Biomasseheizkraftwerke (BMHKW)

Biomassekraftwerke sind Anlagen, die zur Erzeugung elektrischer Energie und Wärme aus erneuerbaren Energien, durch den Einsatz von Biomasse, genutzt werden. Infolge des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) sowie den damit verbundenen Förderungen und Einspeisevergütungen ist ein starker Anstieg ihrer Nutzung zu verzeichnen.

In Biomasseheizkraftwerken (BMHKWs) und Biomassekraftwerken (BMKWs) wird elektrische Energie (Strom) durch die Verbrennung fester Biomasse erzeugt, weshalb sie zu den erneuerbaren Energien zählt.

Inhaltsverzeichnis

Beide Anlagentypen nutzen Biomasse, also organische, nachwachsende Rohstoffe auf pflanzlicher Basis für die Erzeugung von Energie. Anders als in Biogasanlagen wird diese jedoch nicht zur Erzeugung von Biogas verwendet. Der Brennstoff Holz spielt dabei eine tragende Rolle, denn üblicherweise kommen Holzpellets und Holzhackschnitzel zum Einsatz.

Funktionsweise der wichtigsten Anlagentypen

Biomasse-Dampfkraftwerke

Der Dampfkraftprozess ist am weitesten verbreitet unter den Heizkraftwerken. Die im Dampfkessel verbrannte Biomasse erzeugt Rauchgas. Dieses erhitzt danach Wasser in speziellen Rohrschlangen, die als Verdampferflächen dienen. Mit dem entstehenden Dampf wird eine Turbine angetrieben, die wiederum Strom erzeugt. In den meisten Fällen wird der Strom anschließend direkt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist. Die Wärme kann als Fern-, Nah- oder Prozesswärme genutzt werden. Gase, die beim Verbrennungsprozess entstehen, werden gefiltert und anschließend emittiert.

ORC-Anlagen

Organic-Rankine-Cycle-Anlagen (ORC) funktionieren ähnlich wie Biomasse-Dampfkraftwerke, nutzen jedoch kein Wasser, sondern ein organisches Arbeitsfluid. Grund dafür sind geringere Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke, bei denen ein Wasserdampfprozess unwirtschaftlich wäre. Mithilfe von ORC-Anlagen kann das Potenzial eines niedrigen Temperaturniveaus dennoch erschlossen werden. Das organische Arbeitsfluid wird mit Hilfe von Thermalöl (Wärmeüberträger) erhitzt und verdampft. Während der Expansion treibt es eine Turbine an und erzeugt elektrische Energie. Die entstandene Wärme wird als Fernwärme genutzt.

Thermische Biomassevergaseranlagen

Diese Kraftwerke nutzen die Pyrolyse als Verfahren zur Vergasung von Biomasse. Dabei werden organische Verbindungen bei hohen Temperaturen thermochemisch gespalten. Das hat zur Folge, dass Bindungen innerhalb der Moleküle aufgelöst und ihre Verbrennung durch den herbeigeführten Ausschluss von Sauerstoff unterbunden wird. Das dabei entstehende Gas wird anschließend gekühlt, gereinigt, gefiltert und gewaschen, bevor es anschließend mittels Gasmotor verstromt wird.

Welche Brennstoffe werden verwendet?

BMHKWs nutzen zur Stromerzeugung biogene Festbrennstoffe, vorwiegend auf Basis von Holz. In den meisten Fällen in Form von Holzhackschnitzeln, Altholz und Holzpellets sowie Sägemehl. Darüber hinaus finden auch andere organische Materialien wie Getreide, Stroh und Miscanthus (Riesen-Chinaschilf) Verwendung. Auch die Nutzung von Ersatzbrennstoffen auf biogener Basis ist möglich, jedoch umstritten, da diese einen hohen Anteil an Schadstoffen und anderen anorganischen Materialien haben. Dazu zählen unter anderem Klärschlamm, Textilien, Treibsel (Schwemmholz) sowie Recycling- und Sortierreste.

Vorteile

Hohe Effizienz

Der größte Vorteil von BMHKWs ist die Effizienz, die aus dem Prozess der Kraft-Wärme-Kopplung resultiert. Damit nutzen sie größere Potenziale als Biomassekraftwerke, die lediglich einen Wirkungsgrad von etwa 30 bis 37 Prozent erreichen.

Kreislaufsystem und Unabhängigkeit

Die Nutzung biogener Stoffe zur Stromerzeugung folgt dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft, da Abfallprodukte – die Basis von Biomasse – jederzeit in fast allen Wirtschaftszweigen anfallen. Das ermöglicht darüber hinaus eine lokale und dezentrale Stromerzeugung. Aus diesem Grund fördert Deutschland die Erzeugung von Energie aus Biomasse durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

Nachteile

Schadstoffbelastung von Verbrennungsrückständen

Die Verbrennung von mit Chemikalien belasteten Althölzern lässt verschiedene Schadstoffe, wie beispielsweise Schwermetalle, zurück. Solche Rückstände müssen als Sondermüll eingestuft und auf speziellen Deponien entsorgt werden. Dies ist mit strengen Auflagen zum Umweltschutz und zusätzlichen Kosten verbunden.

CO₂-Bilanz von Biomassekraftwerken

Die häufig angenommene, geschlossene CO₂-Bilanz der Biomassekraftwerke ist an bestimmte Bedingungen geknüpft: Neben den entstandenen Emissionen entlang der gesamten Produktionskette kann auch die Zusammensetzung der Brennstoffe die Bilanz beeinflussen. Werden beispielsweise bestimmte biogene Stoffe mit Belastungen verbrannt, verändert sich die tatsächliche CO₂-Bilanz.

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