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Biomasse

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Definition: erneuerbares Material biologischen Ursprungs, das oft energetisch genutzt werden kann

Englisch: biomass

Kategorien: Energieträger, erneuerbare Energie, Grundbegriffe

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 31.01.2013; letzte Änderung: 25.02.2016

Verschiedenste Stoffe bzw. Stoffgemische biologischen Ursprungs werden als Biomasse bezeichnet. Man versteht darunter meist feste oder flüssige Materialien, kann aber auch Gase dazu zählen. Viele davon lassen sich zur Energiegewinnung nutzen, wobei je nach Stoff sehr unterschiedliche Verfahren anwendbar sind.

Biomasse stammt zum großen Teil aus Pflanzen (Phytomasse), aber sie kann auch aus tierischen Materialien gewonnen werden (Zoomasse, z. B. Kadaver, Schlachtabfälle und Exkremente wie Gülle) sowie aus diversen Mikroorganismen. Es handelt sich häufig um totes Material, aber es gibt auch noch lebende Biomasse sowie totes Material, welches jedoch von vielen lebenden Mikroorganismen durchsetzt ist.

Fossile Energieträger waren auch mal Biomasse. Das ist allerdings lange her.

Obwohl fossile Energieträger zum allergrößten Teil auch biologischen Ursprungs sind, werden sie nicht als Biomasse bezeichnet. Sie sind meist von der Biosphäre getrennt und weisen ein sehr hohes Alter auf. Eine Zwischenstellung nimmt Torf ein: Es handelt sich um Biomasse, die noch nicht sehr lange abgelagert wurde und nicht von der Biosphäre getrennt ist. Der Torfabbau führt aber trotzdem zu CO2-Emissionen, die nicht durch ein baldiges Nachwachsen wieder ausgeglichen werden. Insofern ist es angemessen, Torf den fossilen Vorkommen zuzuordnen, obwohl er gleichzeitig auch eine Form von Biomasse ist.

Biomasse hat allgemein einen hohen Anteil organischer Substanzen wie Cellulose, Stärke, Zucker, Fette und Öle sowie Proteine, die einen erheblichen Energiegehalt haben. Dazu kommen aber auch diverse anorganische Substanzen, beispielsweise Salze, die bei der Nutzung oft störend sind.

Übersicht über verschiedene Biomasse und ihre energetische Nutzung

Holz

Holz wird schon sehr lange energetisch genutzt. Moderne Technologien erweitern seine Anwendungsmöglichkeiten.

Holz besteht zu einem wesentlichen Teil aus Stoffen wie Cellulose, Hemicellulose und Lignin, welche von Mikroorganismen nur langsam abgebaut werden können. Die energetische Nutzung erfolgt meistens durch Verbrennen zwecks Gewinnung von Wärme (oft nach längerer Trocknung). Es gibt aber auch Heizkraftwerke und reine Kraftwerke, die mit Holz als Brennstoff betrieben werden, wobei Heizkraftwerke in der Regel die effizienteste Energienutzung ermöglichen. Holz wird auch zur Mitverbrennung (als Zusatzbrennstoff) in Kohlekraftwerken eingesetzt.

Holz kann direkt im Wald für die energetische Nutzung eingeschlagen werden. Kurzumtriebsplantagen erreichen hierbei eine erhöhte Produktivität. Holz fällt aber auch in Form von Abfällen der Holzverarbeitung an, oder nach der Nutzung als Baustoff. Verarbeitetes Holz kann diverse Schadstoffe enthalten, weswegen die Verbrennung von Altholz nur in dafür geeigneten Anlagen (in der Regel größeren Feuerungen) geschehen darf.

Holz wird in verschiedenen Formen energetisch verwendet, z. B. als Holzscheite, Hackschnitzel, Holzpellets, Altholz oder Holzkohle.

Aus der Cellulose des Holzes können durch Holzverzuckerung Kohlenhydrate (Zucker) gewonnen werden. Oft werden dafür Säuren oder auch Enzyme angewandt, die auf das vorher fein zerkleinerte Material einwirken. Die entstandenen Zucker können durch Vergärung (Fermentation) weiter zu Ethanol (Alkohol) verarbeitet werden. Dieses Bioethanol lässt sich dann beispielsweise als Kraftstoff einsetzen, auch zur Beimischung zu Benzin.

Wo mehr Holz genutzt wird, als lokal verfügbar ist, kommen Importe zustande – teils aus Gegenden, in denen keine nachhaltige Holzwirtschaft betrieben wird.

Die Nutzung von Holz ist meistens klar klimaschonend, häufig aber auch mit schädlichen Emissionen z. B. von Stickoxiden, Ruß, Schwermetallen und diversen auch krebserregenden Schadstoffen verbunden – vor allem bei der dezentralen Nutzung in kleinen Öfen. Große Holzfeuerungen sind diesbezüglich meist weitaus besser, und ihre Energieeffizienz ist auch höher.

Feldfrüchte, Energiepflanzen

Die Flächenproduktivität der Herstellung von Bioalkohol und Biodiesel ist gering – deutlich geringer als bei Biogas oder Biomassevergasung.

Manche Feldfrüchte wie Zuckerrüben und Zuckerrohr sind reich an Kohlehydraten (Zuckern), die durch Vergärung (Fermentation) der Silage zu Ethanol (Alkohol) verarbeitet werden können. Gleiches gilt für stärkehaltige Feldfrüchte wie Mais, Weizen und Roggen; die Stärke kann relativ schnell zu Zuckern abgebaut werden. Endprodukt können z. B. Biokraftstoffe sein.

Andere Agrarprodukte wie Raps sind reich an Ölen. Diese können im Prinzip direkt in Dieselmotoren genutzt werden, jedoch nur wenn diese dafür speziell angepasst sind. Deswegen wird heute Biodiesel durch Umesterung von Rapsöl zu Rapsmethylester hergestellt, welches für übliche Dieselmotoren besser verträglich ist. Selbst dieser Stoffe wird von modernen Dieselmotoren nur in kleinen Beimischungen (meist maximal 7 %) vertragen. Zukünftig könnte eine Hydrierung des Öls z. B. mit Biowasserstoff eine bessere Lösung sein. Hydrierte Pflanzenöle sind auch für den Flugverkehr interessant; sie können Kerosin ersetzen.

Eine andere Möglichkeit ist die Erzeugung von Biogas, das das brennbare Methan enthält. Das Biogas kann direkt verstromt werden (z. B. in Blockheizkraftwerken) oder auch zu Biomethan aufbereitet und in das Erdgasnetz eingespeist werden. Die Flächenproduktivität ist bei Biogas wesentlich höher als bei der Erzeugung von Bioethanol oder Biodiesel. Die Gärreste sind als Dünger geeignet.

Ein Nachteil des Anbaus solcher Energiepflanzen ist die Konkurrenz mit der Nahrungsmittelerzeugung (siehe unten). Ebenfalls erfolgt bisher eine sehr unvollständige Nutzung, da nur die Früchte vergoren bzw. zu Biogas verarbeitet werden können, nicht aber der große Anteil z. B. der Stängel. Wenn die Cellulose mit neuen Verfahren auch genutzt werden könnte (etwa durch Verwendung optimierter Enzyme), würde das die Situation stark ändern: Man könnte die Energieausbeute stark erhöhen, oder auch die Früchte als Nahrungsmittel nutzen und nur die Reststoffe für die Energieproduktion.

Bioabfälle

Die Nutzung von Bioabfällen für Kraftstoffe ist meistens ökologisch vorteilhaft.

Viele Bioabfälle, z. B. Ernteabfälle oder Reste aus Haushalten, werden heute kompostiert, wobei leider der Energiegehalt verloren geht. Sie könnten auch zur Biogaserzeugung verwendet werden, wobei die Reststoffe dann noch kompostiert werden können.

Grasschnitt

Gras nicht nur von Wiesen, sondern auch von Blühstreifen, die in der Biolandwirtschaft häufig der Biodiversität wegen um Äcker herum angelegt werden, kann für die Biogaserzeugung genutzt werden.

Exkremente

Gülle fällt bei der landwirtschaftlichen Tierhaltung in großen Mengen an. Sie ist für die Biogaserzeugung nutzbar, was wegen der geringen Energiedichte allerdings wirtschaftlich nur begrenzt von Interesse ist; oft es geht es zum guten Teil darum, diesen Abfall durch die Biogasgewinnung so aufzubereiten, dass er als Dünger geeigneter ist, z. B. weniger Gerüche entwickelt.

Klärschlamm

Klärschlamm fällt in Kläranlagen in großen Mengen an. Seine Nutzung zur Erzeugung von Biogas ist sehr sinnvoll, da damit einerseits Energie gewonnen wird (die teilweise zum Betrieb der Kläranlagen benötigt wird) und andererseits der Klärschlamm in eine besser zu entsorgende Form überführt wird. Außerdem werden klimaschädliche Methan-Emissionen vermieden.

Torf

Torf ist relativ lange abgelagerte Biomasse, die häufig nicht mehr stark mit der Biosphäre wechselwirkt. Insofern ist Torf den fossilen Energieträgern relativ ähnlich. Sein Abbau zur Energiegewinnung war früher in manchen Gegenden bedeutsam, hat aber große ökologische Schäden angerichtet, indem Moore zerstört wurden und große Mengen von Luftschadstoffen erzeugt wurden.

Neue Methoden der Biomassenutzung

Neue technische Methoden zur Nutzung von Biomasse könnten helfen, erhebliche Potenziale zu erschließen. Ein Beispiel ist die Biomassevergasung für Rohstoffe, die viel Cellulose und Lignin enthalten. Die Holzvergasung ist schon lange bekannt, aber auch die Verwertung anderer Stoffe wie z. B. Ernteabfälle wäre sehr interessant. Zur Zeit werden Verfahren entwickelt, die eine Art Synthesegas erzeugen, aus dem dann z. B. Biokraftstoffe hergestellt werden können. Wünschenswert sind bei solchen Methoden viele Eigenschaften:

Die Anforderungen an Verfahren zur Biomassenutzung sind sehr vielfältig. Alle gleichzeitig zu erfüllen, ist nicht einfach.

In diesem Bereich ist zu erwarten, dass weitere Forschung und Entwicklung noch große Potenziale erschließen kann. Die bisher verfügbaren Verfahren erfüllen in der Regel zumindest einige der oben genannten Kriterien nicht.

Zukünftig könnte es auch notwendig werden, Biomasse herzustellen und dauerhaft abzulagern (evtl. nach einer Verkohlung), einfach um Kohlenstoff dem Kreislauf zu entziehen. Damit ließen sich im Prinzip versäumte Reduktionen von CO2-Emissionen kompensieren. Allerdings erschiene es sinnvoller, z. B. die Kohle erst gar nicht fördern, als sie anschließend mit großem Aufwand neu aufzubauen.

Typische Merkmale von Biomasse

Obwohl sich verschiedene Arten von Biomasse in vielerlei Hinsicht stark voneinander unterscheiden, gibt es doch einige typische Merkmale, die meistens zutreffen. Diejenigen Merkmale, die die energetische Nutzung betreffen, werden im Folgenden diskutiert.

Erneuerbare Energie; Ersatz für Erdöl und Erdgas

Biomasse ist eine unerschöpfliche Energiequelle – aber sie ist in begrenzten Mengen verfügbar.

Biomasse als nachwachsender Rohstoff kann ständig neu erzeugt werden, so dass die daraus gewonnene Energie zu den erneuerbaren Energien zählt.

Die energetische Nutzung von Biomasse ermöglicht häufig die direkte Substitution fossiler Energieträger. Beispielsweise kann Bioethanol als Ersatz oder Beimischung für Benzin aus Erdöl verwendet werden, und Biogas kann Erdgas ersetzen. Da Erdöl und Erdgas zuerst knapp werden, ist dies sehr vorteilhaft. Es ist auch möglich, Strom aus Kohlekraftwerken durch Energie aus Biomasse zu ersetzen, etwa durch Verstromung von Biogas.

Gerade im Bereich des Verkehrs ist aufgrund der begrenzten Möglichkeiten der Elektrifizierung der Einsatz von Biokraftstoffen interessant. Allerdings dürfte eine weitgehende Substitution der Kraftstoffe vorerst an den begrenzten Potenzialen scheitern.

Klimaschutz und andere ökologische Aspekte

Im Prinzip kann Biomasse CO2-neutrale Energie liefern, so dass die Substitution fossiler Energieträger durch Biomasse dem Klimaschutz dienen kann. Dies liegt daran, dass die Nutzung der Biomasse zwar in ähnlichem Umfang wie bei fossilen Energieträgern das klimaschädliche Kohlendioxid (CO2) freisetzt, dass aber etwa dieselben Mengen beim Wachstum der Biomasse der Atmosphäre entnommen werden.

Leider wird die Klimabilanz und die gesamte Ökobilanz von Biomasse häufig erheblich verschlechtert durch zusätzliche Emissionen und andere Effekte, die z. B. beim landwirtschaftlichen Anbau und bei der Verarbeitung entstehen:

In der Praxis ist eine annähernde CO2-Neutralität von Biokraftstoffen kaum zu erreichen, zumindest wenn eigens dafür Pflanzen angebaut werden müssen.

  • Der Kraftstoffverbrauch von Landmaschinen, die meist mit Dieselkraftstoff betrieben werden, führt zu CO2-Emissionen.
  • Insbesondere bei starker Stickstoffdüngung kommt es zu Emissionen von Gasen wie Distickstoffoxid (Lachgas, N2O) aus den Böden, die sehr klimaschädlich sind.
  • Die Herstellung von Düngemitteln (z. B. Stickstoffdünger aus der Haber-Bosch-Synthese) ist sehr energieaufwendig, führt also zu Emissionen.
  • Wo eine Bewässerung notwendig ist, kann diese den Wasserhaushalt stören.
  • Häufig werden in der Landwirtschaft Pestizide verwendet, die diverse schädliche Wirkungen haben können.
  • Wenn Gärrestlager und Beschickungseinrichtungen bei Biogasanlagen nicht genügend abgedeckt und entgast werden, entstehen klimaschädliche Methanemissionen. Ebenfalls gibt es oft einen erheblichen Methanschlupf bei der Verstromung oder bei der Verarbeitung zu Biomethan. Bei der Trocknung von Gärresten können giftige Ammoniak-Emissionen entstehen.
  • Die bewirkten Landnutzungsänderungen (z. B. Grünland zu Äckern, im Extremfall sogar Brandrodung von Regenwäldern) können ökologisch und insbesondere auch für das Klima sehr negative Folgen haben. Vor allem bei Biokraftstoffen führt dies häufig dazu, dass Klimabelastung und/oder die ökologische Gesamtbilanz sogar schlechter sind als bei Verwendung fossiler Brennstoffe. Hierbei sind insbesondere auch die indirekten Landnutzungsänderungen (iLUC = indirect land use change) zu berücksichtigen: Wenn Ackerflächen für die Herstellung von Energiepflanzen belegt werden, werden anderswo zusätzliche Ackerflächen gewonnen, z. B. durch Umbrechen von Grünland, oder intensiver und entsprechend umweltbelastender genutzt.
  • Bei der Verbrennung vor allem von festen Brennstoffen aus Biomasse entstehen häufig (aber nicht immer) erhebliche Schadstoffemissionen.

Auch können Menschen in armen Ländern ganz direkt negativ betroffen sein, z. B. durch Vertreibung von ihren Flächen zwecks Biomasseanbau und durch Zerstörung von Lebensgrundlagen etwa durch Brandrodungen.

In anderen Fällen jedoch ergeben sich erhebliche ökologische Vorteile gegenüber fossilen Energieträgern. Häufig ist dies der Fall bei der Nutzung von Abfallstoffen, weil dann keine zusätzliche landwirtschaftliche Erzeugung notwendig wird. Teilweise werden sogar Emissionen vermieden, die ohne die energetische Verwertung auftreten würden.

Teilweise erlauben die veränderten Anforderungen des Biomasseanbaus auch ökologische Verbesserungen der Landwirtschaft, beispielsweise einen reduzierten Pestizideinsatz wegen weniger relevanter Schäden durch Schädlinge, oder weil Mischkulturen gut nutzbar sind.

Die Nachhaltigkeitszertifizierung ist ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung. Sie ist aber noch unvollständig und kann nicht alle Problem lösen – insbesondere nicht das der Nutzungs­konkurrenzen.

Die Politik versucht Regeln für den nachhaltigen Anbau von Biomasse zu etablieren, die die genannten Umweltbelastungen reduzieren, und kann eine entsprechende Nachhaltigkeitszertifizierung einführen. Dies führt teilweise zu deutlichen Verbesserungen insbesondere der Treibhausgasbilanz, während andere Probleme (z. B. Nutzungskonkurrenzen) so kaum gelöst werden können. Ein häufiges Problem ist, dass selbst eine vorbildlich ökologische Erzeugung gewisser Stoffe die Flächenknappheit verschärft und damit umweltschädlichen Anbau anderswo begünstigen kann. Beispielsweise verdrängt in Deutschland die Biogasherstellung oft den Futtermittelanbau, so dass Futtermittel importiert werden müssen, die oft alles andere als umweltverträglich hergestellt werden. Häufig sind aber auch die Regeln zu wenig streng, gerade beim Anbau in der Dritten Welt:

  • Man toleriert den Anbau auf Flächen, die erst in jüngerer Vergangenheit durch Brandrodung nutzbar gemacht wurden. So wird die Brandrodung indirekt begünstigt.
  • Die Frage der Bewässerung wird oft ausgeblendet, ebenso die Problematik der Humusbilanz und mögliche Gefährdungen der Biodiversität.
  • Es wird nicht überwacht, ob Kleinbauern durch ausgeweiteten Energiepflanzenanbau verdrängt werden.

Heterogenität von Biomasse

Biomasse hat oft eine komplizierte und uneinheitliche (heterogene) Zusammensetzung. Dies erschwert ihre Nutzung oft erheblich. Beispielsweise schwanken bei Holz je nach Baumart und Vorbehandlung der Wassergehalt und der Heizwert, was zu den allgemeinen technischen Problemen der Nutzung von Festbrennstoffen noch zusätzlich beiträgt.

Eine reduzierte Heterogenität ist oft erreichbar mit zusätzlichen Verarbeitungsschritten, die jedoch auch den Aufwand erhöhen und häufig mit erheblichen Energieverlusten verbunden sind.

Geringe Flächenproduktivität, hoher Flächenbedarf

Die Flächenproduktivität von Biokraftstoffen ist gering, weil Pflanzen nicht für die Energiegewinnung optimiert sind.

Die in Biomasse enthaltene Energie entsteht in Pflanzen durch die Photosynthese. Diese Art der Sammlung von Sonnenenergie ist leider sehr wenig effizient. Es geht bereits viel Licht verloren, indem es nicht die grünen Teile der Pflanzen trifft. Hinzu kommen die Verluste des Photosyntheseprozesses sowie der hohe Eigenverbrauch der Pflanzen. Schließlich dient die Photosynthese den Pflanzen in erster Linie zur Deckung ihres eigenen Verbrauchs, und für Menschen nutzbar ist nur, was übrig bleibt.

Die Folge ist, dass die Flächenproduktivität von Energie aus Biomasse sehr gering ist beispielsweise im Vergleich mit der Nutzung der Sonnenenergie durch Photovoltaik oder solarthermische Kraftwerke. Somit wird für eine gegebene Energiemenge eine viel höhere Fläche belegt. Angesichts global knapper landwirtschaftlicher Flächen führt dies zu einer starken Begrenzung des Potenzials der Energie aus Biomasse. Weniger relevant ist dieser Aspekt allerdings bei der Nutzung von Reststoffen, wenn also der Flächenbedarf primär z. B. für die Nahrungsmittelherstellung entsteht und nur zusätzlich auch eine energetische Nutzung möglich ist.

Dezentrale Erzeugung

Biomasse fällt verteilt über große Flächen an – eine Folge der geringen Flächenproduktivität. Es handelt sich also um dezentrale Energieerzeugung.

Einerseits ist es vorteilhaft, dass so z. B. viel anfallendes Holz in der näheren Umgebung genutzt werden kann. Andererseits erfordert dies aber längere Transporte, wenn Biomasse in größeren Anlagen weiter verarbeitet werden soll, etwa durch Holzpelletierung oder zur Herstellung von Biokraftstoffen. Transporte sind gerade angesichts der oft begrenzten Energiedichte (siehe unten) für die Energiebilanz nachteilig, ohnehin für die Wirtschaftlichkeit.

Biogasanlagen werden meist dezentral bei Landwirtschaftsbetrieben platziert, weil die verwendeten Rohstoffe nicht gut über weite Strecken transportierbar sind, aber dies kann auch die Abwärmenutzung oder die Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz erschweren.

Konkurrenz mit der Nahrungsmittelerzeugung; intensivere Bewirtschaftung

Insbesondere die indirekten Landnutzungsänderungen sind ein großes Problem.

Vor allem wenn Feldfrüchte als Energiepflanzen angebaut werden, wird die Gewinnung von Bioenergie zu einer Konkurrenz für die Nahrungsmittelerzeugung. Dies ist auch dann der Fall, wenn die erzeugten Feldfrüchte nicht für den menschlichen Verzehr oder als Futtermittel geeignet wären, da es eine Flächenkonkurrenz gibt. Die Biomasseerzeugung trägt also zur Verknappung landwirtschaftlichen Flächen bei und verstärkt somit auch die Tendenz, dass die Flächen allgemein (nicht nur die für Bioenergie) intensiver bewirtschaftet werden, z. B. mit großen Monokulturen. Dies wiederum kann auch den Energieaufwand für die Landwirtschaft erhöhen, was den Zielen der Bioenergie-Gewinnung (auch dem Klimaschutz) direkt zuwiderläuft.

Der Fleischkonsum ist allerdings das weitaus größere Problem.

Bei der Beurteilung dieses Problems ist allerdings zu beachten, dass der Bedarf an Agrarflächen für Nahrungsmittel sehr stark davon abhängt, welche Nahrungsmittel produziert werden. Weltweit werden über 90 % der Agrarflächen für die Erzeugung von Fleisch und Milch belegt, wenn man auch die Flächen berücksichtigt, die für den Anbau von Futtermitteln benötigt werden. Dagegen beanspruchen Biokraftstoffe global nur ca. 1 % der Flächen. Ob der Welthunger zurückgedrängt werden kann, hängt also vor allem davon ab, wie sich der weltweite Fleischkonsum entwickelt, und viel weniger von der Herstellung von Biokraftstoffen.

Nährstoffkreisläufe

Biomasse enthält nicht nur Energie, sondern auch mineralische Pflanzennährstoffe, insbesondere Verbindungen von Stickstoff, Phosphor und Kalium. Wenn die Reststoffe z. B. von der Biogasgewinnung, in denen diese Nährstoffe verbleiben, wieder bedarfsgerecht auf die Äcker verteilt werden, anstatt dass diese mit synthetischen Düngern versorgt werden, liegen geschlossene Nährstoffkreisläufe vor. Bei anderen Nutzungsarten kommt es jedoch oft zur Unterbrechung von Nährstoffkreisläufen. Ein Beispiel ist die Ernte von Holz; die Verteilung von Holzasche im Wald wäre aufwendig. Auch wenn Nährstoffe als Dünger zurückgeführt werden, geschieht dies nicht immer bedarfsgerecht, so dass sich Nährstoffe in manchen Böden unnötig hoch anreichern und in anderen knapp werden bzw. durch Kunstdünger ergänzt werden müssen. Die Überdüngung von früher extensiv bewirtschafteten Flächen, z. B. in der Nähe von Biogasanlagen, verringert oft die Biodiversität.

Auch ein Humusbilanzdefizit kann auftreten, beispielsweise beim Anbau von Mais, der wegen des relativ hohen Flächenertrags häufig für Biogas verwendet wird.

Energiedichte

Die Energiedichte von unverarbeiteter Biomasse ist oft wesentlich geringer als die fossiler Energieträger. Dies hat zur Folge, dass der energiebezogene Transportaufwand schon bei mäßig langen Transportstrecken ins Gewicht fällt. Besonders gilt dies z. B. für Gülle, aber auch für Klärschlamm, Stroh und Grasschnitt. Eine Lösung könnte sein, die Biomasse mit dezentralen Anlagen zu einem konzentrierteren Bio-Slurry zu verarbeiten und dann diesen zu größeren Anlagen zu transportieren, die daraus z. B. Biokraftstoffe erzeugen.

Speicherbarkeit

Biomasse kann ähnlich wie fossile Energieträger gespeichert werden. Dies macht einen wesentlichen Teil ihres Werts z. B. für die Stromerzeugung oder Kraftstoffgewinnung aus.

Ein Vorteil von Biomasse z. B. gegenüber der Photovoltaik ist, dass die Biomasse vor der Verwertung zumindest in begrenztem Umfang gespeichert werden kann, so dass die Nutzung zu Zeiten maximalen Bedarfs erfolgen kann. Beispielsweise kann Holz jahrelang gelagert werden und zwecks Gewinnung von Heizwärme gezielt im Winter verbrannt werden.

Ein Stück weit können auch Rohstoffe für die Biogaserzeugung gelagert werden, um die Verstromung auf Tage und Wochen mit höherem Strombedarf konzentrieren zu können. Die Kosten für die Speicherung solcher Rohstoffe wären geringer als jene für Speicher für elektrische Energie. Diese Art von Speicherung wird allerdings bisher kaum praktiziert, allein schon weil die Einspeisevergütung hierfür keine finanziellen Anreize schafft.

Eher möglich ist die kurzzeitige Speicherung des Biogases, um die Stromerzeugung auf die Tageszeiten zu konzentrieren, in denen der Bedarf am höchsten ist. Seit 2012 gibt es in Deutschland die Flexibilitätsprämie für die Erhöhung der installierten Leistung zwecks bedarfsgerechterer Erzeugung. Dieses Modell ist allerdings nur nutzbar für Erzeuger, die ihren Strom direkt an der Strombörse vermarkten.

Nutzbare Potenziale

Über die energetisch nutzbaren Biomasse-Potenziale gibt es extrem unterschiedliche Aussagen:

  • Die theoretischen Potenziale sind sehr groß; theoretisch ließe sich der gesamte Energiebedarf der Menschheit damit mehrfach decken.
  • Die technisch nutzbaren Potenziale (ohne Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit) sind deutlich kleiner, aber in vielen Ländern immer noch sehr groß. Ihre Größe hängt stark von der Flächenverfügbarkeit bzw. von anderen Flächennutzungen ab. Beispielsweise werden solche Potenziale durch verstärkten Fleischkonsum erheblich verringert, weil dieser viel größere landwirtschaftliche Flächen für Futtermittel beansprucht.
  • Die wirtschaftlich nutzbaren Potenziale sind wiederum geringer. Sie hängen auch stark von den Preisen fossiler Energieträger ab, solange deren Verbrauch nicht durch Klimaschutzbemühungen begrenzt wird.
  • Zusätzlich sind ökologische Aspekte zu beachten. Einerseits müsste, wie bereits ausgeführt, der Klimaschutz zu einer Einschränkung des Verbrauchs fossiler Energieträger führen und damit diejenigen Methoden der Biomassenutzung begünstigen, die erhebliche Klimaschutzbeiträge liefern können. Andererseits aber sind aber die Umweltbelastungen durch die Biomasseerzeugung und -nutzung ebenfalls häufig ganz erheblich, so dass einige Nutzungen aus diesem Grund begrenzt werden müssen.

Die jeweils ermittelten Potenziale hängen stark von diversen Annahmen ab, so dass sich auch für die gleiche Art von Potenzial derselben Gegend sehr unterschiedliche Zahlen ergeben können.

Von großer Bedeutung wird die Entwicklung von neuen technischen Verfahren sein, die die umfassende Nutzung von Biomasse-Abfällen (etwa Stroh und andere Reste von Nahrungspflanzen) für die Herstellung von Biokraftstoffen der zweiten Generation erlauben. Es wird an Enzymen für den Abbau von Cellulose gearbeitet, die beispielsweise die moderne Gentechnologie herstellen und optimieren kann. Dies ist bisher aber noch technisch und wirtschaftlich schwierig.

Literatur

[1]G. Bronner et al., Position zu Bioenergie des Landesnaturschutzverbands Baden-Württemberg (2012, überarbeitet 2015)
[2]Stellungnahme zur Förderung der Biogaserzeugung durch das EEG vom Wissenschaftlichen Beirat für Agrarpolitik beim deutschen Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (2011)

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Energiepflanzen, Holz, Festbrennstoff, Biogas, Biomethan, Bioethanol, Biodiesel, Biomassevergasung, Verbrennung, Mitverbrennung, Biokraftstoff, CO2-neutral
sowie andere Artikel in den Kategorien Energieträger, erneuerbare Energie, Grundbegriffe

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