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.
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.
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 niedrigere Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke, die den Betrieb mit Wasserdampf unwirtschaftlich machen würden. Mithilfe von ORC-Anlagen kann das Potenzial eines niedrigen Temperaturniveaus dennoch erschlossen werden. Somit steigert der Prozess die Energieeffizienz im industriellen Sektor weiter. 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 hohe 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. Unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten entsteht aus der Mitnutzung der Wärme des Verbrennungsvorgangs eine wesentlich größere Rentabilität, was den Bedarf an natürlichen Ressourcen verringert und diese somit schont.
Bedingte CO2-Neutralität
Des Weiteren sind Anlagen unter Vernachlässigung von Transport, Ernte und etwaigen weiteren Verarbeitungsschritten als klimaneutral anzusehen. Das resultiert aus dem Umstand, dass der Verbrennungsvorgang von Pflanzen lediglich die Menge CO2 emittiert, die sie während ihres Wachstums gebunden haben. Das Argument ist jedoch nur valide, wenn im Gegenzug neue Ressourcen gepflanzt werden, die ihrerseits wiederum CO2 binden. Nur so funktioniert die Nullsummenrechnung.
Ressourcenschonung und Unabhängigkeit
Die Nutzung biogener Stoffe zur Stromerzeugung schont Ressourcen nach dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft. Rohstoffe werden somit auf die effizienteste Art und Weise verwertet und aufbereitet. Da Abfallprodukte – die Basis von Biomasse – jederzeit und überall in allen Wirtschaftszweigen anfallen, ist ihre Verwendung also besonders nachhaltig. Das hat – ähnlich wie bei Biogas – zusätzlich den positiven Effekt, dass Strom lokal und dezentral erzeugt werden kann und somit zum unabhängigen Standbein der Energieversorgung wird. 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. Diese müssen als Sondermüll behandelt und auf speziellen Deponien eingelagert werden. Das birgt nicht zu vernachlässigende Umweltrisiken und verursacht zusätzliche Kosten.
Bedingte CO2-Neutralität
Die zuvor als Vorteil ausgelegte CO2-Neutralität der Biomassekraftwerke hat neben der Bedingung, dass die komplette Produktionskette CO2-neutral sein muss, häufig einen weiteren Haken: Bei Verbrennung bestimmter biogener Stoffe werden oftmals Anhaftungen anorganischer Materialien mitverbrannt, weshalb die CO2-Bilanz der Biomasse unter diesen Umständen nicht mehr als neutral zu bezeichnen ist.
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