Bioenergie: Erklärung und Bedeutung als Erneuerbare Energie


Unter Bioenergie versteht man die Umwandlung der Biomasse in elektrische Energie, Wärme und Kraftstoff. Als Biomasse können in der Landwirtschaft angebaute Pflanzen (Raps, Mais, Zuckerrohr), schnellwachsende Gehölze (Pappel, Weide) und organische Abfälle (Haus- und Industriemüll, Reststoffe der Forstwirtschaft) genutzt werden. Bioenergie zählt zu Erneuerbaren Energien. In Deutschland trägt Bioenergie mit rund
7 % zum Energiebedarf bei.

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Was ist Bioenergie?

Der Begriff Bioenergie ist bereits selbst erklärend: Es handelt sich um umweltfreundliche Energie, die aus besonders nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird. Zusammen mit Energie aus Wasserkraft, Windkraft, Sonnenkraft, Erdwärme zählt Bioenergie zu Erneuerbaren Energiequellen.

Die in der Bioenergie eingesetzten nachwachsenden Rohstoffe werden unter dem kompakten Begriff Biomasse bezeichnet. Da Biomasse sowohl in fester, flüssiger als auch gasförmiger Form zur Erzeugung von Strom, Wärme und Kraftstoffen verwendet werden kann, gilt Bioenergie als der “Alleskönner” unter den Erneuerbaren Energieträgern.

Biomasse: Alles für die Bioenergie einsetzbar?

Biomasse ist ein weit umfassender Begriff, sodass es verschiedene Definitionen und Begriffsbestimmungen gibt. Wir wollen zuerst mit der allgemeinen Definition der Biomasse anfangen und daraufhin die Erklärung und Eingrenzung der Biomasse in der Bioenergie darstellen.

In der Ökologie versteht man unter der Biomasse die Gesamtmasse aller vorkommenden Lebewesen in einem Ökosystem. Dabei wird oftmals die Biomasse nur für ein Ökosystem oder eine einzelne Population erfasst.

In der Energiewirtschaft versteht man unter der Biomasse alle organischen Stoffe, ganz gleich ob pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, die als Rohprodukt für die Energiegewinnung eingesetzt werden können.

Biomasse als Erneuerbare Energie

Die Erneuerbare-Energien-Richtlinien der Europäischen Union liefern übrigens auch eine Erklärung. Demnach wird unter der Biomasse alle biologisch abbaubaren Produkte aus der Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Fischerei, Aquakultur und Abfälle aus Haushalten und Industrie verstanden.

  • Beispiele für Biomasse als Rohstoff der Bioenergie:
  • Pflanzen: Raps, Hanf, Zuckerrohr, Mais
  • Mehrjährige Pflanzen: Großgräser, Pappeln, Weiden, Ölpalme
  • Abfälle der Holzindustrie: Sägemehl, Restholz
  • Nebenprodukte der Forstwirtschaft: Tot- und Schwachholz
  • Altholz: Baurestholz, Industrierestholz
  • Organische Abfälle: Biomüll aus Haushalten, Gülle, Getreidestroh

Wie wird Bioenergie genutzt?

Der Begriff Bioenergie umfasst ein weites Feld mit unterschiedlichsten Rohstoffen und energietechnischen Anlagen zur Umwandlung in nutzbare Energie. Grundsätzlich kann die Nutzung der Bioenergie in Strom, Wärme und Kraftstoff eingeteilt werden.

Strom aus Biomasse

Strom aus Biomasse kann sowohl aus fester, gasförmiger als auch flüssiger Biomasse gewonnen werden. Der größte Teil der Stroms wird aus (1) gasförmiger Biomasse in Biogasanlagen hergestellt. Beispielsweise wurde im Jahr 2013 in insgesamt 7.720 Biogasanlagen rund 27,9 Mrd. kWh Strom erzeugt. Damit konnte der Stromverbrauch von etwa 8 Millionen Haushalten abgedeckt werden.

An zweiter Stelle steht Strom aus (2) fester Biomasse. Zur festen Biomasse zählen das Altholz, Waldrestholz und Abfälle der Zellstoffindustrie. In Deutschland gab es im Jahr 2015 insgesamt 700 Holzkraftwerke, die ca. 3,8 Millionen Haushalte mit Strom versorgen konnten.

An dritter Stelle steht die Stromerzeugung aus (3) flüssiger Biomasse. Zur flüssigen Biomasse zählen Rapsöl, Sojaöl oder Palmöl. Dieser Zweig ist weniger bedeutend als Stromerzeugung aus gasförmiger und fester Biomasse.

Wärme aus Biomasse

Wärme aus Biomasse stellt einen wichtigen Beitrag am gesamten Endenergieverbrauch für Wärme und aller Erneuerbaren Energien in Deutschland dar. Im Jahr 2017 belief sich der Anteil der Bioenergie am gesamten Wärmebedarf Deutschlands auf 11,3 % , das sind rund 140,6 Mrd. kWh.

Wärme aus Biomasse ist die wichtigste erneuerbare Wärmequelle aller regenerativen Energien, die für die Wärmeerzeugung zuständig sind. Der Anteil der Wärme aus Biomasse hat einen Anteil von 87 %.

Zur Wärmeerzeugung kann sowohl feste, flüssige als auch gasförmige Biomasse dienen. Anlagen, die für die Wärmebereitstellung zuständig sind, werden nach ihrer Größe eingeteilt. So gibt es Kleinfeuerungsanlagen für Privathaushalte, mittlere Anlagen können mehrere Gebäude mit Wärme versorgen und große Anlagen sogar ganze Stadtteile.

Wärme aus Erneuerbarer Energie stellte im Jahr 2017 162, 2 Mrd. kWh zur Verfügung her. Am meisten wurde Wärme aus biogenen Festbrennstoffen (feste Biomasse) in Haushalten hergestellt.

Kraftstoff aus Biomasse

Kraftstoffe aus Biomasse sind die bedeutendste Alternative im Vergleich zu Kraftstoffen fossiler Herkunft. Kraftstoffe aus Biomasse werden auch als Biokraftstoffe bezeichnet. Biokraftstoffe werden in der Regel aus flüssiger Biomasse, manchmal auch aus gasförmiger Biomasse, hergestellt.

Biokraftstoffe kommen meist in der Automobilbranche zum Einsatz. Die bekanntesten und am Markt verfügbaren Biokraftstoffe sind:

  1. Biodiesel
  2. Pflanzenöl
  3. Bioethanol
  4. Biomethan
  5. HVO (Hydrierte Pflanzenöle)
  6. Btl (Synthetische Kraftstoffe)

Den größten Absatz auf dem deutschen Markt haben Bioethanol und Biodiesel. Bioethanol kann als Ersatz für Benzin (fossiler Herkunft) und Biodiesel als Ersatz für Dieselkraftstoff (fossiler Herkunft) eingesetzt werden.

Um Biokraftstoffe als reine Biokraftstoffe tanken zu können, müssen die Fahrzeuge für diese Nutzung vom Hersteller freigegeben sein. In Deutschland werden zumeist reine Biokraftstoffe zu fossilen Kraftstoffen beigemischt. In der Regel tanken daher Autofahrer immer einen kleinen Beitrag an Biokraftstoff mit.

Wie wird Bioenergie hergestellt?

Um Bioenergie nutzen zu können, muss vorher die Biomasse in energietechnischen Anlagen in Energie umgewandelt werden. In Bezug auf Strom und Wärme wird oftmals die kombinierte Erzeugung bevorzugt. Denn in sogenannten Kraft-Wärme-Kopplungen (KWK) kann Biomasse effizienter genutzt werden. KWK-Anlagen kann es in unterschiedlichen Ausführungen geben. Im Folgenden erhalten Sie eine Übersicht über mögliche Bioenergie Anlagen:

  1. Biomasseheizkraftwerke (BMHKW): Bei der Verbrennung fester Biomasse (Holzpellets, Restholz, Klärschlamm, Getreide) entsteht elektrische Energie und Wärme. Wärme wird als Nah- oder Fernwärme genutzt.
  2. Biomassekraftwerk (BMKW): Ist ein Heizwerk bei dem nur Wärme erzeugt wird. Diese wird in Form von Heißwasser oder Dampf an den Abnehmer geliefert.
  3. Biogasanlage: Als Biomasse wird entweder Gülle (landwirtschaftliche Anlage) oder Bioabfall (nicht-landwirtschaftliche Anlage) eingesetzt. Durch Vergärung von Biomasse entsteht Biogas, das anschließend in Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Strom- oder Wärmeerzeugung genutzt wird. Manche Biogasanlagen stellen auch aus Biogas Biomethan her und speisen es in das Gasnetz ein.

Biokraftstoffe können in unterschiedlichen Prozessen hergestellt werden. Pflanzenölkraftstoffe können zum Beispiel aus Ölextraktion und Ölmühlen hergestellt werden. Bioethanol entsteht aus Vergärung und anschließender Destillation.

Alle Biokraftstoffe haben gemeinsam, dass diese in Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden. Diese Maschinen können durch die Verbrennung chemischer Energie (Treibstoff) mechanische Arbeit (Fortbewegung) verrichten.

Vorteile und Nachteile der Bioenergie

Bioenergie hat eine bessere Treibhausbilanz als fossile Energie. Allerdings kann der Anbau der Biomasse einen negativen Einfluss auf Umwelt und Mensch haben. Bei der Bewertung der Bioenergie sollten daher verschiedenen Aspekte wie Wirtschaftlichkeit und Klimaverträglichkeit herangezogen werden.

Vorteile Bioenergie:

  • Bioenergie wird aus Erneuerbaren Energiequellen hergestellt → diese stehen unerschöpflich zur Verfügung.
  • Die Nutzung von Biokraftstoffen kann zur Unabhängigkeit von Importen führen.
  • Unabhängigkeit von Erdöl, Erdgas und Kohle.
  • Treibhauseffekt wird verringert → internationale und nationale Umweltziele können erreicht werden.
  • Günstige und klimafreundliche Strom- und Wärmeerzeugung.
  • Stärkung der ländlichen Raumes → zusätzliche Einnahmequelle für Land- und Forstwirtschaft.

Nachteile Bioenergie:

  • Anbau von Energiepflanzen kann zur Flächenkonkurrenz führen → weniger Fläche zur Nahrungserzeugung.
  • Anbau von Raps und Mais verändern das Landschaftsbild und Biodiversität wird bedroht.
  • Bei der Verbrennung von Biomasse entstehen CO2-Emissionen.
  • Umwandlung von Regenwald oder Grünland in Ackerland → führt zur Gefährdung der Biodiversität.
  • Der Anteil der Treibhausgas-Emissionen im Vergleich zu anderen Erneuerbaren Energie ist hoch.

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