Biomasse

Biomasse ist die weltweit am häufigsten verwendete Energieform. Kohle, Öl und Gas sind in ihrem Ursprung nichts anderes als Biomasse – von der Sonnenenergie erzeugte Energieträger.

Jedoch werden nur nachwachsende Rohstoffe (NaWaRo) – also hauptsächlich Holz, aber auch Weizen oder Raps – zur regenerativen Energieerzeugung gezählt. Durch die Subventionen, steigende Nachfrage und großen Reserven konnte die Biomasse 2010 in Deutschland über 32 % zu der regenerativen Stromerzeugung beitragen.

Aufbau und Nutzung der Biomasse

Grundlage jeder Biomasse ist die Sonnenenergie. Pflanzen betreiben Photosynthese und speichern diese Energie, sodass sich Kohlenhydrate, Fette und Proteine bilden. Nachdem diese Stoffe in Form von Holz oder Raps geentert wurden, kommen verschiedene Arten zur Aufbereitung in Frage: grundsätzlich wird Bioenergie durch Pyrolyse, Vergasung oder Verbrennung gewonnen.

Unter Pyrolyse versteht man die thermische Bearbeitung eines Stoffes ohne Anwesenheit von Sauerstoff. Die Biomasse wird unter hohen Temperaturen (500 – 900°C) in einen festen, flüssigen und gasförmigen Anteil getrennt und das wichtige Pyrolysegas entsteht. Je höher die Temperatur, desto geringer ist die Ausbeute.

Das Gas kann nun gespeichert, transportiert und z.B. als Brennstoff genutzt werden, oder direkt verwendet und zur Strom- oder Wärmneerzeugung dienen. Kein beteiligtes Element „findet“ einen Reaktionspartner zum oxidieren: das Verbrennungsluftverhältnis ist 0.

Die Vergasung funktioniert ähnlich, jedoch wird bei der Vergasung die Biomasse mit Zugabe von geringen Mengen Sauerstoffs erhitzt. Am Ende bleiben bei der Vergasung mineralische Abfallstoffe zurück (in Form von Asche und Schlacke) während bei der Pyrolyse auch Kohlestoff abfällt. Hier beträgt das Verbrennungsluftverhältnis etwa 0,2-0,5.

Bei der Verbrennung wird 100% der zu verbrennenden Biomasse oxidiert. Das Verhältnis beträgt 1.

Biomassekraftwerke

Diese drei thermochemischen Prozesse werden in Biomassekraftwerken durchgeführt, die sich in drei Typen gliedern. Das Biomasse-Dampfkraftwerk arbeitet mit der Verbrennung der Biomasse. Das so entstehende heiße Rauchgas wird verdampft. Der Dampf wird durch eine Turbine geleitet, die Strom erzeugt und später durch Fernwärme nutzbar wird.

Organic Rankine Cycle (ORC) Anlagen setzen als Wärmeleitmedium Thermalöl ein. Das Rauchgas erhitzt das Öl, welches danach der Anlage zugeführt wird und Dampf erzeugt. Thermische Biomassevergaseranlagen nutzen das Pyrolysegas um Strom zu erzeugen. Das Gas wird einem Motor zugeführt, der Strom erzeugt.

Biomasse – Umweltverträglichkeit

Biomasse ist regenerativ, da es kein zusätzliches CO2 ausstößt. Bei der Erzeugung von Biomasse nehmen die Pflanzen genauso viel CO2 durch Photosynthese auf, wie sie bei der Nutzung verbrauchen, sodass die Stromerzeugung als neutral gilt. Dadurch wird die Verarbeitung gefördert, sodass immer mehr Monokulturen entstehen, die nur auf Biomasse ausgelegt sind.

Durch Anbau, Zucht, Ernte und Transport entstehen hohe Kosten und CO2-Emissionen, weshalb die Nutzung von Biokraftstoffen (Ethanol-Gärung) unter Umständen mehr Energie kostet, als sie einsparen soll. Die Anbaufläche vergrößerte sich in Deutschland von 400.000 Hektar (1997) auf 2.150.000 (2010). Zudem wird in Biomassekraftwerken häufig Gas erhitzt um Strom zu erzeugen, bzw. Fernwärme zu erzeugen, anstatt es in Form von Biogas als alternativen Kraftstoff zu nutzen, bzw. im privaten Haushalt zur Wärmeerzeugung zu nutzen.