Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

Energiepflanzen
(Miscanthus, Triticale usw.)
Aufbereitung (Pressen, Trocknen,
Anfeuchten, Vermischen usw.)
Verkohlung
Thermochemische Umwandlung
Vergasung
Festbrenn- Kohle Synthesegas
stoffBiomethan
fester Brennstoff
Brennstoffzelle
In den Entwicklungsländern stellt die Verbrennung
von fester Biomasse den größten Anteil der
Wärmeerzeugung (vor allem zum Kochen) dar (Kap.
4.1).
Durch eine thermochemische Umwandlung von
Biomasse (Verkohlung, Vergasung, Pyrolyse bzw.
Verflüssigung) werden die organischen Ausgangsstoffe
primär durch Wärmeeinfluss in gasförmige,
flüssige oder feste Energieträger umgewandelt
(Abb. 7.2-1; FNR, 2005).
Verkohlung
Unter der Verkohlung von Biomasse wird die Veredelung
fester Biomasse mit dem Ziel einer hohen Ausbeute
an Festbrennstoff (Holzkohle) mit bestimmten
Eigenschaften (geringes Gewicht, hoher Energiegehalt)
verstanden. Biomasse wird hierbei unter
Einwirkung von Wärme zersetzt. Die dafür notwendige
Prozessenergie kommt häufig aus einer Teilverbrennung
des Rohstoffs. Die entstandene Holzkohle
kann anschließend in den entsprechenden Anlagen
zur Wärme- und Strombereitstellung verwendet werden.
Auch eine stoffliche Nutzung (z. B. als Aktivkohle)
ist möglich. Die Technik zur Holzkohleherstellung
ist etabliert. In Industrieländern wird Holzkohle
fast ausschließlich stofflich genutzt, u. a. in der
Technisch-ökonomische Analyse und Bewertung von Bioenergienutzungspfaden 7.2
Ernterückstände
(Stroh, Waldrestholz usw.)
Verflüssigung
Pyrolyse
CO 2 -
Abtrennung
Ernten, Sammeln, Verfügbarmachen
Transport (Lkw, Traktor, Förderband,
Rohrleitung, Schiff usw.)
Physikalisch-chemische
Umwandlung
Pressung
Extraktion
Organische Nebenprodukte
(Gülle, Industrierestholz usw.)
Umesterung
Alkoholgärung
Organische Abfälle
(Altholz, Klärschlamm usw.)
Lagerung (Tank, Flachlager, Silo,
Feldmiete usw.)
Biochemische Umwandlung
Anaerober Abbau
Fermentation
Pyrolyseöl Pflanzenöl PME Ethanol Biogas
gasförmiger
Brennstoff Synthese flüssiger Brennstoff
Mechanischelektrische
Wandlung
Verbrennung
Thermisch-mechanische Wandlung
Strom Generator
Motor
Kraft Wärme
Abbildung 7.2-1
Vereinfachte Darstellung typischer Bereitstellungsketten zur End- bzw. Nutzenergiebereitstellung aus Biomasse.
Quelle: WBGU, verändert nach Kaltschmitt und Hartmann, 2003
Aerober
Abbau
chemischen Industrie (FNR, 2005). In Entwicklungs-
und Schwellenländern wird die Verkohlung dezentral
eingesetzt und Holzkohle oft als Brennstoff für den
Wärmebedarf (vor allem zum Kochen) verwendet.
Der Zwischenschritt der Verkohlung weist allerdings
nur einen Wandlungsgrad von ca. 15–40 % von Holz
zu Holzkohle auf und ist im Vergleich zur direkten
Verbrennung für Energieanwendungen weder technisch
noch ökonomisch attraktiv. Daher setzt sich die
energetische Nutzung in Indus trieländern nicht durch
(FNR, 2005). In den Entwicklungs- und Schwellenländern
wird Holzkohle auf breiter Basis eingesetzt,
da der spezifische Energiegehalt von Holzkohle
viel höher ist als von Feuerholz und der Energieträger
dadurch leichter zu transportieren ist. Der Wirkungsgrad
der Holzkohlenutzung in diesen Ländern
wird jedoch zusätzlich durch eine geringe Effizienz
der verwendeten Holzkohleöfen verschlechtert. Eine
bislang wenig diskutierte alternative Verwendung ist
die Einlagerung von Holzkohle in Böden zur Verbesserung
der Fruchtbarkeit und zur Kohlenstoffsequestrierung.
CO 2 kann so der Atmosphäre entzogen
werden und der erhaltene Kohlenstoff (C) über
einen langen Zeitraum gespeichert bleiben (Kap. 5.5;
Kasten 5.5-2).
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