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Diplomarbeit |
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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:
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Endprodukte: |
| Biomasse vom Festland
und vom Meer |
Physikalisch |
Feste Brennstoffe |
| Pflanzliche und tierische
Rückstände |
Thermochemisch |
Flüssige Brennstoffe |
| Abfälle |
Biologisch |
Gasförmige Brennstoffe |
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Strom |
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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
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