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Dienstag, 2020-04-07

Biomasse - Holz

Biomasse dient in verschiedensten Formen als Quelle für nutzbare Energie. Die Festbrennstoffe werden im Bezug auf ihre Rückstände in holzartige- (z.B.: Rinde, unbehandeltes Altholz, Sägerestholz) halmgutartig- (z.B.: Stroh, Heu, Grasschnitte) und sonstige Biomasse (z.B.: Klärschlamm) und in biogene Festbrennstoffe aus Energiepflanzen (z.B.: Energiegräser, Gerste, Miscanthus) unterschieden. Die Energiegewinnung aus Biomasse erfolgt durch verschiedene Umwandlungsformen. Die thermochemische Umwandlung erfolgt durch Verkohlung, Vergasung oder Verflüssigung. Die physikalisch-chemische Umwandlung erfolgt durch Pressung oder Extraktion und die biochemische Umwandlung erfolgt durch Gärungsprozesse. Die Wachstumsfaktoren der Biomasse sind von den Standortfaktoren (z.B.: Strahlung, Temperatur) und von den pflanzenbaulichen Maßnahmen (z.B.: Bodenverarbeitung, Aussaatverfahren) abhängig. Gemein haben alle Formen dass sie CO2-neutral verbrennen. Das Nachwachsen der Ressourcen ermöglicht eine Rückführung des CO2 in seinen natürlichen Kreislauf, indem die Pflanzen das klimarelevante Gas aufnehmen.

Holz
Holz in Form von Scheitholz wie auch Hackgut und Pellets wird häufig zur Wärmebereitstellung genutzt. In größeren Anlagen wird auch mittels Kraft-Wärme-Kopplung Wärme und Strom erzeugt. Im Raumheizungssektor bietet sich Holz als günstiger Brennstoff an und gibt die Möglichkeit umweltbewusst zu heizen. Ein Kilogramm Holz (4 – 5 kWh/kg) enthält ungefähr halb so viel Energie wie ein Liter Heizöl (10 kWh/l)und wird häufig als gespeicherte Sonnenenergie bezeichnet. Im Raumwärmesektor steigt die Nutzung von Hackgut und Pelletheizungen im Augenblick stark an. Diese sind teilautomatisiert und werden, abgesehen von der Ascheentleerung, ohne Arbeitsaufwand betrieben. In Österreich werden übrigens derzeit nur zwei Drittel des jährlichen Holzzuwachses wirtschaftlich genutzt. Weitere Infos finden Sie unter www.holzwaerme.at/cms/cms.php

Biogas
Auch Biogas ist Biomasse. Durch anaerobe (unter Ausschluss von Sauerstoff) Vergärung wird aus tierischen und pflanzlichen Abfällen (oder sogar eigens dafür geernteten Pflanzen), Methan (CH4) erzeugt, das danach vielseitig einsetzbar ist. Weitere Inhaltsstoffe wie Kohlendioxid und andere Verunreinigungen müssen für viele Anwendungen durch Reformation abgesondert werden. Gas hat den Vorteil, dass man es gut lagern und transportieren kann. Über eine Verbrennung in speziellen Gasmotoren oder umgerüsteten Dieselmotoren, die nach dem Zündstrahlprinzip arbeiten, wird mittels Kraft-Wärmekopplung Strom erzeugt. Biogas wird in zunehmendem Maß auch als Treibstoff eingesetzt.

Flüssige biologische Treibstoffe
Öle, Ester und Ethanol, gewonnen aus Feldfrüchten, können in flüssiger Form als Energielieferant fungieren. Diese haben den enormen Vorteil der Platz sparenden drucklosen Lagerung und können somit als technisch nahezu gleichwertiges Substitut für Diesel und Benzinkraftstoffe im Mobilitätssektor gesehen werden. Rohstoff sind hierfür meist Raps, Sonnenblumen, Zuckerrohr, Zuckerrüben und viele andere biologische Rohstoffe. Öle (z.B. Rapsöl und Sonnenblumenöl) können nach dem Pressen direkt genutzt werden. Dazu muss jedoch der Motor pflanzenöltauglich sein und durch die Zähflüssigkeit können vor allem im Winter Viskositätsprobleme auftreten, denen unter Umständen durch Tankheizsystemen entgegengewirkt werden muss. Die Art und Weise dieser Biomassenutzung ist jedoch nicht unumstritten. Die Ausweitung landwirtschaftlicher Nutzflächen zugunsten von Rohstoffen für industrielle Erzeugnisse kann problematische Folgen für die Befriedigung existenzieller Bedürfnisse, wie z.B. die Versorgung mit Nahrungsmitteln, haben. So steht die Produktion von Biokraftstoffen in Brasilien bereits in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Als Ersatz von Benzin wird Alkohol aus Zucker gewonnen, dabei verdrängen gigantische Zuckerrohrplantagen und Fabriken den Anbau von Lebensmitteln wie Reis, Mais und Bohnen. Es stellt sich die Frage ob es möglich ist auf der Erde Nahrungsmittel für eine wachsende Weltbevölkerung in ausreichender Menge zu produzieren, nebenbei einen wachsenden Energiebedarf mit Energie aus nachwachsenden Rohstoffen zu befriedigen?

Ester wie der Fettsäuremethylester (FAME, z.B. Raps Methyl Ester – RME) sind in Form von Biodiesel bereits weit verbreitet. Zur Herstellung dieser wird Pflanzenöl unter Druck und Temperatureinwirkung sowie unter Zugabe von Methanol und anderen Reagenzien verarbeitet. FAMEs sind vielseitiger einsetzbar als die nicht umgestalteten Pflanzenöle, dafür ist der Herstellungsprozess auch energieintensiver und komplexer.

Ethanol gewinnt man mittels alkoholischer Gärung aus Biomasse. Ethanol wird in seiner Anwendung im Verkehrssektor häufig mit Benzin gemischt. Die Palette reicht von den Mischungen E2 (2vol%Ethanol, 98vol% Benzin) bis zu E100 (reines Ethanol). Normale Benzinmotoren können ohne Modifikation mit bis zu E10 betrieben werden.

Sonstige Biomasse
Zu der sonstigen Biomasse zählt man Klärschlämme aus der Abwasserreinigung sowie Ablaugen aus der Papier- und Zellstoffindustrie. Der ligninhaltige Rückstand, die sogenannte Ablauge, die bei der Gewinnung von Zellstoff aus Holz entsteht kann nach ihrer Eindickung zur Energiegewinnung verbrannt werden.

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