Biomasse

Biomasse eignet sich neben der Stromerzeugung auch zur Wärmeerzeugung und liefert außerdem sowohl flüssige als auch feste Kraftstoffe.

Biomasse: Definition

Neben Wind- und Wasserenergie, die sich ausschließlich für die Stromerzeugung eignen, und Sonnenenergie, die sich außerdem als Heizenergie nutzen lässt, kommen wir nun zum echten Multi-Talent unter den Erneuerbaren Energien: die Biomasse. In der Stromerzeugung hat sie unter den Erneuerbaren Energien einen Anteil von knapp 7% (BMWI, 2018), aber sie eignet sich auch zur Wärmeerzeugung und liefert außerdem sowohl flüssige als auch feste Kraftstoffe.

Typische Lieferanten für Biomasse sind aus den Wäldern das Holz und seine Abfallstoffe, aus der Landwirtschaft Stroh, Ernteabfälle und Gülle, aus Haushalten Biomüll, zusätzlich speziell angebaute Pflanzen wie zum Beispiel Raps und Mais. Obwohl bei der Verbrennung bzw. Vergasung ebenfalls das Treibhausgas CO2 freigesetzt wird, kann man dennoch von einem klimaneutralen Prozess sprechen, da die selbe Menge CO2 kurz zuvor beim Wachstum aufgenommen wurde.

Funktionsweise

Entsprechend des gewünschten Verwendungszweckes gibt es verschiedene Arten von technischen Anlagen, um diese Energieform nutzbar zu machen.

Biogas-Kraftwerke nutzen sie direkt, um daraus Strom oder Wärme zu erzeugen. Das Herzstück einer Biogasanlage ist der Fermenter, in dem die zerkleinerten Substrate mithilfe von Mikroorganismen vergärt werden. Das entstehende Biogas kann nun:

Entweder einem Blockheizkraftwerk zugeführt werden, das mithilfe eines Gasmotors Strom und Wärme erzeugt.
Oder in einer Gasaufbereitungsanlage gereinigt werden. Das Endprodukt Biomethan kann dann wie normales Erdgas für die Stromerzeugung, Heizung oder als Biokraftstoff an speziellen Tankstellen verwendet werden
Oder auch problemlos in Gasbehältern gespeichert werden

Biomasse als Heizstoff in privaten Haushalten: Pellets aus Holz sind eine weitere Form der Nutzung zur Energieerzeugung, in diesem Falle der Beheizung von Einfamilienhäusern. Im Prinzip handelt es sich um eine moderne Form des Holzofens, mit höherem Wirkungsgrad und deutlich geringerer Emission (CO2, Staub, Rauchentwicklung und Asche). Heutige moderne Pellet-Heizkessel sind eine ökologische Alternative zu Erdgas- und Öl-Heizungen.

Bio-Kraftstoffe sind die flüssige Form des gereinigten Biomasse-Produktes, das als reiner Biokraftstoff Bioethanol hauptsächlich aus Weizen, Zuckerrohr oder Zuckerrüben gewonnen wird. Außerdem existiert der Biodiesel. Dabei handelt es sich um einen Biokraftstoff auf der Basis von Pflanzenölen, die mit Methanol verestert werden. Durch seine große Ähnlichkeit mit mineralischem Diesel kann dieser Kraftstoff sogar in normalen Diesel-Fahrzeugen verwendet werden.

Praktischer Einsatz

Heutzutage ist die Energie aus Biomasse zu einem wichtigen Faktor geworden, wenn wir von den Erneuerbaren Energien sprechen. Besonders ihre Vielseitigkeit und ihre ausgezeichnete Speicherfähigkeit sind große Vorteile.

Während die Stromerzeug in Biogas-Kraftwerken unter den erneuerbaren Energien eher noch einen kleineren Prozentsatz ausmacht, liegt der Anteil am Endenergieverbrauch Wärme und Kälte bei stolzen 86 % und beim Verkehr sogar bei 88 %.

Im letzten Bereich ist die Biomasse praktisch konkurrenzlos, denn weitere nachhaltige Antriebskonzepte wie Sonnenenergie und Windenergie können nur indirekt im Verkehr in Form von Strom genutzt werden, um damit zum Beispiel ein Elektro-Automobil anzutreiben.

Die Energie aus Biomasse kann im Prinzip überall dort eingesetzt werden, wo bisher die traditionellen, fossilen Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle eingesetzt werden. Fossile Brennstoffe sind zwar im weiteren Sinne auch „Biomasse“, die aber bereits vor Jahrmillionen aus pflanzlichen und tierischen Resten gebildet wurde. Daher ist das in ihr enthaltene CO2 ebenfalls seit Jahrmillionen in ihr gespeichert und wird heutzutage zeitversetzt bei der Verbrennung freigesetzt. Dies führt zu dem bekannten Übersättigungseffekt an CO2 in der Atmosphäre. Außerdem erfolgt die Verbrennung wesentlich unreiner als bei der kontrollierten Vergasung von Biomasse.

Auch wenn sie theoretisch in naher Zukunft bis zu 25% des Gesamt-Energiebedarfs an Wärme, Strom und Kraftstoff decken könnte (Prognose für das Jahr 2050 der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e.V., Stand 2011), so setzt die Bundesregierung dennoch weiterhin verstärkt auf Solar- und Windenergie, um eine Monokultur der Landwirtschaft zu vermeiden.

Dennoch gibt es ein weiteres interessantes Einsatzgebiet: den stofflichen Einsatz. Mit neuester Forschung gelingt es, zum Beispiel Handy-Displays aus Zucker und Fahrradschläuche aus Löwenzahn herzustellen (BMEL, 2020). In unserem Beitrag geht es aber ausschließlich um den Energieaspekt der Biomasse.

Auswirkungen auf die Umwelt

Bei allen Vorteilen, welche die Energie aus Biomasse bietet, gibt es dennoch einige Kritikpunkte und Risiken, die nicht unerwähnt bleiben sollen. Bei dem flächendeckenden Anbau von sogenannten Energiepflanzen entstehen große Monokulturen, die zum einen ein erhöhtes Risiko an Schädlingsbefall haben und zum anderen den Lebensraum für Insekten und die Biodiversität gefährden.

Außerdem müssen große Mengen von Kunstdüngern eingesetzt werden, die zum einen Treibhausgase emittieren (Stickstoff) und zum anderen ins Grundwasser gelangen (Nitrat). Ebenfalls müssen Pestizide eingesetzt werden, da die natürlichen Feinde fehlen. Schließlich sind auch der Anbau, die Ernte und die weitere Verarbeitung resourcenfressend. Gleichzeitig gehen landwirtschaftliche Flächen für die Nahrungsmittelerzeugung verloren.

Trotz dieser Risiken kommt der Energie aus Biomasse eine erhebliche Rolle zu. Insbesondere bei Kraftstoffen für den Verkehr ist ein schneller Abschied vom Mineralöl notwendig. Die negativen Auswirkungen auf die Umwelt und die erhöhten Transportrisiken über weite Entfernungen per Schiff, Tankwagen oder Pipeline, die regelmäßig Anlass bedrohlicher Umweltkatastrophen sind, lassen die überschaubaren Risiken dieser Energieform im Moment in den Hintergrund treten, bis andere Antriebkonzepte für den Verkehr gefunden sind, wie zum Beispiel Wasserstoff-Antrieb oder Speicherbatterien großer Kapazität für Solarmobile.