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Bio-energie
Berg Hackschnitzel

Bioenergie oder Energie aus Biomasse ist der Sammelname für Energie von Energieträger die direkt oder über einen chemischen Umweg aus organisches Material (Biomasse)

Biomasse wird als Nahrung für Mensch und Vieh, als Material wie für Möbel und Wohnungen, als Brennstoff, zur Energiegewinnung (wie Holzpellets, Mais, Palmöl) und als Basis für Produktionszwecke in der chemischen Industrie verwendet. Biomasse hat in Europa aufgrund ihres möglichen Beitrags zur Energiewende mehr Aufmerksamkeit erhalten. In der „Europäischen Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen“ (Richtlinie 2009/28/EG) wird für Biomasse folgende Definition verwendet:

„Der biologisch abbaubare Anteil von Produkten, Abfällen und Reststoffen biologischen Ursprungs aus der Landwirtschaft (einschließlich pflanzlicher und tierischer Stoffe), der Forstwirtschaft und verwandter Industrien, einschließlich Fischerei und Aquakultur, sowie der biologisch abbaubare Anteil von Industrie- und Haushaltsabfällen.“

Energie aus Biomasse wird durch Verbrennung gewonnen, oft nach Vergärung oder Vergasung. Biomasse besteht aus allen Arten von organischen Materialien wie Ackerfrüchten, Gemüseabfällen, Holz, Mist, Pflanzenöl und Schnittabfällen.

Bioenergie wird allgemein klassifiziert als Co2 neutral wegen der kurzen Kohlenstoffzyklus, in der eine schlüssige Bilanz zwischen den Emissionen von CO2 beim Verdauen oder Verbrennen von organischem Material und der Aufnahme von CO2 in seiner Entstehung. Ob die Nutzung von Biomasse als Energieträger in der Praxis nachhaltig ist, hängt von verschiedenen Rahmenbedingungen ab. Die wichtigsten davon sind eine garantierte kurzfristige Rückresorption des emittierten CO2, keine Schädigung der Biodiversität und keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Oft wird diskutiert, inwieweit diese Bedingungen erfüllt sind oder erfüllt werden können.[1] Darüber hinaus gibt es Bedenken bezüglich Feinstaub, das bei der Verbrennung von Biomasse freigesetzt werden kann.

Verarbeitung von Biomasse zu Bioenergie

Biomasse kann auf verschiedene Arten verarbeitet werden:

  • thermochemisch
  • biologisch
  • körperlich
  • chemisch

Thermochemische Verarbeitung

Die thermochemische Verarbeitung umfasst zunächst die Verbrennung von Biomasse. Die dabei frei werdende Wärme wird zur Erzeugung von Elektrizität und Heizung.

Zweitens kann Biomasse auch vergast einbiegen in. Die Biomasse wird unter Ausschluss von Sauerstoff mit wenig Wasser auf hohe Temperaturen (meist zwischen 1300 und 1500 °C) erhitzt, wodurch ein brennbares Gasgemisch entsteht. Diese Synthesegas kann nach der Reinigung zur Strom- oder Wärmeerzeugung verwendet werden, kann aber auch als Rohstoff in der chemischen Industrie verwendet werden.

Als abschließenden thermochemischen Prozess haben wir die Pyrolyse. Die Biomasse wird unter Luftabschluss so erhitzt, dass die organische Masse in kleinere Bestandteile zerfällt. Dabei entsteht je nach Temperatur Kohle oder Öl und es werden brennbare Gase freigesetzt, die auch zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung genutzt werden können.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Teil der entstehenden Kohle wieder in den Boden zu pflügen, um die Bodenstruktur zu verbessern. Dies ist eine der wenigen Möglichkeiten, Kohlenstoff wieder aus dem Verkehr zu ziehen.

Bio-Verarbeitung

Biomasse kann auch biologisch verarbeitet werden, indem: anaerobe Fermentation. Biomasse wird in Abwesenheit von Sauerstoff in Wasser umgewandelt Biogas und ein Rückstand. Biogas ist ein brennbares Gemisch aus Methan und Kohlendioxid, das nach der Reinigung für Turbinen oder Kessel verwendet werden kann, ggf Erdgas.

Die verschiedenen Schritte der anaeroben Vergärung sind:

  1. Hydrolyse = die Umwandlung von komplexem, ungelöstem Material in weniger komplexe gelöste Stoffe, die dann vom Bakterium aufgenommen werden können.
  2. Fermentation oder Säurebildung = die gelösten Stoffe werden in den Zellen der Bakterien in einfachere Verbindungen umgewandelt, die dann wieder ausgeschieden werden. Die Fermentationsprodukte sind flüchtige Fettsäuren, Alkohole, Milchsäure CO2, NH3, huh2S und neues Zellmaterial.
  3. Acetogenese (Zwischensäurebildung) = Fermentationsprodukte umgewandelt in Acetat, Hydrogen und Carbonat.
  4. Methanogenese = Diese werden in CO . umgewandelt2, Methan (CH4) und neues Zellmaterial.

Physische Verarbeitung

Biomasse kann durch Drücken von oder physikalisch verarbeitet werden Extraktion von zum Beispiel Raps.

Chemische Verarbeitung

Schließlich kann Biomasse auch chemisch durch a Veresterung. So kannst du Biodiesel aus reinem sein Pflanzenöl.

Energieanwendungen

Die meiste Biomasse kann durch Verbrennung in Energie umgewandelt werden. Anwendungen dieser Energie sind die Erzeugung von Wärme, Strom oder der Antrieb von Verkehrsmitteln. Im Jahr 2019 bestanden 5 % des gesamten Energieverbrauchs in den Niederlanden aus Energie aus Biomasse. Das waren 58% des gesamten erneuerbaren Energieanteils (8,6%) im Jahr 2019.[2] Im Jahr 2015 wurden 23 % der in der EU verwendeten Biomasse zur Energieerzeugung verwendet.

Beispiele für Biomasse zur Energieerzeugung sind Holzpellets, Zuckerrohr, Mais, Rapsöl, Palmöl und Tierfett.

Es Zentrales Amt für Statistik unterscheidet in den Niederlanden folgende Formen der energetischen Nutzung von Biomasse:[2]

  • Müllverbrennungsanlagen (Verbrennung von unsortiertem Papier/Karton, Holz, Biomüll)
  • Mitfeuerung und Mitfeuerung von Biomasse in Kraftwerken
  • Biomassehaushalte (Verfeuerung in Kaminen, Einsätzen, Kaminöfen, Pelletöfen, Holzkohleverbrauch)
  • Biomassekesselfirmen (Strom, Wärmeerzeugung)
  • Biogas (aus Deponien, Kläranlagen, Kovergärung von Gülle, Sonstiges)
  • Flüssiger Biokraftstoff (Biobenzin, Biodiesel)

Brennstoff in Kraftwerken

Verschiedenes Niederländisch Kohlekraftwerke fügen ihrem Brennstoff etwas Biomasse hinzu, zum Beispiel durch Holzpellets zu den Kohlen hinzufügen. Der Großteil dieser Biomasse stammt aus dem Ausland. Dank der Mitverbrennung von Biomasse ist die Nutzung von Kohle reduziert und die Stromproduktion wird teilweise als Co2 neutral.[3] Seit 2003 kann eine Förderung für die Mitverbrennung von Biomasse beantragt werden[4], nach 2024 läuft diese Option aus.[5] Im Energieabkommen von 2013 wurde der Mitverbrennung von Biomasse eine wichtige Rolle für die Erreichung der in diesem Abkommen festgelegten Ziele für den Anteil erneuerbarer Energien (14 % im Jahr 2020, 16 % im Jahr 2023) zugeschrieben.[6] Andererseits muss die eingesetzte Biomasse strengsten Nachhaltigkeitsanforderungen genügen.[7] Es gibt eine öffentliche Debatte über die Einmischung, weil die Subventionen Kohlekraftwerke offen halten würden und Zweifel an der Nachhaltigkeit bestehen. Mit dem Gesetz zum Verbot von Kohle in der Stromerzeugung die Regierung fordert die Energieerzeuger auf, die Kohlekraftwerke vollständig in Biomassekraftwerke umzurüsten, wie z RWE Pläne mit ihr Amer Kraftwerk.[8]

Neben der Biomasse-Mitverbrennung gibt es einige kleinere Biomasseanlagen, die nur mit lokal erzeugter Biomasse befeuert werden. Ein Beispiel für ein Biomassekraftwerk in den Niederlanden ist Biomassekraftwerk Sittard. In dem Gemeinde Cuijk ist ein kleines Zentrum, wo Hackschnitzel verbrannt werden.

Auch in Müllverbrennungsanlagen nicht getrennt gesammelt Papier- und Karton zur Stromerzeugung verbrannt. Organischer Abfall, das eine Form nasser Biomasse ist, hat bei der Verbrennung eine geringe Energieeffizienz.

In den Niederlanden gibt es 42 größere Biomasseanlagen und Kraftwerke. 2019 sind weitere zwanzig Kraftwerke geplant.[9]

In Belgien NPG-Energie der größte Energieerzeuger durch Biomasseverbrennung.

Flüssige Biokraftstoffe

sehen Biotreibstoff für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Die am häufigsten verwendeten flüssigen Biokraftstoffe sind Bioethanol und Biodiesel.

Bio-Ethanol

Energieausgleich[10]
LandArtEnergieausgleich
Flagge der Vereinigten Staaten Vereinigte StaatenMais-Ethanol1,3
Flagge von Brasilien BrasilienZuckerrohr-Ethanol8
Flagge von Deutschland DeutschlandBiodiesel2,5
Flagge der Vereinigten Staaten Vereinigte StaatenZellulose-Ethanol[11]2–36[12]

Bio-Ethanol wird durch mikrobielle Fermentation von Zuckern (aus Zuckerrohr, Weizen, Mais, Triticale, Roggen, Gerste und Zuckerrüben), normalerweise mit Ferment als Produktionsorganismus.

2006 gibt es in Europa sieben große Bioethanol-Produktionsunternehmen, davon drei in Deutschland, drei in Spanien und einer in Schweden. Darüber hinaus gibt es ein Dutzend kleinere Unternehmen, hauptsächlich in Frankreich. Im Jahr 2006 wurden 9 Millionen Tonnen Getreide zu 3 Millionen Tonnen Bioethanol verarbeitet. Die Abfälle aus der Bioethanolproduktion können als proteinreiches Tierfutter verwendet werden. Für dieses Tierfutter werden die Markennamen Protamax und Protigrain verwendet.

Im September 2010 wurde im Europoort bei Rotterdam eine Abengoa Bioethanolanlage mit einer Kapazität von 480.750 m³ eröffnet.

Bioethanol gilt als umweltfreundliche Lösung und Alternative zur Nutzung fossiler Brennstoffe (Ölprodukte). CO .-Emissionen2 durch Fahrzeuge ist beim Einsatz von Bioethanol geringer als beim Einsatz von Benzin. Die Herstellung von Bioethanol kostet aber auch Energie und produziert auch CO2sowie die Gewinnung von Erdöl und die Herstellung von Benzin. Wissenschaftler unter anderem Universität Wageningen sagen: Raps und Mais als Biokraftstoffe sind keine Lösung, denn Produktion und Transport kosten fast so viel Energie wie sie einbringen. Zuckerrohr schneidet besser ab; 1 Liter Kraftstoff ergibt 8 Liter.[Quelle?]

Mit einer neuen Technologie (2. Generation Bioethanol) können auch aus holzigen Materialien Zucker freigesetzt werden, die dann zu Ethanol fermentiert werden können. Dies hat den Vorteil, dass hierfür auch nicht essbare Pflanzen (Reste) verwendet werden können. Mehrere Zellulose-Ethanol-Testanlagen sind bereits in Betrieb.

Biodiesel

sehen Biodiesel für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Biodiesel wird durch einen einfachen chemischen Prozess aus Pflanzenölen gewonnen. Normalerweise wird es dafür verwendet Raps. Der Vorteil von Biodiesel gegenüber Bioethanol besteht darin, dass keine Modifikationen am Motor (des Fahrzeugs) erforderlich sind. Für den dauerhaften Einsatz von Biodiesel müssen Kraftstoffleitungen und Dichtungen jedoch aus einem Material bestehen, das nicht angegriffen werden kann Methanol. Dies erfordert in vielen Fällen eine Anpassung. Nachteilig ist, dass der Rohstoff für Biodiesel erst aufbereitet werden muss, was umweltschädlich ist.

Vorteile von Biodiesel gegenüber herkömmlichem Diesel sind der deutlich geringere Schwefelgehalt und reduzierte Rußemissionen, Kohlenwasserstoffe und Aromaten.

Auswirkungen der Bioenergienutzung auf Umwelt und Gesundheit

Nachhaltigkeitsprobleme bei der Nutzung von Biomasse beschränken sich nicht nur auf Biomasse zur Energiegewinnung, sondern haben dort viel Aufmerksamkeit erhalten. schließlich wäre Bioenergie nachhaltiger als herkömmliche fossile Energieträger. Es gibt Probleme durch Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion, Umweltverschmutzung und gesundheitliche Auswirkungen.

Lebensmittelunterdrückung

Ein Stück fruchtbares Land kann für den Anbau von Nahrungspflanzen, aber auch für Energiepflanzen, zum Beispiel eine Palmölplantage, genutzt werden. Eine steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln einerseits durch eine wachsende Weltbevölkerung und andererseits nach Biomasse zur Energiegewinnung kann zu Auswahlproblemen führen. Inwieweit die großflächige energetische Nutzung von Biomasse die Nahrungsmittelproduktion gefährdet, wird intensiv erforscht. Es besteht die Besorgnis, dass der Wettbewerb zwischen Lebensmittel und Treibstoff hat bereits zu steigenden Lebensmittelpreisen geführt.[13]

Natur

Die zunehmende Nutzung von Biomasse kann Biodiversität Schaden. Ein Grundstück, das für den Anbau einer Energiepflanze oder eines Waldes bestimmt ist, ist in der Regel eintönig und kann daher eine begrenztere Vielfalt an Organismen beherbergen als unberührte Natur. Aufgrund eines steigenden Flächenbedarfs für die Biomasseproduktion beispielsweise für Holzpellets kann es zu Abholzung und Desertifikation. Die Modellierung dieser Effekte ist komplex.[14]

Umweltverschmutzung, Gesundheit und Klima

Bei der Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Biomasse können Stoffe freigesetzt werden, darunter auch Treibhausgase. Wie diese Emissionen mit den Emissionen aus fossilen Brennstoffen zusammenhängen und welche Auswirkungen diese Emissionen auf das Klima haben, ist umstritten. Neben einer Auswirkung auf das Klima kann es auch Auswirkungen auf die Luftqualität geben.

Der Kohlenstoffkreislauf
Vortrag von Professor ForstamtBart Muys: Bäume für Biomasseanwendungen fällen können Erderwärmung unter der strengen Bedingung, dass das Holz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern stammt - Universität Flandern

Biomasse enthält Kohlenstoffe, die der jeweilige Organismus während des Wachstums der Umwelt entzogen hat. Diese Kohlenstoffe können unter anderem durch Verbrennung oder Zerfall wieder in die Atmosphäre abgegeben werden. diese kurze Kohlenstoffzyklus bildet die Grundlage für die Einstufung von Biomasse als nachhaltiger Brennstoff unter bestimmten Voraussetzungen unter anderem durch die Europäische Union.

Beim Verbrennen von Biomasse, CO2 kostenlos. Dies betrifft CO2 die vor relativ kurzer Zeit von Pflanzen aus der Atmosphäre entfernt wurde. Abgesehen von der Energie für den Materialtransport und den Bau der Verbrennungsanlagen ist dies ein praktisch CO2-neutral Prozess. Das ist ein großer Unterschied zur Verbrennung von fossile Brennstoffe, wo CO2 die so lange gelagert wurde, dass sie praktisch nicht mehr Teil des CO2-Zyklus in dieser Welt. In Kombination mit dem noch nicht kommerziell eingesetzten CO2-Abscheidung und -Speicherung sogar negative Emissionen konnten realisiert werden (BECCS). Zwar ist die Nutzung von Biomasse zur Verbrennung nur nachhaltig, wenn das Holz aus nachhaltige Forstwirtschaft kommt und nicht raus Abholzung. Es gibt zu wenig (nachhaltig bewirtschaftete) Wälder auf der Erde, um alle fossilen Brennstoffe durch Biomasse zu ersetzen. Nutzung von Biomasse als Rohstoff in der Petrochemie oder für Möbel und Gebäude, CO2 länger als die Verbrennung. Wenn für diese Anwendungen vorrangig Biomasse verwendet wird, ist dies ein Beispiel für kaskadierend.

Luftverschmutzung

Bei der Verbrennung von Biomasse werden verschiedene Schadstoffe freigesetzt: Stickoxide, flüchtige organische Verbindungen, Feinstaub, Kohlenmonoxid, PAK, Schwermetalle, Dioxine.[15] Für Millionen von Menschen stellt Biomasserauch im Haushalt ein großes Gesundheitsproblem dar.[16] Aber auch modernes Holz und Pelletöfen an all diesen Punkten mehr emittieren als Erdgaskessel. In der EU macht das Heizen mit Biomasse mehr als 40 % des gesamten Feinstaubs (PM2,5).[17] Bei der Stromerzeugung stoßen Biomasseanlagen ein Vielfaches dieser Schadstoffe aus als andere thermisch betriebene Anlagen (Atom-, Erdgas- und sogar Kohle).[18] Die Abgase von mit Biokraftstoffen betriebenen Fahrzeugen sind nicht sauberer als die von Benzin oder Diesel.

Ruß

Beim Verbrennen von Biomasse, Ruß kostenlos in Form von schwarzer Kohlenstoff und brauner Kohlenstoff. Diese Partikel absorbieren Licht und erzeugen einen Erwärmungseffekt, der kürzlich mit dem anthropogenen Kohlenstoffausstoß gleichgesetzt wurde.[19]

Regierungsrichtlinie

Europa

Richtlinie 2003/30 des Europäische Union dagegen 2010 5,75 % des gesamten europäischen Energieverbrauchs mussten auf Bioenergie entfallen, 2015 15 % und 2020 20 %. Dieses Ziel wird jedoch diskutiert, da Bedenken hinsichtlich der Wirksamkeit und Nachhaltigkeit der Biokraftstoffe bestehen. Beispielsweise spielt die Konkurrenz mit Lebensmitteln eine Rolle.

Als Ergebnis dieser Diskussion einigten sich die größten Fraktionen im Europäischen Parlament im September 2008 auf einen niedrigeren Prozentsatz als Ziel für Biokraftstoffe. Ziel war es, dass bis 2020 6 Prozent aller Kraftstoffe für den Verkehr Biokraftstoffe sein sollen. Darüber hinaus wurden Anforderungen an die Nachhaltigkeit des Biokraftstoffs gestellt, beispielsweise musste die Treibhausgasminderung gegenüber fossilen Kraftstoffen mindestens 35 % betragen.

Die Niederlande

Im Oktober 2008 haben die Niederlande die Biokraftstoffziele für 2009 und 2010 angepasst. Das Biokraftstoffziel für 2009 wurde von 4,5 % auf 3,75 % nach unten korrigiert. Das Ziel für 2010 wurde von 5,75 % auf 4 % erhöht.

Um unter anderem die Ziele für nachhaltige Energie aus dem Energieabkommen von 2013 (14% erneuerbare Energien im Jahr 2020, 16% im Jahr 2023) zu erreichen, hat die Regierung SDE-Zuschüsse für die Mitverbrennung von Biomasse in Kohlekraftwerken vorgesehen. Die Regierung hat angekündigt, dafür keine neuen Subventionen mehr bereitzustellen, die letzte Amtszeit läuft 2027 aus.[20]

Die Niederlande haben der Biomasse im Klimaabkommen ein Kapitel gewidmet. Darin heißt es, dass die Nutzung nachhaltiger Biomasse notwendig ist, um die Wirtschaft nachhaltiger zu gestalten und die Klimaaufgabe zu erfüllen. Ziel ist es, eine höchstmögliche Anwendungsqualität zu erreichen.[21] Um Biomasse möglichst effizient und nachhaltig zu nutzen, will die Regierung einen integrierten Nachhaltigkeitsrahmen schaffen. Zu diesem Zweck hat die niederländische Umweltprüfungsbehörde die Verfügbarkeit und die möglichen Anwendungen von nachhaltiger Biomasse (mit Ausnahme der Lebensmittelproduktion) kartiert.[22] Das Sozial- und Wirtschaftsrat (SER) hat daraufhin eine Empfehlung zur Unterstützung und Machbarkeit des Nachhaltigkeitsrahmens für diese Biomasse abgegeben.[23] Der SER empfiehlt, Biomasse primär stofflich und in der Chemie einzusetzen. Die Nutzung von Biomasse für Bioenergie wird nur als Übergangskraftstoff für solche Anwendungen empfohlen, für die keine geeigneten nachhaltigen Alternativen zur Verfügung stehen, wie beispielsweise Schifffahrt und Luftfahrt. Die Verwendung für Strom oder Wärme wird nicht empfohlen.

Belgien

Aus politischer und finanzieller Sicht wird die Verbrennung von Biomasse auf verschiedene Weise gefördert Flämische Region. Als Begründung wird angeführt, dass Biomasse ein kostengünstiger Weg sei, um die Klimaziele zu erreichen. Wie der Biomasseausbau mit dem Erreichen der in Flandern strukturell verletzten europäischen Luftgrenzwerte einhergeht, wird nicht explizit angegeben.

Die Verbrennung von Biomasse wird seit etwa 2010 auf verschiedene Weise unterstützt und Zuschüsse für Wärme, Strom und Verkehr gewonnen. Mit „Grüne-Wärme-Ausschreibungen“ wurden Investitionen in „Grüne Wärme“ mit bis zu 65 % bzw. 1 Mio. Euro gefördert. Alle sechs Monate gab es eine Runde, in der Investoren ihr Projekt einreichen konnten. Über „Grüne Zertifikate“ wurden die Einnahmen aus Biomasseanlagen aus dem Stromverkauf für zehn Jahre ergänzt (Mindestwert: 90 Euro/MWh).[24] Der Marktpreis der Zertifikate könnte sogar über dieser Mindestbeihilfe liegen. Auch die Mitfeuerung in Kohlekraftwerken war förderfähig. „Wärmeleistungsausweise“ wurden auch eingeführt, weil einige der Anlagen für qualitative Kraft-Wärme-Kopplung arbeitet mit Biomasse. Seit 2006 erhalten sie dafür diese Zertifikate. Der Mindestpreis beträgt 31 Euro/MWh, ist mit Ökostromzertifikaten kombinierbar und ist zehn Jahre gültig.[25]. Biodiesel und Bioethanol haben seit 2009 eine Pflichtzugabe an der Zapfsäule (zuerst 4 % und seit 2010 5,75 %).[26] Es gibt auch zollfrei Produktionsquoten von zärtlich vergeben wurden (zumindest bis 2019).[27]

Siehe auch

Externe Links

Suche Bioenergie auf im Wiktionary.