Biomasse- die Erklärung von Rolf Hinrichs dazu

Biomasse / Erneuerbare Energien

1. Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse

Biomasse kann durch den Anbau nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden. Nachwachsende Rohstoffe sind allgemein land- und forstwirtschaftlich hergestellte Produkte, die im Nichtnahrungsbereich verwendet werden. Außerdem gehören zu den nachwachsenden Rohstoffen Industriepflanzen, die zur stofflichen Nutzung angebaut werden, und Energiepflanzen, die energetisch genutzt werden. Die Verwendungszwecke nachwachsender Rohstoffe können also die industrielle Weiterverarbeitung, aber auch die Erzeugung von Wärme, Strom oder anderer Energieformen sein.
Biomasse fällt aber auch als biogene Reststoffe an. Organische Reststoffe entstehen in der Land- und Forstwirtschaft, der Industrie und Haushalten. Dazu zählen: Abfall- und Restholz, Stroh, Gras, Laub, Gülle, Klärschlamm und organischer Hausmüll.
Die energetische Nutzung dient dabei der Bereitstellung von Kraft, Wärme und Strom, wohingegen mit der stofflichen Nutzung Produkte für den materiellen Gebrauch erzeugt werden.

2. Möglichkeiten der Energiebereitstellung aus Biomasse

Die Biomassenutzung ist die älteste Form der Wärmeerzeugung. Mittlerweile wird allerdings nicht mehr nur Holz verwendet. Unter Biomasse versteht man vielmehr alle durch Pflanzen und Tiere erzeugten organischen Substanzen, auch die Folge- und Nebenprodukte.
Die Rohstoffe für die energetische Nutzung können land- und forstwirtschaftliche Produkte sein, die speziell für die Energiegewinnung produziert werden. Aber auch Rückstände und Abfälle, die in der Land- und Forstwirtschaft, in Haushalten, Gewerbe und Industrie anfallen, können als Rohstoffe dienen.
Biomasse ist vielseitig. Sie kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Mit ihrer Hilfe lassen sich sowohl Wärme als auch Strom erzeugen. Außerdem kann sie als Kraftstoff verwendet werden.
Die energetische Verwertung der Biomasse erfolgt weitgehend Kohlendioxid-neutral. Das bedeutet, dass bei der Verbrennung nur so viel Kohlendioxid frei wird, wie beim Wachstum der Biomasse zuvor aufgenommen wurde. Würde die Biomasse ungenutzt verrotten, entstünde dieselbe Menge an Kohlendioxid. Lediglich für die Bereitstellung der Endenergie (der Energie am Gebäude), also für Aufbereitung und Transport, wird noch zusätzliches Kohlendioxid freigesetzt.

2.1 Feste Biomasse

Holz, aber auch sonstige biogene Brennstoffe, bezeichnet man als feste Biomasse. Diese Brennstoffe werden in einer Heizzentrale verfeuert. Die dabei entstehende Wärme wird über ein Wärmenetz zu den Verbrauchern geliefert. Der bevorzugte Brennstoff sind Holzhackschnitzel. Bei dezentralen Systemen ist außerdem die Holzpelletheizung eine häufige Variante. Sie kann in allen Leistungsspektren für einzelne Gebäude verbaut werden.

2.1.1 Holzhackschnitzel

Holzhackschnitzel bestehen aus zerkleinertem Restholz, aus Gebrauchtholz und Waldrestholz. Sie werden hauptsächlich in Anlagen mit mehr als 100 kW Wärmeleistung verbrannt. Eine Transportschnecke befördert die Hackschnitzel aus dem Vorratslager zum Feuerrost. Auf dem Weg dorthin werden sie durch die warmen Abgase getrocknet und vorgewärmt. Die Hackschnitzel gelangen danach in den Feuerraum und verbrennen dort. Die entstehende Wärme wird über den Wärmetauscher an den Heizkreislauf abgegeben, die anfallende Asche durch eine Schnecke automatisch abgeführt. Der Wassergehalt des Brennstoffs kann stark schwanken, ein höherer Wassergehalt hat einen schlechteren Heizwert zur Folge.
Eine Holzhackschnitzelheizung wird in der Regel vollautomatisch betrieben und versorgt meist mehrere Wohneinheiten mit Wärme.

2.1.2 Holzpellets

Generell zeichnen sich Holzpellets gegenüber anderen biogenen Festbrennstoffen durch eine hohe volumetrische Energiedichte aus, die auf den geringen Wasser- und Aschegehalt der Pellets zurückgeführt werden kann. Weiterhin weisen Holzpellets logistische Vorteile auf, da die hohe Schüttdichte, geringe Feinanteile und die gute Lagerstabilität der Pellets (mechanische Festigkeit) einen effektiven Brennstofftransport ermöglichen, gute Dosier- und Fließeigenschaften sowie geringe Staubentwicklungen bei Umschlagsprozessen bewirken. Aufgrund der Rohstoffaufbereitungs- und Konditionierungsmaßnahmen während der Holzpelletproduktion ist ein Höchstmaß an Homogenität bezüglich der mechanisch-physikalischen und chemisch-stofflichen Brennstoffeigenschaften erreichbar. Damit besteht die Möglichkeit zur Standardisierung von Holzpellets entsprechend der Rohstoffherkunft und Brennstoffcharakteristik. Diesen vorteilhaften Brennstoffeigenschaften steht vor allem der Nachteil erheblich höherer Produktionskosten im Vergleich zu nicht bzw. nur einfach aufbereiteten Biomassebrennstoffen (z.B. Scheitholz oder Holzhackschnitzel) gegenüber.

2.2 Gasförmige Biomasse

Gasförmige Biomasse kann entweder direkt verstromt oder in das städtische Gasnetz eingespeist werden.
Die Verstromung erfolgt über ein Blockheizkraftwerk (BHKW). Es besteht aus einer Motor-Generator-Einheit, die Strom erzeugt. Der Motor ist ein einfacher Ottomotor, der Generator ein handelsüblicher Generator zur Stromerzeugung. Die dabei entstehende Wärme wird über Wärmetauscher, die sowohl am Motor selbst als auch im Abgasbereich sitzen, abgeführt und in ein Wärmenetz eingespeist. Der Gesamtwirkungsgrad eines BHKW liegt über dem Wirkungsgrad eines konventionellen Kraftwerks, da die Wärme auch noch genutzt werden kann. Er beträgt ungefähr 90 Prozent. Damit er so hoch bleibt, muss das BHKW möglichst viele Volllaststunden haben.
Für die direkte Einspeisung des Gases in das Gasnetz spricht die Vor-Ort-Verbrennung beim Verbraucher. Die Wärme muss dann nicht zusätzlich transportiert werden.

2.3 Flüssige Biomasse

Zu der flüssigen Biomasse zählt man den Biodiesel und das Bioäthanol. Bei der Herstellung von Biodiesel werden hauptsächlich Pflanzen wie Raps, Soja und Sonnenblumen verwendet. Bioäthanol wird aus zuckerhaltigen Pflanzen wie Zuckerrohr, Zuckerrüben, Kartoffeln und Weizen gewonnen.
Flüssige Biomasse wird hauptsächlich im Verkehrsbereich verwendet. Zur Wärmeversorgung spielt flüssige Biomasse nur eine untergeordnete Rolle.

3. Chancen der Biomassenutzung

Aus ökologischer Sicht bietet der Anbau und die Nutzung von Biomasse zur Energieerzeugung vielfältige Chancen. So leistet diese Energieform einen Beitrag zur Schonung der zunehmend knapper werdenden fossilen Energieträger. Darüber hinaus wird bei der energetischen Nutzung lediglich das während des Pflanzenwachstums gebundene Kohlendioxid freigesetzt.
Durch den Biomasseanbau können darüber hinaus positive Effekte für den Naturhaushalt erreicht werden. Ein Potenzial besteht in dieser Hinsicht etwa, wenn zuvor intensiv genutzte Ackerflächen durch nachhaltige Anbauformen von Biomassepflanzen abgelöst werden.
Zudem sind die Chancen der Biomassenutzung umso größer, je effizienter der Einsatz und die dabei erzielte Einsparung von Treibhausgas-Emissionen sind.
Im Vergleich zu anderen Energieträgern bietet Biomasse vielfältige Vorzüge. So ist es möglich, diese als feste, flüssige und gasförmige Energieträger zur Verfügung zu stellen. Folglich können mit Biomasse im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien alle Energieformen ersetzt werden. Außerdem kann Biomasse wegen der guten Lagerfähigkeit zeitlich und räumlich flexibel zur Verfügung gestellt werden.
Weitere Chancen liegen in der Entwicklung neuer Technologien. So werden im Rahmen der Biomassenutzung zahlreiche neue Verfahren entwickelt und optimiert, wodurch Deutschland seine führende Position als Technologieanbieter weiter ausbauen kann.

4. Grenzen der Biomassenutzung

Diese Vorteile der Verwendung von Bomasse als Energieträger stehen aber unter dem Vorbehalt begrenzter Flächenverfügbarkeit und der Beachtung ökologischer Erfordernisse.

4.1 Begrenzte Menge der in Deutschland herstellbaren Biomasse

Auch bei einer Verwendung der beiden Biomasseformen biogene Reststoffe und nachwachsende Rohstoffe kann nur ein Teil des Primärenergiebedarfes der Bundesrepublik Deutschland gedeckt werden.
Da landwirtschaftliche Produktionsflächen begrenzt sind, ist auch das Potenzial nachwachsender Rohstoffe eingeschränkt. Auf dieser Grundlage ist davon auszugehen, dass bis zum Jahre 2030 eine Ausweitung der landwirtschaftlichen Flächen zum Anbau von Biomasse von derzeit 1,6 Mio. ha auf 3 bis 4 Mio. ha möglich ist.
Bei einer Gesamtbetrachtung der Potenziale von Reststoffen und nachwachsenden Rohstoffen ergibt sich bezüglich Biomasse nationaler Herkunft ein maximal zu erreichender Deckungsbeitrag in Höhe von 10% des Primärenergieverbrauchs bis zum Jahre 2030.

4.2 Umweltgefährdungen durch den Biomasseanbau

Deutliche Grenzen werden dem zügig vorangetriebenen Anbau und der Nutzung von Biomasse im Hinblick auf die Umweltrisiken gesetzt, die diese sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene mit sich bringen. Als umweltgefährdend erweist sich dabei die intensiv-landwirtschaftlich betriebene Biomasseerzeugung. Diese Gefährdungen müssen durch eine Anpassung des rechtlichen Rahmens eingedämmt werden.
In rechtlicher Hinsicht sollten für den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen grundsätzlich die gleichen Standards wie für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion gelten. Die Veränderungen der Landwirtschaft, die angesichts der gezielten Förderung des Anbaus von nachwachsenden Rohstoffen zu erwarten sind, sind allerdings Anlass dafür, die umweltverträgliche Entwicklung der Landwirtschaft insgesamt voranzutreiben.

5. Förderung der Biomassenutzung

Die Förderung der Biomasse kann grundsätzlich einen jeweils unterschiedlichen Beitrag zur Erreichung agrar-, energie- und umweltpolitischer Ziele leisten. Dabei ist aber auch auf die Kosten und die Konflikte zwischen diesen Zielen zu achten. Gerade wenn mehrere Ziele gleichzeitig verfolgt werden können, sollte im Zweifel dem Klimaschutz auf der Grundlage eines naturverträglichen Anbaus Vorrang eingeräumt werden. Die Minderung von Treibhausgasen, die durch die energetische Nutzung von Biomasse tatsächlich erzielt werden kann, wird allerdings wegen nicht hinreichender ökobilanzieller Betrachtungen tendenziell überschätzt. Dennoch lassen die bisherigen Ergebnisse den Schluss zu, dass die stationäre Nutzung von Biomasse zur Strom- und Wärmeerzeugung vorteilhaft gegenüber der Nutzung von Biomasse als Kraftstoff ist. Eine priorisierte Förderung des Einsatzes von Biomasse im Transportsektor nutzt die Potenziale der Biomasse hinsichtlich des Klimaschutzziels nicht optimal. Es sollte deswegen nur ein mäßiger Ausbau der Biokraftstoffe angestrebt werden. Die stationäre Nutzung zeigt vor allem bei der Wärmenutzung sowie bei kombinierter Wärme- und Stromnutzung gute Treibhausgas-Einsparungspotenziale. Ein Ausbau dieser kombinierten Nutzung sollte deswegen auf jeden Fall angestrebt werden.
Betrachtet man die Nutzung der Biomasse getrennt nach den zur Verfügung stehenden Fraktionen, sollte bis auf die fermentativ nutzbaren Reststoffe und nachwachsenden Rohstoffe wenig Biomasse für die Kraftstoffherstellung genutzt werden. Feste Biomasse, vor allem der Rohstoff Holz, sollte vielmehr für die Bereitstellung von Wärme eingesetzt werden. Insbesondere die Nutzung für Hochtemperaturprozesswärme in der Industrie stellt einen sinnvollen Einsatz dar, da keine andere erneuerbare Energie diese substituieren kann.

6. Fazit

Eine künftige umfangreichere Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung setzt positive Bilanzen im Hinblick auf Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit voraus. Die Wirtschaftlichkeit hängt in erheblichem Maße von der Konkurrenzfähigkeit gegenüber fossilen Energieträgern und deren Erzeugnissen ab. Es gäbe also drei Möglichkeiten, diesen Vergleich für die Bioenergie zu entscheiden.

(1) Die Verbraucher müssten aus ökologischen Gründen trotz höherer Preise Bioenergie gegenüber fossilen Energien bevorzugen.

(2) Die Produktions- und Verarbeitungskosten von Biomasse müssten so niedrig sein, dass die Preise von Bioenergie die fossiler Brennstoffe unterbieten könnten.

(3) Fossile Brennstoffe müssten so teuer sein, dass Bioenergie vergleichsweise billig erscheint.

Es ist durchaus lohnenswert, die Aufmerksamkeit mehr den nachwachsenden Rohstoffen und deren Verwendung zu schenken, weil diese fast vollständig biologisch abbaubar sind. Sofern der Energieaufwand nicht den Energieertrag übersteigt, wäre ein Umstieg durchaus rentabel. Denn angesichts der immer knapper werdenden fossilen Rohstoffe, ist es wichtig, sich frühzeitig eine Alternative auszudenken. Besonders Kraftstoffe aus Rapsöl (z.B. Biodiesel) haben ihre Umweltverträglichkeit bereits bewiesen.

Eine nachhaltige Biomasseförderungsstrategie muss zwei grundlegende Anforderungen erfüllen:
(1) Sie muss die Biomassenutzung im Hinblick auf die Vermeidung von Treibhausgas-Emissionen optimieren.
(2) Sie muss für einen umweltgerechten Energiepflanzenanbau einen Rahmen auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene bereitstellen.