Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

weise nur Pflanzenteile wie Raps samen oder Jatropha-Nüsse.
Eine Ausnahme stellt auch Altfett als
Rohstoff dar, das sehr effizient in Biodiesel gewandelt
werden kann, da Altfett ein bereits gewandeltes
Pflanzenprodukt ist und dieser Konversionsschritt
daher nicht mehr zu Buche schlägt.
Bei der Herstellung von Fischer-Tropsch-Diesel
kann zusätzlich eine geringe Menge Strom bereitgestellt
werden. Obwohl es sich bei den drei betrachteten
theoretischen BtL-Konzepten um eine sehr
große Anlagengröße mit ca. 500 MW thermischer
Feuerungsleistung handelt, ist der Wirkungsgrad
der BtL-Herstellung und Nutzung mit einer Bandbreite
von 14 % bis 16 % vergleichbar mit anderen
Mobilitätspfaden, denen weit kleinskaligere Anlagen
zugrunde liegen. Im Bereich Biomethan zeigen KUP
und Restholz die höchsten Wirkungsgrade, da in der
Vergasung von diesen Rohstoffen Kraftstoff, Strom
und Wärme im Polygenerationkonzept bereitgestellt
werden kann (Fürnsinn, 2007). Die Vergasung von
Restholz zu Wasserstoff bei einer Anlagengröße von
250 MW thermischer Feuerungsleistung und dessen
Einsatz in modernen Brennstoffzellenfahrzeugen
sind kaum effizienter als konventionelle Biokraftstoffe
in Verbrennungsmotoren.
Die Anlagengröße hat besonders in den untersuchten
Mobilitätspfaden deutliche Auswirkungen
auf die Wirkungsgrade. Für die Stromerzeugung zur
Nutzung bei der Elektromobilität wurde beispielsweise
mit 1,6 MW eine relativ kleine Leistungsklasse
betrachtet. Wird Biomasse in größeren Kraftwerken
verstromt und auch hier die Abwärme sinnvoll
genutzt, liegt die Effizienz des Elektromobilitätspfades
noch höher als dargestellt.
Vergleichende Bewertung
Insgesamt zeigt sich, dass sich bei der reinen Wärmebereitstellung
zwar die höchsten energetischen
Wirkungsgrade erzielen lassen, die Exergie, also
das mechanische bzw. elektrische Äquivalent dieser
Wärme, jedoch deutlich unter den Werten der Kraft-
Wärme-Kopplung oder auch unter den Werten der
reinen Stromerzeugung im Kraftwerk liegt. Bei exergetischer
Betrachtung sind also die Stromerzeugung
und Kraft-Wärme-Kopplung effizienter als die reine
Wärmebereitstellung.
Die geringste exergetische Wertigkeit wird beim
Einsatz von Biokraftstoffen in Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren
erreicht, die in den meisten Fällen
nur etwa dem halben Äquivalent der Verbrennung
für die reine Wärmeerzeugung oder gar einem
Drittel der erreichbaren Werte beim KWK-Kraftwerk
bzw. der reinen Stromerzeugung entspricht.
Eine effizientere Nutzung als im Verkehr ist durch
die Nutzung von Biokraftstoffen erreichbar, wenn
sie in der kombinierten Strom- und Wärmeerzeu-
Technisch-ökonomische Analyse und Bewertung von Bioenergienutzungspfaden 7.2
gung verwendet werden wie beispielsweise Bioethanol
in GuD-Kraftwerken oder Pflanzenöl in BHKW.
Eine Ausnahme stellt die Elektromobilität dar, bei
der nicht nur die Konversion in die Antriebsenergie
effizienter ist als beim Verbrennungsmotor, sondern
auch zusätzlich ein exergetischer Anteil aus
der Abwärme bei der KWK entsteht. Allerdings ist
die Elektromobilität eine Anwendung des bereitgestellten
Stroms und somit in der Darstellung nur
innerhalb der Mobilitätspfade, jedoch nicht mit den
Strompfaden zu vergleichen.
Ein vollständiger sektorenübergreifender Vergleich
ist nur mit Betrachtung der Exergie möglich.
Die Verwendung von Bioenergie ist allerdings
auch abhängig von der Nachfrage in den jeweiligen
Sektoren und dem je nach Land unterschiedlichen
Energiesystem. Hinsichtlich der technischen Effizienz
und der exergetischen Bewertung sind die KWK
und reine Stromerzeugung eindeutig zu bevorzugen.
Falls jedoch beispielsweise der Strombedarf zukünftig
durch andere erneuerbare Energien gedeckt ist,
ist auch in Einzelfällen die Biomassenutzung in reinen
Wärmeanwendungen wie Pelletheizungen oder
Hackschnitzelheizwerken vorstellbar.
Beim Vergleich von Pfaden, die ähnliche technische
Konversionsverfahren haben, sich aber durch
die eingesetzte Biomasse unterscheiden, zeigen sich
keine systematischen Effizienzunterschiede zwischen
Reststoffen und Energiepflanzen. In der Regel
streuen die Werte bei Reststoffen allerdings stärker,
was am Vergleich der Pfade mit Restholz, Altfett,
Ernterückständen/Gülle und Bioabfall deutlich
wird.
7.2.4
Effizienz verschiedener traditioneller
Konversionsverfahren
Traditionelle Biomassenutzung findet vorwiegend in
Entwicklungsländern statt. Für die Bereiche Mobilität
und Stromerzeugung gelten sehr ähnliche Wirkungsgrade
wie in Industrieländern, deshalb werden
sie hier nicht spezifisch erläutert. Der interessante
Bereich der Bioenergienutzung in den Entwicklungsländern
in Bezug auf die Effizienz sind dagegen
die Wärmeanwendungen, besonders die Wärmebereitstellung
zum Kochen.
Holzherde
Der global größte Verbrauch von Biomasse findet
in Entwicklungsländern zum Kochen, Heizen und
Beleuchten statt. Traditionell wird mit gesammeltem
Feuerholz auf dem Drei-Steine-Herd gekocht,
der wegen der schlechten Verbrennung und Wärmenutzung
nur einen Wirkungsgrad von 5–15 % besitzt
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