Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

Primärenergie / Chemischer Energiegehalt der Rohbiomasse [%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1. Wandlungsschritt
„Direkterzeugung“ von Strom
Vergasung:
Rohgas
Gasreinigung,
Methanisierung und
thermisches
GuD-Kraftwerk
Biostrom
Separation,
Extraktion von
Rapsöl
motor und Elektroantrieb) eine wichtige Rolle. Die
Weiterentwicklung von Elektro- und Hybridantrieben
mit stärkeren und zuverlässigeren (d. h. langlebigeren)
Batterien wird auch vom IPCC als Schlüsseltechnologie
zur Emissionsminderung im Verkehrsektor
genannt (IPCC, 2007c). Der WBGU empfiehlt
daher, Biomasse aus Gründen technischer Effizienz
und ökologischer Vorteile in Industrieländern
über ihre Verstromung für den Betrieb von Elektrofahrzeugen
auf Straße und Schiene einzusetzen, und
nicht über Biokraftstoffe eine ineffiziente Technologie
zu verstetigen.
Bioenergie als Teil einer nachhaltigen Energieversorgung in Industrieländern 8.1
Umesterung
Biodiesel
Übertragung von
regenerativem
Strom
Batterie, Wandler,
Elektromotor
Gasreinigung,
Fischer-Tropsch-
Synthese und Upgrading
FT-Diesel (BtL)
Tank,
Verbrennungsmotor
2. Wandlungsschritt Zielenergiewandlung
Elektromotor:
Strom aus Direkterzeugung
(Wasser, Wind, Solar)
Elektromotor:
Strom aus Biomasse
(Holz, KUP, Gras)
Verbrennungsmotor:
Biokraftstoff 2. Generation
(FT-Diesel/BtL aus KUP)
Verbrennungsmotor:
Biokraftstoff 1. Generation
(Biodiesel aus Raps)
Abbildung 8.1-9
Vergleich verschiedener Konversionspfade im Verkehrssektor im Bezug auf die am Rad nutzbare mechanische Energie.
In dieser Darstellung werden nur die Hauptenergieströme betrachtet. Nebenprodukte wie die Nutzwärme aus der Kraft-
Wärme-Kopplung oder stoffliche Produkte wie Dünger oder Tierfutter werden nicht berücksichtigt. Im besten Fall können
ca. 75 % der Primärenergie aus Wasser-, Wind- und Solarenergie als Antriebsenergie im Elektrofahrzeug genutzt werden, im
schlechtesten Fall nur gut 5 % der Primärenergie von Raps im Verbrennungsmotor. Bei der Herstellung von Biodiesel aus Raps
wird die Rapssaat vom Rapsstroh getrennt, wobei ca. 50 % der chemischen Energie der Pflanze für die Kraftstoffproduktion
verloren geht. Aus der Saat können ca. 60 % der Energie als Rapsöl extrahiert und das Öl zu 90 % in Biodiesel verestert
werden, so dass insgesamt ca. 25 % der Energie der Pflanze als Biodiesel getankt werden, wovon im Verbrennungsmotor nur
20% in Antriebsenergie umgesetzt werden. Letztlich werden also nur gut 5 % der ursprünglichen Energie der Pflanze als
Antriebsenergie genutzt. Auch bei Biokraftstoffen der 2. Generation ist die Bilanz nicht wesentlich besser. Es kann zwar die
ganze Pflanze genutzt und zu ca. 85 % in Rohgas gewandelt werden, jedoch treten in der Gasaufbereitung und der Synthese
hohe Wandlungsverluste auf, so dass nur ca. 45 % der ursprünglich in der Pflanze enthaltenen Energie als Fischer-Tropsch-
Diesel getankt bzw. nur ca. 10% der Pflanze als Antriebsenergie genutzt werden kann. Wird das Rohgas auf dem gleichen
Pfad zu Biomethan gewandelt und in effizienten GuD-Kraftwerken verstromt, können gut 45 % der Energie als Strom im
Elektromobil getankt werden, welches mit einer Effizienz von 80 % im Ganzen gut 35 % der ursprünglichen Energie der
Pflanze als Antriebsenergie nutzen kann.
Quelle: WBGU, unter Verwendung von Berechnungen aus Ahmann, 2000; Dreier und Tzscheutschler, 2000; Kaltschmitt und
Hartmann, 2003; EAA, 2007; Engel, 2007; Sterner, 2007
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Nutzenergie / mechanische Energie bei Fahrzeugen [%]
8.1.2.2
Bioenergie für die zentrale wie dezentrale
Wärmebereitstellung
Häufig wird der Einsatz von Biomasse zur Wärmebereitstellung
empfohlen. Dabei kann die Klimaschutzwirkung
aus der Substitution der verdrängten
konventionellen Brennstoffe abgeleitet werden. Aus
energetischer Sicht besitzt Wärme etwa zur Gebäudeheizung
einen deutlich geringeren Wert als die gleiche
Energiemenge in Form von Strom bzw. mechanischer
Energie. Wenn es also gelingt, die erforderliche
Wärme in Form von Abwärme aus der KWK oder mit
Hilfe von Wärmepumpen bereitzustellen, lässt sich
aus der Biomasse eine höhere exergetische Wertigkeit
erzielen als durch reine Verbrennung (Abb. 7.2-
3). Die Nutzung von Biomasse in niederen Tempe-
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