SI/502687

Schlussbericht

Mit dem Projekt MiBAS – Mikro-Biogasanlagen Schweiz wurde erstmals eine wissenschaftlich fundierte Datengrundlage zum Betrieb von Mikro-Biogasanlagen unter Schweizer Klimabedingungen geschaffen. Ziel war die Untersuchung des Potenzials dieser Systeme zur dezentralen Verwertung organischer Reststoffe und zur Bereitstellung erneuerbarer Energie in Haushalten, Kleinstwohnformen, Alpwirtschaften und Berggasthäusern. Im Zentrum des Projekts stand der Aufbau und der einjährige Betrieb einer Forschungs- und Demonstrationsanlage des Typs «(B)calm» mit einem Fermentervolumen von rund 2 m³. Die Anlage wurde mit Heiz- und Dämmsystemen, umfangreicher Messtechnik sowie einer automatisierten Datenerfassung ausgestattet. Während der zwölfmonatigen Messkampagne wurden kontinuierlich Daten zur Prozessstabilität, Biogasproduktion, Gasqualität und Energieausbeute erhoben. Ergänzend wurden rechtliche, wirtschaftliche und anwendungsspezifische Fragestellungen untersucht. Insgesamt wurden rund 1.4 t organische Einsatzstoffe verarbeitet. Im Zeitraum vom 50. bis zum 365. Betriebstag entstanden dabei etwa 34 m³ Biogas mit einem durchschnittlichen Methangehalt von 63 %, was einem Energieertrag von rund 215 kWh entspricht. Die mittlere Leistungsabgabe lag bei etwa 28 W. Während der beheizten Betriebsphase wurden durchschnittlich 128 L Biogas pro Tag produziert. Nach dem Abschalten der Heizung sank die Produktion auf rund 89 L pro Tag, womit die hohe Bedeutung der Temperaturführung für die Gasbildung deutlich wurde. Die Untersuchungen zeigen, dass ein mikrobiologisch stabiler Betrieb von Mikro-Biogasanlagen unter Schweizer Bedingungen grundsätzlich möglich ist. Die gemessenen Prozessparameter, insbesondere pH-Wert und FOS/TAC-Verhältnis, lagen über weite Strecken im optimalen Bereich. Gleichzeitig wurde deutlich, dass Temperaturmanagement, Wärmedämmung und Wärmeübertragung entscheidende Einflussgrössen für den Betrieb und die Energieeffizienz darstellen. Obwohl durch den Einsatz einer aktiven Beheizung stabile Gaserträge erzielt werden konnten, besteht hinsichtlich der thermischen Auslegung und Energieeffizienz weiterer Optimierungsbedarf. Dieser bezieht sich jedoch primär auf die im Projekt untersuchten Betriebsbedingungen mit geringer Anlagenauslastung und lässt keine generellen Rückschlüsse auf das Leistungsvermögen von Mikro-Biogasanlagen bei optimierter Auslegung und Betriebsweise zu. Die Wirtschaftlichkeitsanalysen zeigen, dass die Energiegestehungskosten stark von Anlagengrösse und Anlagenauslastung abhängen. Die berechneten Werte lagen zwischen 0.09 und 0.65 CHF kWh-1. Grössere Systeme profitieren dabei von Skaleneffekten und weisen unter den getroffenen Annahmen potenziell konkurrenzfähige Energiegestehungskosten auf. Gleichzeitig deuten erste rechtliche Abklärungen darauf hin, dass Mikro-Biogasanlagen unter bestimmten Voraussetzungen bewilligungsfrei erstellt und betrieben werden können. Insgesamt bestätigt das Projekt die technische Machbarkeit von Mikro-Biogasanlagen und ihr Potenzial zur Förderung der Kreislaufwirtschaft sowie der dezentralen Nutzung organischer Reststoffe. Die gewonnenen Messdaten und Praxiserfahrungen bilden nach Kenntnis der Autorenschaft die bislang umfassendste Datengrundlage für diesen Anwendungsbereich in der Schweiz. Für eine breitere Anwendung, insbesondere im alpinen Raum und bei netzfernen oder kleinräumigen Versorgungskonzepten, sind jedoch weitere Forschungs- und Demonstrationsprojekte erforderlich. Der Fokus sollte dabei auf der Verbesserung der Energieeffizienz, der Untersuchung alpiner Betriebsbedingungen sowie der Einordnung der Technologie im Vergleich zu bestehenden zentralen Verwertungssystemen liegen.