Biomethan
Biomethan-Traktor beim Betanken
Biomethan ist ein gasförmiger Kraftstoff, der vorwiegend aus dem brennbaren Gas Methan besteht und im Gegensatz zu fossilem Erdgas aus biogenen Rohstoffen hergestellt wird. Biomethan ist der Hauptbestandteil von Biogas, das durch die Vergärung von Biomasse mithilfe von Mikroorganismen unter Abwesenheit von Sauerstoff in Biogasanlagen entsteht. Als Rohstoffe werden Energiepflanzen, biogene Abfall- und Reststoffe sowie Gülle eingesetzt. Das Biogas kann entweder direkt in speziellen Motoren genutzt oder zu Biomethan aufbereitet werden.
Die Qualitätsanforderungen an Biomethan als Kraftstoff sind in der DIN EN 16723-2 geregelt.
Herstellung
Dezentrale Biomethan-Hoftankstelle (Bild: Bauer Kompressoren)
Hemmend für den Einsatz in landwirtschaftlichen Maschinen wirkt sich die fehlende Tankinfrastruktur im ländlichen Raum aus. Es ist jedoch möglich, an großen Biogasanlagen Aufbereitungsanlagen samt Zapfstelle zu errichten. Auch an öffentlichen CNG-Tankstellen wird zum Teil Bio-CNG angeboten.
Eigenschaften
Bei der Abgabe an Tankstellen weist CNG üblicherweise einen Druck von etwa 200 bar auf. So verdichtet beträgt der Energiegehalt nur knapp ein Viertel von Ottokraftstoff. Für die gleiche Reichweite ist also ein mehr als viermal so großes Tankvolumen im Fahrzeug erforderlich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass vor allem bei kaltem Motor und unter dynamischen Fahrbedingungen ein Teil des Treibhausgases Methan unverbrannt den Auspuff verlässt, was auch als Methanschlupf bezeichnet wird.
Die Vorteile bei der Verwendung von CNG als Kraftstoff liegen in der rußarmen Verbrennung, den geringeren Stickoxid-Emissionen (im Gas-Ottomotor) und den etwas geringeren CO2-Emissionen. Letztere ergeben sich aufgrund der chemischen Struktur des Methanmoleküls mit einem geringeren Verhältnis von Kohlenstoff- zu Wasserstoffatomen als bei Benzin oder Diesel.
Weitaus höher noch als bei der Nutzung von Erdgas ist der Klimaschutzbeitrag von Biomethan. In Abhängigkeit von den Ausgangsstoffen werden Treibhausgaseinsparungen von rechnerisch bis zu 100 % und darüber erreicht. Möglich ist dies z.B. bei der Vergärung von Gülle in Biogasanlagen, weil dadurch Methan-Emissionen bei der Güllelagerung und Gülleausbringung vermieden und bei der Bilanzierung gutgeschrieben werden können.
Verwendung
Biomethan-Traktor NewHolland mit zusätzlichem Gastank am Front-Kraftheber
Im ÖPNV werden Biomethan-Busse eingesetzt
Bio-LNG
Zur Erhöhung der Energiedichte kann gasförmiges Erdgas oder Biomethan unter Energieeinsatz zu (Bio-)LNG (Liquefied Natural Gas) verflüssigt werden. Hierzu wird der Kraftstoff auf eine Temperatur von -162 °C abgekühlt. 10 bis 25 Prozent des Heizwertes gehen dabei verloren. Aus 600 Litern Biomethan (bei Umgebungsbedingungen) entsteht etwa ein Liter Bio-LNG. Die vorhandene LNG-Infrastruktur mit deutschlandweit etwa 150 öffentlichen Tankstellen (Stand: 01/2023) kann genutzt werden, reicht aber für die Abdeckung des ländlichen Raums keinesfalls aus. Die deutlich höhere Energiedichte im Vergleich zu Bio-CNG ermöglicht den Einsatz in leistungsstärkeren Fahrzeugen und Maschinen mit längeren Einsatzzeiten zwischen zwei Tankvorgängen. Ein Prototyp eines LNG-Traktors von New Holland mit einer Leistung von 200 kW befindet sich in Entwicklung. (Bio-)LNG ist insbesondere auch für den Schwerlastverkehr und maritime Anwendungen geeignet.
| Bio-CNG (200 bar und 20 °C) | Bio-LNG (-162 °C) | Ottokraftstoff (15 °C) | Dieselkraftstoff (15°C) | |
|---|---|---|---|---|
| Heizwert in MJ/kg | 50,0 | 50,0 | 43,9 | 43,1 |
| Heizwert in MJ/l | 8,1 | 21,2 | 32,5 | 35,9 |
| Dichte in kg/l | 0,16 | 0,42 | 0,74 | 0,83 |
| Kraftstoffäquivalenz* | 1 kg | 1 kg | 1,54 l | 1,37 l |
* Lesebeispiel: Der Energieinhalt von 1 kg Bio-CNG entspricht dem Energieinhalt von ca. 1,54 l Ottokraftstoff.
