Biomeiler: Wie ein Komposthaufen ein Gewächshaus heizt

Ein großer Haufen aus Häckselgut, durchzogen von Kunststoffrohren, liefert im Winter Wärme für das Gewächshaus nebenan. Das klingt nach einem Trick, ist aber ein Biomeiler: Mikroorganismen zersetzen Baum- und Strauchschnitt, dabei wird Wärme frei, und ein Wasserkreislauf holt sie aus dem Haufen heraus.^[1]

Wie viel Wärme dabei tatsächlich herauskommt, wird in Ratgebern oft großzügiger erzählt, als Messungen es hergeben. Dieser Artikel stellt zusammen, was belegt ist: von Jean Pain über Praxisanlagen wie Schloss Tempelhof bis zu Messreihen aus Dresden. Er sagt auch, wo die Datenlage dünn bleibt.

Woher der Biomeiler kommt

Die Methode geht auf den französischen Forstinspektor Jean Pain (1928 bis 1981) zurück. In den 1970er-Jahren suchte er eine Verwertung für das Unterholz, das bei der Durchforstung anfiel und Waldbränden vorbeugen sollte. Er befeuchtete das zerkleinerte Material, stapelte es mehrere Meter hoch und verdichtete es. Dabei entdeckte er, dass neben Kompost auch nutzbare Wärme entsteht. Er legte Kunststoffrohre spiralförmig in den Haufen, und das hindurchgeleitete Wasser erwärmte sich auf über 60 °C.^[2]

Pain selbst schrieb, eine Kompostmiete von 50 Tonnen könne Wasser mit 60 °C bei vier Litern pro Minute sechs Monate lang liefern, ohne dass die Kompostierung leide. Das gilt für Wasser mit 10 °C Anfangstemperatur. Die Masterarbeit, die das zitiert, hält fest, dass seine veröffentlichten Leistungsangaben keine genauen Rückschlüsse auf die tatsächliche Leistung zulassen.^[2]

Im deutschen Sprachraum bezeichnet der Name Biomeiler eine statische Kompostmiete, deren Hauptaufgabe die Nutzung der Abwärme ist. Die erste europäische Beschreibung eines solchen Systems zur Energieversorgung stammt laut einer Dresdner Diplomarbeit aus der Zeit der Ölkrise 1972.^[3] Pains Originalaufbau kombinierte Heißwasser mit der Erzeugung von Biogas. Diese Kombination hat sich laut Appropedia nicht durchgesetzt.^[4]

Was im Haufen passiert

Bei der klassischen Kompostierung wird das Material mehrmals umgesetzt. Beim Biomeiler wird es einmal gemischt, verdichtet und dann so belassen.^[2] Zuerst vermehren sich Mikroorganismen, die leicht abbaubare Stoffe wie Glucose zersetzen. Dabei entsteht überschüssige Energie, die als Wärme abgegeben wird. Im Kern sind laut Literatur 60 bis 70 °C möglich.^[2] Kompost-Tipps nennt für günstige Bedingungen 50 bis 60 Grad, was ausreicht, um Wasser für Heizung oder Warmwasser zu erhitzen.^[5]

Wie es im Inneren aussieht, haben Dresdner Messungen genauer gezeigt. Der Haufen teilt sich in eine Randzone (bis 0,5 Meter Abstand zur Oberfläche), eine Mittelzone und eine Kernzone ab 1,5 Metern. Sauerstoff war nur in der Randzone nachweisbar. In der Kernzone wurden Konzentrationen über 40 Prozent Kohlenstoffdioxid beziehungsweise 30 Prozent Methan gemessen. Die höchsten Temperaturen traten im Übergang von der Randzone zur Mittelzone auf, weil dort Belüftung, Wassergehalt und geringe Wärmeverluste zusammenkommen.^[3] In der Randzone war kein Methan nachweisbar. Die Arbeit geht deshalb davon aus, dass keines entweicht, und hält fest, dass dies noch belegt werden müsste.^[3]

Die Wärme hält lange an: Nach Wikipedia setzt der Abbau über bis zu zwölf Monate Wärme frei, danach ist aus dem Material Kompost geworden.^[1] Die Masterarbeit nennt Rottezeiten von 6 bis 18 Monaten, bei Häcksel von vier bis sechs Zentimetern Länge bis zu 18 Monate Wärme.^[2] Der fertige Kompost lässt sich auf Beeten und Feldern weiterverwenden, ganz im Sinne der Kreislaufwirtschaft.^[5]

Aufbau und Material

Als Material dient Baum- und Strauchschnitt. Die Äste sollten nicht dicker als 10 Zentimeter sein, damit Rinde und Feuchtigkeit ausreichend vertreten sind, und möglichst frisch gehäckselt werden. Blätter und Rinde liefern Stickstoff. Je nach Feuchte kommt bis zu ein Drittel Wasser dazu.^[2] Optional lässt sich Mist beimischen (10 bis 30 Prozent), was die Rotte verkürzt und die Wärmeentwicklung steigert. Mist aus Massentierhaltung gilt nach einer in der Masterarbeit zitierten Praxisquelle als ungeeignet, weil Antibiotika die Mikroorganismen töten und dann keine Wärme entstehen kann.^[2]

Üblich ist ein runder Haufen mit bis zu neun Metern Durchmesser und bis zu drei Metern Höhe, aufgebaut auf Teichfolie oder einem Betonfundament. Der nährstoffreiche Sickersaft wird in einem Behältnis aufgefangen und regelmäßig wieder aufgebracht. Die Masterarbeit verweist dazu auf das Wasserhaushaltsgesetz.^[2] Die Wärme holen mehrere Ebenen spiralförmig verlegter Rohre aus PE-HD heraus (32 Millimeter Außendurchmesser). Die äußeren 60 bis 80 Zentimeter dienen als Dämmung. Für den Winterbetrieb muss dem Wasser Glykol als Frostschutz zugesetzt werden. Weil PE-Rohr nicht diffusionssicher ist, wird der Meiler über einen Plattenwärmeübertrager an eine Heizung angeschlossen.^[2]

Wie groß muss ein Biomeiler sein?

Hier gehen die Angaben auseinander. Appropedia nennt etwa 8.000 Liter Biomasse, damit im Winter die Temperatur gehalten wird, bei der die Kompostierung weiterläuft.^[4] Kompost-Tipps rechnet mit etwa 100 Kubikmetern oder mehr: Dann ist mit passender Dämmung der Wärmeverlust gering, und die Kompostheizung läuft im Winter problemlos.^[5] Die Messungen sprechen eher für die größeren Werte. In den Dresdner Versuchen sank das Temperaturniveau bei Biomeilern unter 30 Kubikmetern im Zeitverlauf deutlicher als bei Biomeilern über 50 Kubikmetern. Für einen Versuch über 140 Tage empfiehlt die Arbeit mindestens 35 Kubikmeter.^[3]

Ein Modell mit nur einem Kubikmeter erreichte in der Masterarbeit innerhalb von drei Tagen 62 °C. Danach sank die Temperatur, und die entnommene Wärmemenge blieb unerwartet niedrig. Das Ziel, die Leistung in Abhängigkeit von der Größe zu bestimmen, wurde nach eigener Aussage nicht erreicht. Für weitere Versuche wird ein Modell von 10 Kubikmetern empfohlen.^[2]

Eine Dresdner Diplomarbeit vermutet: Größere Biomeiler setzen nicht proportional mehr Wärme frei, halten ihr Niveau aber länger.

Kerngedanke

Zur Leistung gilt als Faustregel aus der Literatur: 1 Kilowatt je 10 Kubikmeter. In Dresden lag die höchste abgreifbare Wärmeleistung bei etwa 5 Kilowatt über rund 60 Tage, bei 12 Stunden Wärmeentzug am Tag, und damit etwa 10 Prozent unter der Faustregel.^[3] Dabei gilt: Wer Wärme entzieht, senkt die Temperatur. Biomeiler ohne Wärmeentzug erreichten nach rund 30 Tagen 67 °C, mit Wärmeentzug lag das Niveau bei 45 bis 50 °C.^[3] Die Arbeit hält deshalb eine Fußbodenheizung mit 45 bis 50 °C Vorlauftemperatur für denkbar.^[3]

Praxisbeispiele

Schloss Tempelhof in Bayern betreibt einen Biomeiler mit 150 Kubikmetern aus Grünschnitt, Pferdemist und Hühnermist, ausgestattet mit 300 Metern PE-Rohr. Er beheizte ein Gewächshaus von 400 Quadratmetern von November bis März so, dass es nahezu frostfrei blieb. An extrem kalten Tagen ab minus 15 Grad reichte der Meiler allein nicht mehr aus.^[2] Nach Auskunft von Michael Stang, der die Anlage anleitet, sollte die Oberfläche nicht abgedeckt werden, weil einige Mikroorganismen Sonnenlicht brauchen. Die Temperatur sollte außerdem nicht unter 38 °C fallen, sonst kann die Rotte zum Erliegen kommen.^[2]

Der Biomeiler in Gattendorf (Bayern) mit 45 Kubikmetern sollte ein Wohnhaus unterstützen. Zum Stand der Masterarbeit von 2014 war er in der Pilotphase und erreichte sein Ziel noch nicht, einen Pufferspeicher dauerhaft auf über 50 °C zu bringen. Nach zwei Tagen Beladung mit 60 °C war der Meiler zu stark abgekühlt, ein neuer Versuch war erst nach etwa einer Woche möglich.^[2]

Auch Schulen und Projekte nutzen die Technik. Die GTS 2001 Haupt- und Realschule in Syke speist die Wärme in die Heizung des Schulgewächshauses ein. Das Naturschutzzentrum Arche Noah in Menden beheizt eine Aquaponik-Anlage, in der Tilapien gezüchtet werden, nach zwei Monaten Testphase. Ein Workshop in Hennef (NRW) zum Bau eines Biomeilers wurde von einer Wirtschaftsgemeinschaft der Solidarischen Landwirtschaft aus Bonn veranstaltet.^[5] In Wittenberg wurden für ein Kunstprojekt zum Reformationsjubiläum elf Biomeiler zur Beheizung eines tropischen Pflanzenbeets errichtet. Ihre Messdaten sind die Grundlage der Dresdner Diplomarbeit.^[3]

Kompost-Tipps hält fest, dass Biomeiler in der industriellen Energiegewinnung so gut wie keine Rolle spielen und vor allem in gemeinnützigen Projekten und bei Selbstversorger*innen laufen.^[5]

Grenzen und offene Fragen

Eine Heizung ersetzt der Biomeiler selten. Die Dresdner Arbeit verweist auf geringe Wärmeleistungen im Vergleich zu anderen Verfahren und nennt ihn eine Nischentechnologie. Interessant ist er vor allem für Grün- und Strauchschnitt, für den es bisher keine optimale energetische Verwertung gibt. Ob die Technik kosteneffizient und konkurrenzfähig sein kann, lässt die Arbeit offen.^[3] Wer zuverlässig Wärme braucht, plant deshalb eine Rückfalloption ein. In Tempelhof genügte der Meiler bei starkem Frost nicht allein.^[2]

Offen sind auch rechtliche und hygienische Fragen. Die Diplomarbeit nennt Fragen zu gesetzlichen Rahmenbedingungen und zu hygienischen Aspekten im Umgang mit bestimmten Abfallstoffen als noch zu klären. Dazu kommt der Aufwand beim Aufbau: Die Dresdner Arbeit stellt fest, dass die Aufbauqualität das Betriebsverhalten überraschend stark beeinflusst, weil sie die Zuverlässigkeit des Wärmeentzugs und den Wassergehalt bestimmt.^[3]

Für wen sich die Methode eignet

Die Dresdner Arbeit sieht Anwendungen vor allem im ländlichen Raum und bei Niedertemperaturheizungen, etwa für Ställe, Hallen oder Fußbodenheizungen.^[3] Dazu passen Höfe mit anfallendem Grünschnitt, Gärtnereien und Selbstversorger*innen, ebenso Permakultur-Projekte, die Stoffkreisläufe schließen wollen. In einen normalen Gartenkomposter lässt sich eine Kompostheizung zwar theoretisch einbauen, doch Materialmenge und Temperaturen reichen dort laut Kompost-Tipps nicht für vernünftige Ergebnisse.^[5]