Zuletzt aktualisiert am: 30.03.2020

Biomassekraftwerk – umweltfreundliche Erzeugung von Strom und Wärme

Auf der Suche nach Alternativen zur umweltfreundlichen Energiegewinnung spielen Biomassekraftwerke eine wichtige Rolle. Wir erläutern hier, wie ein Biomassekraftwerk funktioniert und welche Unterschiede es zwischen Heizwerk und Heizkraftwerk gibt.

Bei einem Biomassekraftwerk handelt es sich um ein Kraftwerk, das durch die Verbrennung von Biomasse Energie erzeugt. Die Kurzform lautet BMKW. Abhängig von der Art der erzeugten Energie lassen sich Biomasseheizkraftwerk (Wärme/Fernwärme und Strom) und Biomasseheizwerke (nur Wärme) unterscheiden. Wird für die Energieerzeugung nur Holz verwendet, wird von Holzheizkraftwerk (HHKW) bzw. Holzkraftwerk (HKW) gesprochen.

Nutzt ein Biomassekraftwerk die Kraft-Wärme-Kopplung zur Erhöhung der Energieeffizienz, gehört es zur Gruppe der Blockheizkraftwerke (BHKW), aber eben mit der Besonderheit, die Energie durch Verbrennung von Biomasse zu erzeugen.

Was ist Biomasse?

Biomasse besteht aus nachwachsenden Energieträgern. Damit unterscheidet sich Biomasse von fossilen Brennstoffen. Unter die Bezeichnung „Biomasse“ fallen alle organischen oder tierischen Stoffe, mit deren Hilfe durch Verbrennung Energie erzeugt werden kann. Beispiele für Biomasse: Pflanzen, Holz, Pflanzenbestandteile, Schlachtabfälle, Stroh, Maissilage, Bioabfälle.

Neben der Strom- und Wärmeerzeugung durch Verbrennung lässt sich durch Vergärung oder Verfaulen von Biomasse auch Biogas erzeugen.

Das Funktionsprinzip eines Biomassekraftwerks unterscheidet sich hinsichtlich der Art der Energiegewinnung nicht von einem Kaminofen, einem anderen Festbrennstoffkessel oder einem Kohlekraftwerk.

So wird die Biomasse zunächst in einem großen Kessel verbrannt. Dadurch entsteht Wärmeenergie. Bei einem reinen Biomassekraftwerk erzeugt die Verbrennung Dampf. Dieser wird durch verschiedene Kesselzüge zu einem Generator geführt. Die Turbine erzeugt Strom, der in das Stromnetz eingespeist wird. Je nach Ausführung des Biomassekraftwerks kann auch durch Fermentation oder Gärung der Biomasse erzeugtes Biogas für die Verbrennung und den Antrieb einer Gasturbine genutzt werden.

Da bei der Verbrennung sehr viel Wärme entsteht, wird diese aus Gründen höherer Energieeffizienz ebenso genutzt. Aus einem reinen Biomassekraftwerk wird so ein Biomasseheizkraftwerk. Diese Kraftwerke zeichnen sich durch ihre hohen Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent aus. Das bedeutet, dass durch Kraft-Wärme-Kopplung und die Nutzung von Wärmeenergie und Strom nahezu alle durch die Verbrennung erzeugte Energie genutzt wird.

Während gewöhnliche mit Erdgas betriebene Blockheizkraftwerke schon für Wohneinheiten als Mini-BHKW realisiert werden können, sind Biomassekraftwerke meist größer dimensioniert. Denn hier gilt grundsätzlich: Je mehr Biomasse zur Energieerzeugung eingesetzt werden kann, desto günstiger wird die erzeugte Energie.

Für Einfamilienhäuser sind Biomassekraftwerke demnach weniger geeignet, zumal die Investitionskosten üblicherweise mehrere Millionen Euro betragen. Darüber hinaus muss die kontinuierliche Versorgung mit Biomasse in großem Umfang gewährleistet sein. Häufig werden Biomassekraftwerke z.B. in unmittelbarer Nähe von landwirtschaftlichen Großbetrieben installiert oder von Unternehmen gebaut, die ihre Energie mit Bioabfällen aus der eigenen Produktion selbst erzeugen.

Wie jeder Energieerzeuger hat auch ein Biomassekraftwerk Vor- und Nachteile.

Vorteile Biomassekraftwerk

Nachhaltigkeit: In einem Biomassekraftwerk werden nur nachhaltige und regenerative Brennstoffe verwendet. Dadurch werden natürliche und nicht nachwachsende Ressourcen geschont. Für die Nutzung in Biomasseanlagen wird üblicherweise auch nur Biomasse verwendet, die als Abfall übrig bleibt.

Vielseitige Brennstoffe: Biomassekraftwerke sind nicht auf einen festen Brennstoff als Biomasse ausgelegt. So können pflanzliche Stoffe ebenso verbrannt werden wie tierische. Holz, Stroh, Laubabfälle oder Hackschnitzel lassen sich in diesen Kraftwerken zur Energiegewinnung verwenden. So können Betreiber flexibel auf das Angebot an Biomassebrennstoffen reagieren, die günstigste Variante wählen und Betriebskosten sparen.

Umweltfreundliche Rückstände: Nach der Verbrennung von Biomasse bleibt Asche zurück, die sich als stickstoffreicher Dünger für Felder verwenden lässt.

CO2-neutrale Verbrennung: Nachwachsende Biomasse ist ein CO2-neutraler Brennstoff, da beim Verbrennen nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie ohnehin beim natürlichen Verwesungsvorgang entstehen würde. Voraussetzung für die CO2-neutrale Verbrennung ist natürlich, dass für den Transport und die Verarbeitung der Biomasse ebenfalls CO2-neutrale Techniken oder eine CO2-Kompensation angewandt werden.

Nachteile Biomassekraftwerk

Nur als Kraft-Wärme-Kopplung sinnvoll: Ein reines Biomassekraftwerk, das nur Strom erzeugt, ist nicht so nachhaltig und wirtschaftlich. Erst durch die kombinierte Nutzung von Wärme und Strom wird ein Biomassekraftwerk sinnvoll.

Hoher Flächenbedarf: Um die zur Energieerzeugung benötigte Biomasse zu lagern, wird viel Fläche benötigt. Somit eignen sich Biomassekraftwerke nicht für Ballungsräume, sondern eher auf dem Land. Allerdings sind die Wärmeverluste durch den Transport über längere Leitungen höher, sodass die BMKW häufig nicht die Wirkungsgrade erzielen, die theoretisch möglich sind.

Konkurrenz zur Landwirtschaft: Wird Biomasse verbrannt, die nicht aus Abfällen oder Rückständen besteht, konkurriert die Pflanzfläche mit den Feldern für Lebensmittel oder Tiernahrung. In ärmeren Ländern wird die Biomasseproduktion für die Energieerzeugung somit zum Preistreiber für Lebensmittel. Ein Effekt, der bereits bei der Erzeugung von Biokraftstoffen beobachtet wurde.

Starke Geruchsbelästigung: Insbesondere dann, wenn Biomasse vor der Verbrennung zu Biogas wird, entstehen starke Gerüche durch Faul- oder Verwesungsgase. Biomasseanlagen müssen deshalb in größerer Entfernung zu Siedlungen gebaut werden, wodurch wiederum die Wirkungsgrade aufgrund des längeren Wegs für den Wärmetransport leiden.

Vollauslastung erforderlich: Biomassekraftwerke können nicht wirtschaftlich genutzt werden, wenn sie nur die Hälfte oder ein Drittel ihrer Kapazitäten auslasten. Sie müssen unter Volllast laufen. Allerdings benötigen Verbraucher z.B. im Sommer weniger Wärme als im Sommer. Deshalb sind Biomassekraftwerke nur dann wirtschaftlich, wenn die Abwärme auch im Sommer genutzt wird, z.B. von Industriebetrieben.

Die Idee, mit Biomasse Strom und Wärme zu erzeugen, ist unter ökologischen und wirtschaftlichen Aspekten betrachtet, sehr sinnvoll. Es gibt jedoch ein großes Aber. Zum einen sind nicht alle Standorte für eine solche Anlage geeignet.

Denn nur dann, wenn alle Faktoren zusammenspielen und z.B. die Abwärme auch im Sommer sinnvoll genutzt werden kann, ein ausreichender Abstand zu Wohngebieten bei geringstmöglichem Wärmeverlust gesichert ist und wenn die Biomasse tatsächlich aus Reststoffen besteht, die nicht mit der Landwirtschaft zur Nahrungserzeugung konkurrieren, erst dann ist ein Biomassekraftwerk nachhaltig und wirtschaftlich.

Wenn diese Voraussetzungen aber erfüllt werden, ist die Strom- und Wärmeerzeugung mit hohen Wirkungsgraden den herkömmlichen Blockheizkraftwerken auf der Basis von Erdgas überlegen.

Wenn Sie sich bei Ihrem Eigenheim eine Biomasseanlage vorstellen können, sollten Sie z.B. Hackschnitzelheizungen in Betracht ziehen. Denn diese Biomasse besteht aus Reststoffen und kann ebenfalls CO2-neutral verbrannt werden. Strom lässt sich zwar nicht mit einer Hackschnitzelheizung erzeugen, aber in Kombination mit Photovoltaik und Solarthermie haben Sie die Möglichkeit, sich z.B. in einem Niedrigenergiehaus nahezu autark mit Energie zu versorgen.

Profilfoto Autor Sebastian Sebastian ist Autor dieses Artikels und unser Experte auf den Gebieten Heizsysteme und Wärmewende. Wenn Sie Fragen zum Artikel oder Ihrem Heizungswechsel haben, schreiben Sie ihm: fragen@thermondo.de.