Wie wird aus Biomasse Energie erzeugt?
Wie wird aus Biomasse Energie erzeugt?

Wie wird aus Biomasse Energie erzeugt?

Biomasse kann zur Erzeugung von erneuerbarem Strom, thermischer Energie oder Kraftstoffen für den Transport (Biokraftstoffe) verwendet werden. Biomasse ist definiert als lebende oder kürzlich tote Organismen und alle Nebenprodukte dieser Organismen, ob Pflanze oder Tier. Unter dem Begriff werden allgemein Kohle, Öl und andere versteinerte Überreste von Organismen sowie Böden verstanden. In diesem strengen Sinne umfasst Biomasse alle Lebewesen.

Im Zusammenhang mit Energie aus Biomasse bezieht sich der Begriff jedoch auf jene Feldfrüchte, Reststoffe und andere biologische Materialien, die als Ersatz für fossile Brennstoffe bei der Herstellung von Energie und anderen Produkten verwendet werden können. Lebende Biomasse nimmt beim Wachstum Kohlenstoff auf und setzt diesen bei der energetischen Nutzung wieder frei, was zu einem CO2-neutralen Kreislauf führt, der die atmosphärische Konzentration von Treibhausgasen nicht erhöht.

Biomassenenergie

Die in Biomasse gespeicherte Energie kann zur Erzeugung von erneuerbarem Strom oder Wärme freigesetzt werden. Bioenergie kann durch Verbrennung oder Vergasung von trockener Biomasse oder Biogas (Methan) erzeugt werden, das durch kontrollierte anaerobe Vergärung gewonnen wird.

Die gemeinsame Verbrennung von Biomasse und fossilen Brennstoffen (meist Kohle) ist eine kostengünstige Möglichkeit, Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und Luftschadstoffe in bestehenden Kraftwerken zu reduzieren. Thermische Energie (Heizung und Kühlung) wird oft im Maßstab des einzelnen Gebäudes durch direkte Verbrennung von Holzpellets, Holzhackschnitzeln und anderen Quellen trockener Biomasse erzeugt.

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)-Betriebe stellen oft die effizienteste Nutzung von Biomasse dar (mit einer Nutzung von rund 80 Prozent der potenziellen Energie). Diese Anlagen fangen die Abwärme und/oder den Dampf aus der Biostromerzeugung auf und leiten sie an nahe gelegene Gebäude, um Wärme bereitzustellen, oder an Kältemaschinen zur Kühlung.

Biokraftstoffe

Eine Reihe von Kraftstoffen für den Transport kann aus Biomasse hergestellt werden, was dazu beiträgt, die Nachfrage nach Erdölprodukten zu verringern und das Profil der Treibhausgasemissionen des Transportsektors zu verbessern.

Ethanol aus Mais und Zuckerrohr sowie Biodiesel aus Soja, Raps und Ölpalme dominieren den aktuellen Markt für Biokraftstoffe, aber eine Reihe von Unternehmen gehen aggressiv voran, um eine Reihe fortschrittlicher Biokraftstoffe der zweiten Generation zu entwickeln und zu vermarkten, die aus Non-Food-Rohstoffen hergestellt werden , wie Siedlungsabfälle, Algen, mehrjährige Gräser und Holzspäne.

Zu diesen Kraftstoffen gehören Zellulose-Ethanol, Bio-Butanol, Methanol und eine Reihe von synthetischen Benzin-/Diesel-Äquivalenten. Bis wir in der Lage sind, eine beträchtliche Menge an Elektrofahrzeugen herzustellen, die mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben werden, bleiben Biokraftstoffe die einzige weithin verfügbare Quelle sauberer, erneuerbarer Energie für den Transport.

Biobasierte Produkte

Genauso wie Biomasse fossile Brennstoffe bei der Energieerzeugung ersetzen kann, kann sie auch einen erneuerbaren Ersatz für die vielen Industrieprodukte und Materialien aus Erdöl oder Erdgas bieten – biobasierte Schäume, Kunststoffe, Düngemittel, Schmiermittel und Industriechemikalien sind nur einige davon der Möglichkeiten.

Rohstoffe aus Biomasse

Jede Region verfügt über ihre eigenen lokal erzeugten Biomasserohstoffe aus Landwirtschaft, Forstwirtschaft und städtischen Quellen.

Eine Vielzahl von Biomasserohstoffen ist verfügbar und Biomasse kann überall dort produziert werden, wo Pflanzen oder Tiere leben können. Darüber hinaus können die meisten Rohstoffe zu flüssigen Brennstoffen, Wärme, Strom und/oder biobasierten Produkten verarbeitet werden. Dies macht Biomasse zu einer flexiblen und weit verbreiteten Ressource, die lokal an lokale Bedürfnisse und Ziele angepasst werden kann.

Einige der gebräuchlichsten (und/oder vielversprechendsten) Biomasserohstoffe sind:

Getreide und Stärkepflanzen – Zuckerrohr, Mais, Weizen, Zuckerrüben, industrielle Süßkartoffeln usw.
Landwirtschaftliche Reststoffe – Maisstroh, Weizenstroh, Reisstroh, Obstbaumschnitt usw.
Lebensmittelabfälle – Abfallprodukte, Abfälle aus der Lebensmittelverarbeitung usw.
Forstmaterial – Holzabfälle, Durchforstungen etc.
Tierische Nebenprodukte – Talg, Fischöl, Gülle usw.
Energiepflanzen – Rutenhirse, Miscanthus, Hybrid-Pappel, Weide, Algen usw.
Städtische und vorstädtische Abfälle – feste Siedlungsabfälle (MSW), Rasenabfälle, Klärschlamm, städtische Holzabfälle, Katastrophenschutt, Fallenfett, Altspeisefett, Altspeiseöl usw.

Biomasse und Landnutzung

Wie Wind, Sonne und andere erneuerbare Energiequellen kann Biomasse einen positiven Einfluss auf unsere Atmosphäre haben, indem sie unsere Abhängigkeit von den Klimawandel verursachenden fossilen Brennstoffen verringert. Energie aus Biomasse unterscheidet sich jedoch von anderen erneuerbaren Energien in dem Ausmaß, in dem ihre Nutzung direkt mit den landwirtschaftlichen Betrieben, Wäldern und anderen Ökosystemen verbunden ist, aus denen Biomasse-Rohstoffe gewonnen werden.

Aufgrund dieser engen Verbindung hat die Nutzung von Biomasse das Potenzial, über die Nutzung als Ersatz für fossile Brennstoffe hinaus eine Vielzahl positiver und negativer ökologischer und sozialer Auswirkungen zu haben.

Die Auswirkungen auf Böden, Wasserressourcen, Biodiversität, Ökosystemfunktionen und lokale Gemeinschaften werden unterschiedlich sein, je nachdem, welche Entscheidungen hinsichtlich der verwendeten Arten von Biomasse sowie des Ortes und der Art ihrer Produktion getroffen werden.

Deshalb muss Biomasse möglichst nachhaltig produziert und geerntet werden. In diesem Sinne bezieht sich Nachhaltigkeit auf die Wahl von Bewirtschaftungspraktiken, die negative Auswirkungen minimieren und lokale Landbewirtschaftungsziele ergänzen, wie z.

Ein häufig auftretendes Landnutzungsproblem ist der wahrgenommene Konflikt zwischen Nahrungsmittelproduktion und Bioenergie (die sogenannte „Food-vs.-Fuel“-Debatte). Viele traditionelle Nahrungspflanzen wie Mais, Zucker und Pflanzenöle gehören ebenfalls zu den am häufigsten verwendeten Energierohstoffen.

Darüber hinaus können landwirtschaftliche Flächen von der Nahrungsmittelproduktion auf die Produktion von Energiepflanzen verlagert werden. Die Nutzung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und Böden hat zweifellos zum Teil zu steigenden Preisen für viele dieser Waren beigetragen.

Viele andere Faktoren haben jedoch wesentlich stärker zu diesem Anstieg beigetragen, darunter die Inflation des Dollars und insbesondere der rasche Anstieg der Preise für fossile Brennstoffe.

Öl und Erdgas in Form von Kraftstoff und synthetischen Düngemitteln sind zwei der größten wirtschaftlichen Inputs in der Lebensmittelproduktion und -verteilung. Es gibt viele Möglichkeiten, den Konflikt zwischen Nahrungsmittel- und Kraftstoffproduktion weiter zu verringern, einschließlich einer verstärkten Nutzung von landwirtschaftlichen Abfällen, Holzeinschlagsrückständen, Lebensmittelabfällen, festen Siedlungsabfällen und Randgebieten.

Ein weiteres Problem, das stark mit der Biomasseproduktion verbunden ist, sind Treibhausgasemissionen aus Landmanagement und Landnutzungsänderungen. Diese beziehen sich auf Emissionen von Treibhausgasen (insbesondere CO2, CH4 und N2O), die aus landwirtschaftlichen Betriebsmitteln, Bewirtschaftungspraktiken und Landnutzungsänderungen im Zusammenhang mit der Produktion von Biomasse resultieren.

Diese Emissionen lassen sich in direkte und indirekte Quellen unterteilen. Direkte Emissionen beziehen sich auf solche, die durch Rodung, landwirtschaftliche Betriebsmittel (z. B. Düngemittel) oder Bewirtschaftungspraktiken beim Anbau oder der Ernte einer Biomassepflanze entstehen. Indirekte Emissionen sind mit marktgetriebenen Landnutzungsänderungen verbunden.

Dies sind die Emissionen, die entstehen, wenn Wälder, Grasland oder andere Ökosysteme gerodet werden, um Pflanzen oder andere Waren anzubauen, um Flächen zu kompensieren, die zur Energieerzeugung umgeleitet wurden. Die Auswirkungen sind schwer zu quantifizieren oder zuzuordnen, was indirekte Emissionen aus Landnutzungsänderungen (ILUC) zu einem sehr kontroversen Thema macht.

Schließlich ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass Biomassemärkte einen Mehrwert für Biomasseprodukte, Reststoffe und produktive Flächen schaffen. Dieser Wert wird dazu beitragen, die wirtschaftliche Rentabilität von Arbeitsflächen zu verbessern und als positiver Anreiz wirken, Farmen und Wälder vor der zunehmenden Bedrohung durch Zersiedelung von Städten und Vorstädten zu bewahren – den größten Auswirkungen auf die Landnutzung.

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