Wie Betonfertigteile den effizienten Bau von Biogasanlagen ermöglichen

Der Umstieg auf nachhaltigere und ressourcenschonendere Formen von Energie ist europaweit in vollem Gange – so auch in Österreich. Hinter dem Stichwort „Bioenergie“ verbirgt sich ein vielfältiger Mix aus verschiedenen Arten von Rohstoffen, die zur Energieproduktion genutzt werden. Durch einen neuen Gesetzesbeschluss im Februar 2024 gewinnen nun auch Anlagen zur Biogasproduktion wieder an neuer Bedeutung. Wie Kirchdorfer Concrete Solutions hier passende Lösungen zur Umsetzung von neuen Biogasanlagen liefert, das erfahren Sie im Newsbeitrag.

Österreich ist im internationalen Vergleich laut dem vom Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie 2023 veröffentlichten Bericht „Energie in Österreich“ Vorreiter bei der Nutzung von erneuerbaren Energiequellen. Bereits mehr als 76 % des Stroms wird aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen – allen voran durch die Nutzung von Biomasse und Wasserkraft. In Summe tragen die gesamten erneuerbaren Energien laut dem Bericht derzeit über 85 % zur gesamten inländischen Primärenergieerzeugung bei. Der Biogas-Anteil in dieser Erzeugungsstruktur ist mit 1,7 Prozent vergleichsweise gering. Das in Österreich produzierte Biogas findet derzeit vor allem in der Strom- und Wärmerzeugung zu rund 80 % seinen Einsatzzweck, die restlichen 20 % wandern direkt in den energetischen Endverbrauch der Industrie. 

Biogas-Anteil in Österreich soll ausgebaut werden
Rund 270 Biogasanlagen gibt es derzeit in Österreich. In ihnen werden Bioabfälle, Speisereste, Pflanzen, Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie, Gülle und Mist durch natürliche Vergärungsprozesse zu Biogas umgewandelt. Dieser in der Natur weit verbreitete Prozess findet übrigens beispielsweise auch in Mooren statt. Im Gärprozess entsteht Biogas, das zu 50 bis 60 Prozent aus Methan besteht, aber auch CO2, Stickstoff und Schwefelwasserstoff beinhaltet. Bereitet man das Gas entsprechend auf und reinigt es, entsteht daraus Biomethan. Dieser Stoff ist chemisch mit Erdgas ident und lässt sich daher in das Gasnetz einspeisen – 2022 wurden 137 GWh biogener Gase in das Netz eingespeist. Angesichts der Tatsache, dass der jährliche Erdgasverbrauch in Österreich bei etwa 90 TWh liegt, ist der Biomethananteil mit gerade einmal 0,15 Prozent vergleichsweise gering – ein neues Gesetz soll das nun ändern.

Im Februar 2024 wurde das „Erneuerbare-Gase-Gesetz“ vom Ministerrat beschlossen, über den Entwurf wird nun im Nationalrat beraten. Das Gesetz zielt laut einer Presseaussendung vom 15. Februar 2024 des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie darauf ab, den Ausbau der heimischen Biogasproduktion bis 2030 zu fördern – insgesamt sollen dann in Österreich mindestens 7,5 Terrawattstunden grünes Gas in das Gasnetz eingespeist werden. Versorger müssen dabei im Jahr 2030 jeweils 7,7 Prozent des heute verwendeten Erdgases durch heimisches Biogas ersetzen, Importe zählen aber nicht zur Quote. 

Innovatives Pilotprojekt in Betonfertigteilbauweise
Einen ersten „Biogasanlagen-Boom“ gab es in Österreich bereits vor etwa 20 Jahren, als im Jahr 2002 das Ökostromgesetz beschlossen wurden. Bis ins Jahr 2008 entstanden aufgrund dessen immer mehr Biogasanlagen – so zum Beispiel auch die Biogasanlage im niederösterreichischen Bruck an der Leitha. Kirchdorfer Concrete Solutions hat einen besonderen Bezug zu dieser Biogasanlage: Im Zuge eines geförderten Forschungsprojekts der Programmlinie „Fabrik der Zukunft“ hat die MABA gemeinsam mit der TU Wien und der Universität Wien für den Anlagenbetreiber Biogas Bruck/Leitha GmbH & Co KG im Jahr 2008 einen speziellen Gärbehälter aus Betonfertigteilen entwickelt und produziert. Üblicherweise werden solche Behälter aus Ortbeton, Edelstahl oder emaillierten Stahlplatten gefertigt – das Pilotprojekt zielte darauf ab, die bewährten Vorteile der Fertigteilbauweise in der Produktion von nachhaltigerer Energie unter Beweis zu stellen.

Dabei gibt es spezielle Anforderungen, die ein Biogasbehälter erfüllen muss, um die Funktionsfähigkeit zu garantieren:

• Säurebeständigkeit, in Extremfällen bei Gasentschwefelung mit Luftsauerstoff bis zu einem pH-Wert von 2 im Gasraum
• Technische Dichtheit unter einem hydrostatischen Druck am Boden in Abhängigkeit von der Behälterhohe z.B. 1.2 – 1.8 bar
• Technische Dichtheit bezüglich des Gasdrucks im Gasraum des Behälters (ungefähr 10 mbar)
• Im Fermentierbetrieb wird eine bestmögliche Durchmischung des Gärsubstrats angestrebt

Die Ortbetonbauweise bringt einige Nachteile mit sich, die in der Konstruktion mit Betonfertigteilen nicht gegeben sind. In der Fertigteilbauweise ist eine strikte Prozess- und Qualitätskontrolle gegeben, die eine durchgehend hohe Betongüte und Verarbeitungsqualität sicherstellt, welche nicht mit den Bedingungen auf einer Baustelle vergleichbar ist. Die großformatige Ausführung der Betonfertigteile garantiert eine rasche Montage sowie eine damit einhergehende Kostenersparnis durch Bauzeitverkürzungen. Insgesamt wurden für die Konstruktion des Behälters 22 Wandelemente in der Höhe von 11,6 Meter produziert. Ein besonderes Augenmerk des Pilotprojekts lag auch auf der Betonzusammensetzung – säurebeständiger Slagstar-Beton, der für das Projekt von Wopfinger Transportbeton geliefert wurde, ermöglicht eine verbesserte Qualität und auch das Aufbringen einer Beschichtung im Inneren des Behälters ist nicht zwingend notwendig, wodurch auch hier wiederum Kosteneinsparungen möglich waren. Auch die Dachkonstruktion selbst wurde mit Betonfertigteilen umgesetzt, um die Montage eines zentralen Rührwerks zu ermöglichen – diese Lösung ist im Vergleich zu Foliendächern wartungsärmer. Das innovative Tagwerkskonzept selbst wurde durch ein Ziviltechnikerbüro statisch nachgewiesen und die Betonfertigteile bemessen – dadurch konnte die Errichtung eines Gärbehälters mit einem Volumen von 3.000 Kubikmetern ermöglicht werden.

Das innovative Pilotprojekt, das im Jahr 2008 übrigens das bis dato größte Forschungs- und Entwicklungsprojekt der MABA war, stellte sich nach Abschluss aller Arbeiten als voller Erfolg heraus. Trotz einiger Herausforderungen auf technischer Seite und im Hinblick auf die Gegebenheiten vor Ort wurde die Lösung so umgesetzt, dass alle Ziele erfolgreich erreicht werden konnten. Pro Jahr verarbeitet die gesamte Biogasanlage in Bruck an der Leitha rund 34.000 Tonnen organische Reststoffe, als Substrat für die Vergärung kommen Abfälle aus der Lebensmittel-, Futtermittel- und der Agrarindustrie sowie Küchen- und Kantinenabfälle zum Einsatz. Damit produziert die Anlage jährlich 3,3 Mio. Kubikmeter Biomethan und versorgt sich auch selbst mit Strom und Wärme.

Biogas-Boom kam zum Erliegen
Woran lag es also, dass diese innovative Bauweise nicht weiter zum Einsatz kam? Kurz gesagt: Der Biogas-Boom der frühen 2000er-Jahre kam ab etwa Ende 2008 zum Erliegen. Der Verband „Kompost & Biogas“ begründet das auf seiner Website mit volatilen Rohstoffpreisen sowie der Einführung einer Degression bei Einspeisetarifen. Ebenso wurde Kritik laut, dass man damit die Entstehung von Monokulturen – insbesondere Mais – begünstigen würde. Der zunächst gute Ruf des Biogases erlitt somit einen nicht unerheblichen Imageschaden. Alle diese Faktoren führen in Kombination dazu, dass ab 2008 in Österreich praktisch kaum mehr neue Anlagen gebaut wurden und damit auch keine Nachfrage nach neuen und innovativen Baumethoden vorhanden war.  

Trendwende wurde eingeläutet
Durch das neue Erneuerbare-Gase-Gesetz dürfte eine deutliche Trendwende kommen. Die Branchenvertreter begrüßen die Entwicklung und sehen sie als ein Bekenntnis für eine nachhaltige und zukunftssichere Energieversorgung. Beständige, widerstandsfähige und effiziente Lösungen zur Umsetzung von neuen Biogasanlagen werden wieder stärker gefragt sein – und damit sind Betonfertigteile im Rennen ganz vorne mit dabei. Und da die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Kirchdorfer Concrete Solutions ständig daran arbeitet, neue Innovationen hervorzubringen und Bewährtes zu verbessern, hat sich seit dem Ende des Forschungsprojekts im Jahr 2008 so einiges getan, das die Biogasanlagenbetreiber in Österreich dabei unterstützt, effizient und ressourcenschonend moderne Anlagen am neuesten Stand der Technik zu errichten und so die Energiewende in Österreich weiter voranzutreiben.