Die Diskussion um eine nachhaltige Energieversorgung ist heute eng verknüpft mit der Debatte um den Klimawandel. Das gilt auch für den Bereich der Bioenergie, wie die vom Bundesamt für Energie (BFE) organisierte Tagung ‘Bioenergieforschung in der Schweiz’ deutlich machte. Die Bioenergie kann einen wichtigen Beitrag zu einer klimaschonenden Energieversorgung leisten. Die aktuelle Forschung arbeitet an verschiedenen Ansätzen, um dieses übergeordnete Ziel bestmöglich zu erreichen.
Im Jahr 2011 fand die Tagung zu den Schweizer Forschungsaktivitäten rund um die Bioenergie erstmals statt. Bei der fünften Auflage der Veranstaltung versammelten sich rund 70 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Ittigen bei Bern, um neue Konzepte, wissenschaftliche Ergebnisse und Erfahrungen aus der Forschungspraxis auszutauschen. Einer der drei Themenblöcke stand unter dem Titel ‘Energie und Klima’, aber im Grunde durchzog die Klimadebatte die BFE-Tagung wie ein roter Faden. Überraschend ist das nicht, denn jede Form von Bioenergie beruht auf Kohlenstoff und steht mehr oder weniger direkt mit Kohlendioxid (CO2) und auch anderen Klimagasen in Verbindung.
Bioenergie liegt im Trend
Dr. Matthieu Buchs (BFE-Sektion Erneuerbare Energien) skizzierte zum Auftakt der Tagung den politischen Rahmen, in dem sich die Bioenergie derzeit bewegt. Dazu gehört die Energiestrategie 2050, deren Ziel, die Energieeffizienz zu steigern und vermehrt erneuerbare Energien einzusetzen, gleichzeitig einen Beitrag an die CO2-Verminderung leistet. Klima- und Energiepolitik sind daher eng miteinander verzahnt und die Totalrevision des CO2-Gesetzes, das gegenwärtig in der parlamentarischen Beratung ist, soll auch einen Beitrag zur Umsetzung der Energiestrategie 2050 leisten. Der Bundesrat hatte in der Botschaft vom Dezember 2017 eine CO2-Abgabe in der Höhe von 210 Franken pro Tonne CO2 vorgeschlagen. Von den vorgesehenen Gesetzesänderungen würde die Bioenergie profitieren, denn sie ist klimaneutral, da das CO2, das bei der Energieproduktion freigesetzt wird, nachfolgend durch den Zuwachs der Biomasse wieder der Atmosphäre entzogen und in biogenen Stoffen gebunden wird.
Biomasse ist die einzige erneuerbare Energie, mit der sich gleichzeitig Strom, Wärme und Treibstoff herstellen lassen. 2017 hatte sie allein an der Stromproduktion, die mit der Kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) gefördert wird, einen Anteil von 35 Prozent. Die Bioenergie dürfte weiter an Boden gewinnen: Im Juli 2019 wurden 57 baureife oder bereits realisierte Biomasseanlagen neu in das Einspeisevergütungssystem aufgenommen. Der Absatz von Biotreibstoffen hat sich zwischen 2013 und 2017 verzehnfacht. Neben der Befreiung der biogenen Treibstoffe von der Mineralölsteuer wirkt sich auch deren Anrechnung als CO2-Kompensationsmassnahme verbrauchsfördernd aus.
Politische und technische Herausforderungen
Eine durchaus politische Komponente hat auch das Forschungsprojekt, das Zoé Stadler vom Institut für Energietechnik der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) vorstellte. Die Wissenschaftler errechneten zusammen mit Kollegen der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) die Kosten, die eine CO2-Abgabe haben müsste, damit der Umstieg auf erneuerbare Energieträger rentabel würde. Sie gelangten zu Kosten von 370 Fr. pro Tonne CO2 (Benzin) bis zu 750 Franken pro Tonne CO2 (Erdgas), also Werten, die weit über dem liegen, was zur Zeit politisch mehrheitsfähig scheint.
Um Zukunftsmusik handelt es sich auch bei den Forschungsprojekten, die sich mit der Speicherung von ‘überschüssigem’ erneuerbarem Strom in der Form von Gas (‘Power-to-Gas’) befassen. Hier sind die Herausforderungen nicht politischer, sondern technischer Natur. In einem ersten Schritt wird bei Power-to-Gas in einem Eletrolyseur Wasserstoff gewonnen, der anschliessend unter Zugabe von CO2 zu Methan synthetisiert wird, das ins Gasnetz eingespeist oder zum Tanken von Biogas-Autos verwendet werden kann. Andrew Lochbrunner (Regio Energie Solothurn) berichtete über das Konzept der biologischen Methanisierung mit Methan-produzierenden Archäen, die bei einer Demonstrationsanlage im solothurnischen Zuchwil zum Einsatz kommen soll. Die HSR in Rapperswil erprobt derweil die katalytische Methanisierung, die statt Mikroorganismen Nickel als Katalysator einsetzt, wie Prof. Dr. Markus Friedl ausführte.
Methanausbeute maximieren
Methan stand auch im Fokus weiterer Projekte, die in Ittigen vorgestellt wurden. Getrieben sind die Forschungsaktivitäten von der Frage, wie Methan aus biogenen Quellen in möglichst grosser Menge hergestellt werden kann. Dieses Biomethan stellt nämlich einen gleichwertigen Ersatz für (fossiles) Erdgas dar und kann an dessen Stelle als vielfältig einsetzbarer Energieträger verwendet werden. Dr. Pamela Principi (Fachhochschule der Südschweiz/SUPSI) untersucht, wie die Produktion von Biogas in Biogasanlagen mit anaerober (unter Ausschluss von Sauerstoff) Vergärung durch Zugabe von elektrisch leitfähigen Materialien gesteigert werden kann. André Heel will mit einem Team der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt die ‘Veredelung’ von Biogas zu Methan durch Wahl geeigneter Katalysatormaterialien optimieren.
Die Landwirtschaft – das ist nicht neu – ist ein wichtiger Emittent von klimaschädlichen Gasen. Die Nutztierhaltung ist für 13 Prozent der Treibhausgase verantwortlich. In der Schweiz kommen 80 Prozent der Lachgas- und 83 Prozent der Methanemissionen aus der Landwirtschaft, beides Gase, die deutlich klimaschädlicher sind als CO2. Ein Teil dieser Gase stammt von der Gülle, die auf den Feldern ausgebracht wird. Hilft es dem Klima, wenn die Gülle zuerst in einer Biogasanlage vergärt und die Reststoffe anschliessend auf dem Feld ausgebracht werden? Diese Frage untersucht Norah Efosa (Forschungsinstitut für biologischen Landbau) im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der ETH Zürich. In dem zweieinhalbjährigen Feldversuch in Wallbach (AG) wird u.a. Rindergülle mit Gülle aus einer Biogasanlage verglichen hinsichtlich der Emissionen von Lachgas und Methan. «Bisher können wir nicht feststellen, dass vergorene Dünger zu höheren oder tieferen Emissionen führen im Vergleich zu unvergorenen», lautet der Zwischenbefund von Norah Efosa. Definitive Aussagen werden nach Abschluss des Projekts Mitte 2020 vorliegen.
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