Biogas, Biodiesel, Pflanzenöl und vergastes Holz gehören zu den regenerativen Energieträgern. Bei einem nachhaltigen Anbau dieser nachwachsenden Rohstoffe bieten sie handfeste Umweltvorteile gegenüber fossilen Brennstoffen – beispielsweise beim Einsatz im Blockheizkraftwerk.

Biodiesel und Pflanzenöle

Im Bereich der flüssigen regenerativen Energiequellen nehmen Biodiesel und Pflanzenöl eine dominierende Stellung ein. Pflanzenöle werden durch das Pressen ölhaltiger Pflanzen gewonnen. Mit Pflanzenölen, allen voran Rapsöl, können Verbrennungsmotoren betrieben werden, wenn diese an den Kraftstoff angepasst wurden oder sie in geringeren Anteilen dem herkömmlichen Kraftstoff beigemischt werden.

Pflanzenölmethylesther - auch Biodiesel genannt - ist auch vielen Autofahrern ein Begriff. Biodiesel ist ein Kraftstoff, der in der Regel unter Verwendung von Rapsöl hergestellt wird. Wird das Rapsöl verestert, also chemisch in Rapsölmethylester umgewandelt (RME oder auch Biodiesel genannt), kann es in herkömmlichen Dieselmotoren eingesetzt werden. Der Energiegehalt von Rapsöl entspricht etwa dem von Heizöl.

Biodiesel kann in BHKW als Brennstoff verwendet werden. Lediglich Treibstoffleitungen und Dichtungen müssen RME-tauglich sein.

Die Pluspunkte von Biodiesel sind die positive Energiebilanz, die CO₂ -Neutralität des Brennstoffs, die im Vergleich zu fossilem Diesel geringeren Motoremissionen und die Schwefelfreiheit des Verbrennungsprozesses. Negativ schlägt zu Buche, dass bei der Produktion von Biodiesel übermäßig viel Lachgas freigesetzt wird, im landwirtschaftlichen Anbau Monokulturen begünstigt werden, ein hoher Einsatz von Düngemitteln notwendig ist und das Produktionspotential in Deutschland aufgrund der Flächenkonkurrenz mit der Nahrungsmittelherstellung insgesamt begrenzt ist.

Während die Zahl installierter Pflanzenöl-BHKW bis zum Jahr 2006 rasant anstieg, geht die installierte Leistung zwischenzeitlich wieder zurück. Die installierte Leistung der Blockheizkraftwerke, die mit Pflanzenöl betrieben werden, belief sich 2009 auf ca. 310 Megawatt (MW). Die Anzahl der Pflanzenöl-BHKW halbierte sich zwischen 2007 (2.700 Anlagen) und 2009 (1.400 Anlagen). Einer der Gründe sind die gestiegenen Preise für Rapsöl, die besonders den Betrieb kleinerer Pflanzenöl-BHKW unwirtschaftlich machten.

Biogas

Biogas fällt bei der anaeroben Vergärung (d.h. Vergärung unter Luftabschluss) von organischen Stoffen, der so genannten Biomasse, an. Dabei kann ein Gas gewonnen werden, welches einen Methangehalt (CH4) von 50 bis 70 Prozent aufweist. Dieses Biogas  kann sehr gut zur Strom- und Wärmeerzeugung in BHKW genutzt werden

Vor allem für größere landwirtschaftliche Betriebe bieten sich die Erzeugung von Biogas und dessen Verwertung im BHKW an. Biogas kann z. B. aus Gülle in Kombination mit Grasverschnitt und weiteren Bio-Abfällen erzeugt werden. Unter den Bedingungen des Luftabschlusses im Faulturm setzen Mikroorganismen das Substrat in Biogas und hochwertigen Dünger um. Zur Nutzung im BHKW wird das Biogas entschwefelt und im Gasspeicher gespeichert. Das so entstehende Biogas hat einen Methananteil von 55 bis 65 Prozent und ist für den Antrieb von Gasmotoren geeignet.

Aus einer Tonne organischem Abfall können pro Tag 100 m³ bis 160 m³ Biogas erzeugt werden. Dieses entspricht ca. 60 bis 95 Liter Heizöl oder 60 bis 95 m³ Erdgas. Mit einem BHKW können daraus rund 200 kWh Strom und 400 kWh Wärme erzeugt werden. Etwa 10 bis 20 Prozent der erzeugten Energie werden für den Prozessenergiebedarf der Biogasanlage aufgewendet.

Deutschlandweit gab es 2009 nahezu 5.000 Biogasanlagen mit einer installierten Leistung von 1.893 Megawatt (MW). Diese Anlagen deckten rechnerisch den Strombedarf von über 3,5 Mio. Durchschnittshaushalten.

Holzvergasung

Trockenes Holz besteht zu 50 Prozent aus Kohlenstoff, sein Energieinhalt liegt zwischen 15000 und 17000 kJ/kg. Wird Holz unter Luftabschluss auf etwa 350°C erhitzt, entsteht daraus etwa zu einem Fünftel brennbares Holzgas, welches ca. 13 Prozent Methan enthält. Der Energieinhalt von Holzgas liegt bei ca. 4 kWh/m³. Zum Vergleich: Der Energieinhalt von Erdgas beträgt etwa 10 kWh/m³, der von leichtem Heizöl etwa 10 kWh/Liter.

Das Prinzip der Holzvergasung ist alt – es wurde vor allem zur Zeit des Dritten Reichs in Deutschland und während des Apartheid-Regimes in Südafrika genutzt, um von Erdölimporten unabhängig zu werden. Im stationären Bereich und als Ausgangsprozess für die BtL-Herstellung  erlebt die Nutzung von Holzgas aufgrund neuer Vergasungstechnologien derzeit eine Renaissance.

Für den Einsatz der Holzvergasung in BHKW musste die ursprüngliche Vergasungstechnik optimiert werden. Um dem Gasmotor eines BHKW nicht zu schaden, muss das Holzgas von Teer freigehalten werden. Durch moderne Vergasungsverfahren können die Teer-Werte stark gesenkt werden. Durch einen katalytischen Reformer können die im Holzgas enthaltenen Teere ebenfalls in Brenngas umgewandelt werden.

Es ist zu erwarten, dass im Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und der Blockheizkraftwerke (BHKW) zukünftig auch die Holzvergasung an Bedeutung gewinnt. Holzvergaser mit nachgeschalteter Nutzung im BHKW sind auch unter ökonomischen Gesichtspunkten interessant.

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