Wie funktioniert eine Biogasanlage?
Erstellt am 16.3.2026
Lesedauer: 7 Minuten
Biogasanlagen verwandeln nachwachsende Rohstoffe und organische Abfälle in Biogas, das zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden kann. Aber wie funktioniert eine Biogasanlage genau? Und wie viel Energie lässt sich damit tatsächlich erzeugen?
Das erfahren Sie hier alles:
Biogasanlagen: Aus Abfall wird Energie
Biogasanlagen gewinnen aus Biomasse, also pflanzlichen und tierischen Rohstoffen, wertvolles Biogas – und machen daraus nutzbare Energie. Die Funktionsweise ist immer gleich: In einem luftdichten Gärbehälter, dem so genannten Fermenter, zersetzen Mikroorganismen pflanzliche und tierische Substrate, zum Beispiel tierische Exkremente, organische Abfälle oder bestimmte Pflanzen. Der gasförmige Brennstoff, der dabei entsteht – das Biogas – besteht hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid. Weil sie ohne fossile Brennstoffe auskommen, sind Biogasanlagen eine erneuerbare Energiequelle.
Besonders landwirtschaftliche Betriebe setzen vermehrt auf Biogasanlagen. Der Grund: Gülle und Tierdung fallen auf den meisten Höfen ohnehin an. Als Nebenprodukt bei der Biogasherstellung entsteht ein hochwertiger Gärrest, der als natürlicher Dünger auf den Feldern eingesetzt werden kann. Hiermit wird der Stoffkreislauf einer landwirtschaftlichen Biogasanlage geschlossen.
1. Vorgrube
Die Vorgrube ist der Ausgangspunkt für die Biogasproduktion. Hier lagert das für die Gasgewinnung vorgesehene Substrat. Bevor es dem Fermenter zugeführt wird, wird es aufbereitet: durch Schreddern, Mühlen oder Quetschen erhält es genau die Konsistenz, die die Mikroorganismen benötigen, um daraus Biogas herzustellen.
2. Fermenter
Das Herzstück der Biogasanlage ist der Fermenter mit Gasspeicher. Hier wird das Substrat unter Luft- und Lichtausschluss vergärt. Dazu werden verschiedene Bakterienkulturen eingesetzt. Im Laufe dieses Prozesses, der auch als anaerobe Vergärung bezeichnet wird, entsteht Biogas.
3. Gärrückstandslager
Im Gärrückstandslager lagern die Reste aus dem Fermenter, die nach dem Zersetzungsprozess zurückbleiben. Die Gärreste sind reich an Nährstoffen und werden daher als Dünger verwendet.
4. Blockheizkraftwerk (BHKW)
Ein Großteil des in Deutschland hergestellten Biogases wird direkt in ein Blockheizkraftwerk (BHKW) gepumpt, das sich in der Regel auf dem Hof befindet. Dort dient das Biogas als Brennstoff für einen Motor, der bei der Verbrennung Energie freisetzt. Die Energie treibt einen Generator an, der daraus elektrischen Strom erzeugt. Der Strom kann direkt vor Ort genutzt werden – zum Beispiel zum Beheizen der Fermenter oder von Gebäuden – oder er wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist.
Neben Strom entsteht bei der Verbrennung von Biogas auch Wärme, die ebenfalls für die Beheizung des Fermenters sofort genutzt werden kann. Alternativ kann überschüssige Wärme auch in das Nahwärmenetz eingespeist werden.
5. Gasreinigungsanlage
Soll das hergestellte Biogas in das Erdgasnetz eingespeist werden, muss es zunächst aufbereitet werden. Dies geschieht in der Gasreinigungsanlage. Hier wird das Biogas unter anderem getrocknet (Entzug von Wasser und Ammoniak), entschwefelt und von Kohlendioxid getrennt. Dabei entsteht Biomethan, das wie Erdgas als Brennstoff für Heizung, Stromerzeugung oder als Kraftstoff genutzt werden kann.
Wie entsteht Biogas?
Für die Biogasherstellung sind im Wesentlichen zwei Komponenten notwendig: ein geeignetes Substrat und unterschiedliche Mikroorganismen, also Bakterienstämme. Nur so kann die Vergärung stattfinden.
Im Fermenter wird das Substrat unter Luft- und Lichtausschluss mit den Mikroorganismen vermischt und erwärmt. Wichtig ist, dass die Temperatur im Fermenter konstant bleibt. Bei der sogenannten mesophilen Vergärung beträgt die Temperatur im Fermenter 30-40 Grad Celsius. Die Organismen arbeiten dann etwas langsamer als bei der thermophilen Vergärung, die bei 50 bis 60 Grad Celsius stattfindet. Dafür ist der Prozess stabiler und weniger empfindlich gegenüber Störungen, weshalb die mesophile Vergärung die geläufigere Form ist. In beiden Fällen ernähren sich die Bakterien von der Biomasse und zersetzen diese im Zuge ihres Stoffwechselprozesses in Methan und Kohlendioxid. Zusätzlich entstehen Wasser, Schwefelwasserstoff, Ammoniak sowie Spurengase. Diese müssen dem Biogas anschließend entzogen werden, damit das Gas als Energiequelle nutzbar wird.
Grundsätzlich lässt sich der Vergärungsprozess in vier Schritte einteilen:
1. Verflüssigungsphase
In dieser Phase der Biogasgewinnung werden langkettige organische Verbindungen in kleinere Moleküle zerteilt, die sich dann wiederum neu zusammenschließen können. So werden Fette zu langkettigen Fettsäuren, Proteine zu Aminosäuren und Kohlenhydrate zu Zucker umgewandelt. Erst sobald dieser Prozess abgeschlossen ist, können die Bakterien die Substrate aufnehmen.
2. Versäuerungsphase
Während dieser Phase sorgt ein anderer Bakterienstamm dafür, dass die Produkte der Hydrolyse verstoffwechselt und zu organischen Fettsäuren abgebaut werden. Da in dieser Phase der pH-Wert sinkt, spricht man von einer Versäuerung der Gärsubstanz. Als Nebenprodukte entstehen in diesem Vorgang Alkohole, Kohlendioxid und Wasserstoff.
3. Essigsäurephase
Wiederum andere Bakterien übernehmen den Abbau der Fettsäuren und Alkohole in Essigsäure. Auch hier entstehen als Nebenprodukte Wasserstoff und Kohlendioxid.
4. Methanbildungsphase
In der vierten und letzten Phase wandelt ein weiterer Bakterienstamm die Essigsäure sowie Wasserstoff und Kohlendioxid zu Methan um. Dafür verantwortlich sind spezielle Mikroorganismen, die Archaea. Sie produzieren Methan und beenden somit den Prozess der Biogasgewinnung.
Als Substrat eignen sich unterschiedlichste Stoffe pflanzlichen oder tierischen Ursprungs. Je nachdem, was in der Biogasanlage genutzt wird, entsteht unterschiedlich viel Biogas. Die sogenannten Energiepflanzen, darunter Mais, Raps und bestimmte Getreidesorten, liefern besonders viel Biogas, weil sie pro Hektar sehr viel Biomasse für die Vergärung liefern. Mais ist die wichtigste Energiepflanze: Durch den hohen Stärke- und Zuckeranteil bringt er bei der Gasausbeute besonders hohe Erträge.
Allerdings können große Mais-Monokulturen die Artenvielfalt verringern und Böden stärker belasten. Deshalb gibt es in Deutschland eine gesetzliche Begrenzung – den sogenannten „Maisdeckel“. Dieser legt fest, dass der Anteil von Mais bei der Biogasherstellung höchstens 30 Prozent betragen darf. Ab 2026 soll der Deckel bei 25 Prozent liegen.
Um die Abhängigkeit von einzelnen Energiepflanzen zu verringern, wird an Alternativen geforscht. Mischkulturen, Wildpflanzen und neue Energiepflanzen wie die Durchwachsene Silphie oder verschiedene Süßgras-Arten wurden in zahlreichen Forschungsprojekten getestet. Ziel ist es, den Energiepflanzenanbau vielfältiger zu gestalten und durch zusätzliche Maßnahmen – etwa Blühstreifen – ökologisch aufzuwerten.
Gülle, Mist und andere landwirtschaftliche Abfallprodukte eignen sich ebenfalls als Biomasse. Sie sind in vielen Anlagen ein wichtiger Bestandteil und stabilisieren die Prozesse, weil sie gleichmäßig anfallen und den Mikroorganismen verlässliche Bedingungen bieten. Gerade bei Gülle und Mist ist das Potenzial aber noch längst nicht ausgeschöpft – derzeit wird nur etwa ein Drittel davon energetisch genutzt. Fachleute gehen davon aus, dass ein weiteres Drittel künftig mit vertretbarem Aufwand erschlossen werden kann.
Gut zu wissen: Abgesehen vom Maisdeckel gibt es derzeit keine konkreten Vorgaben, welche Substrate in welchen Anteilen enthalten sein müssen. Wichtig ist jedoch: Alle verwendeten Substrate müssen biologisch und chemisch unbelastet sein.
Wie viel Strom erzeugt eine Biogasanlage?
Wie viel Strom sich mit einer Biogasanlage erzeugen lässt, hängt von mehreren Faktoren ab. Entscheidend sind neben der Zusammensetzung des eingesetzten Substrats auch die Größe der Biogasanlage sowie die Leistungsfähigkeit des angeschlossenen Blockheizkraftwerks. Hinzu kommt, dass der Methangehalt von Biogas variieren kann. Auch dieser ist ausschlaggebend für die Menge an Energie, die sich aus Biogas gewinnen lässt.
Je nach Höhe des Methananteils lassen sich aus einem Kubikmeter Biogas 1,5 bis 3,0 kWh Strom erzeugen. Kleinere Biogasanlagen erzielen in etwa eine Leistung von 30 Kilowatt (kW). Damit lässt sich genug Strom erzeugen, um ein größeres Einfamilienhaus zu versorgen. Große, industriell genutzte Biogasanlagen erreichen hingegen elektrische Leistungen im Bereich von mehreren Megawatt (MW).
Insgesamt werden in Deutschland derzeit etwa 9.600 Biogasanlagen betrieben, die eine elektrische Leistung von mehr als 5.600 Megawatt erzeugen. So decken Biogasanlagen rund 5,4 Prozent des deutschen Stromverbrauchs ab und beliefern mehr als neun Millionen Haushalte in Deutschland mit Strom. Die Wärme, die durch die Verbrennung von Biogas entsteht, reicht für über 2,5 Millionen Haushalte und macht heute etwa zehn Prozent der erneuerbaren Wärme aus.
Biogasanlagen: Das sind die Vor- und Nachteile
Grundsätzlich bieten Biogasanlagen eine vielversprechende Möglichkeit, Energie und Wärme aus nachwachsenden Rohstoffen zu erzeugen. Gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen hat Biogas entscheidende Vorteile: Biogasanlagen sind weniger abhängig von Witterungsbedingungen als Wind- oder Solaranlagen, brauchen verhältnismäßig wenig Platz und produzieren sehr kontinuierlich Energie. Biogas lässt sich darüber hinaus einfacher speichern als Energie aus Windkraft- oder Photovoltaikanlagen. Für landwirtschaftliche Betriebe ist außerdem der verwendete Dünger ein großer Vorteil, da er als Nebenprodukt anfällt.
Ein Pluspunkt für Betreiber:innen von Biogasanlagen in Deutschland ist die langfristige finanzielle Planungssicherheit: Über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhalten sie eine garantierte Einspeisevergütung für 20 Jahre. Nach Ablauf dieser ersten Förderperiode besteht zudem die Möglichkeit, über die Teilnahme an Ausschreibungen eine Anschlussförderung zu erhalten.
Dennoch gibt es kritische Stimmen, die auf die Nachteile von Biogasanlagen verweisen. Ackerland für den Anbau von Energiepflanzen in Anspruch zu nehmen, wird dabei besonders angeprangert. Speziell der Mais ist wegen seines schlechten Einflusses auf die Bodenfruchtbarkeit und die Biodiversität in die Kritik geraten. Als Nachteil gilt außerdem, dass bei der Vergärung unangenehme Gerüche entstehen können, die für Ärger unter Anwohner:innen im Umfeld sorgen können.
Ein weiterer Kritikpunkt: Ein geringer Teil des Methans, der bei der Herstellung von Biogas entsteht, kann durch Gaslecks in der Biogasanlage in die Atmosphäre entweichen. Methan ist ein klimaschädliches Gas und hat einen höheren Treibhauseffekt als Kohlendioxid. Wie hoch dieser Anteil tatsächlich ist, wird derzeit kontrovers diskutiert: Eine aktuelle Studie im Auftrag der Deutschen Umwelthilfe schätzt die Methanmenge, die auf diese Weise in die Atmosphäre gelangt, allein in Deutschland auf 370.000 Tonnen. Laut dem Fachverband Biogas ist diese Studie jedoch fehlerhaft und greift auf veraltete Messdaten auch aus anderen EU-Ländern zurück. Für Deutschland, so der Verband, gebe es bereits etliche strenge Vorschriften zur Emissionsvermeidung.
Ein weiterer Kritikpunkt an Biogasanlagen konzentriert sich auf die Explosionsgefahr durch das brennbare Methan-Luft-Gemisch, die vor allem bei Wartungsarbeiten oder technischen Defekten besteht. Betreiber:innen müssen deshalb eine Vielzahl von Sicherheitsvorkehrungen einhalten und ihre Biogasanlagen regelmäßig durch Sachverständige prüfen lassen.
Mini-Biogasanlagen für den Hausgebrauch
Biogasanlagen sind nicht nur interessant für landwirtschaftliche Betriebe und Industriestandorte. Mittlerweile gibt es Mini-Biogasanlagen für Zuhause, die Speise- und Gartenabfälle in Biogas verwandeln. Damit können beispielsweise geeignete Gaskocher direkt vor Ort betrieben werden. Hochwertigen Dünger für den eigenen Garten gibt es als Nebenprodukt gratis dazu.
Aber Achtung: Für den Balkon sind die kleinen Biogasanlagen eher ungeeignet, da sie mehrere Quadratmeter an Grundfläche in Anspruch nehmen. Darüber hinaus benötigen die Biogasanlagen für den Hausgebrauch eine ganze Menge Biomasse, um effizient zu arbeiten und Biogas zu erzeugen. Meist sind mehrere Kilo an Substrat – zum Beispiel in Form von Lebensmittelresten – notwendig, damit die Anlagen ihren Zweck erfüllen. Hinzu kommt, dass Biogas aus Eigenherstellung bisher nur zum Kochen verwendet werden kann. Das liegt daran, dass es bisher kaum geeignete Haushaltsgeräte gibt, die eine EU-Zertifizierung haben.
Fazit: Funktion einer Biogasanlage?
In Biogasanlagen werden organische Abfälle und nachwachsende Rohstoffe vergoren und dabei in nutzbares Gas umgewandelt. Dieses kann gespeichert und bedarfsgerecht zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt werden und ergänzt damit wetterabhängige Erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie. Die bei der Vergärung entstehenden Gärreste können als Dünger genutzt werden und schließen damit den Stoffkreislauf der Anlage. Als regional verfügbarer Energieträger bietet Biogas eine vielversprechende Möglichkeit, Energie und Wärme aus nachwachsenden Rohstoffen zu erzeugen.
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