler. Das Gros des angelieferten Mists ist Hähnchenmist bzw. Hühnertrockenkot. 20 % des Substrats sind Mais, GPS, Getreideschrot und Grassilage.
Der Mist wird in einer Annahmehalle mit Luftabsaugung just in time angeliefert. „Wir wollen Lärm und Geruch vermeiden“, begründet de Vries das. Täglich kommen sechs bis acht Lkw auf das Gelände.
Die Substrate werden in drei Hochbehältern mit Zentralrührwerk mit je 6.800 m3 Volumen vergoren.
Das Biogasgas wird zusammen mit dem Rohgas aus der bestehenden Biomethananlage von 2011 im großen Gärrestlager zusammengeführt. Von dort aus gelangt es zur Gasaufbereitung (Aminwäsche des dänischen Herstellers Ammongas).
Eine Aminwäsche benötigt zur Regeneration des Amins Wärme. Diese stammt aus einem Gaskessel mit 3,5 MW Leistung, der wahlweise Biomethan oder Rohbiogas als Brennstoff nutzt.
Das Gas wird größtenteils ins Gasnetz eingespeist. Ein Teil soll aber auch in einer eigenen Hoftankstelle verdichtet und als Bio-CNG in eigenen Lkw und möglicherweise künftig auch in Traktoren verwendet werden. Zudem ist der Verkauf an andere Kunden angedacht.
Die Wärme für die drei Fermenter dagegen liefern zwei BHKW mit zusammen 660 kW der ersten Biogasanlage aus dem Jahr 2004, die weiterhin in Betrieb ist.
Das Substratmanagement
Die Zuführung mit dem Kran hat den großen Vorteil, dass das aufwändige Befüllen des Dosierbunkers mit dem Radlader entfällt. Das spart nicht nur Zeit, sondern reduziert auch Kosten für Diesel und Personal erheblich. Zwar fallen Stromkosten an. Aber die sollen mit eigenen Solaranlagen auf Hallendächern künftig weniger ins Gewicht fallen.
Allerdings hat allein das Kransystem rund 750.000 € gekostet. Dazu kommen Mehrkosten für die Trägerkonstruktion in der Halle.
Für eine effiziente Vergärung mit hoher Gasausbeute ist die richtige Substrataufbereitung wichtig. Allerdings kostet diese viel Strom und verschleißt die Komponenten schnell. Daher hat de Vries darauf geachtet, dass nur so viel Material wie nötig vor dem Einfüllen zerkleinert wird. Aus diesem Grund füllt der Kran langfaseriges Material wie Festmist auf Basis von Langstroh, Gras und Ganzpflanzensilage in den rechten der zwei Dosierbunker. Von hier aus gelangt das Material in einen Querstromzerspaner (Modell Rotacrex des Herstellers Bomatic). Ein Magnet scheidet hier Metall ab. Das zerkleinerte Material wird dann zusammen mit Gülle und Material aus dem zweiten Dosierer in einen der drei Fermenter gepumpt.
„Bei den Fermentern haben wir bewusst auf Hochbehälter mit Zentralrührwerk gesetzt, weil sich bei ihnen die Rührwirkung und das Beheizen des Substrats am effektivsten erwiesen hat“, begründet de Vries die Wahl.
Der hohe Geflügelkotanteil hatte anfangs Probleme bereitet. „Der Ammoniumstickstoff führte im Fermenter zu einer Hemmung, was wir am sinkenden Methangehalt feststellen konnten“, erklärt Hans-Jakob Jessen, Betriebsleiter in der Biomethananlage. Daraufhin haben sie die Gärtemperatur von anfangs über 45 °C auf knapp 40 °C gesenkt. Eine höhere Temperatur sorgt zwar für eine bessere Ausgasung von faserigem Material. „Aber auch für eine Stickstoffhemmung. Daher sehen wir in der niedrigeren Temperatur einen Kompromiss“, sagt Jessen.
Weitere Maßnahmen zur Steigerung der Gasausbeute:
Ein Teil des vergorenen Materials wird separiert. Je nach Bedarf können abseparierte Feststoffe erneut eingefüllt oder die Flüssigphase zur Verdünnung der Fermenter genutzt werden, wenn darin ein hoher TS-Gehalt die Rührfähigkeit reduziert.
Mit der gezielten Zugabe von Spurenelementen, vor allem Kobalt, versorgen die Betreiber die Mikroorganismen im Fermenter.
Die Erfahrungen
In der Gaskrise 2022 und mit dem starken Anstieg der THG-Quotenerlöse war das Interesse bei vielen Biogasanlagenbetreibern an einem Umstieg auf Biomethan groß. Denn Anlagen, die künftig weiter erfolgreich Strom erzeugen und mit höheren Erlösen die ständig steigenden Kosten kompensieren wollen, müssen in die Flexibilisierung investieren. Das schreckt viele ab. „Der Umstieg auf Biomethan hört sich zwar gut an, ist aber keine einfache Sache. Hier kommen noch einmal ganz andere Herausforderungen auf die Betreiber zu“, warnt de Vries vor zuviel Euphorie. Hierzu führt er seine bisherigen Erfahrungen an:
Die Biomethananlage braucht eine gewisse Größe, um effizient Biomethan zu Kosten von unter 10 ct/kWh (Heizwert) produzieren zu können. Denn der Biomethanpreis bleibt volatil. „Viele Betreiber hatten auf einen dauerhaft hohen THG-Quotenerlös gesetzt, aber der Preis ist im letzten Jahr massiv eingebrochen“, berichtet er. Grund sind u.a. der massenhafte Import von chinesischem Biodiesel. Selbst, wenn die Bundesregierung den Import unterbindet: Marktschwankungen wie diese wird es immer wieder geben, ist de Vries überzeugt.
Der bürokratische Aufwand für die Nachhaltigkeitszertifzierung, das Störfall- und Sicherheitskonzept und anderen Auflagen ist enorm.
Die Vermarktung des Biomethans bedeutet viele harte Verhandlungen. Wie die Pleite des Gashändlers BMP Greengas gezeigt hat, ist es fatal, bei der Vermarktung alles auf eine Karte zu setzen. „Wir haben Verträge mit verschiedenen Händlern und Direktabnehmern“, sagt de Vries. Die Vermarktung wird künftig noch komplizierter, weil der Handel internationaler wird und stark nach den zugrundeliegenden Rohstoffen differenziert wird.
Künftig könnte die Vermarktung von CO₂ interessant werden: Nicht nur wegen des Zusatzserlöses, sondern auch, weil sich damit der CO₂-Fußabdruck des Biomethans deutlich verbessern lässt. „Aber die dafür nötige Verflüssigung kostet uns noch einmal 1 bis 2 Mio. €, sodass wir das erst einmal hintenangestellt haben“, sagt der Geschäftsführer.
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Wie eine riesige Kralle greift die Greifschaufel von oben in den unterirdischen Annahmebunker, schnappt sich 2 t Mist und transportiert ihn über den Laufkran zu einer bestimmten Stelle weiter hinten in der Halle. „Der Mistlieferant gibt nur an, was er anliefert. Wir haben die Steuerung des Krans so programmiert, dass er genau weiß, was er aufnimmt und wo er es zwischenlagern muss“, erklärt Oliver de Vries, Geschäftsführer der Osterby-Unternehmensgruppe.
Die Biomethananlage ist einer der vier Geschäftszweige des landwirtschaftlichen Betriebs rund um Inhaber Thomas Jessen, zu der auch die Milchproduktion mit rund 300 Kühen, 1.300 ha Ackerbau sowie das Anlegen von Naturschutzprojekten gehören.
Das Einfüllsystem ist typisch für die Biomethananlage der Osterby-Gruppe. „Wir haben aufgrund der Erfahrung der letzten 13 Jahre vieles verbessert bei der neuen Anlage“, beschreibt de Vries. Denn der Betrieb ist bereits 2004 in die Biogasproduktion eingestiegen mit der damals ersten Biogasanlage im Landkreis Schleswig-Flensburg, 7 km von der dänischen Grenze entfernt. 2011 kam dann der Einstieg in die Biomethanproduktion. Die Anlage hatte eine für damalige Verhältnisse große Kapazität von ca. 500 m3 Biogasaufbereitung pro Stunde, umgerechnet wären das ca. 1 MW elektrisch.
Wie zu derzeit üblich hat die Osterbyer Anlage vor allem nachwachsende Rohstoffe wie Mais vergoren. „Schon vor rund fünf Jahren haben wir aber die Chancen erkannt, die in der Vermarktung von Biomethan auf Basis von Wirtschaftsdüngern liegt“, erklärt de Vries.
Denn 2018 war die Revision der Erneuerbare-Energien-Richtlinie (RED II) inkraftgetreten, bei der Biomethan als Kraftstoff auf Basis von Gülle und Mist eine besonders hohe Minderung von Treibhausgasen (THG) bescheinigt wurde. Diese THG-Minderung ist für Tankstellenbetreiber interessant, weil sie damit sehr effizient ihrer Verpflichtung zur THG-Minderung nachkommen können.
Da eine Umrüstung der alten Anlage aufgrund der erheblichen Investitionskosten nicht infrage kam, entschied sich der Betrieb für eine neue Anlage direkt neben dem Milchviehbetrieb. Weiterer Vorteil: Da es sich um eine neue Anlage mit einem neuen Netzanschlusspunkt handelt, erhält die Biomethan Osterby GmbH für zehn Jahre nach der Gasnetzzugangsverordnung die Vergütung für „vermiedene Netzentgelte“ in Höhe von 0,7 ct/kWh (Heizwert).
Das Konzept
Im Januar 2022 stellte de Vries die erste Finanzierungsanfrage für das 20 Mio. €-Projekt, im November 2023 strömte das erste Biomethan durch die Leitungen. Das Konzept sieht so aus:
Der Substratmix besteht zu 80 % aus Gülle und Mist, wobei 14.000 m3 Rindergülle aus dem eigenen Betrieb stammen. Insgesamt verarbeitet die Anlage jährlich knapp 91.000 t Substrat. Über 50 Betriebe liefern Mist. Weitere Mengen bekommt der Betrieb über Biomassehändler. Das Gros des angelieferten Mists ist Hähnchenmist bzw. Hühnertrockenkot. 20 % des Substrats sind Mais, GPS, Getreideschrot und Grassilage.
Der Mist wird in einer Annahmehalle mit Luftabsaugung just in time angeliefert. „Wir wollen Lärm und Geruch vermeiden“, begründet de Vries das. Täglich kommen sechs bis acht Lkw auf das Gelände.
Die Substrate werden in drei Hochbehältern mit Zentralrührwerk mit je 6.800 m3 Volumen vergoren.
Das Biogasgas wird zusammen mit dem Rohgas aus der bestehenden Biomethananlage von 2011 im großen Gärrestlager zusammengeführt. Von dort aus gelangt es zur Gasaufbereitung (Aminwäsche des dänischen Herstellers Ammongas).
Eine Aminwäsche benötigt zur Regeneration des Amins Wärme. Diese stammt aus einem Gaskessel mit 3,5 MW Leistung, der wahlweise Biomethan oder Rohbiogas als Brennstoff nutzt.
Das Gas wird größtenteils ins Gasnetz eingespeist. Ein Teil soll aber auch in einer eigenen Hoftankstelle verdichtet und als Bio-CNG in eigenen Lkw und möglicherweise künftig auch in Traktoren verwendet werden. Zudem ist der Verkauf an andere Kunden angedacht.
Die Wärme für die drei Fermenter dagegen liefern zwei BHKW mit zusammen 660 kW der ersten Biogasanlage aus dem Jahr 2004, die weiterhin in Betrieb ist.
Das Substratmanagement
Die Zuführung mit dem Kran hat den großen Vorteil, dass das aufwändige Befüllen des Dosierbunkers mit dem Radlader entfällt. Das spart nicht nur Zeit, sondern reduziert auch Kosten für Diesel und Personal erheblich. Zwar fallen Stromkosten an. Aber die sollen mit eigenen Solaranlagen auf Hallendächern künftig weniger ins Gewicht fallen.
Allerdings hat allein das Kransystem rund 750.000 € gekostet. Dazu kommen Mehrkosten für die Trägerkonstruktion in der Halle.
Für eine effiziente Vergärung mit hoher Gasausbeute ist die richtige Substrataufbereitung wichtig. Allerdings kostet diese viel Strom und verschleißt die Komponenten schnell. Daher hat de Vries darauf geachtet, dass nur so viel Material wie nötig vor dem Einfüllen zerkleinert wird. Aus diesem Grund füllt der Kran langfaseriges Material wie Festmist auf Basis von Langstroh, Gras und Ganzpflanzensilage in den rechten der zwei Dosierbunker. Von hier aus gelangt das Material in einen Querstromzerspaner (Modell Rotacrex des Herstellers Bomatic). Ein Magnet scheidet hier Metall ab. Das zerkleinerte Material wird dann zusammen mit Gülle und Material aus dem zweiten Dosierer in einen der drei Fermenter gepumpt.
„Bei den Fermentern haben wir bewusst auf Hochbehälter mit Zentralrührwerk gesetzt, weil sich bei ihnen die Rührwirkung und das Beheizen des Substrats am effektivsten erwiesen hat“, begründet de Vries die Wahl.
Der hohe Geflügelkotanteil hatte anfangs Probleme bereitet. „Der Ammoniumstickstoff führte im Fermenter zu einer Hemmung, was wir am sinkenden Methangehalt feststellen konnten“, erklärt Hans-Jakob Jessen, Betriebsleiter in der Biomethananlage. Daraufhin haben sie die Gärtemperatur von anfangs über 45 °C auf knapp 40 °C gesenkt. Eine höhere Temperatur sorgt zwar für eine bessere Ausgasung von faserigem Material. „Aber auch für eine Stickstoffhemmung. Daher sehen wir in der niedrigeren Temperatur einen Kompromiss“, sagt Jessen.
Weitere Maßnahmen zur Steigerung der Gasausbeute:
Ein Teil des vergorenen Materials wird separiert. Je nach Bedarf können abseparierte Feststoffe erneut eingefüllt oder die Flüssigphase zur Verdünnung der Fermenter genutzt werden, wenn darin ein hoher TS-Gehalt die Rührfähigkeit reduziert.
Mit der gezielten Zugabe von Spurenelementen, vor allem Kobalt, versorgen die Betreiber die Mikroorganismen im Fermenter.
Die Erfahrungen
In der Gaskrise 2022 und mit dem starken Anstieg der THG-Quotenerlöse war das Interesse bei vielen Biogasanlagenbetreibern an einem Umstieg auf Biomethan groß. Denn Anlagen, die künftig weiter erfolgreich Strom erzeugen und mit höheren Erlösen die ständig steigenden Kosten kompensieren wollen, müssen in die Flexibilisierung investieren. Das schreckt viele ab. „Der Umstieg auf Biomethan hört sich zwar gut an, ist aber keine einfache Sache. Hier kommen noch einmal ganz andere Herausforderungen auf die Betreiber zu“, warnt de Vries vor zuviel Euphorie. Hierzu führt er seine bisherigen Erfahrungen an:
Die Biomethananlage braucht eine gewisse Größe, um effizient Biomethan zu Kosten von unter 10 ct/kWh (Heizwert) produzieren zu können. Denn der Biomethanpreis bleibt volatil. „Viele Betreiber hatten auf einen dauerhaft hohen THG-Quotenerlös gesetzt, aber der Preis ist im letzten Jahr massiv eingebrochen“, berichtet er. Grund sind u.a. der massenhafte Import von chinesischem Biodiesel. Selbst, wenn die Bundesregierung den Import unterbindet: Marktschwankungen wie diese wird es immer wieder geben, ist de Vries überzeugt.
Der bürokratische Aufwand für die Nachhaltigkeitszertifzierung, das Störfall- und Sicherheitskonzept und anderen Auflagen ist enorm.
Die Vermarktung des Biomethans bedeutet viele harte Verhandlungen. Wie die Pleite des Gashändlers BMP Greengas gezeigt hat, ist es fatal, bei der Vermarktung alles auf eine Karte zu setzen. „Wir haben Verträge mit verschiedenen Händlern und Direktabnehmern“, sagt de Vries. Die Vermarktung wird künftig noch komplizierter, weil der Handel internationaler wird und stark nach den zugrundeliegenden Rohstoffen differenziert wird.
Künftig könnte die Vermarktung von CO₂ interessant werden: Nicht nur wegen des Zusatzserlöses, sondern auch, weil sich damit der CO₂-Fußabdruck des Biomethans deutlich verbessern lässt. „Aber die dafür nötige Verflüssigung kostet uns noch einmal 1 bis 2 Mio. €, sodass wir das erst einmal hintenangestellt haben“, sagt der Geschäftsführer.
