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Diplomarbeit
Gliederung
01 Thema
02 Einleitung
03 Energieverbrauch
04 Windkraft
05 Photovoltaik
06 Sonnenkollektoren
07 Geothermie
08 Sterlingmotoren
09 Biomasse
10 Inselsysteme
11 Solararchitektur
12 Umfrage
13 Förderungen
14 Danksagung
15 Anhang
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Diplomarbeit
9. Biomassen-Anlagen
 
  Nach neueren Untersuchungen ließen sich durch nachwachsende Rohstoffe rund 8% des Energiebedarfs in der BRD abdecken. Rund die Hälfte davon, also 4%, aus speziell angebauten Energiepflanzen, wofür ca. 2. Mio. Hektar, entsprechend rund 12% der Landwirtschaftlichen Nutzfläche, benötigt werden. Die andere Hälfte kann durch die energetische Nutzung von Land- und forstwirtschaftlichen Rest- und Abfallstoffen bereitgestellt werden.

Andreas Wiese kommt in seiner Dissertation für die Deckungsrate des Energiebedarfs aus Biomasse auf 3%. Dabei hat vor allem das Biogas den größten Anteil an der Energieproduktion. In Bayern kann damit 3,6% des Energiebedarfs gedeckt werden.


Biomasse kann bis zum Jahr 2020 mindestens ein Viertel des europäischen Gesamtenergiebedarfs decken, wobei der Flächenbedarf etwa ein Viertel der derzeitigen landwirtschaftlichen Nutzfläche betragen würde. Diese Zahl entspricht den bis dahin geschätzten Stillegungsflächen und ist deshalb problemlos für den Anbau von Energiepflanzen nutzbar. Außerdem ist die Stillegungsprämie in voller Höhe weiter gewährt. Grundlegend für eine intelligente Nutzung ist eine angepaßte Produktionstechnik und die Verwendung verschiedener Kulturen. Der Landwirtschaft rund um den Erdball und besonders in der 3. Welt bietet die Biomasse einen nahezu unerschöpflichen Absatzmarkt.

Biomasse ist ein Umsetzungsprodukt von gespeicherter Sonnenenergie. Bei Verwendung von nachwachsender Biomasse entsteht durch den Entzug von CO2 aus der Atmosphäre während des Pflanzenwachstums und bei einer späteren Verbrennung wieder freigesetzten Abgabe des CO2 ein natürlicher, geschlossener Kreislauf. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen bedeutet dies eine Verringerung von CO2-Emmissionen.

Biomassenanlagen sind Blockheizkraftwerke, die durch Verwertung von schnell nachwachsenden organischen Brennstoffen Energie erzeugen. Diese Energie kann entweder zur Erzeugung von elektrischen Strom und/oder von Wärme genutzt werden.


Als Primärstoffe gelten: Umwandlungsverfahren: Endprodukte:
Biomasse vom Festland und vom Meer Physikalisch Feste Brennstoffe
Pflanzliche und tierische Rückstände Thermochemisch Flüssige Brennstoffe
Abfälle Biologisch Gasförmige Brennstoffe
    Strom
    Wärme

Biogas:

Organische Abfälle, pflanzliche oder tierische Rückstände können zur Erzeugung von Biogas genutzt werden. Abgelagert in einem Faulbehälter, der luftdicht abgeschlossen ist und kein Licht eindringen läßt, wird durch Mikroorganismen, Biogas und hochwertiger Dünger erzeugt. Ca. 25 - 35% der Gasausbeute dienen der Erwärmung im Faulbehälter. Üblich ist eine Zwischenlagerung des Gases in Stahlgasometern oder in Folienspeichern aus Kunststoff. Benutzen kann man das Biogas zum Kochen, Heizen und zur Warmwasserbereitung. Effektiv eingesetzt wird das Biogas bei der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung. In Blockheizkraftwerken wird mittels Gasmotor und Generator elektrischer Strom erzeugt und mit der Wasserkühlung des Motors Warmwasser gewonnen.

Blockheizkraftwerke - BHKW:
- Gleichzeitige Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme auf umweltfreundliche Art.
- Mit Erdgas, Biogas oder Biodiesel betrieben werden Wirkungsgrade um 90% erreicht.
- Dezentraler Einsatz, auch zur Versorgung kleinerer Einheiten.
- Der Mindestwärmebedarf liegt bei 100 - 150 kW, dies entspricht z.B. ca.30 Einfamilienhäusern.
- Stromüberschüsse werden ins öffentliche Netz eingespeist
- Gut mit anderen regenerativen Energiequellen kombinierbar.

Wer als Privatmann ein Blockheizkraftwerk betreibt, darf nur Abnehmer innerhalb eines Straßenblocks versorgen. Ideal sind hier Neubaugebiete, bei denen ein Wärmenetz die Abnehmer verbindet und dadurch einzelne Heizungsanlagen in den Häusern überflüssig werden. Eine Übergabestation in den angeschlossenen Gebäuden ist die Verbindung zwischen dem Wärmenetz und der üblichen Wärmeverteilung (Heizkörper, Fußbodenheizung, Warmwasserkessel). Kosten für Schornstein, Gasanschluß oder Heizöltank entfallen.

Nachwachsende Rohstoffe:

Als nachwachsende Rohstoffe bezeichnet man Pflanzen, die nicht der Ernährung, sondern der Erzeugung von stofflichen Gütern oder der Energiegewinnung dienen.

Schilfgras, C4-Gräser

Es gibt mehr als 1700 verschiedene C4-Gräser, von Monokulturen kann bei einer derartigen Vielfalt nicht die Rede sein.

Verwertungsmöglichkeiten:

- Energie in Form von Strom, Wärme und Benzin, Chemische Ersatzstoffe bei der Produktion
   von Lacken
- Lösungsmittel und Kunststoffe
- Biologisches Bau- und Dämmaterial
- Papier- und Verpackungsmaterial
- Eßbares oder verrottbares Geschirr
- Inhaltsstoffe in Wasch- und Reinigungsmitteln
- Autobauteile (biologisch abbaubare Faserverbundstoffe)

Vorteile:
- Geringer Verbrauch an Wasser
- Keine Pestizide notwendig
- Jährlich nachwachsend
- Üppiges, schnelles Wachstum
- Ca. dreimal soviel Biomasse wie Raps

Raps

Einsatzgebiete von Raps sind Schmier- und Treibstoffe:
Biodiesel, RME (Rapsmethylester), Rußarm, schwefelfrei, biologisch abbaubar, praktizierte Kreislaufwirtschaft, positive Energiebilanz, derzeit über 350 Tankstellen in Deutschland, ca. 80 in Österreich. Unter Berücksichtigung der ökologischen Rahmenbedingungen können ca. 5% des deutschen, europaweit sogar ca. 10% des Dieselverbrauchs ersetzt werden. Hydrauliköle, Schmierstoffe

Stroh

Verbrennung von Strohüberschüssen, die in der Landwirtschaft anfallen. Schätzungen in Dänemark haben ergeben, daß damit ca. 7% des dänischen Energiebedarfs gedeckt werden kann.

Holz, Restholz, Holzabfälle

Verbrennung von Holzresten, die in der Forstwirtschaft anfallen.


9.1. Einsatzorte

Da die prinzipielle Nutzung für Biomassenanlagen in Blockheizkraftwerken liegt, sollte dieses auch im Wohnungs-, Industrie- und Gewerbebau angewendet werden. Vereinzelte Anwendungen in der Landwirtschaft werden hier nicht abgehandelt.
Bei Planung einer neuen Siedlung, Industriegebiet oder Gewerbegebiet, sollte man sich vorher erkundigen, ob ein Einsatz eines Blockheizkraftwerkes nicht wirtschaftlich ist. Dies hängt sehr stark von der Verfügbarkeit einer geeigneten Biomasse ab. Im Oberbayerischen Raum bieten sich Holzraspel als Brennstoff an.


9.2. Wirtschaftlichkeit

Wenn eine Anlage groß genug geplant und gebaut wird und ein Liefervertrag mit einem Brennstoffträgerlieferanten möglich ist, so kann eine Biomassen-Anlage die wirtschaftlichste Lösung für die Beheizung einer Siedlung sein. Dabei ist es egal, ob es sich um ein reines Wohn-, Industrie- oder Gewerbegebiet handelt.

9.2.1. Beispielanlagen

Projekt in Vaterstetten:

- BHKW mit 1 MW Leistung
- Befeuerung mit Holzraspel
- Nahwärmenetz von insgesamt 2 km, Entfernung des BHKW von den Wohnungen ca. 150 m
- 200 Wohneinheiten werden damit versorgt, davon sind 80 Niedrigenergie-Häuser und 40 nach
   der neuen WSVO
- Gesamtkosten 1,6 Mio. DM, 40% vom Staat gefördert
- Endabnehmerpreis von 0,092 DM/kWh, Für eine Erdgasversorgung kommt man jedoch nur auf
   0,075 DM/kWh.

Die Gemeinde Utting am Ammersee plant ebenfalls ein BHKW mit Holzschnitzel.

Hühnerfarm in England, "Pro Huhn ein Watt":

Die Engländer hatten die Idee Hühnermist als Brennstoff für ein Kraftwerk zu benutzen. Hühnermist hat den halben Heizwert von Kohle. In Großbritannien fallen jährlich 1,5 Millionen Tonnen Hühnermist an, die entsorgt werden müssen. Nun wird schon das dritte Kraftwerk für Hühnermist gebaut. Die beiden ersten Kraftwerke versorgen 27.000 Briten mit Strom. Das dritte Werk in Thetford soll mit einer Leistung von 38,5 MW 40.000 Haushalte versorgen. Rupert Fraser erklärt, daß ein Huhn ein Watt an Leistung aus Hühnerdreck produzieren kann. Für die Erzeugung von 10 MWh benötigt man 100.000 Tonnen Geflügelmist.
Die Asche als Rückstand der Verbrennung kann als Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden, ohne daß zusätzliches CO2 entsteht. Der Bau der drei Anlagen soll umgerechnet 278 Millionen Mark kosten.
Leider ist dem Autor des Artikels wohl ein Fehler unterlaufen. Wenn 1,5 Millionen Tonnen Mist pro Jahr erzeugt werden und 100.000 Tonnen für 10 MWh benötigt, dann kann nur 150 MWh/a produziert werden, wovon aber bei einem geschätzten Verbrauch von 3000 kWh pro Jahr und Haushalt nur 50 Haushalte versorgt werden können. Selbst wenn nur 100 Tonnen für 10 MWh gebraucht werden, können nur 50.000 Haushalte und nicht 67.000 Haushalte versorgt werden.
Angenommen, daß die Kraftwerke denselben Wirkungsgrad wie Steinkohlekraftwerke erreichen, so können 660g Hühnermist (bei halben Heizwert wie Kohle) eine kWh erzeugen. Das Potential liegt dann bei 2,272 TWh/a! Dann sind 0,52% des Gesamtenergiebedarfs in der BRD gedeckt durch Hühnerkot.
Den Preis pro installierter kW Leistung berechne ich mit ca. 4200,- DM. Dies errechnet sich aus dem installierten spezifischen Bedarf der 3. Anlage mit ca. 40 MW für 40.000 Haushalte, also 67 MW für 67.000 Haushalte und Gesamtkosten der drei Anlagen von 278 Millionen Mark.
Vertreter aus Niedersachsen besichtigen zur Zeit die Anlage, um in Deutschland ein ähnliches Projekt zu bauen.


9.3. Fazit Biomasse

Die Biomasse hat zwar keine großen Potentiale, dafür sind einzelne Bereiche bereits heute wirtschaftlich. Vor allem die Holzschnitzelanlagen dürften in Bayern einen großen Erfolg als BHKW haben. Die Verfügbarkeit von Biomasse ist bei entsprechender Lagerung, wie auch bei den fossilen Brennstoffen, stets gegeben. Dadurch gibt es keine große Differenz zwischen Angebot und Nachfrage. Schon heute können Preise unter 0,09 DM/kWh erzielt werden, was auch Ölheizungen in Bedrängnis bringt