Regenerative Zukunft

  • Schrift vergrößern
  • Standard-Schriftgröße
  • Schriftgröße verkleinern

Umwelteinflüsse Bioenergie

E-Mail Drucken PDF

Die Biomassenutzung ist ein sehr breites Feld mit vielen Möglichkeiten welche Art von Biomasse man verwendet und auf welche Weise für welches Produkt. Die ökologisch und meist auch ökonomisch sinnvollste Nutzung ist die der landwirtschaftlichen Reststoffe und Abfälle. Einerseits wird durch deren energetische Nutzung die Abfallmenge reduziert und andererseits der Treibhausgasausstoß vermindert. Die Nutzung von Energiepflanzen ist solange sinnvoll, wie die Agrarflächen nicht für andere Zwecke benötigt werden. In Deutschland werden schon 1/10 der Ackerflächen für Energiepflanzen genutzt, jedoch wird immer wieder kontovers diskutiert, dass die Biodiversität verloren gehen, da die einzelnen Waldflächen zu stark voneinander isoliert seien. Daher sollte man auch darüber nachdenken Flächen aufzuforsten und den Waldanteil zu vergrößern. Der dritte und mit wichtigste Biomasserohstoff ist Holz, welches vor allem zur dezentralen Wärmeversorgung genutzt wird. Im Jahr 2004 wurden allerdings schon 82% des Holzzuwachses der deutschen Wälder genutzt [5]. Ein großes Potenzial zur vermehrten Brennholzbereitstellung aus deutschen Wäldern ist daher nicht möglich, höchstens noch Importe aus dem Ausland.



Die Energieeffizienz der Biomassenutzung, also wie viel Energie aus der ursprünglichen Primärenergie der Biomasse genutzt wird, hängt stark davon ab auf welchem Wege die Bioenergie bereitgestellt wird. In Abbildung 10 ist die Effizienz für die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten der Biomasse aufgezeigt. Man erkennt deutlich, dass eine reine Verstromung von Biomasse aber auch die Erzeugung von Biokraftstoffen der 1. Generation (Bioethanol und Biodiesel) nur wenig von der ursprünglichen Energie der Biomasse nutzen, da deren Energieeffizienz unter 30% liegt. Die Energieeffizienzen von Biokraftstoffen der 2. Generation, wie Biomethan oder BTL liegen mit circa 40% schon wesentlich höher und stellen somit ein klare Verbesserung zur 1. Generation dar. Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung, wie zum Beispiel Blockheizkraftwerke, erzeugen Strom und nutzen die verbleibende Abwärme zur Wärmeversorgung von Verbrauchern beispielsweise über ein Nahwärmenetz. Deren Energieeffizienz liegt je nach verwendeter Biomasse und Technik im Bereich zwischen 20% bis 60% und sind somit höher als bei der reinen Stromerzeugung ohne Abwärmenutzung mit circa 20%. Die mit Abstand effizienteste Möglichkeit die Energie der Biomasse zu nutzen ist ein reines Heizkraftwerk bei dem nur die Wärme genutzt wird. Beachtet man also das endliche Potenzial der Biomasse und verfolgt das Ziel möglichst viel Energie aus der zur Verfügung stehenden Biomasse zu erzeugen, sollte diese nicht zur Erzeugung von Kraftstoffen sondern zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Auf der anderen Seite sind Biokraftstoffe momentan die einfachste Form die Erdölimportabhängigkeit und den Treibhausgasausstoß von Kraftfahrzeugen zu verringern. Eine Abwägung welche Nutzung die ökonomisch und ökologisch beste darstellt ist also schwierig. Details hierzu finden Sie in der Dissertation von Dr. König des IER.
Oft wird die Bioenergienutzung als CO2 neutral betitelt, da nur der Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird, der zuvor von den Pflanzen aufgenommen wurde. Diese sehr vereinfachte Betrachtungsweise lässt außer Acht, dass zum Beispiel beim Anbau von Energiepflanzen Dünger und Maschinen eingesetzt werden, Biomasse generell zum Ort der Verarbeitung und Nutzung transportiert und dann noch in das Endprodukt umgewandelt werden muss. Bei diesen Prozessen werden fossile Kraftstoffe verwendet, wesegen man zumindest mit bisheriger fossiler Antriebstechnik der Biomassenutzung einen Treibhausgasausstoß beimessen muss. In Abbildung 11 ist der Treibhausgasausstoß von verschiedenen Biomassenutzungsketten dargestellt. Kraft-Wärme-Kopplung und Heizkraftwerke stellen den geringsten CO2-Ausstoß pro Energieeinheit dar. Zudem erkennt man, dass die Biokraftstoffe der 2. Generation meist nur noch die Hälfte des Treibhausgasausstoßes der der 1. Generation aufweisen. Wichtig ist, dass hier nicht nur das Treibhausgas CO2 eine bedeutende Rolle spielt, sondern auch andere Treibhausgase wie Methan und Lachgas. Auch hier finden Sie eine ausführliche Diskussion in der Dissertation von Dr. König des IER.






Werden jedoch für den Anbau von Energiepflanzen Regenwälder abgeholzt, kann sogar eine negative Klimabilanz entstehen. Das heißt es wird mehr CO2 frei als durch deren Nutzung eingespart wird. Der Grund hierfür liegt vor allem in der Fähigkeit, dass mehrjährige Pflanzen, vor allem Bäume, CO2 nicht nur als Kohlenwasserstoffe in ihren Blättern, Ästen und Stämmen speichern, sondern auch den Boden mit Kohlenstoff anreichern. Sie verbessern damit die Bodenqualität und entziehen gleichzeitig der Atmosphäre das Treibhausgas CO2 und speichern dieses dauerhaft im Boden. Aus diesem Standpunkt ist der Anbau mehrjähriger Energiepflanzen wie beispielsweise Pappeln sinnvoller als der Anbau von einjährigen Kulturen wie Mais oder Raps. Eine Möglichkeit den Boden aufzuwerten und gleichzeitig Kohlenstoff zu binden ist das Einbringen von Holzkohle in Ackerböden [1]. In Deutschland sollen die Biomassestrom-Nachhaltigkeitsverordnung und die Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung dafür sorgen, dass keine schützenswerten Flächen wie Regenwälder oder Flächen mit hohem Kohlenstoffbestand wie Feuchtgebiete oder Torfmoore für den Anbau von Biomasse zerstört werden. Ausführliche Informationen dazu enthält der Leitfaden Nachhaltige Biomasseherstellung der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung [15].
Neben der Treibhausgasemission werden bei der Biomassenutzung auch andere Schadstoffe emittiert. Lachgas (N2O) wird bei Energiepflanzen durch die Herstellung von Düngemitteln und durch stoffliche Vorgänge im Boden freigesetzt [10]. Diese baut die stratosphärische Ozonschicht ab. Bei schlecht durchlüfteter Kompostierung von Bioabfällen, in Mülldeponien oder Faulbehältern entsteht bei Vergärungsprozessen Methan, das vielfach unkontrolliert freigesetzt wird und 21-mal größere Treibhauseffekte aufzeigt wie CO2 [10]. Wird dieses Methan jedoch durch Biogasanlagen oder Deponiegasanlagen genutzt, wird das CH4 letztendlich genutzt und zu CO2 verbrannt und somit aus Sichtweise des Treibhauseffektes entschärft. Auch die Belastung der Gewässer durch Pestizide und Nitrate ist beim Anbau von Energiepflanzen ein zusätzlicher negativer Faktor [10]. Allgemein haben bei nachwachsenden Rohstoffen beispielsweise die Anbauweise, der Standort und die Düngung einen großen Einfluss auf die Schadstoffemissionen.
Ein weiterer kritischer Punkt bei der energetischen Biomassenutzung ist die der Flächenkonkurrenz mit Biotopen und Agrarflächen für Nahrungs- und Futtermittel. So äußert sich der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung in seinem „Factsheet Bioenergie“ kritisch über die wachsende globale Bioenergienutzung. Sie sehen vor allem die Ernährungssicherheit gefährdet. Laut UN-Welternährungsorganisation muss bis 2030 die landwirtschaftliche Fläche zur Ernährung der Weltbevölkerung um etwa 13% ausgeweitet werden [13]. Der WBGU befürchtet, dass die Konkurrenz mit dem Anbau von Energiepflanzen zu steigenden Nahrungsmittelpreisen und Konflikten um Land führt, was für etwa 1 Mrd. der ärmsten Menschen ein existenzielles Risiko bedeutet. Auch die Konkurrenz um Wasser kann sich verschärfen und die intensivierte Landnutzung kann die Böden schädigen. Der WBGU gibt in seinem Bericht Kriterien an, die für eine nachhaltige Biomassenutzung beachtet werden sollten [13]:
• Bioenergie sollte zum Klimaschutz und zur Überwindung der Energiearmut eingesetzt werden
• Beim Anbau von Energiepflanzen bestehen erhebliche Risiken aufgrund der Landnutzungskonkurrenzen
• Nutzung von Rest- und Abfallstoffen sehr sinnvoll
• beste Klimaschutzwirkung bei der Verdrängung von Kohle und nicht als Kraftstoff im Verkehr
• Durch Modernisierung der traditionellen Biomassenutzung von Entwicklungsländern kann die Effizienz erheblich erhöht werden

 

Hier kommen Sie zurück zur Hauptseite des Bioenergieartikels.

 


Quellenangabe auf der Hauptseite des Biomasseartikels


Artikel erstellt von Christoph Schünemann, Februar 2012

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 14. Mai 2012 um 14:48 Uhr  

Creative Commons Lizenzvertrag Regenerative-Zukunft.de von Christoph Schünemann steht unter einer Creative Commons Namensnennung-Nicht-kommerziell 3.0 Deutschland Lizenz. Abbildungen und Inhalte mit zusätzlicher Quellenangabe fallen nicht unter diese Lizenz. Namentlich gekennzeichnete Artikel stammen von den jeweiligen Autoren. Sie fallen unter dieselbe Lizenz solange nichts anderes vermerkt ist.