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Bioenergie wird aus dem Rohstoff Biomasse gewonnen.
Biomasse ist gespeicherte Sonnenenergie in Form von Energiepflanzen, Holz oder Reststoffen wie etwa Stroh, Biomüll oder Gülle. Biomasse hat genau wie fossile Brennstoffe ihren Ursprung in organischer Materie.
Biomasse ist gespeicherte Sonnenenergie genauso wie die fossilen Brennstoffe Kohle, Öl und Erdgas. Zu ihrer energetischen Nutzung können grundsätzlich sämtliche sich bildenden oder kürzlich abgestorbenen Stoffe organischer Herkunft herangezogen werden. Hierzu gehören auch abgestorbene, aber noch nicht fossile Pflanzen und Tiere sowie Abfallstoffe organischer Herkunft wie beispielsweise Papier, Zellstoff oder der organische Anteil im Hausmüll. Zu Zwecken der Energieversorgung werden außerdem spezielle Energiepflanzen angebaut.
Im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen nehmen Energieträger aus Biomasse noch aktiv am Kohlenstoffkreislauf teil. Daher entsteht durch die Verbrennung von Biomasse kein zusätzliches CO2: Es wird lediglich der natürliche Verwesungs- und Zersetzungsvorgang, der sich allerdings in der Natur über Jahre und Jahrzehnte hinziehen kann, durch einen technischen Vorgang beschleunigt.
Biomasse ist alles, was von Lebewesen stammt. Fossile Brennstoffe gehören nicht dazu.
Da Biomasse rund um die Uhr verfügbar und flexibel einsetzbar ist, kommt ihr eine bedeutende Rolle bei der Energieversorgung auf Basis Erneuerbarer Energien zu. Biomasse wird zu Heizungszwecken verfeuert, zur Stromerzeugung in Heizkraftwerken eingesetzt und in Biogasanlagen vergärt.
Die Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Strom und Wärme ist besonders klimaschonend, denn für die Bildung von Biomasse wird der Atmosphäre zunächst das Treibhausgas CO2 entzogen; der Kohlenstoff wird in der Biomasse gebunden. Später wird er wieder in die Atmosphäre abgegeben wie etwa bei der Verbrennung oder der Verrottung der Biomasse. Wird die Biomasse daher energetisch genutzt, wird nur das CO2 freigesetzt, das zuvor beim Wachstum der Pflanzen aus der Atmosphäre entnommen wurde.
Unter dem Strich nützt die Biomassenutzung dem Klima und der Menschheit allerdings nur dann, wenn die jährlich genutzte Menge die im gleichen Zeitraum nachwachsende Menge nicht übersteigt. Daher sind nachhaltige Bewirtschaftungsstrategien, zum Beispiel für Wälder, erforderlich.
Die älteste und einfachste Art der energetischen Nutzung von Biomasse ist die Verfeuerung. Einen besonderen Aufschwung erleben Heizungen auf Basis von Holzpellets. Holzpellets sind kleine Presslinge aus naturbelassenem Holz, meist aus Säge- oder Hobelspänen.
Sie können genau wie Heizöl im Tankwagen angeliefert oder in Säcken gekauft werden. Pellets können in Kaminöfen genauso wie in großen, vollautomatischen und emissionsarmen Zentralheizungen verfeuert werden. Mit Förderschnecken oder Saugvorrichtungen werden die Pellets automatisch aus einem Speicherbehälter geholt und in die Brennkammer eingebracht. Der notwendige Lagerraum für den Brennstoff ist bei Pellets kaum grösser als bei einer Ölzentralheizung.
So funktioniert eine Holzpelletheizung: Von der Anlieferung der Holzpellets über die Lagerung im Pelletlager bis hin zur Verfeuerung der Holzpellets und Wärmeverteilung (Grafik: Agentur für Erneuerbare Energien)
Die Verstromung von Biomasse hat sich in den letzten Jahren vervielfacht. Biomasse-Kraftwerke und Heizkraftwerke nutzen vor allem Altholz, aber auch Industrieresthölzer, Sägenebenprodukte und Waldrestholz.
In heutigen Holz-Kraftwerken wird Biomasse verbrannt und in der Regel mit der Hitze Dampf erzeugt. Dieser Dampf treibt dann eine Turbine oder einen Motor an. Besonders effizient ist es, die verbleibende Wärme nicht ungenutzt an die Umgebung abzugeben, sondern zur Beheizung von Gebäuden oder für die Holztrocknung zu verwenden. Eine vielversprechende Alternative zur Verbrennung ist die Vergasung von Biomasse. Dazu wird Biomasse bei hohen Temperaturen zersetzt und in ein Gas umgewandelt. Dieses Gas wird dann abgekühlt, gereinigt und in einem Motor-Blockheizkraftwerk (BHKW) oder einer Turbine verbrannt.
Biogas entsteht bei der Zersetzung von organischer Materie durch spezielle Methanbakterien. Dieser Prozess heisst Vergärung.
Hundert Kubikmeter Biogas entstehen aus etwa einer Tonne Bioabfall, den täglichen Exkrementen von 110 Rindern, 13'000 Hühnern oder aus etwa einer halben Tonne Silomais. Der energetisch nutzbare Methananteil im Biogas ist beim Silomais am niedrigsten, da er vorwiegend Kohlenhydrate enthält. Die Fettanteile in den Exkrementen oder im Bioabfall ergeben höhere Methangehalte, die um die 60 Prozent liegen. Heute werden in Biogasanlagen vor allem tierische Exkremente und nachwachsende Rohstoffe (insbesondere Mais, aber auch Grassilage und Getreide) sowie Bioabfälle eingesetzt. Beim Einsatz nachwachsender Rohstoffe, insbesondere Mais, sind allerdings ökologische Anforderungen an den Anbau zu berücksichtigen.
Energiebilanz einer Biogasanlage: Ein Hektar Mais deckt den Jahresbedarf an Strom von fünf Haushalten (Grafik: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe)
Quelle: fazschule.net
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