Die Nutzung von Biomasse zur Stromerzeugung spielt bekanntlich eine zentrale Rolle in der Energiewende. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, wie zum Beispiel Öl oder Gas, gilt Biomasse als nachhaltiger Energieträger, da sie CO₂-neutral verbrennt und aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird. Doch wie genau wird aus organischem Material Strom? Welche Technologien kommen zum Einsatz? Und welche Vor- und Nachteile bietet diese spezielle Form der Energiegewinnung?
Eine kurze Einführung: Was ist Biomasse?
Biomasse umfasst verschiedene organische Materialien, die zur Erzeugung von echtem Ökostrom genutzt werden können. Dazu zählen vor allem:
Pflanzliche Rohstoffe wie Holz, Energiepflanzen (beispielsweise Mais und Raps) oder landwirtschaftliche Reststoffe (wie Stroh oder Gülle).
Tierische Abfälle wie Mist oder Schlachthofreste.
Organische Abfälle aus Haushalten (Bioabfall) und der Industrie (zum Beispiel Reste aus der Lebensmittelverarbeitung).
Gut zu wissen: Biomasse speichert Sonnenenergie in Form von chemischer Energie, die bei der Verbrennung oder Vergärung freigesetzt wird. Da bei der Verbrennung nur so viel CO₂ freigesetzt wird, wie die Pflanzen zuvor gebunden haben, gilt Biomasse grundsätzlich als klimaneutral – vorausgesetzt, die Bewirtschaftung erfolgt nachhaltig.
Vom Rohstoff zur Energie: Die wichtigsten Umwandlungsverfahren
Um aus Biomasse Strom gewinnen zu können, sind verschiedene Umwandlungsprozesse notwendig. Die Wahl des Verfahrens hängt dabei von der Art der Biomasse, der gewünschten Energieform und der Effizienz ab:
1. Verbrennung (Direktverfeuerung)
Das einfachste Verfahren ist die Verbrennung von Biomasse in Kraftwerken. Dabei wird Wasser erhitzt, sodass der entstehende Dampf eine Turbine antreiben kann, die dann wiederum einen Generator zur Stromerzeugung in Gang setzt. Moderne Anlagen nutzen zudem Rauchgasreinigung, um die Schadstoffemissionen zu minimieren.
Vorteile: Bewährte Technologie und gute Eignung für feste Biomasse wie Holz oder Stroh.
Nachteile: Hohe Emissionen bei unsauberer Verbrennung (Feinstaub/Stickoxide) und begrenzter Wirkungsgrad (nur rund 20 - 30 Prozent).
2. Vergärung (Biogas-Produktion)
Organische Abfälle wie Gülle, Pflanzenreste oder Lebensmittelabfälle werden in Biogasanlagen unter Luftabschluss von Mikroorganismen vergoren. Dabei entsteht Methan (CH₄), das in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt wird, um Strom und Wärme zu erzeugen. Der übrigbleibende Gärrest kann als Dünger genutzt werden.
Vorteile: Nutzung von Abfallstoffen, hohe Energieausbeute, kombinierte Strom- und Wärmeproduktion.
Nachteile: Geruchsbelästigung, hoher Flächenbedarf für Energiepflanzen, potentielle Methanlecks.
3. Pyrolyse und Vergasung
Durch Erhitzung unter Sauerstoffmangel (Pyrolyse) oder kontrollierter Sauerstoffzufuhr (Vergasung) wird Biomasse in brennbare Gase (Synthesegas) oder flüssige Brennstoffe umgewandelt. Diese können in Motoren, Turbinen oder (nach Aufbereitung) sogar im Erdgasnetz genutzt werden.
Vorteile: Höherer Wirkungsgrad als reine Verbrennung, vielseitige Nutzbarkeit der Endprodukte.
Nachteile: Technisch aufwendig, hohe Investitionskosten, noch nicht flächendeckend etabliert.
4. Biochemische Umwandlung (Bioethanol)
Spezielle Verfahren wie Fermentation wandeln zucker- oder stärkehaltige Biomasse (beispielsweise Zuckerrohr oder Getreide) in Bioethanol um, der als Treibstoff und zur Stromerzeugung genutzt werden kann.
Vorteile: Nutzung als Kraftstoff oder für Brennstoffzellen möglich.
Nachteile: Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion und geringe Flächeneffizienz.
Technologien der Biostromerzeugung im Überblick
Die Stromgewinnung aus Biomasse erfolgt - je nach Rohstoff und Umwandlungsverfahren - mit unterschiedlichen Technologien.
Hier ein Vergleich der wichtigsten Systeme:
Biomasse-Heizkraftwerke
Ähnlich wie Kohlekraftwerke verbrennen sie feste Biomasse zur Dampferzeugung. Moderne Anlagen nutzen Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), um gleichzeitig Strom und Wärme zu liefern. Besonders effizient sind die sogenannten ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle), die auch mit niedrigeren Temperaturen arbeiten können.
Biogasanlagen
Sie vergären organische Stoffe und nutzen das entstehende Gas in BHKWs. Besonders verbreitet sind diese Anlagen in der Landwirtschaft, da Gülle und Energiepflanzen als Rohstoffe dienen können. Neue Verfahren – wie die Trockenfermentation – ermöglichen die Nutzung fester Abfälle ohne große Wassermengen.
Deponie- und Klärgasnutzung
Auch auf Deponien und in Kläranlagen entsteht Methan, das zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Diese Methode trägt zusätzlich zur Reduktion von Treibhausgasen bei, da Methan direkt aufgefangen wird, statt in die Atmosphäre zu entweichen.
Algen-Biomasse (Forschung & Zukunftstechnologien)
Algen binden CO₂ effizient und können zu Biokraftstoff oder Biogas verarbeitet werden. Derzeit steckt die Technologie zur Energiegewinnung aus Algen zwar noch in der Entwicklungsphase, allerdings gilt sie schon jetzt als vielversprechend für künftige Anwendungen in der Industrie und Energieerzeugung.
Chancen und Herausforderungen der Biomasse-Nutzung
Die Stromerzeugung aus Biomasse bietet zahlreiche Vorteile, steht aber gleichzeitig auch vor Herausforderungen. Eine Abwägung der Vor- und Nachteile ist dementsprechend entscheidend für eine nachhaltige Nutzung.
Vorteile:
Klimaneutralität: Theoretisch CO₂-neutral, da nur gebundenes CO₂ freigesetzt wird.
Speicherfähigkeit: Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie ist Biomasse gut speicherbar und grundlastfähig.
Abfallverwertung: Nutzung von Reststoffen reduziert Müll und schont Ressourcen.
Dezentrale Energieversorgung: Biogasanlagen können regional betrieben werden und stärken die ländliche Wirtschaft.
Herausforderungen:
Flächenkonkurrenz: Energiepflanzen können in Konflikt mit Nahrungsmittelanbau stehen ("Tank oder Teller"-Debatte).
Emissionsprobleme: Bei unsachgemäßer Verbrennung entstehen Feinstaub und Stickoxide. Zudem sind eventuell auftretende Methanlecks in Biogasanlagen absolut klimaschädlich.
Transportkosten: Hoher logistischer Aufwand durch dezentrale Rohstoffquellen.
Nachhaltigkeitskriterien: Nur zertifizierte Biomasse (also kein Raubbau an Regenwäldern etc.) ist wirklich umweltfreundlich.
Biostrom aus glaubwürdigen Quellen
Bei der Anbieterauswahl von Biostrom ist es wichtig, genau hinzusehen: Nicht jeder als „Ökostrom“ deklarierte Strom stammt tatsächlich aus nachhaltigen Quellen. Auch im Bereich der Biomasse gibt es Angebote, die aus problematischen oder wenig umweltfreundlichen Anbau- und Produktionsmethoden resultieren. Deshalb sollte man darauf achten, dass der Anbieter glaubwürdige Zertifikate (Ökostromlabel) wie das „OK Power“- oder „Grüner Strom“-Label führt und offenlegt, aus welchen Quellen der Strom tatsächlich stammt.
Wer auf echten Ökostrom aus nachhaltiger Biomasse setzt, unterstützt nicht nur eine umweltfreundliche Energieversorgung, sondern reduziert gleichzeitig auch den eigenen CO2-Fußabdruck.