Strom und Wärme aus Pflanzen und Ernteabfällen: Biomasse-Nutzung

Biomasse-Nutzung

Der Einsatz von Biomasse als Ausgangsmaterial zur klimaschonenden Energiegewinnung wird weltweit intensiv ausgebaut.
Es gibt drei gängige Nutzungstechniken:

  • Stromerzeugung (auf Basis von Vergärungsgas, das entweder direkt zum Heizen oder als Brennstoff genutzt, ins Gasnetz eingespeist oder in Blockheizkraftwerken zur Wärme- und Stromerzeugung verwendet wird)
  • Thermische Nutzung (durch Verbrennung, Basis sind Holzhackschnitzel oder Holzpellets und faserige Materialien wie Stroh).
  • Kraftstofferzeugung (vor allem aus ölhaltigen Pflanzenmaterialien)

Energiegewinnung aus Biomasse mittels Vergärung ist weit verbreitet. Basis für den Prozess sind alle vergärungsfähigen pflanzlichen Stoffe. Das Ausgangsmaterial wird entweder eigens angepflanzt (sogenannte „Energiepflanzen“ wie Mais oder Getreide), aber es werden auch bislang ungenutzte Pflanzenbestandteile und Ernteabfälle (sog. biogene Stoffe, etwa Reisstroh, Strünke und Blätter von Bananenstauden oder Ananaspflanzen) sowie Abfälle aus der industriellen Lebensmittelverarbeitung oder aus kommunaler Bioabfallsammlung genutzt. Gülle, Dung, Klärschlamm und Schlachtabfälle können ebenfalls verwertet werden. Je nach eingesetztem Material ist die Gasausbeute sehr unterschiedlich. Die erzeugte „Bioenergie“ (eigentlich: biobasierte Energie) unterscheidet sich nicht von der Energie aus fossilen oder anderen regenerativen Quellen.

Verfahren und Kritik

In Biogasanlagen wird die als Substrat bezeichnete Biomasse in einem aneroben (das heißt ohne Sauerstoff ablaufenden) Prozess vergoren. Dabei entstehen unter anderem CO2, Methan und Gärreste. Das Methan wird zumeist in angeschlossenen kleinen Blockheizkraftwerken zur Wärme- und Stromerzeugung genutzt. Es kann auch – zu Biomethan aufbereitet – direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden. Die verbleibenden, noch immer nährstoffreichen Vergärungsreste dienen als hochwertiger Dünger. Da bei der Energiegewinnung aus Biomasse nur so viel Kohlendioxid freigesetzt wird, wie die Pflanzen vorher gebunden hatten, gilt das Verfahren als CO2-neutral.

Bei Mangel an energetisch nutzbaren Ernteabfällen setzen viele Anlagenbetreiber auf den sehr ertragreichen Mais als Substrat (ca. 200 m3 Biogas/Tonne). Zu große Anpflanzungen in Monokulturen führen jedoch zum Rückgang der tierischen und pflanzlichen Vielfalt. Angesichts der Nahrungsmittelknappheit in vielen Ländern wird auch der Einsatz essbarer Pflanzen zur Biogasgewinnung kritisiert. Eine Lösung liegt in der verstärkten Nutzung nichtessbarer Pflanzenbestandteile, von Ernterückständen sowie von Bio-Abfällen.

Ein Nebenzweig der Biomassenutzung ist die Verbrennung von Holzhackschnitzeln, die meist zu Pellets gepresst werden. Sie eignen sich für den Einsatz in privaten Heizungsanlagen oder in Biomasse- beziehungsweise Blockheizkraftwerken. Werden eigens schnellwachsende Hölzer für die Pelletherstellung angepflanzt, ohne neue Monokulturen zu schaffen, ergibt sich hieraus ein zusätzlicher Klimaschutzeffekt.

Nutzung und Potenziale

Die 2012 in Deutschland betriebenen 7515 Biogasanlagen mit 7647 Megawatt installierter Kapazität produzierten ca. 40,9 Mrd. Kilowattstunden Strom, 131,3 Mrd. Kilowattstunden Wärme sowie Treibstoffe. Durch ihren Betrieb wurden die Emission von ca. 66 Mio. Tonnen Treibhausgasen vermieden (www.unendlich-viel-energie.de). 2011 deckte die Nutzung von Holzpellets bzw. Holzhackschnitzeln sieben Prozent des deutschen Wärmeverbrauchs und 1,9 Prozent des Stromverbrauchs. Dabei wurde die Emission von ca. 60,1 Mio. Tonnen Treibhausgasen vermieden (www.unendlich-viel-energie.de/de/bioenergie/biogas.html).
Weltweit deckten Biogasanlagen 2011 ca. zwölf Prozent des globalen Energieverbrauchs. Für 2030 prognostiziert der „World Energy Outlook 2006–2030“ der OECD und der IEA einen Anteil von 14 Prozent am dann allerdings sehr stark gewachsenen globalen Energieverbrauch (www.iea.org).

Weltweit gibt es für die Energieerzeugung aus Biomasse große Ausbaupotenziale. Die besonders für dezentrale Anlagen geeignete Technologie ist vor allem für agrarische Regionen ohne Stromnetz-Strukturen, wie zum Beispiel in Asien, geeignet. Ihr Betrieb ermöglicht eine Stromversorgung als Insellösung (ohne Anbindung an größere Netze) und bringt damit auch Energieversorgungssicherheit für die Bevölkerung und Wirtschaft in entlegenen Regionen. Zusätzlich bieten die Biomassekraftwerke auch der Landwirtschaft zusätzliche Absatzchancen.

Wie solche Anlagen konkret aussehen können, zeigen vier Projekte auf den Philippinen. Der ThomasLloyd Cleantech Infrastructure Fund errichtet hier Biomassekraftwerke mit zusammen 100 Megawatt Leistung, die über eine Million Menschen mit umweltfreundlicher Energie versorgen werden.