Strom und Wärme aus der Biotonne
Warum nicht die Bioabfälle aus Küche und Garten vergären und daraus selbst Strom und Wärme erzeugen? Drei Schüler haben ein Konzept ausgeheckt und umgesetzt, das genau das ermöglicht.
(11. September 2012) Die Chinesen machen es millionenfach vor: Sie produzieren aus Bio-Abfällen Strom und Wärme. Zwar gibt es auch in Deutschland schon rund 2.000 Biogas-Anlagen. Doch dabei handelt es sich um Großanlagen, während der normale Verbraucher seine Abfälle weiterhin in die Bio-Tonne wirft. Nun haben sich drei Schüler aus Jena an das scheinbar Einfache und praktisch doch Schwierige herangewagt: eine Biogasanlage für den Hausgebrauch. Mit großem Erfolg: Jeder Haushalt könnte damit etwa die Hälfte seines Stroms selbst herstellen.
Drei junge Erfinder aus Jena: Sebastian Wendt, Frank Kühmstedt und André Krause
Jena, 2010: Drei Schüler des Anger-Gymnasiums verbringen ihre Zeit lieber im Bastelkeller als vor dem Computer. Bis sich die Eltern über den hohen Stromverbrauch beschweren. Das bringt Sebastian Wendt, Frank Kühmstedt und André Krause auf eine Idee: „Wir stellen unseren Strom selbst her!“ Grundlage ist die Biomasse, die in Haus und Garten ohnehin anfällt. Sie wird zerkleinert. In einem Bottich verwandeln Bakterien die Abfälle in brennbares Gas. Dieses Gas wird gereinigt und in einem kleinen Motor verbrannt. So entstehen Strom und Wärme. Die nach der Vergärung zurückbleibenden Stoffe eigenen sich hervorragend als Dünger.
Gasanlage statt Biotonne
Ganz so einfach war es allerdings nicht: Das findige Trio meisterte eine Hürde nach der anderen, bis eine kleine Biogasmaschine entstand. Die Bioabfälle – vornehmer „Substrat“ genannt – werden über eine Klappe in einen Fleischwolf eingeführt und dort zerkleinert. Alle Bioabfälle eignen sich für das Verfahren, auch Grasschnitt und Unkraut aus dem Garten – allerdings keine Holzabfälle. Nächste Station ist der Fermenter, ein 120-Liter-Maische-Gärfass. Optisch erinnert es an ein Chemikalienfass. Es steht in einer wärmegedämmten Holzhülle, in der es sich dank Abwärme des Motors auf 36 Grad erwärmt. Über einen Trichter rutscht die Biomasse in den Fermenter. Der Trichter dient gleichzeitig als Speicher. Eine automatisch gesteuerte Klappe lässt genau die benötigte Menge in den Fermenter einlaufen. Ohne Nachfüllung sinkt die Gasausbeute, aber das System läuft automatisch weiter, sobald neues Material eingefüllt wird. Wird neues Material in den Fermenter eingelassen, wird gleichzeitig nahezu geruchsfreies verbrauchtes Material über eine zweite Öffnung herausgedrückt und in einem Behälter gesammelt. Die Bakterienkultur im Fermenter bleibt selbst über längere Betriebspausen hinweg erhalten. Die Mikroorganismen erzeugen dort aus der Biomasse ein Gasgemisch aus 60 bis 80 Prozent Methan, 20 bis 40 Prozent CO2 sowie Spuren von Wasserstoff und Schwefelwasserstoff.
Filter entfernt Spurengase
Das Gas sammelt sich in einem Gasspeichersack mit etwa 60 Litern Volumen. Ein Aktivkohlefilter reinigt es von störenden Spurengasen, um Motor und Umwelt zu schonen. Dieser Filter muss gelegentlich erneuert werden. Dann wandert das Gas in den Motor. Dafür verwenden die cleveren Jungs einen Ein-PS-Motor aus dem Flugzeug-Modellbau. Der Motor treibt einen 400-Watt-Generator an, dessen Strom eine Autobatterie lädt. Im Probelauf über drei Monate füllte das Erfinderteam täglich einmal 1,8 Kilogramm Biomasse ein. So erzeugte es täglich rund fünf Kilowattstunden Strom und Wärme.
Die drei Schüler planten und experimentierten ein Jahr lang. Die eigentliche Bau- und Verbesserungszeit betrug weitere 18 Monate. Mit ihrem Projekt belegten die Schüler beim Wettbewerb „Jugend forscht“ bundesweit im Jahr 2012 den ersten Preis für Umwelttechnik. Der Bundespräsident lud die drei zur „Woche der Umwelt“ in seinen Garten ein.
Was dem pfiffigen Schülerteam noch fehlt, ist ein Konzept zur Vermarktung beziehungsweise industriellen Produktion. Deshalb wollen sie ihren Bauplan noch nicht frei veröffentlichen. Ein Großteil des Know-Hows steckt in der Elektronik des Geräts, das die Funktion und den Ablauf im Gerät automatisch steuert. Bisher haben die Jungs 2.000 Euro Materialkosten investiert. In einer Serienfertigung könnte man auf Herstellungskosten von grob geschätzt 6.000 Euro kommen.