Definition Was versteht man unter Biomasse?

Transkript

1 1 1 Definition Was versteht man unter Biomasse? Als Biomasse bezeichnet man alles, was aus Pflanzen und Tieren oder deren Ausscheidungen besteht. Also Holz, Stroh, aber auch Essensreste und Kuhfladen werden als Biomasse bezeichnet. Um die Energie von Biomasse zu nutzen muss sie oder ihr Gas verbrannt werden. Dabei wird Energie frei. Ist die Biomasse einmal verbrannt kann sie kein zweites Mal zur Energieerzeugung genutzt werden.

2 2

3 3

4 4 Biomasse ist chemisch gebundene Sonnenenergie. Bei der Photosynthese der Pflanze, wird Sonnenlicht und aus der Luft gebundenes Kohlendioxid (CO2), in organische Substanz umgewandelt. Bei der Verbrennung von Holz, Pflanzen, organischen Abfällen bzw. von deren Folgeprodukten wird diese gespeicherte Energie wieder freigesetzt. Dabei entsteht nur so viel CO2, wie die Pflanze im Laufe ihres Lebens aufgenommen hat. Biomasse verbrennt also CO2- neutral. Sonne + CO2 = Biomasse Biomasse = Energie + CO2 Im Gegensatz zu den fossilen oder endlichen Energieträgern Kohle, Erdöl und Erdgas wird Biomasse zu den erneuerbaren bzw. regenerativen Energien gezählt.

5 Biomasse 5

6 6 Wie funktioniert eine Biogasanlage? In der Vorgrube werden Gülle und andere Substrate zwischengelagert und eventuell zerkleinert, verdünnt oder gemischt. Substrate sind die feste oder flüssige Biomasse, die im Fermenter zur Biogaserzeugung eingesetzt werden. In Biogasanlagen kommen Energiepflanzen (z.b. Mais, Getreide, Schilfgras...), Reststoffe wie Ernterückständen (z.b. Rübenblätter), tierische Exkremente (z.b. Gülle, Mist), Nebenprodukte der Lebensmittelproduktion (z.b. Fette, Speisereste, Kartoffelschalen) oder organische Abfälle (z.b. Klärschlamm) zum Einsatz. Der Fermenter (auch: Gärbehälter, Faulbehälter oder Bioreaktor) ist das Kernstück der Biogasanlage. Der Fermenter ist ein Behälter, in dem Biomasse unter Ausschluss von Licht und Sauerstoff von Mikroorganismen abgebaut wird. Aus den Abbauprodukten dieses Gärprozesses bilden methanogene Bakterien dann Methan und Kohlendioxid. Der Fermenter ist beheizt und verfügt über eine Durchmischungseinrichtung und eine Möglichkeit zur Entnahme des Biogases. Das entstehende Biogas wird in der Haube direkt über dem Substrat gespeichert. Es kann direkt in ein Blockheizkraftwerk geleitet werden, wo es in einem Gasmotor zur Stromund Wärmeerzeugung verbrannt wird. Alternativ kann das Biogas in einer Gasaufbereitungsanlage gereinigt werden. Bei dieser Biogasaufbereitung wird der Methangehalt des Biogases gesteigert, um dessen Zusammensetzung der Zusammensetzung konventionellen Erdgases anzugleichen. Dazu muss das Biogas veredelt werden, d.h. Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und andere Schadgase müssen werden entfernt. Aufbereitetes Biogas wird auch als Bioerdgas oder Bio-Methan bezeichnet. Es kann direkt in bestehende Erdgasnetze eingespeist werden oder als Kraftstoff in Erdgasautos genutzt werden. Ist das Substrat im Fermenter vergoren, kommt es zunächst ins Gärrestelager, um dann als hochwertiger Dünger genutzt zu werden. Eine zweite Stufe der Vergärung in einem weiteren Fermenter kann nachgeschaltet werden, um aus den Gärresten noch mehr Biogas zu gewinnen.

7 7 Beispiel Juwel Top /PIXELIO Auch Schweine können mithelfen, Strom zu produzieren. Nicht weil sie eine Steckdosennase haben, sondern weil sie viel Mist machen. Tierkot und Urin, die Gülle also, werden in einem Riesenkessel mit Maispflanzen vermischt und auf 37 Grad Celsius erhitzt. Bei dieser Temperatur nämlich fühlen sich die Bakterien in der stinkenden Brühe am wohlsten, zersetzen die Pflanzen und produzieren dabei Methangas. Was übrig bleibt, wird in einen anderen Behälter abgepumpt. Das Gas aber wird in einer Art Ofen verbrannt, die Wärme treibt einen Stromgenerator an. Etwas wohlriechender arbeitet ein Biomasse-Ofen: Holzspäne oder Mais oder andere Energiepflanzen werden darin verbrannt. Die Hitze lässt Wasser verdampfen, wodurch wiederum ein Stromgenerator angetrieben wird. In Deutschland gibt es mittlerweile mehrere Dörfer, die ihren Strom komplett aus Biogas und Biomasse gewinnen.

8 8

9 9

10 Biomasse 10

11 11 Weltweit Nur ein Bruchteil der weltweit produzierten Agrargüter wird bisher für Bioenergie genutzt. Trotzdem können die Weltmarktpreise für Getreide wie bereits 2008 vorübergehend in die Höhe schnellen. Fallen Ernten wegen Wetterextremen aus und sind gleichzeitig die Lagerbestände niedrig, sind solche Preisexplosionen möglich. Laufend lässt der steigende Erdölpreis die Kosten für Betriebsmittel wie z.b. Dünger und Kraftstoffe wachsen. Außerdem: Immer mehr Menschen, vor allem in den asiatischen Wachstumsregionen, wollen mehr Fleischund Milchprodukte konsumieren. Das führt zu einem überproportional starken Verbrauch von Getreide und Ölsaaten als Futtermittel. Für Landwirte kann es sich dann möglicherweise wieder lohnen, in den Anbau zu investieren und brachliegende Flächen zu bestellen. Da die Landwirte in den vergangenen Jahren oft nur sehr niedrige Erlöse für ihre Produkte erzielten, wurde in vielen Regionen der Erde die landwirtschaftliche Produktion aufgegeben und nicht ausreichend in die Agrarwirtschaft investiert. Bei guten Ernten können die Getreidepreise trotz des Ausbaus der Bioenergie aber auch schnell wieder einbrechen. Die Getreidepreise auf den Weltmärkten sollten allerdings nicht mit dem Brotpreis beim Bäcker Nebenan verwechselt werden. Der Kostenanteil des Rohstoffs Getreide am Preis für das Endprodukt Brot ist sehr gering. Von einem Euro, den der Verbraucher für ein Brot zahlt, erhält der Landwirt nur 4,4 Cent. Wichtiger sind andere Kosten wie z.b. Löhne, Weiterverarbeitung und Steuern.

12 12

13 wurde auf insgesamt 2,3 Mio. Hektar Mais angebaut. Über drei Viertel dieser deutschen Maisanbauflächen dienten dabei der Futtermittelproduktion. Für die Verwendung von Mais als Energiepflanze, vorrangig in Biogasanlagen, wurden nur 0,5 Hektar oder 22 Prozent der Anbaufläche genutzt. Die vielzitierte Konkurrenz "Tank vs. Teller" ist daher eher ein Wettbewerb "Trog vs. Teller". Bild: Text: article/155/fnr-grafik-maisanbau-in-deutschland-im-jahr-2010.html

14 14 Biomasse-Heizkraftwerk - ein Beispiel Im Wickerer Biomassekraftwerk schaut man nicht auf die romantische Wirkung des Feuers, dafür aber auf die großtechnische Umwandlung der bei der Verbrennung von Holz entstehenden Wärme in eine für uns wichtige Energie: Strom. Hierbei greift man allerdings nicht auf das Holz gefällter Bäume zurück, sondern nutzt die Nähe der Deponie. Jährlich werden dort fast Lkw-Ladungen Altholz angeliefert und somit Tonnen des brennbaren Materials gesammelt. Während vor Inbetriebnahme des Biomassekraftwerkes das Holz anschließend an Heizkraftwerke in der gesamten Bundesrepublik verteilt wurde, dient es nun als Rohstoff für den eigenen Ökostrom. Ausgangspunkt des Kraftwerkes ist eine eigens dafür errichtete Aufbereitungsanlage. Dort werden Holzpaletten, Kisten, Möbel, Dielen und viele andere Althölzer, die allesamt frei von Holzschutzmitteln sein müssen, sortiert, von Fremdstoffen befreit und anschließend geschreddert. Die gewonnenen Holzspäne werden nun in den Kesselofen des Kraftwerkes gefördert und dort verbrannt. Die dabei entstehende Wärme wiederum heizt Wasser derart stark auf, dass Wasserdampf mit einer Temperatur von bis zu 450 C und sehr hohem Druck entsteht. Dieser Hochdruckdampf treibt eine Turbine an, die nun mit Hilfe eines angeschlossenen Generators die Wärmeenergie in elektrische Energie, in Strom umwandelt. Der gesamte Prozess sowie die einzelnen Teilanlagen werden über eine zentrale hochmoderne Schaltwarte überwacht. Auf diese Art und Weise können im Biomassekraftwerk der Deponie Wicker jährlich Tonnen Altholz in 15 Megawatt elektrische Energie umgewandelt werden, was ausreicht, um Haushalte mit ökologisch erzeugtem Strom zu versorgen.

15 15