7.1 Biomasse als Rohstoff zur Wärmeerzeugung

Wärmeerzeugung aus dem Energieträger Biomasse ist wohl die älteste Nutzung von Energie. Schon seit Jahrhunderten verbrennt der Mensch Holz und andere nachwachsende Rohstoffe und nutzt so die darin enthaltene Energie.

Unter Aspekten des Umweltschutzes ist die Nutzung von Biomasse eine attraktive Form der Energieerzeugung: Biomasse ist ein nachwachsender Rohstoff, er ist im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdöl und Erdgas unbegrenzt vorhanden. Außerdem ist ihre Verbrennung CO2-neutral, da während des Verbrennungsprozesses von Biomasse nur die Menge an CO2 in die Atmosphäre entweicht, die vorher während der Wachstumsphase der Atmosphäre entzogen wurde.

in der Biomasseverordnung des neuen Erneuerbare- Energien- Gesetzes von Mitte des Jahres 2001 ist festgelegt, welche Stoffe als Biomasse gelten. Biomasse ist "Phyto- und Zoomasse" also Stoffe pflanzlichen und tierischen Ursprungs. Weiterhin sind es Folge- und Nebenprodukte, Rückstände und Abfälle aus eben genannten Stoffen.(2)

Biomasse enthält Energie, die in verschiedenen Umwandlungsprozessen freigesetzt werden kann. Nach unterschiedlicher Aufbereitung kann Biomasse im Bereich der Wärme und Stromenergieerzeugung als Energieträger eingesetzt werden.

In den folgenden Abschnitten werden einige Bioenergieträger und ihre Verwendung in Prozessen zur Erzeugung von Wärme vorgestellt werden.

Holz zählt zu den wichtigsten Biobrennstoffen. Neben Rest- und Abfallstoffen aus Industrie und Forstwirtschaft und Hölzern aus Neuanbau werden auch Getreide, Reststroh und Schilfgras zur Wärmeerzeugung verbrannt.
Zucker- Stärke- und Ölpflanzen werden durch Pressung in flüssige Energieträger umgewandelt und so in der Wärmeerzeugung verwertet.
Organische Reststoffe und Bioabfall werden in der natürlichen Zersetzung in Gas vergärt. Dieses kann ebenfalls als Energieträger verwendet werden. (3)

Im Allgemeinen lassen sich zwei Felder definieren, in denen auf unterschiedliche Weise aus Biomasse Wärme erzeugt wird. Diese werden im Folgenden näher erläutert.

7.2 Verbrennung von Biomasse

In Wärmekraftwerken kann Biomasse (wie z.B. Holz, Stroh und Getreide) direkt als Brennstoff eingesetzt werden. Dabei ist es vom Typ der Anlage und der technischen Ausstattung des Kraftwerkes abhängig welcher Brennstoff verwendet wird.

Die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird direkt in Nah- oder Fernwärmenetze eingespeist und gelangt so zum Endverbraucher. Vor der Verbrennung erfolgt eine Aufbereitung der Biomasse, um eine effiziente Auslastung der Anlage zu erzielen. Kraftwerke dieser Art sind zum größten Teil Kleinst- und Kleinanlagen. In Österreich existieren 500 solcher Fernheizwerke auf der Basis von Biomasse.

Das gleiche Prinzip findet auch in Privat- und Einzelanlagen Anwendung.
So kann z.B. durch eine Hausanlage, in der Holzpellets verfeuert werden, der Wärmebedarf eines Haushaltes gedeckt werden.

7.3 Biomasse als Energieträger in der Kraft-Wärme-Kopplung

Die bisher effizienteste energetische Nutzung von Biomasse ist Einspeisung in Kraftwerke, die Kraft-Wärme-Kopplung betreiben.

Hier wird Biomasse verbrannt, um mit dem entstehenden Dampf eine Turbine zur Stromerzeugung zu betreiben. Die während des Prozesses entstehende Wärme wird direkt abgeführt und in Fernwärmenetze eingespeist.

Die bisherigen Wirkungsgrade bei der Nutzung von Festbrennstoffen wie Holz sind aufgrund von zu wenig entwickelten Technologien unbefriedigend.
Die Vergasung von Biomasse (z.B. die Erzeugung von Holzgas) und der Antrieb von Gasturbinen ist dagegen weiter fortgeschritten und liefert höhere Wirkungsgrade.

Eine weitere Art von Biomasse, die in der Kraft-Wärme-Kopplung verwendet werden kann, ist das in natürlicher Gärung entstehende Biogas.

In landwirtschaftlichen Betrieben werden Tierfäkalien und pflanzliche Reststoffe aus eigener Produktion in einem so genannten Fermenter gegärt.
Das dabei entstehende Biogas Methan wird in einen Sammelbehälter abgeführt und kann als Brennstoff in KWK-Anlagen eingespeist werden.

7.4 Wirtschaftlichkeit

Holz leistet heute den mit Abstand größten Beitrag zur energetischen Nutzung von Biomasse. Dies wird auch in Zukunft so bleiben, da Waldrestholz und Restholz aus der Industrie weiterhin anfallen werden. Wie schon erwähnt ist die Wärmeerzeugung durch KWK am wirtschaftlichsten. Die Nutzung der bei der Stromerzeugung entstehender Abwärme ist heute und auch in der Zukunft sehr ertragsreich und effizient, da die allgemeine Stromnachfrage nicht zurückgehen wird.

Die Verbrennung von Biomasse in Einzelanlagen und auch Heizkraftwerken ist im Vergleich zu Öl und Gas noch sehr teuer. Sie wird bei Betrachtung der Energiepreissteigerung der fossilen Brennstoffe erst ca. 2020 konkurrenzfähig.

Derzeit leistet die Verwertung von Biomasse im Bereich der Wärmeerzeugung einen Beitrag von 3,8 % in Deutschland. Ende 2003 gibt es in Deutschland 80 Biomasse Heizkraftwerke, 130 Blockheizkraftwerken auf der Basis von Flüssigenergieträgern wie Rapsöl und Bioalkohol und 1.700 Biogasanlagen. Ziel der Bundesregierung ist es, den Gesamtwert der Wärmeerzeugung aus Biomasse bis 2030 auf 10 % zu steigern.