Biomasse
Zu den erneuerbaren Energien zählt auch die Biomasse,
also durch Pflanzen oder Tiere angefallene bzw. erzeugte organische
Substanzen. Aus diesen lassen sich feste, flüssige oder gasförmige
Energieträger erzeugen. Regenerativ ist dies, solange kein Raubbau
an der Vegetation betrieben wird.
Gallerie
Zur Biomasse gehören u.a. Nebenprodukte tierischer Herkunft aus der Landwirtschaft.
Bild: Baunetz (yk), Berlin
01|06
Abfälle pflanzlicher und tierischer Herkunft bilden das Grundmaterial für die Erzeugung von Biogas.
Bild: Baunetz (bo), Berlin
02|06
Der Begriff „Biomasse“ ist allgemein allerdings nicht eindeutig definiert und wird teils unterschiedlich verwendet. Besonders in der Ökologie besteht keine Einheitlichkeit, da Umwelt und Lebewesen wechselwirken und sich die Biomasse ständig verändert. Einfacher ist der energetische Begriff von Biomasse, da hier vor allem die Stoffe betrachtet werden, die als Energiequelle genutzt werden können. Die Europäische Union hat im Zuge der Erneuerbare-Energien-Richtlinie definiert, dass Biomasse der biologisch abbaubare Bestandteil von Erzeugnissen, Reststoffen oder Abfällen der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft sowie der Fischerei und der Aquakultur sind, außerdem alle biologisch abbaubaren Abfälle, die in Haushalten und der Industrie anfallen. Fossile Energieträger werden üblicherweise nicht zur Biomasse gezählt, selbst wenn sie streng genommen auch aus Biomasse entstanden sind, allerdings über sehr lange Zeiträume. Welche Stoffe vergütungsrechtlich für das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) als Biomasse anerkannt werden, sind in der Biomasseverordnung (BiomasseV) geregelt.
Biomasse zur Energiegewinnung
Beim Einsatz von Biomasse zur Energieerzeugung (Strom, Wärme und Treibstoff) wird zwischen nachwachsenden Rohstoffen oder Energiepflanzen und organischem Abfall unterschieden:
- Nachwachsende Rohstoffe sind schnellwachsende Baumarten und spezielle Energiepflanzen mit hohem Trockenmasse-Ertrag zum Einsatz als Brennstoff, zucker- und stärkehaltige Ackerfrüchte für die Umwandlung in Ethanol sowie Ölfrüchte für die Gewinnung von Bioölen bzw. Biodiesel (Rapsölmethylester).
- Organische Rest-/Abfallstoffe fallen bei der Land- und Forstwirtschaft, der Industrie und in Haushalten an. Sie bilden das Grundmaterial für die Erzeugung von Biogas.
Biogas
In großen Tanks wird aus Pflanzenteilen oder auch Gülle und Mist Biogas gewonnen. Dabei läuft ein Gärprozess ab, für den spezielle Bakterien zuständig sind. Sie bauen die Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob) ab, wobei Gase wie Methan entstehen, mit einem Methangehalt von 50 bis 75 Prozent. Dieses Rohbiogas kann direkt vor Ort in einem Blockheizkraftwerk zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt oder im Anschluss so aufbereitet werden, dass es die Qualität von Erdgas besitzt. Damit kann es in das bestehende Erdgasnetz eingeleitet werden oder als Bio-Flüssiggas in Tanks transportiert und gelagert werden und so den fossilen Rohstoff Erdgas ersetzen, auch bei modernen Brennwertkesseln. Im großen Maßstab können mit Biogas (ebenso wie mit fossilem Gas) Turbinen angetrieben werden, mit denen Strom erzeugt wird. Die restliche Abwärme kann zum Heizen von Gebäuden (Fernwärme) genutzt werden. Gärreste lass sich als Dünger in der Landwirtschaft einsetzen. Die Stromerzeugung aus Biogas wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert.
Feste Stoffe
Holz kann in verschiedene Formen gebracht werden und ist daher ein praktischer Rohstoff für die Energieproduktion. Bei der Verbrennung von Holz können Wärme und Strom erzeugt werden, etwa in Pellet- oder Hackschnitzelöfen. Diese Art der Energiegewinnung gilt als CO₂-neutral, da Holz bei der Verbrennung dieselbe Menge CO₂ abgibt, die es zuvor beim Wachsen gespeichert hat. Allerding sollte höchstens so viel Holz aus dem Wald entnommen werden, wie im gleichen Zeitraum nachwächst. Außerdem entsteht bei der Verbrennung von Holz gesundheitsgefährdender Feinstaub, der vor allem in Städten zu einer großen Belastung der Luftqualität führen kann. Deshalb dürfen seit Ende 2020 ältere Öfen, die die geltenden Grenzwerte nicht einhalten, nicht mehr betrieben werden bzw. müssen mit moderner Anlagentechnik ausgestattet werden.
Flüssige Biotreibstoffe
Ebenfalls aus Pflanzen wird Biotreibstoff gewonnen. Dabei wird entweder aus Ölpflanzen wie Raps, Soja oder Ölpalme durch Umesterung des Öls mit Alkohol und durch Zugabe eines Katalysators Biodiesel hergestellt oder aus Mais, Getreide, Rüben oder anderen pflanzlichen Rohstoffen durch Vergärung Bioethanol gewonnen. Beide dienen als Beimischung in fossilen Treibstoffen.
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Zur Biomasse gehören u.a. Nebenprodukte tierischer Herkunft aus der Landwirtschaft.
Bild: Baunetz (yk), Berlin
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Abfälle pflanzlicher und tierischer Herkunft bilden das Grundmaterial für die Erzeugung von Biogas.
Bild: Baunetz (bo), Berlin
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Vor- und Nachteile
Biomasse ist für die Erzeugung von Strom und Wärme in verschiedenen Aggregatzuständen einsetzbar. Daher bietet die Nutzung von Biomasse eine Alternative zu fossilen Brennstoffen. Bei der Verbrennung der pflanzlichen Biomasse wird zudem nur so viel klimaschädliches Kohlendioxid freigesetzt, wie beim Wachsen der Pflanze gebunden wurde. Der Einsatz von Biomasse ist kostengünstig (im Vergleich zu fossilen Brennstoffen), unabhängig von Wind und Sonne und kann zudem für die Landwirte eine zusätzliche Einkommensquelle sein, womit die Landwirtschaft und der ländliche Raum gestärkt werden können. Besonders die Nutzung von Abfallstoffen zur Energiegewinnung ist im Sinne einer Kreislaufwirtschaft ökologisch durchaus sinnvoll, etwa wenn aus Gülle oder Biomüll von Kantinen Biogas gewonnen wird und die Reste als Dünger verwendet werden.
Der gezielte Anbau von Pflanzen, die zur Erzeugung von Biomasse
genutzt werden sollen, sollte jedoch auch kritisch hinterfragt
werden, besonders dann, wenn er mit dem Anbau von Nahrungsmitteln
für Mensch und Tier zu konkurrieren droht („Tank oder Teller“).
Auch die Rodung wertvoller Ökosysteme wie Wälder, Grünlandflächen
oder Moore für den Anbau energetisch nutzbarer Biomasse ist nicht
sinnvoll. EU-Richtlinien verbieten zwar die Nutzung von Biomasse
aus derart erschlossenen Böden, nicht berücksichtigt sind dort
allerdings noch Landnutzungsänderungen sowie die Umstellung auf
Monokulturen zum Anbau von energetisch effizienten Pflanzen.
Effizienz von Energie aus Biomasse
Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Wind- und Sonnenenergie
der Biomasse in der Flächeneffizienz um ein Vielfaches überlegen
sind. Dies vor allem auch vor dem technologischen Hintergrund, dass
die Stromerträge von PV-Anlagen durch neue Entwicklungen immer
weiter gesteigert werden können. Das Umweltbundesamt hat errechnet,
dass pro Hektar im Jahr rund vierzig Mal mehr Strom durch
Photovoltaik-Neuanlagen (ca. 800 MWh) erzeugt wird als
beispielsweise beim Maiseinsatz in Biogasanlagen (im Mittel 20
MWh). Diese geringe Flächeneffizienz bleibt auch, wenn man die
Speicherverluste von Strom oder die Verluste durch Umwandlung in
die meisten Arten chemischer Energieträger einberechnet.
Berücksichtigt man zusätzlich die Konkurrenzsituation mit dem
Bedarf an Anbaufläche für Lebensmittel, wird die Biomasse auch
künftig nur einen geringen Teil zur Energieversorgung beitragen
können. Das Umweltbundesamt empfiehlt deshalb, die energetische
Nutzung nicht auszuweiten. Dennoch kann die Energie aus Biomasse
künftig ein wichtiger Baustein in der Energiewende sein, besonders
wenn Abfall- und Reststoffe zur Energiegewinnung eingesetzt
werden.
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