Biomassekraftwerk

Was ist ein Biomassekraftwerk?
Faktoren eines typischen KraftwerksWerte
Bruttoleistung eines typischen Kraftwerks (MWel)bis 40  + Wärme
Preis dieser Anlage
(Mio. Euro)
200-250
Bauzeit (Jahre)1-3
Laufzeit (Jahre)40
Stromgestehungskosten (Cent/kWh)5-30, ca. 11
Wasserbedarfnein
CO2-Emissionen (g/kWh)-409-0
Radioaktive Abfälle (g/kWh)0
Sonstige Umweltbe-lastungengering
Spitzenlastfähigja
Grundlastfähigja
Gesellschaftliche BedeutungWerte 
Volkswirtschaftliche Bedeutunggering
Akzeptanzhoch

Ein Biomassekraftwerk verfeuert Biomasse, um Wärme und Strom zu gewinnen. Wie auch fossile EnergieträgerFossile Energieträger sind vor allem Steinkohle, Braunkohle, Erdöl und Erdgas. Im Unterschied zu erneuerbaren und atomaren Energieträgern sind sie aus den Überresten vorzeitlicher Lebewesen entstanden. sind alle Biomassen organischen Ursprungs. Der Unterschied zu fossilen Stoffen ist, dass Biomasse noch aktiv am KohlenstoffkreislaufPflanzen benötigen zum Wachsen und Existieren CO2. Bei ihrem Zerfall oder ihrer Verbrennung geben sie dann CO2 in die Atmosphäre ab. Auch zwischen Ozean und Atmosphäre findet ein dauernder CO2-Austausch statt. Allgemein bezeichnet Kohlenstoffkreislauf der Austausch von Kohlestoffverbindungen zwischen Erde, Meer, Biosphäre und Atmosphäre. teilnimmt, das heißt, dass sie entweder – im Wachstum – Kohlenstoff aufnimmt oder – beim Zerfall (Verwesung) – die absorbierte Menge Kohlenstoff wieder freigibt.

Daher gilt die energetische Nutzung von Biomasse auch als CO2CO2 oder auch Kohlendioxid ist ein Treibhausgas. Es fördert den so genannten Treibhauseffekt. Ist CO2 in hoher Konzentration in der Atmosphäre, dann wird Wärme, die von der Erdoberfläche abstrahlt, durch das CO2 zurückreflektiert, und die Erde erwärmt sich.-neutral: Durch die Verbrennung von Biomasse wird lediglich die Abgabe der zuvor von der Pflanze aufgenommenen Kohlenstoffe beschleunigt, jedoch nicht vermehrt.

Moderne Biomassekraftwerke sind durchaus "Allesfresser", in ihnen können viele Arten von organischen Materialien verbrannt werden. Die hauptsächliche Energiequelle ist Holz, zum Beispiel Altholz aus Sperrmüll oder aus Sägespäne gepresste kleine Holzbricketts oder Holzpellets. In Deutschland werden eigene Wälder, so genannte "Energiewälder" angebaut, deren Holz nach kurzer Wachstumszeit in Biomassekraftwerken eingesetzt wird. Aber auch Getreide, Stroh oder Klärschlamm oder sogar Algen sind als Biomasse geeignet. Oft wird aus den organischen Materialien auch zunächst Biogas gewonnen, das dann z.B. in kleinen, dezentralen Blockheizkraftwerken in Strom und Wärme umgewandelt wird.

Biomassekraftwerk, Energetika

Biomasse fällt unter die Förderungen des deutschen Erneuerbare-Energien-GesetzGesetz über den Vorrang erneuerbarer Energien. In ihm werden Netzbetreiber verpflichtet, Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne, Wasser, Biomasse oder Geothermie zu gesetzlich geregelten Preisen einzukaufen. Die Preise sind je nach Energieträger sehr verschieden. Mit dem Gesetz soll Erforschung und Ausbau der erneuerbaren Energien gefördert werden. und hat gegenwärtig nach Windkraft unter den erneuerbaren Energien den zweitgrößten Anteil am deutschen Strommix. Bei Wärme und Kraftstoff aus erneuerbaren Energien dominiert Biomasse noch wesentlich deutlicher.

Wie funktioniert ein Biomassekraftwerk?

Ein Biomassekraftwerk funktioniert als klassisches Thermisches KraftwerkEin thermisches Kraftwerk oder Wärmekraftwerk erzeugt erst Wärme, um dann aus dieser Strom zu gewinnen. Das geschieht meistens dadurch, dass mit der Wärme eine Flüssigkeit zum Verdampfen gebracht und durch den Dampf eine Dampfturbine angetrieben wird. Die Bewegung der Turbine kann von einem [tip:Generator=Ein Generator wandelt Bewegungsenergie – meistens einer Turbine – in elektrische Energie um. Durch die Drehung einer Spule in einem magnetischen Feld werden dabei Ladungsträger in Bewegung gesetzt und dadurch eine Spannung erzeugt. Große Wärmekraftwerke verfügen über sehr leistungsstarke Generatoren, so genannte Turbogeneratoren. in Strom gewandelt werden.]. Der Brennstoff wird getrocknet und nach unterschiedlichen Verfahren verfeuert. Dadurch wird in einem Kessel Wasser – in manchen Fällen auch organische Flüssigkeiten mit niedriger Verdampfungstemperatur – erhitzt. Der entstehende Dampf treibt eine TurbineEine Turbine wird durch Flüssigkeiten oder Gase (oft Wasser oder Wasserdampf) in Drehung versetzt. Die Energie dieser Drehbewegung kann in einem Generator in elektrische Energie gewandelt werden. Turbinen werden zur Stromerzeugung in allen Wärmekraftwerken und in Wasserkraftwerken eingesetzt. an, die über einen Generator Strom erzeugt. Häufig wird die Wärme des Dampfes zusätzlich zur Stromerzeugung auch noch für die Nah- oder Fernwärmeversorgung genutzt, in diesen Fällen spricht man auch von Biomasseheizkraftwerken. Das Rauchgas der verbrannten Biomasse wird in allen deutschen Kraftwerken gereinigt und über einen Schornstein emittiert.

Ein neuerer Kraftwerkstyp sind Blockheizkraftwerke. Dabei handelt es sich um kleinere Anlagen bis 50 Kilowatt Leistung, in denen das Biogas in Kolbenmotoren verwertet wird. Diese treiben einen GeneratorEin Generator wandelt Bewegungsenergie – meistens einer Turbine – in elektrische Energie um. Durch die Drehung einer Spule in einem magnetischen Feld werden dabei Ladungsträger in Bewegung gesetzt und dadurch eine Spannung erzeugt. Große Wärmekraftwerke verfügen über sehr leistungsstarke Generatoren, so genannte Turbogeneratoren. an und wärmen zusätzlich mit ihrer Abwärme einen Heizkessel, die Energie wird also mehrfach genutzt. Mini-Blockheizkraftwerke eigenen sich gut für lokale, dezentrale Energienetze.

Vor- und Nachteile auf einen Blick
Vorteile
  • Energie aus Biomasse ist weitgehend CO2-neutral, da die Pflanzen beim Verbrennen in etwa die Menge an CO2 abgeben, die sie zuvor beim Wachstum absorbiert haben.

  • Organische Stoffe sind breit verfügbar, mindern die Abhängigkeit von Importen und gelten zudem als eher kostengünstig.

  • Biomasse ist ein erneuerbarer Energieträger.

  • Strom, Heizung und Treibstoff kann durch Biomasse bewerkstelligt werden. Biomasse ist gespeicherte Energie, kann also zeitlich und räumlich nach Bedarf eingesetzt werden, die darauf basierende Stromerzeugung ist also regelbar und kann dadurch zur Ergänzung z.B. von Windstrom eingesetzt werden. Energie aus Biomasse, vor allem aus Biogas, ist spitzenlastfähig.

Nachteile
  • Ein großer Nachteil von Biomasse ist der Flächenverbrauch der Anbaukulturen für den Brennstoff. Biomasse zur Energienutzung tritt damit auch in Konkurrenz zu Nahrungsmitteln, was vor allem in ärmeren Ländern ein massives Gerechtigkeits- und Priorisierungsproblem darstellt.

  • Beim Verstromen von Altholz können Zusatzstoffe mit verbrannt werden, deren Asche unter Sondermüllregelungen fiele. Die Emissionen müssen in jedem Fall gereinigt werden. 

  • Biomassekraftwerke rufen gelegentlich lokale Proteste und Bürgerinitiativen auf den Plan, sie gelten mancherorts vor allem wegen ihrer Emissionen und zum Teil wegen Geruchsbelästigung (Biogas) als wenig attraktiver Nachbar.

Biomassekraftwerke aus Nutzersicht

Biomasse hat in der Bevölkerung als CO2-neutraler, erneuerbarer Energieträger eine solide grundsätzliche Akzeptanz. Schwieriger wird es erst, wenn Biomassekraftwerke in die Nähe rücken. Zahlreiche lokale Initiativen haben sich bereits gegen Biomassekraftwerke gegründet, sie kritisieren vor allem die Emissionen eines Kraftwerks über Wohngebiet („Nemitzer Appell“), bzw. die Zusammensetzung dieser Emissionen, besonders wenn Altholz mit starken Imprägnierungen, mit Anteilen von Kunststoff, Schwermetallen oder Chlor verwendet wird. In diesen Fällen, so wird kritisiert, sind die Grenzen zur Müllverbrennung fließend.

Überblicksschema über die vielfältigen Möglichkeiten der Energiegewinnung aus Biomasse. Quelle: www.weltderphysik.de

Auf internationaler Ebene wird die Energiequelle Biomasse ebenfalls sehr unterschiedlich beurteilt. Kritik entzündet sich vor allem daran, dass der Anbau von Biomasse als alternativer Kraftstoff in Konkurrenz zum Anbau von Nahrungsmitteln steht. Brasilien etwa deckt bereits heute mehr als 20% seines Kraftstoffbedarfs durch Alkohol aus Zuckerrohr. Eine Tankfüllung, so Kritiker, könnte einen Menschen ein Jahr lang satt machen. Diese Kritik lässt sich eingeschränkt auch auf die Biomasseverstromung übertragen.

Andererseits könnte die Nutzung von Biomasse international gerade durch eine kontrollierte Wiederanpflanzung zu einem Erfolgsmodell werden. In vielen Ländern der Erde sind organische Stoffe, vor allem Holz als Brennstoff, ohnehin Energieträger Nummer eins – auch in Deutschland hatten vor noch nicht allzu langer Zeit Holzkohleöfen eine große Bedeutung für die Beheizung. Internationale Erfahrungen, etwa in Afrika, zeigen jedoch, dass das Abroden von Wäldern auf der Suche nach Brennmaterial ohne gezielte Wiederaufforstung viele Gefahren birgt, etwa den nachhaltigen Verlust von Wäldern, die Erosion von Böden, die Ausdehnung von Wüsten und größere Anfälligkeit gegenüber Fluten und Dürren.

Biomassekraftwerke vernetzt gedacht

2008 stammten 4,5% des in Deutschland verbrauchten Stroms aus Biomasse. Das zeigt das Potenzial, das in Pflanzen steckt. Deutschland nutzt gegenwärtig 17% seiner Ackerfläche, also ein ganzes Sechstel, für den Anbau von Biomasse zur energetischen Nutzung. Biomasse als Energieträger bekommt damit allerdings auch schnell ein Platzproblem. Würde etwa in Deutschland jede Heizung mit Holzpellets betrieben, reichte dazu der gesamte deutsche Wald nicht aus. Sollte der gesamte Kraftstoffbedarf aus Biomasse bestritten werden, würde die Gesamtfläche der Bundesrepublik nicht für den dafür nötigen Anbau ausreichen.

Holzasche ist rein organisches Material und wird sogar als Düngemittel eingesetzt. Dagegen muss die Asche von imprägniertem, also mit Schadstoffen belastetem Holz in bestimmten Fällen sogar auf eine Sondermülldeponie. Zwischen diesen Extremen bewegen sich Asche und Emissionen von Biomassekraftwerken. Von Bürgerbewegungen wird kritisiert, dass die Kontrolle, ob hoch belastetes Altholz verwendet wird oder nicht, in der Praxis an Grenzen stößt.

Der Naturschutzbund NABU hat die Auswirkungen von Energiewäldern auf Biodiversität untersucht und kommt zu dem Ergebnis, dass Baumplantagen zur Biomasseerzeugung besser für – vor allem pflanzliche – Artenvielfalt sind als Ackerkulturen. „Energiewälder“ bieten dagegen Tieren und Pflanzen weniger gute Bedingungen als naturnaher Wald.

„Energiewälder“ werden nach etwa drei bis zehn Jahren geerntet. Nach fünf Jahren Wachstum erreicht man Ernten von ca. 50 Tonnen pro Hektar Trockenmasse. Inzwischen werden Unterarten von Bäumen für die Energiewirtschaft gezüchtet. Am besten geeignet für Biomasseanbau sind Pappeln und Weiden, also sehr attraktive, fast romantisch besetzte Baumarten. Haben sie diesen Wert auch in einer kurzlebigen Monokultur? Ist eine solche Plantage überhaupt ein Wald? Wie geht man in einem „Energiewald“ spazieren? 

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