Energie vom Acker

Wenn Menschen an alternative Antriebe denken, dann haben sie in der Regel vollelektrische Antriebssysteme im Blick. Doch es gibt durchaus andere umweltfreundliche Alternativen. Vermehrt Fahrt nimmt das Thema Biomethan auf. So verkündete der Tankstellenbetreiber Alternoil im Juni vergangenen Jahres, bis 2030 mit seinen Partnern die Produktionsmenge des Kraftstoffs Reefuel mittels Waste-to-Energy-Projekten von aktuell ein Terawatt (TW) auf mehr als zehn TW auszubauen. Damit könne der klimaneutrale Betrieb von bis zu 50.000 schweren Lkw – mit einer jährlichen Fahrleistung von jeweils 100.000 Kilometern – ermöglicht werden.

Hierzu hat Alternoil mit der Scandinavian Biogas AG einen langfristigen Liefervertrag für abfallstämmiges Bio-LNG in Höhe von rund 250 Millionen Euro abgeschlossen. Das vom Stockholmer Unternehmen in Schweden, Norwegen und Korea hergestellte Biogas wird aus Abwässern und aus organischen Abfällen aus Haushalt, Landwirtschaft und Industrie gewonnen.

Shell hat 2022 im rheinischen Godorf mit dem Bau der größten Flüssiggasanlage in Deutschland begonnen. Der neue Standort bei Köln soll den Jahresbedarf von etwa 4.000 bis 5.000 LNG-Lkw decken. Im Vergleich zu einem konventionellen Diesel-Lkw soll es nach Angaben von Shell möglich sein, jährlich bis zu eine Million Tonnen CO2 einzusparen, sofern das verwendete Biomethan aus Gülle hergestellt werde. Das sei doppelt wirksam, weil so das klimawirksame Gas nicht auf Äckern oder aus Gruben in die Atmosphäre entweicht, sondern als Energieträger genutzt wird. Die CO2-Intensität von Biomethan variiert je nach Ausgangsmaterial stark und beträgt zwischen –88 Gramm CO2/Megajoule (MJ) und +50 Gramm CO2/MJ. LNG aus fossilen Kraftstoffen hat im Vergleich eine CO2-Intensität von 74 Gramm CO2/MJ. Bei Diesel sind es 95 Gramm CO2/MJ.

Aus Gülle und Mist

Gülle und Mist sollen Shell zufolge von Landwirten aus Nordwesteuropa kommen. Die Biomethananlagen werden dezentral verteilt sein. Der Mineralölkonzern plant auch, eigene Anlagen zu errichten. Der Standort Godorf macht aus Methan Flüssiggas. Er soll in Zukunft über die normale Gasleitung gespeist werden, weil sich Biomethan so problemlos transportieren lasse. Dadurch sei es möglich, große Mengen zentral zu verarbeiten und zur Verfügung zu stellen. In Godorf wird das Gas auf minus 162° C gekühlt und so zu Bio-LNG verflüssigt. In speziellen Tanklastern wird es dann zu den LNG-Tankstellen in ganz Deutschland transportiert. Der Konzern betreibt derzeit rund 40 solcher Tankstellen.

Im Landkreis Lüneburg ist im August 2022 bereits eine kompakte Biogasanlage in Betrieb gegangen. Aus Gülle und Mist wird in Darchau klimaneutrales Flüssiggas für Lkw und Busse gewonnen. Die Anlage kann dem Betreiber zufolge aufs Jahr gerechnet 1,3 Million Liter Diesel ersetzen und so bis zu 7.000 Tonnen CO2 einsparen. Derzeit würden laut dem Ökoenergieanbieter Ruhe Biogas in Deutschland viele kleine, dezentrale Bio-LNG-Anlagen gebraucht, um sich weiter unabhängig vom russischen Gas zu machen.

Ein Wechsel der Antriebstechnologie macht heute nur dann Sinn, wenn der alternative Treibstoff ökologische Vorteile bietet und wirtschaftlich wenigstens ebenbürtig gegenüber fossilen Energieträgern ist. Was Biomethan angeht, so wird es bislang schon in Gasbussen eingesetzt, beispielsweise von den Stadtwerken Augsburg. In deren herkömmlichen CNG-Bussen wird das in der Biogasanlage der Firma Verbio in Schwedt erzeugte Biomethan verbrannt.

Elektrifizierung on top

Doch es gibt auch noch einen anderen Weg, Biomethan in Nutzfahrzeugen einzusetzen: in Kombination mit einer Elektrifizierung weiterer Bestandteile des Antriebsstrangs inklusive Rekuperation. Damit lässt sich gegenüber dem reinen Verbrennungskonzept rund 30 Prozent Kraftstoff einsparen. Zudem kann auf diese Weise lokal elektrisch und damit emissionsfrei sowie geräuscharm gefahren werden.

Eine aktuelle Entwicklung im Energiesektor könnte dem Biomethan-Nutzfahrzeug nun in die Karten spielen: Die EEG-Förderung für Biogasanlagen läuft aus. Damit gäbe es für viele Betriebe die Notwendigkeit zur Verflüssigung von Biomethan, um weiterhin wirtschaftlich arbeiten zu können. Denn nur 200 von 9.500 Biogasanlagen in Deutschland sind ans Erdgasnetz angebunden und besitzen eine Aufbereitungsanlage von Biogas- zu Erdgasqualität. Nur etwa zehn Prozent des verfügbaren Biomethan sind somit über das Erdgasnetz nutzbar. Der Rest der Anlagen produziert größtenteils Strom und kann heute ökonomisch oftmals mit der günstigeren Fotovoltaik und Windkraft nicht mehr mithalten.

Zehn bis zwölf Prozent des Kraftstoffmarkts in Deutschland könnten zukünftig mit Biomethan versorgt werden – einem Äquivalent für acht Milliarden Liter Diesel. In einem Liter verflüssigtem Biomethan (LBM = Liquified Bio Methane), der eine ähnliche Energiedichte wie Diesel aufweist, steckt die Energie von 600 Liter gasförmigem Biomethan. Weniger als ein Prozent der Ackerfläche in Deutschland würde somit benötigt, um beispielsweise alle Busse und Entsorgungsfahrzeuge in Deutschland zu betreiben.

Als Substratlieferant käme die Energiepflanze Durchwachsene Silphie infrage, die mehrjährig wachsen kann, bodenschonend ist und Honigbienen von Juni bis September noch Nektar bietet, wenn das Angebot ansonsten für sie bereits rückläufig ist.

Der doppelte Effekt

Wie aber sieht nun der CO2-Fußabdruck von LBM aus? In der Bilanz – am Beispiel der Ecoferm Berg – finden Rohstoffgewinnung, Transport zur Biogasanlage und dortige Verarbeitung, Gasaufbereitung und Distribution Berücksichtigung. Das schließt Saatgut-, Düngemittel- und Pestizideinsatz pro Hektar ebenso ein, wie Dieselverbrauch für Bewirtschaftung und Transport sowie Ertrag pro Hektar.

Bei einem Jahresertrag der Energiepflanze von 10.220 Tonnen fallen ein Kraftstoffverbrauch von 3.300 Liter für Traktoren und Lkw oder zehn Tonnen CO2-Äquivalent an. Der jährliche Stromverbrauch der Biogasanlage beträgt etwa 260.000 kWh – allerdings zu 100 Prozent Ökostrom aus Wasserkraft.

Für die Verflüssigung des Biogases muss je nach Technologie mit circa 15 Prozent der enthaltenen Energie gerechnet werden. Auch der Transport zu den Speditionen, die Biomethan-Lkw einsetzen, muss berücksichtigt werden. Insgesamt ergibt sich am Ende eine Gesamtemissionen von –1,2 kg CO2-Äquivalent je Kilogramm Biomethan (Gesamtrechnung siehe Tabelle).

Der Wert ist deshalb also sogar negativ, weil nicht nur fossiler Kraftstoff, sondern auch fossiles CO2 ersetzt wird und somit ein doppelter Effekt erzielt wird. Anders ausgedrückt liegt die Einsparung bei LBM in Tonnen CO2 bei 130 Prozent gegenüber Diesel.

Problemfelder

Alles paletti, Biomethan für Lkw-Antriebe gehört die Zukunft, könnte man also denken. Nun, so einfach ist es längst nicht. Denn es gibt einige gravierende Haken. Zwar ist schon heute der Biogasanteil in Europa bei rund 17 Prozent des gesamten im Verkehr als Kraftstoff verwendeten Gases. In Deutschland ist der Anteil an Biomethan im CNG-Kraftstoff mit über 40 Prozent sogar noch deutlich höher. Auch die Anzahl der Tankstellen, die zu 100 Prozent Biokraftstoff anbieten, wächst.

Aber wie die NGO Transport & Environment (T&E) in einer im September 2021 veröffentlichten Studie errechnet hat, wäre Biomethan nicht nur sechsfach teurer als fossiles LNG, sodass es massiv subventioniert werden müsste. Auch könnten die bis 2050 vorhandenen Produktionsanlagen nur 18 Prozent des deutschen Schwerlastverkehrs abdecken. Mit der Verwendung im Verkehr bliebe zudem kein Biomethan für den Strom-, Gebäude- und Industriesektor übrig, wo dessen Vermeidungspotenzial dringender benötigt würde. Und nur 17 Prozent der heutigen deutschen Produktion von Biomethan, das aktuell zumeist verstromt und in Wärme umgewandelt wird, würde aus nachhaltigen Abfällen und Reststoffen gewonnen. Auch E-Methan, also aus regenerativer Energie erzeugtes umweltfreundliches Gas, stünde bis 2030 in keinen signifikanten Mengen zur Verfügung.

Fazit

Ziel sollte es daher sein, die Zahl der Produktions- und Verflüssigungsanlagen für Biomethan in den kommenden Jahren deutlich zu steigern, um wenigstens den Bestand an vorhandenen CNG- beziehungsweise LNG-Lkw zu dekarbonisieren. Sinn macht womöglich auch eine, wenn auch teure Hybridisierung des Antriebsstrangs mit einem Biomethanmotor und einer Kombination aus E-Motor und Batterie.

Derzeit erscheint es dennoch mehr als fraglich, ob sich Biomethan am Markt durchsetzen kann. Nischenanwendungen dort, wo E-Antriebe keinen Sinn ergeben, sind aber denkbar. Vorteil für den Gasantrieb: Am 14. Mai 2020 hat der Bundestag für eine Fortführung der ursprünglich bis Ende 2020 laufenden Bestimmung der Mautbefreiung für Gas-Lkw um weitere drei Jahre bis 2023 gestimmt. Insgesamt sind nach Angaben des Kraftfahrt-Bundesamts knapp über 8.000 Lkw mit Erdgasantrieb hierzulande zugelassen. Davon sind gut 4.600 mautbefreit. Hilfreich könnte die Mautreform zum 1. Januar 2024 sein. Sie umfasst nach derzeitigem Plan die Ausdehnung der Lkw-Maut auf Fahrzeuge ab 3,5 Tonnen und eine CO2-Maut. Bislang gilt sie nur ab 7,5 Tonnen. cb