Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Energie – Erzeugung, Handel und Transport (6)
Neben Solarstrahlung und Windkraft zählen auch Biomasse sowie Wasserkraft und Geothermie zu den erneuerbaren Energiequellen. Zwar stehen sie in der öffentlichen Wahrnehmung als alternative Lösungen zur Energieerzeugung im Schatten von Solar- und Windenergieanlagen, haben aber genügend Potential, um zur notwendigen Reduzierung von CO2-Emssionen beitragen zu können.
Biomasse – wichtigster er neuerbarer Energieträger
Zum Energieträger Biomasse zählen nachwachsende Rohstoffe aus forst- und landwirtschaftlichen Betrieben, die Energiepflanzen wie Bäume, Raps oder Mais anbauen. Auch Pflanzenöle und Biodiesel gehören in diese Kategorie, ferner biogene Neben-, Rest- und Abfallstoffe wie zum Beispiel Gülle, Bioabfälle oder Restholz. Biomasse umfasst demnach feste, flüssige und gasförmige Bioenergieträger und lieferte im Jahr 2018 insgesamt rund 51,9 TWh Strom, was in etwa der Menge aus dem Jahr 2017 (51,0 TWh) entspricht. Davon stammten 29,5 TWh aus Biogas, 10,7 TWh aus fester Biomasse und 6,2 TWh aus dem biogenen Anteil des Abfalls. Der Anteil von Biomasse (einschließlich Biokraftstoffe und Bioabfälle) am gesamten Primärenergieverbrauch betrug 8,3 % und rangierte damit Ende 2018 unter den erneuerbaren Energieträgern (insgesamt 13,8 %) an erster Stelle, deutlich vor der massiv geförderten Windkraft (3,0 %) und Photovoltaik (1,3 %) [1]. Die Nutzbarmachung von Biomasse für die Energieerzeugung ist größtenteils noch unerschlossenen und dürfte in Zukunft fortschreiten. Allerdings ist zu bedenken, dass ihre Verwendung auch einen Nachteil mit sich bringt: Bei der Verfeuerung von festen Bioenergieträgern, vor allem Holz, wird Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, was die Zuordnung von Biomasse zu den erneuerbaren Energieträgern paradox erscheinen lässt.
Verbrennung biogener Festbrenn stoffe in Biomasse-Kraftwerken
Biogene Festbrennstoffe lassen sich direkt für die Stromerzeugung nutzen, indem man sie in einem Kraftwerk in Brennkammern verbrennt, die entstehende Wärme zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet und damit einen Elektrogenerator antreibt. In der Regel wird gleichzeitig ein Teil der Wärme ausgekoppelt und für Heizzwecke genutzt. Kraftwerke für biogene Feststoffe sind typischerweise als Hackschnitzelanlagen ausgelegt, die auch größere Holzscheite ohne besondere Aufbereitung in Rost- oder Wirbelschichtfeuerungen verarbeiten können; alternativ ist eine Beschickung mit konfektionierten Holzpellets möglich. Vorteile dieser Feuerungsmethoden sind hohe Flexibilität und geringe Kosten. Die Leistungsbereiche erstrecken sich von 0,03 bis über 50 MWth, die Temperaturbereiche bis 130 °C. Moderne Hackschnitzelfeuerungen erreichen thermische Wirkungsgrade von 80 bis 85 %. Eine alternative Technik der energetischen Nutzung von biogenen Festbrennstoffen ist die Holzvergasung. Hierbei wird die Biomasse in einer sauerstoffarmen Atmosphäre vergast. Dabei entsteht ein Brenngas, das sich entweder in einem Motor-BHKW oder einer Gasturbine zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung nutzen lässt. Die Vorteile gegenüber der konventionellen Technik liegen vor allem in der besseren Regelbarkeit und im Verhalten bei schwankender Biomassequalität [3]. Im Jahr 2018 produzierten deutsche Biomasse-Kraftwerke aus biogenen Festbrennstoffen einschließlich des biogenen Anteils des Abfalls rund 16,9 TWh elektrische Energie. Zusätzlich erzeugten KWK-Anlagen rund 31,0 TWh Wärme [2]. Feste Biomasse ist aber nicht nur für die Erzeugung von Strom ein weit verbreiteter unkomplizierter Brennstoff. Die Verbrennung von Holz zu Heizzwecken ist seit Jahrtausenden bekannt; in vielen Entwicklungsländern steht diese Methode noch heute an erster Stelle, wenn es darum geht, Gebäude und Wohnräume zu beheizen und Mahlzeiten zuzubereiten. Aber auch in modernen Industriestaaten wollen die Menschen nicht auf biogene feste Brennstoffe verzichten und beheizen ihre Wohnungen mit offenen Kaminen sowie mit Scheitholz-, Hackschnitzel- und Pelletsheizsystemen. Autor: W. Wilming Literatur: [1] AG Energiebilanzen: Auswertungstabellen 1990–2017 (Datenstand Juli 2018). 3.1 Primärenergieverbrauch erneuerbarer Energien. Abrufbar unter https://www.ag-energiebilanzen.de. Zuletzt eingesehen am 9.10.2019. [2] Bundesministerium fur Wirtschaft und Energie (BMWi): Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland unter Verwendung von Daten der Arbeitsgruppe Erneuerbare-Energien-Statistik (AGEE-Stat). Stand: Februar 2019. Abrufbar unter https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Navigation/DE/Service/Erneuerbare_Energien_in_Zahlen/Zeitreihen/zeitreihen.html. Zuletzt eingesehen am 2.12.2019. [3] Fernuniversität Hagen & Fraunhofer UMSICHT: Umweltwissenschaften – infernum. Hagen und Oberhausen 2018, S. 36. Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.