Erneuerbare Brennstoffe
Erneuerbare Brennstoffe sind Brennstoffe, die aus erneuerbaren Energien wie Biomasse oder regenerativ erzeugtem Strom hergestellt werden.
Sie besitzen einen geringeren Treibhausgasausstoß als fossile Brennstoffe und sind daher ein Mittel zur Dekarbonisierung des Energiesystems. Erneuerbare Brennstoffe aus Biomasse sind heutzutage in festem (z. B. Brennholz), flüssigem (z. B. Biodiesel) und gasförmigem Aggregatzustand (z. B. Biomethan) kommerziell verfügbar. Die Herstellung aus Strom wird gerade erforscht.
Herstellung[Bearbeiten]
Zu Herstellung von erneuerbaren Brennstoffen aus Biomasse können drei Biomassearten unterschieden werden:
Biomasse der ersten Generation sind Pflanzen, die auch als Nahrungs- oder Futtermittel verwendet und auf Ackerflächen angebaut werden. Beispiele sind Mais, Weizen, Zuckerrohr, Zuckerrübe, Palmöl, Sojabohnen, etc. Die Brennstoffproduktion aus diesen Pflanzen konkurriert mit der Produktion von Nahrungsmitteln, da die benötigten Anbauflächen begrenzt sind. Die Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion von Biomasse der ersten Generation wird oft kritisiert („Tank-oder-Teller Debatte“).
Biomasse der zweiten Generation konkurriert nicht mit der Nahrungsmittelproduktion und bezieht sich auf Abfälle, Rückstände und lignozellulosehaltige Pflanzen, die keine Ackerflächen benötigen. Beispiele für Abfälle und Rückstände sind Gülle, Altöl, Bagasse, Papiermüll oder feste Siedlungsabfälle. Lignozellulosehaltige Pflanzen umfassen beispielsweise Holz, Stroh, Pappel, Kiefer oder Rutenhirse. Beim Anbau von lignozellulosehaltigen Pflanzen wird der Großteil der Pflanze als Ausgangsstoff für eine weitere Umwandlung verwendet . Außerdem sind diese Pflanzen oft mehrjährig, weshalb ihr Ertrag üblicherweise größer ist als der von Energiepflanzen, bei denen nur ein kleiner Teil der Pflanze verwendet werden kann und die eine kürzere Vegetationsperiode besitzen.
Biomasse der dritten Generation sind Algen (Mikro- oder Makroalgen), die mittels Photosynthese Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in Sauerstoff und Biomasse umwandeln. Diese Technologie wird gerade erforscht und ist noch nicht im großen Stil verfügbar, allerdings wird ihr ein großes Potenzial bescheinigt, weil Algen eine hohe Produktivität besitzen, keine Ackerflächen benötigen und Kohlendioxid binden. Damit die Algenproduktion marktreif wird müssen allerdings Technik und Effizienz optimiert werden. Die technische Machbarkeit der Ölproduktion mit Algen auf Labormaßstab ist bereits erwiesen, doch die wirtschaftliche Rentabilität einer Anlage im Industriemaßstab muss noch gezeigt werden.
Die Herstellung von Brennstoffen aus Strom geschieht durch die Umwandlung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff über eine Elektrolyse. Der Wasserstoff kann entweder energetisch genutzt oder in weiteren Schritten zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt werden (Methanol, Fischer-Tropsch Kraftstoffe, Methan, Dimethylether). Dazu wird neben Wasserstoff Kohlendioxid benötigt. Dieses kann entweder aus Biogasaufbereitungsanlagen, fossilen Kraftwerken, der Atmosphäre oder aus industriellen Prozessen wie der Zement- oder Stahlherstellung eingefangen und verwendet werden. Die Produktion von Brennstoffen aus Strom steht am Anfang und ist noch nicht kommerziell verfügbar. Aktuell wird in Deutschland in über 20 Pilotanlagen an der Technologie geforscht[1]. Laut der Deutschen Energie-Agentur soll 2020 die Markteinführung erfolgen und bis 2022 eine Anlagenkapazität von 1 GWel errichtet werden[2].
Nutzung[Bearbeiten]
Erneuerbare Brennstoffe werden in allen Sektoren eingesetzt. Der größte Anwendungsbereich für erneuerbare Brennstoffe bildet die Wärmebereitstellung, gefolgt von der Erzeugung mechanischer Energie für den Verkehr und der Stromerzeugung.
Keine andere erneuerbare Energiequelle trägt zur globalen Energieversorgung so viel bei wie Energie aus Biomasse. Im Jahr 2014 leistete sie einen Beitrag von knapp 60 EJ, welcher einen Anteil von 14 % am weltweiten Endenergieverbrauch entsprach. Seit 2010 steigt der Verbrauch von Energie aus Biomasse um ca. zwei Prozent jährlich[3]. Die wichtigste erneuerbare Brennstoffart sind feste erneuerbare Brennstoffe (Brennholz, Pellets, torrefiziertes Holz, feste Siedlungsabfälle). Viele erneuerbare Brennstoffe werden als Biokraftstoffe für den Einsatz im Verkehrssektor diskutiert (z. B. Biobutanol, Biomethanol, Biokerosin, etc.). Auch alle strombasierten Brennstoffe kommen für einen Einsatz im Verkehr in Frage.
Die größten Herausforderungen bezüglich der Nutzung von erneuerbaren Brennstoffen sind die Herstellungskosten. Während fossile Brennstoffe oft einfach aus dem Boden gepumpt werden, sind für die Produktion von Brennstoffen aus Biomasse mehrere, teilweise kapitalintensive Schritte (Anbau, Ernte und Umwandlung) nötig. Die Produktion aus Strom wird in naher Zukunft voraussichtlich noch nicht in großem Stil wirtschaftlich sein, es sei denn der fossile Brennstoffpreis steigt stark an.
Brennstoffe aus Biomasse werden in der Bevölkerung auch oft schlecht wahrgenommen, da sie den Ruf haben, die Nahrungsmittelproduktion und die Biodiversität zu gefährden. Viele Studien zeigen allerdings, dass theoretisch eine große Menge an nachhaltig nutzbarer Biomasse zur Verfügung steht um Nahrungsmittelproduktion und Biodiversität nicht zu gefährden.
Einzelnachweise[Bearbeiten]
- ↑ Pilotprojekte im Überblick. Abgerufen am 24. April 2017.
- ↑ Die Ziele. Abgerufen am 24. April 2017.
- ↑ Global Status Report - REN21. In: REN21. (ren21.net [abgerufen am 24. April 2017]).
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