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Sollen wir mit unserer Biomasse Wärme, Strom oder Biotreibstoffe erzeugen?
Aufgrund der Verfügbarkeit anderer Energiequellen muss unsere Biomasse primär für die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme (oder Kälte) eingesetzt werden, wobei die Wärme in Fernwärmenetze eingespeist werden sollte. Wenn es sich als rentabel erweist, könnte die Biomasse für die Erzeugung von Biotreibstoffen (Biogas, Biomethan) für Gasfahrzeuge verwendet werden. In letzter Instanz kann die Biomasse zur einfachen Erzeugung von Wärme dienen.
Die Biomasse ist der am vielseitigsten verwendbare erneuerbare Energieträger: Mit ihr können Wärme, Strom und Treibstoffe für den Verkehr produziert werden. Ausserdem beginnt die Biomasse auch als Rohstoff für die chemische Industrie als Ersatz für Erdöl verwendet zu werden, um Bioplastik und andere Syntheseprodukte herzustellen (das sogenannte „Bioraffinerie“-Konzept). Es gilt also festzustellen, welche Verwendungen am angebrachtesten sind und Prioritäten festzulegen. Während tausender Jahre diente die Verbrennung von Holz ausschliesslich zur Wärmeerzeugung – für die Heizung und zum Kochen. Heute wird uns bewusst, dass die in der Biomasse enthaltene Energie besser genutzt werden kann und muss.
Betrachten wir zuallererst das Holz, unsere Hauptressource in Bezug auf Biomasse. Wenn wir dieses Holz verbrennen, sollte die Verbrennung in erster Linie für die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom in dezentralisierten Wärmekraftkopplungsanlagen verwendet werden, die Fernwärmenetze speisen [→ F28]. Warum? Weil dadurch die Tatsache, dass die Verbrennung Wärme mit sehr hoher Temperatur (mehr als 1000 °C) erzeugt, voll genutzt werden kann. Diese hohe Temperatur bietet die Möglichkeit, (mittels einer Dampfturbine) Strom zu produzieren und gleichzeitig den Wärmebedarf abzudecken. Technologien wie thermische Solarkollektoren oder Wärmepumpen liefern Wärme mit niedriger Temperatur, die nur für die Beheizung von Wohnräumen und Brauchwassererwärmung verwendet werden kann. Die Wärmekraftkopplung (WKK) ermöglicht also eine vollständige Nutzung des Energiepotenzials der Biomasse, insbesondere in Anlagen einer gewissen Grösse, die Fernwärmenetze speisen. Dort aber, wo die Heizung eines einzelnen Gebäudes mit Holz die einzige Option ist, sollte die Biomasse in modernen Heizkesseln mit hohem Wirkungsgrad, wie z. B. Pelletsöfen, verbrannt werden.
Eine Alternative zur Verbrennung ist die Vergasung. Sie befindet sich derzeit in Entwicklung und ermöglicht die Umwandlung von Biomasse (Holz, landwirtschaftliche Abfälle usw.) in Biomethan, ein Gas, das ebenfalls ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Diese Nutzung ist sehr attraktiv, weil sie eine sehr flexible Nutzung der Biomasse ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Energieeffizienz bietet. Biomethan könnte insbesondere zur Erzeugung von Wärme und Strom in Mikro-Wärmekraftkopplungsanlagen dienen, v. a. mit Nutzung von Brennstoffzellen [→ F27]. Es kann aber auch für Gasfahrzeuge eingesetzt werden. Dieser Zugang ist interessant, weil dies eine der seltenen Möglichkeiten ist, dass unsere einheimische Biomasse Energie für den Verkehrssektor liefert, bei dem es besonders schwierig ist, die CO 2-Emissionen zu reduzieren [→ F34].
Die biogenen Abfälle (Mist, Jauche, Klärschlamm usw.) werden heute mit der sogenannten anaeroben Vergärung – einem ohne Sauerstoff ablaufenden Verfahren – in Biogas verwandelt. Dieses Biogas dient entweder vor Ort zur Erzeugung von Strom und Wärme (WKK) oder es wird gereinigt und ins Gasnetz eingespeist, wo es denselben Zweck erfüllt, wie das bei der Vergasung erzeugte Biomethan.
Die Schweiz hält sich im Bereich der flüssigen Biotreibstoffe eher im Hintergrund. Sie unterstützt die Erzeugung von Biotreibstoffen der 1. Generation (Bioethanol und Biodiesel aus Nahrungsmittelkulturen) nicht. Auf internationaler Ebene stossen die Biotreibstoffe der 2. Generation (aus ligninhaltiger Biomasse wie Holz) oder der 3. Generation (insbesondere aus Algen) auf gewisse Begeisterung. Ihre rentable Produktion wird in der Schweiz schwierig, aber es wäre denkbar, sie zu importieren, sofern sie unter Bedingungen produziert wurden, die sehr strenge Nachhaltigkeitskriterien erfüllen.
In der Praxis wird die beste Verwendung der Biomasse von der Verfügbarkeit und den Kosten der anderen erneuerbaren Alternativen für die Wärme- und Stromerzeugung abhängen.
Quellen
- Office fédéral de l'environnement (OFEV) (2009)
- Office fédéral de l'environnement (OFEV) (2009). Biomasse: la Suisse se fixe des objectifs stratégiques.
- Office fédéral de l'énergie (OFEN) (2019)
- Office fédéral de l'énergie (OFEN) (2019). Statistique globale de l’énergie 2018. OFEN.
- Steubing, B and Zah, R and Waeger, P and Ludwig, C (2010)
- Steubing, B and Zah, R and Waeger, P and Ludwig, C (2010). Bioenergy in Switzerland: assessing the domestic sustainable biomass potential. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(8). 2256–2265.