Biomassekraftwerk

Was genau ist Biomasse?

Grundsätzlich lassen sich unter dem Begriff Biomasse alle organischen Stoffe tierischer oder pflanzlicher Herkunft zusammenfassen, die zur Erzeugung von Energie genutzt werden können. Biomasse ist also im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die sich nicht in absehbarer Zeit regenerieren können, ein nachwachsender Energieträger. Typische Beispiele sind Pflanzen und Pflanzenbestandteile, tierische oder pflanzliche Abfälle, Restholz und Bioabfälle.

Biomasse und Kraft-Wärme-Kopplung

Der überwiegende Anteil an Energie aus Biomasse wird in Blockheizkraftwerken (BHKWs) gewonnen. Diese Art der Biomassekraftwerke erzeugt über eine Wärmekraftmaschine gleichzeitig thermische und mechanische Energie. Erstere kann direkt weiterverwendet werden und letztere wird über einen Generator zur Stromgewinnung eingesetzt, also in elektrische Energie umgewandelt. Das dahinterstehende Prinzip wird auch als Kraft-Wärme-Kopplung bezeichnet.

Aufgrund der gleichzeitigen Produktion von Strom und Wärme zeichnen sich Blockheizkraftwerke durch einen besonders hohen Wirkungsgrad aus. Das heißt, ein großer Anteil der eingesetzten Energie kann als Strom beziehungsweise Wärme verwendet werden. Dabei gibt es sowohl strom- als auch wärmegeführte BHKWs. Stromgeführt ist das Kraftwerk immer dann, wenn sich der Betrieb am Bedarf nach elektrischer Leistung ausrichtet. Die beim Prozess entstehende Wärme ist in dem Fall also mehr ein Nebenprodukt und wird auch nicht immer vollumfänglich genutzt.

Welche Vorteile haben Biomassekraftwerke?

Biomassekraftwerke erreichen nur dann optimale Effizienz, wenn neben dem Strom auch die Abwärme nutzbar gemacht wird. Der elektrische Wirkungsgrad liegt bei einem BHKW mit Gasmotor beispielsweise zwischen 30 und 40 Prozent, was für sich genommen eine eher ineffiziente Art der Energiegewinnung wäre. Nun kommt aber noch der thermische Wirkungsgrad, der zwischen 50 und 60 Prozent liegt, hinzu und verbessert die Effizienz der Anlage erheblich. Die Wärme kann dann in Form von Fern- oder Nahwärme über entsprechende Netze an Haushalte oder Unternehmen weitergeführt werden.

Biomassekraftwerke schneiden auch bei CO2-Belastung der Umwelt gut ab. Das lässt sich über den CO2-Kreditlauf erklären. Denn während Pflanzen heranwachsen, binden sie dieselbe Menge an CO2, die bei deren Verbrennung wieder freigesetzt wird. Und auch tierische Abfälle, aus denen Energie gewonnen wird, entstehen letztendlich aus pflanzlichen Stoffen. Die Verbrennung der Biomasse an sich beeinträchtigt die CO2-Bilanz auf lange Zeit gesehen nicht. Bei solchen Berechnungen muss jedoch auch der Anbau der Biomasse, ihr Transport und so weiter benötigt wird. Werden dabei etwa benzinbetriebene Fahrzeuge eingesetzt, ist die Energiegewinnung im jeweiligen Biomassekraftwerk nicht komplett CO2-neutral.

Welche Stoffe werden zur Erzeugung von Energie eingesetzt?

Die Bandbreite der Möglichkeiten ist hier sehr groß. Größere Biomassekraftwerke arbeiten oftmals mit Biogas. Dieses Gas wird in den entsprechenden Anlagen über den Fermentationsprozess, also die Vergärung von organischen Stoffen, gewonnen. Das Gas kann dann wie Erdgas als Brennstoff eingesetzt werden. Es wird beispielsweise aus Maissilage, Rindergülle, Bioabfällen, Futterrüben oder Grassilage gewonnen. Wichtig ist ein möglichst hoher Methangehalt, da durch die Verbrennung von Methan erst Energie freigesetzt werden kann. Je höher der Methangehalt, desto höher auch der Heizwert. Biogas enthält mit 45 bis 70 Prozent zwar deutlich weniger Methan als Erdgas mit 80 Prozent, ist dafür aber CO2-neutral.

Bei den festen Brennstoffen kommt vor allem Holz in verschiedensten Arten und Formen zum Einsatz. Gerade bei kleineren Anlagen, den sogenannten Mini-BHKWs, sind Holzpellets und Holzhackschnitzel sehr beliebt, da hier vergleichsweise wenige Rückstände entstehen. In größeren Anlagen werden Altholz, Restholz aus der Holzverarbeitung und Stroh eingesetzt. Feste Brennstoffe bringen generell den Vorteil mit sich, dass sie – von der Trocknung abgesehen – keiner aufwendigen Aufbereitung bedürfen, um energetisch verwendet werden zu können.

Welche Motoren nutzen Biomassekraftwerke?

Die meisten Biomassekraftwerke (Heizkraftwerke eingeschlossen) werden heute mit Gasmotoren betrieben. Etwas weniger stark verbreitet sind Gasturbinen und ORC-Turbinen. Dampfmotor und Stirlingmotor kommen nur sehr selten vor. Bei den Gasmotoren handelt es sich meist um normale Ottomotoren, die für den Betrieb mit Erd- oder Biogas ausgelegt sind. Größere Biomassekraftwerke benutzen verstärkt Dampfkessel, in denen durch den Verbrennungsprozess überhitzter Dampf entsteht, der dann wiederum zum Betrieb einer Dampfturbine verwendet wird. Die dabei entstehende mechanische Energie wird über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt.