Elektrischer Strom kann aus fester, flüssiger und gasförmiger Biomasse erzeugt werden.

 

Biomasse kann - wie fossile Brennstoffe - in einem konventionellen Kondensationskraftwerk verbrannt werden. Das dadurch zum Sieden gebrachte Wasser produziert Dampf und erzeugt einen Überdruck im Kessel der Anlage. Die Druckdifferenz wird dazu genutzt, um mittels einer Dampfturbine Strom zu erzeugen.

 

Biomasse effizient in Kraft-Wärme-Koppelung nutzen

Mit konventioneller Technik lassen sich allerdings nur etwa 35 % der im Brennstoff enthaltenen Primärenergie in elektrischen Strom umwandeln. Daher ist es sinnvoll, die bei der Stromerzeugung anfallende Abwärme zu nutzen (Kraft-Wärme-Kopplung), was den Wirkungsgrad der Anlage erheblich erhöht.

 

Idealerweise wird Biomasse - ob fest, flüssig oder gasförmig - daher in Kraft-Wärme-Koppelung genutzt. Die Wärme speist dabei z.B. ein Nahwärmenetz und kann ganze Wohngebiete, Gebäudekomplexe oder industrielle Anlagen mit Wärme versorgen. Dadurch werden im Verhältnis zur eingesetzten Primärenergie, d.h. zur jeweils genutzten Biomasse, sehr hohe Wirkungsgrade (80 % und mehr) erzielt. Die Energie, die in der Biomasse steckt, wird damit besonders effizient genutzt.

 

Bei flüssiger und gasförmiger Biomasse (z.B. Pflanzenöl und Biogas) werden zur Stromerzeugung meistens Motoren eingesetzt, die in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) arbeiten. Dazu gehören zum Beispiel Gas-Otto-Motoren oder Zündstrahlmotoren.

 

Bei den großen Kraftwerken (bis zu 20 MW) spricht man von Heizkraftwerken. Im etwas kleineren Leistungsbereich (häufig um die 500 kW Leistung) kommen Blockheizkraftwerke (BHKW) zum Einsatz. Die Stromerzeugung aus fester Biomasse in kleineren Blockheizkraftwerken gilt bislang noch als unrentabel. Eine besondere Technologie sind Kraft-Wärme-Kälteanlagen, bei denen je nach Bedarf Wärme oder Kälte, z.B. zur Klimatisierung erzeugt wird.

 

Marktentwicklung 2009

Die Stromerzeugung aus Biomasse hat sich seit Inkrafttreten des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) mehr als verachtfacht und ist damit stärker gewachsen als die Stromerzeugung aus den übrigen Erneuerbaren Energien. Insgesamt wurden 2009 16,3 % des Stromverbrauchs durch Erneuerbare Energien gedeckt. Biomasse alleine sorgte für 5,2 % des deutschen Stromverbrauchs. Die Stromerzeugung aus Biomasse ist damit von 27,1 Mrd. kWh im Jahr 2008 auf 30,4 Mrd. kWh im Jahr 2009 gestiegen.

 

Der größte Anteil des Bioenergie-Stroms stammt aus fester Biomasse (Altholz, Restholz) und dem Anteil Biomasse, der in Müllverbrennungsanlagen mitverbrannt wird (insgesamt rund 18 Mrd. kWh im Jahr 2009). Diese Biomasse wird vielfach in Anlagen mit bis zu 20 MW Leistung in Kraft-Wärme-Koppelung verbrannt. Im Jahr 2009 waren 249 Biomasse-/Holz-Heizkraftwerke mit insgesamt 1.211 MW Leistung am Netz (2008: 210 Anlagen, 1.040 MW). Die Müllverbrennungsanlagen, in denen teilweise Biomasse mitverbrannt wird, sowie die acht stromerzeugenden Anlagen, die Reststoffe der Papierindustrie nutzen, sind in diesen Zahlen nicht enthalten, sondern nur jene Anlagen, deren Stromerzeugung über das EEG vergütet wird. Wurden 2003 und 2004 noch überwiegend größere Anlagen mit 15-20 MW Leistung hinzugebaut, konzentriert sich der Zuwachs 2009 auf kleinere Anlagen mit bis zu 5 MW Leistung.

 

Der zweitgrößte Anteil des Bioenergie-Stroms wird in den Blockheizkraftwerken der 4.984 Biogasanlagen erzeugt, die 2009 über eine installierte Leistung von 1.893 Megawatt (MW) verfügten (2008: 3.891 Biogasanlagen, 1.377 MW Leistung). Die Stromproduktion aus Biogasanlagen belief sich 2009 auf 10,5 Mrd. kWh (2008: 9,2 Mrd. kWh). Damit wird der Stromverbrauch von über 3,5 Mio. Durchschnittshaushalten abgedeckt. Das entspricht etwa der jährlichen Stromproduktion von 1,5 Atomreaktoren. Eine 2009 neu gebaute Biogasanlage hatte eine Leistung von durchschnittlich 577 kW. Die durchschnittliche Leistung einer Biogasanlage belief sich 2009 auf 380 kW.

 

Strom aus Klär- und Deponiegas trug 2009 mit 2 Mrd. kWh zur Stromerzeugung aus Biomasse bei (2008: 2 Mrd. kWh). Während die Nutzung des Deponiegases vor dem Hintergrund begrenzter Vorkommen im kommenden Jahrzehnt weiter zurückgehen wird, ist bisher nur ein kleiner Teil des an Kläranlagen entstehenden Klärgases für die Strom- und Wärmeerzeugung erschlossen worden.

 

Die Zahl der mit flüssiger Biomasse (d.h. Pflanzenöl) betriebenen Blockheizkraftwerke hatte sich seit 2007 (2.700 Anlagen) fast halbiert auf rund 1.400 Anlagen im Jahr 2009 (2008: ca. 1.400 Anlagen). Die installierte Leistung der Pflanzenöl-BHKW ist seit 2007 (397 MW) um fast ein Viertel zurückgegangen auf ca. 310 MW im Jahr 2009 (2008: ca. 310 MW, 2007: 397 MW). Im Jahr 2009 erzeugten Pflanzenöl-Blockheizkraftwerke 1,9 Mrd. kWh Strom (2008: 1,4 Mrd. kWh). Die zwischenzeitlich stark gestiegenen Preise für Rapsöl machten insbesondere den Betrieb vieler kleinerer Pflanzenöl-BHKW unrentabel. Der Entwurf der Biomasse-Nachhaltigkeitsverordnung vom Dezember 2007 sah bereits ein Verbot der Nutzung von nicht nachhaltig erzeugtem Palm- und Sojaöl vor. Die Unsicherheit bezüglich der gesetzlichen Rahmenbedingungen führte neben der ungeklärten Verfügbarkeit von Pflanzenölimporten, die die Nachhaltigkeitskritierien erfüllen, zu einem weitgehenden Ausbaustopp im Jahr 2008. Die Stromerzeugung aus Pflanzenöl-BHKW stagnierte 2009 auf dem Niveau von 2008. Die am 01. Januar 2009 in Kraft getretene Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) koppelt die Vergütung von Strom aus Pflanzenöl-BHKW an die Einhaltung der Nachhaltigkeitskriterien der Biomasse-Nachhaltigkeitsverordnung - Strom. Im Jahr 2009 wurden nach Erhebungen des Deutschen Biomasse-Forschungszentrum (DBFZ) ca. 100 kleine Pflanzenöl-BHKW mit maximal je 10 kW Leistung neu installiert, während bei größeren Anlagen bis 500 kW Leistung Stilllegungen, Umrüstungen und nur vereinzelte Neuinstallationen zu beobachten waren. Wie viele Pflanzenöl-BHKW 2009 in welchem Umfang außer Betrieb genommen wurden, kann nicht abgeschätzt werden.

 

Strom aus Biomasse sparte 2009 insgesamt 21,8 Mio. t CO₂ ein (2008: 20,9 Mio. t).

Quellen:

- Agentur für Erneuerbare Energien (AEE)/Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE): Stromversorgung 2020 - Wege in eine moderne Energiewirtschaft. Strom-Ausbauprognose der Erneuerbare-Energien-Branche. Berlin, Januar 2009.

- Bundesumweltministerium: Entwicklung der Erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2009, August 2010.

- Deutsches Biomasse-Forschungszentrum: Monitoring zur Wirkung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) auf die Stromerzeugung aus Biomasse, März 2010.

- Fachverband Biogas: Biogas-Branchenzahlen 2009, Juli 2010.