Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

den. Bisher sind jedoch Anlagen zur Biomasseverstromung
nicht für diese Regelungsfunktion ausgelegt.Entsprechende
Forschungsprogramme können
deshalb helfen, diese Defizite zu beseitigen.
Einbindung von Biomethan als universeller
Energieträger in das Erdgasnetz
Biomethan kann universell in allen Energiesektoren
zur Strom- und Wärmebereitstellung sowie im
Verkehr eingesetzt werden. Als Bioenergieträger
ist es leicht transportierbar und gut im Erdgasnetz
sowohl an dezentrale Nutzer verteilbar oder an zentrale
Verbraucher wie z.B GuD-Kraftwerke sammelbar.
Durch die angewandten Aufbereitungsverfahren
verfügt Biomethan zudem über sehr geringe Schwefelfrachten.
Derzeit sind mehrere Absorptions- und
Adsorptionsverfahren zur Biogasaufbereitung für
kleinskalige dezentrale Anwendungen am Markt
verfügbar.
Forschungsbedarf besteht insbesondere im Hinblick
auf den spezifischen Energieaufwand und die
THG-Emissionen während des Aufbereitungsprozesses
von Biomethan. Hoher Forschungsbedarf besteht
bei bisher noch nicht für diesen Anwendungsfall etablierten
Verfahren, wie Membrantrenn- und Tieftemperaturverfahren.
Letztere weisen den Vorteil auf,
dass CO 2 als „Abfallprodukt“ des Aufbereitungsprozesses
zum einen hochrein und zum anderen verflüssigt
vorliegt, was hilfreich für den Transport und die
weitere Verwendung des CO 2 ist. In der Entwicklung
von Verfahren zur sicheren Deponierung des beim
Aufbereitungsprozess abgeschiedenen CO 2 besteht
ebenfalls großer Forschungsbedarf.
Die dezentralen Anlagen müssen in die bestehenden
Gasnetze integriert werden und die Gasqualität
der von Erdgas entsprechen. Da die Anzahl von
Anlagen zur Netzeinspeisung von Biomethan rasch
zunimmt, besteht ein dringender Forschungsbedarf
hinsichtlich der Integration von Biomethan in die
Netze. Dazu gehört auch die Entwicklung von Energiemanagementstrategien,
bei denen die Dynamiken
der Gas-, Strom- und Wärmenetze übergreifend
betrachtet werden.
Anpassung der Verbrennungs‑ und
Vergasungstechnologie an Biomasse
Da der Rohstoff Biomasse sehr heterogen ist und
seine Brennstoffeigenschaften nicht so homogen wie
fossiler Brennstoffe sind, muss die Verfahrenstechnik
so entwickelt werden, dass die Nutzung von Biomasse
möglichst geringe Schadstoffemissionen verursacht.
Die Verbrennungs- und Vergasungsverfahren
müssen so entwickelt werden, dass eine breite Rohstoffbasis
problemlos eingesetzt werden kann. Die
Umwandlung von Biomasse in den Sekundärener-
Bioenergie und Energiesysteme 11.3
gieträger Synthesegas ermöglicht eine hohe Flexibilität
für die Verwendung der Biomasse, da neben
Strom und Wärme auch Kraftstoffe wie Fischer-
Tropsch-Diesel, Wasserstoff und Biomethan hergestellt
werden können. Vergasungsverfahren für Biomasse-Ausgangsstoffe
unterschiedlicher Zusammensetzung
stellen daher ein wichtiges Forschungsthema
dar.
Bioraffinerien mit flexiblem Einsatz für
energetische oder stoffliche Nutzung
In absehbarer Zukunft wird der Rohstoff Erdöl zum
knappen Gut. Anders als Energiedienstleistungen,
die auch aus weiteren Energiequellen wie Wind-,
Wasser- und Solarenergie erbracht werden können,
ist die chemische Industrie von organischen Rohstoffen
abhängig und benötigt daher künftig ein Substitut
für Erdöl (Kap. 5.3.4). Bioraffinerien, die heute
zur Herstellung von Biomethan oder synthetischem
Diesel entwickelt werden, sollten so ausgelegt werden,
dass sie später, wenn sich im Verkehr die Elektromobilität
etabliert hat, Rohstoffe für die chemische
Industrie aus Biomasse bereitstellen können.
Ein besonderer Forschungsschwerpunkt sollte deshalb
auf der Gasreinigung und -aufbereitung liegen.
Ebenso wie Reststoffe stellen Algen als Biomasse
keine Nahrungskonkurrenz dar. Im Gegensatz zu
Energiepflanzen können Algen in geschlossenen
Systemen ohne Wasserverdunstung gezüchtet werden,
benötigen daher wenig Wasser und können auch
in ariden Gebieten produziert werden. Erste Experimente
deuten auf ein erhebliches Potenzial für die
stoffliche und energetische Nutzung hin. Deshalb
sollte auch hier ein Forschungsschwerpunkt gesetzt
werden.
11.3.2
Potenzial der energetischen Nutzung von Abfall-
und Reststoffen
Das technische Potenzial für die Nutzung von Bioenergie
aus Abfall- und Reststoffen (hierzu zählen
Pflanzenreste aus der Land- und Forstwirtschaft,
Dung und organische Abfälle) liegt bei einer Größenordnung
von etwa 50 EJ pro Jahr (Kap. 6). Dabei
ist allerdings noch weitgehend unklar, welcher Anteil
dieses technischen Potenzials sich in nachhaltiger
Weise und ökonomisch rentabel nutzen lässt. So
spielen Tot- und Restholz im ökologischen Gefüge
eines natürlichen oder naturnahen Waldes eine wichtige
Rolle. Ebenso sind Pflanzenreste für den Nährstoffhaushalt
der Böden von großer Bedeutung. Bei
allen Reststoffquellen erscheint zudem unklar, ob
die Nutzung von oft räumlich verteilt auftretenden
kleineren Mengen von Biomasse praktikabel ist. Nur
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