Wie funktioniert die Energieerzeugung in einem Biomasse-Kraftwerk

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Biomasse ist eine alternative erneuerbare Energiequelle zu fossilen Brennstoffen.

Sie stellt eine hochaktuelle Lösung in dem gegenwärtigen Szenario dar, das durch die Energiekrise und den Wunsch nach Möglichkeiten zur Verringerung der Abhängigkeit von ausländischen Energielieferungen gekennzeichnet ist. Darüber hinaus hat sie den großen Vorteil, dass sie programmierbar und kontinuierlich Energie erzeugt und damit das wechselhafte Angebot anderer erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne, das wetterabhängig ist, ausgleicht.

Was ist Biomasse?

Um zu verstehen, womit Biomasse-Kraftwerke gespeist werden, beginnen wir mit der Definition von Biomasse in der europäischen Richtlinie 2009/28/EG, die sie als den biologisch abbaubaren Anteil von Erzeugnissen, Abfällen und Rückständen biologischen Ursprungs aus der Landwirtschaft (einschließlich pflanzlicher und tierischer Stoffe), der Forstwirtschaft und damit verbundenen Industriezweigen, einschließlich Fischerei und Aquakultur, sowie den biologisch abbaubaren Anteil von Industrie- und Siedlungsabfällen" bezeichnet.

Mit anderen Worten, die Definition umfasst Abfälle aus der Lebensmittelindustrie, Energiepflanzen, Brennholz, land- und forstwirtschaftliche Rückstände, Algen, Pflanzenöle, Viehdung und Biomüll aus Siedlungsabfällen.

Wie funktioniert ein Biomasse- Kraftwerk

Historisch gesehen war Brennholz die erste von der Menschheit genutzte Energieform, noch vor der Einführung von Kohle, Gas und Öl, und es wird auch heute noch in großem Umfang zum Heizen in Haushalten über Kamine oder Pelletöfen verwendet. In Ländern mit einer günstigen Gesetzgebung (z. B. Deutschland, Österreich, Dänemark und Spanien) ist die Nutzung im großen Stil viel intensiver, während sie in anderen Ländern, wie z. B. Italien, hauptsächlich durch die öffentliche Meinung und den Widerstand lokaler Gremien behindert wird.

Doch wie wird aus Biomasse Energie gewonnen? Es gibt mehrere Prozesse, mit denen organische Stoffe aus Pflanzen und Tieren in Energie umgewandelt werden, aber sie haben alle eine grundlegende Funktionsweise gemeinsam. Sie finden in einem Wärmekraftwerk statt, wo die Verbrennung von organischen Stoffen Wärme erzeugt, die das Wasser im thermodynamischen Kreislauf in Dampf umwandelt. Der Dampf treibt eine Turbine an, die den Rotor eines Generators in Bewegung setzt, der elektrischen Wechselstrom erzeugt.

Was sind Biomasse-KWK-Anlagen

Eine Biomasse-KWK-Anlage ist überall dort sinnvoll, wo gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt werden sollen, z. B. in der Fernwärmeversorgung oder in der industriellen Produktion. Dabei kann die Biomasse roh oder aufbereitet verwendet werden.

Im ersten Fall wird die Rohbiomasse einem Brenner zugeführt, der Wärme erzeugt. Die Wärme wiederum erhitzt ein Betriebsfluid (in der Regel Wasser), das in Dampf umgewandelt wird, wobei durch den erhöhten Druck mechanische Energie gewonnen wird. Die mechanische Energie treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist, der Strom erzeugt. Ein Teil der erzeugten Wärme wird in einen Warmwasserkreislauf geleitet, der zur Versorgung der thermischen Verbraucher dient.

Bei der Aufbereitung von Biomasse, z. B. durch anaerobe Vergärung von organischen Stoffen unter Ausschluss von Sauerstoff, wird der Anlage Biogas zugeführt, das ähnliche Eigenschaften wie Methangas aufweist. Dieser Biokraftstoff treibt einen endothermen Motor an, der mit einem elektrischen Generator verbunden ist und die gleichzeitige Erzeugung von Strom, Warmwasser und Dampf ermöglicht.

Biomasse-Kraftwerke: Vor- und Nachteile

Es gibt Vor- und Nachteile von Biomasse-Kraftwerken, die sowohl mit dem Rohstoff als auch mit der Verarbeitung zusammenhängen.

Zu den Vorteilen gehören die folgenden:

  • Die Möglichkeit, Biomasse zu speichern, macht sie zur einzigen erneuerbaren Energiequelle, mit der sich planbar und kontinuierlich Energie erzeugen lässt, die die Erzeugung von Wind- und Solarenergie ausgleicht;

  • Biomasse erhöht die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre nicht, da die in der Biomasse enthaltene Kohlenstoffmenge bereits Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs ist;

  • Ein Biomasse-Kraftwerk bietet wirtschaftliche Einsparungen in Bezug auf reduzierte Rohstoffbeschaffung und Betriebskosten;

  • Wenn Abfallreste verwendet werden, fallen sie vollständig unter den Mechanismus der Kreislaufwirtschaft, so dass ein positiver Mechanismus der Wiederverwendung von Ressourcen und der Abfallbewirtschaftung entsteht.

 

Obwohl die Vorteile erheblich sind, gibt es auch kritische Punkte, insbesondere im Zusammenhang mit:

 

  • Der Art der verwendeten Materialien: Bei Brennholz zum Beispiel muss die Frage der Abholzung und Wiederaufforstung berücksichtigt werden;

  • Den Transportkosten: Diese können hoch sein, wenn die Biomasse aus weit von den Anlagen entfernten Gebieten stammt. In diesem Fall könnte das Problem durch die Ansiedlung von Biomassekraftwerken in landwirtschaftlichen Gebieten in der Nähe der landwirtschaftlichen Betriebe und der Flächen, auf denen der Rohstoff erzeugt wird, behoben werden;

  • Der Flächennutzung: Die kritische Frage betrifft vor allem die Nutzung von bestimmten Kulturen, wie sie z. B. für die Versorgung von Biogasanlagen in der Vergangenheit typisch waren. Inzwischen sind viele nationale Vorschriften, darunter auch die italienische, auf die Verwendung von Abfällen aus der Landwirtschaft und der Viehzucht ausgerichtet, wodurch das Problem an der Wurzel gelöst wird.

 

Ökologischer Wandel und Biomasse-Kraftwerke

Um erfolgreich zu sein, muss der Weg zur Energie- und Ökologiewende den Beitrag verschiedener Technologien, wie z. B. Biomasse-Kraftwerke, beinhalten, aber nicht nur. Es ist jedoch zu bedenken, dass jede Lösung ihre Vor- und Nachteile hat, die durch die richtige gesetzliche Unterstützung und die Verbesserung der verfügbaren Technologien ausgeglichen werden müssen.

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