Biomasse ist ein großes Thema mit einem kleinen Namen. Sie bedeutet für viele verschiedene Menschen viele verschiedene Dinge. Folglich gibt es große Unterschiede bei der Messung der Biomasse, weshalb Sie in den Balkendiagrammen, in denen sie enthalten ist, schattierte Bereiche der Variabilität sehen.
Bevor wir mit diesem Artikel beginnen, müssen wir daher einige Begriffe definieren. Also, los geht's, mit unseren grundlegenden Definitionen:
- Biomasse: organisches Material, das als Brennstoff verwendet wird, insbesondere in einem Kraftwerk zur Erzeugung von Strom
- Bio-Energie: jede Form von organischem Brennstoff, der für jeden Zweck verwendet wird, einschließlich Stromerzeugung, Heizung, Kochherde, Bioethanol und Biodiesel für Fahrzeuge usw.
Viele Menschen verwenden diese Begriffe synonym. In diesem Artikel werden wir das nicht tun. Wir werden überhaupt nicht über Bioenergie im Sinne der obigen Definition sprechen. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Stromerzeugung, wobei der Schwerpunkt auf dem Vereinigten Königreich liegt.
Biomasse beginnt buchstäblich als Pflanzen und Bäume. Wenn sie wachsen, nehmen sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf. Dies ist die einzige Phase des Brennstoffkreislaufs der Biomasse, in der Energie gewonnen wird. Alle nachfolgenden Prozessschritte - Ernte, Transport, Aufbereitung, Verbrennung und Reinigung - kosten Energie.
Früher war Biomasse bei einigen Umweltschützern ein beliebtes Konzept, weil sie davon ausgingen, dass es sich um ein Nullsummenspiel für den Kohlenstoff handelt. Die Idee war, dass nur der Kohlenstoff, der der Atmosphäre während der Wachstumsphase entzogen wurde, in die Atmosphäre zurückgeführt wird. In der Annahme, dass die Lebensdauer des Zyklus kurz genug ist, wurde argumentiert, dass die Biomasse der Atmosphäre keinen zusätzlichen Kohlenstoff hinzufügen würde. Daher könnte sie der Menschheit helfen, den Netto-Nullpunkt zu erreichen, solange das verbrauchte organische Material schnell genug wieder nachwachsen kann.
So lautete jedenfalls die Theorie. Es war eine einfache Theorie der "großen Tierbilder". Sie war so leicht zu verstehen, dass selbst Minister sie verstehen konnten. Daher dauerte es nicht lange, bis sie ihr den Status einer "erneuerbaren Energie" verliehen und sie entsprechend subventionierten.
Umweltschützer hegen inzwischen ernste Zweifel am Wahrheitsgehalt dieser Behauptungen.
Lassen Sie uns zunächst einige grundlegende Fakten durchgehen.
Im Vereinigten Königreich beträgt die durchschnittliche theoretisch nutzbare Leistung des Sonnenlichts 100 Watt pro Quadratmeter (W/m2). Die effizientesten Pflanzen in Europa wandeln 2 % dieser Sonnenenergie in Kohlenhydrate um (vergleichen Sie dies mit 20-25 % bei den neueren Sonnenkollektoren). Da jedoch die Effizienz der Umwandlung von Sonnenenergie in Kohlenhydrate bei höheren Lichtverhältnissen abnimmt, liegt die beste Leistung aller Energiepflanzen in Europa bei etwa 0,5 W/m2. In seinem Buch Sustainable Energy Without The Hot Air (2009) hat DJC Mackay die maximal verfügbare Leistung für britische Biomasse berechnet, wobei er davon ausging, dass 75 % unserer Landmasse dem Anbau von Energiepflanzen gewidmet sind - etwas mehr als unsere derzeitige landwirtschaftliche Gesamtfläche - und alle Verluste aufgrund von Anbau, Ernte und Verarbeitung außer Acht gelassen werden. Grob gesagt entspricht diese Fläche einer Fläche von 3.000 m2 für jede im Vereinigten Königreich lebende Person. Anhand dieser Kriterien ermittelte Mackay, dass die theoretisch maximal verfügbare Energie aus Biomasse im Vereinigten Königreich beträgt:
0,5 W/m2 x 3000 m2 pro Person = 1500 W pro Person = 1,5 kW x 24 = 36 kWh pro Tag und Person.
Das ist ein eher geringer Betrag. Vor allem, wenn man die unverschämt großzügigen Annahmen über den Flächenverbrauch berücksichtigt. MacKay hat auch berechnet, dass der Energieverbrauch für alle unsere Aktivitäten im Jahr 2008 durchschnittlich 125 kWh/Tag/Person betrug.
Der Grund, warum Biomasse einen so großen Flächenbedarf hat, liegt darin, dass Pflanzen - über die Photosynthese - sehr ineffizient bei der Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie sind. Nur ein sehr kleiner Teil der Sonnenstrahlung, die auf ein Blatt fällt, wird zur Bindung von Kohlenstoff in Bäumen und Pflanzen genutzt.
Schlimmer noch, die Menge an elektrischer Energie, die letztendlich aus dem gesamten Biomasseprozess gewonnen wird, ist winzig. Der gesamte Prozess umfasst: den Bau des Kraftwerks, in dem die Biomasse verbrannt wird, die Pflege und Abholzung der erforderlichen Baumplantagen, die Verarbeitung des geernteten Holzes zu Pellets, den Transport der Pellets zum Kraftwerk (im Falle des Vereinigten Königreichs hauptsächlich über den Atlantik in mit fossilen Brennstoffen betriebenen Schiffen) und die anschließende Verbrennung der Pellets mit einem Wirkungsgrad von 35 % oder weniger.
Fast der gesamte Biomassestrom des Vereinigten Königreichs wird im Kraftwerk Drax in Yorkshire erzeugt.
Drax verwendet gepresste Holzpellets, von denen ein Großteil aus nordamerikanischen Wäldern über den Atlantik verschifft wird. Es ist höchst fraglich, ob diese Wälder als nachhaltig bezeichnet werden können - sie werden schneller abgeholzt als sie nachwachsen. Aus diesem Grund unterzeichneten im Jahr 2021 mehr als ein Dutzend grüner Lobbygruppen, darunter Greenpeace und Friends of The Earth, einen Offenen Brief an die britische Regierung. In dem Brief hieß es, dass die Abhängigkeit von Drax falsch sei, weil es "der größte Baumverbrenner der Welt" sei und keine Subventionen erhalten sollte. Hinzu kommt die inhärente Latenz im Kohlenstoffkreislauf der Biomasse. Wenn die Bäume, die als Ersatz für die gefällten Bäume gepflanzt werden, länger als ein paar Jahrzehnte brauchen, um auszureifen und das CO2 in der Atmosphäre deutlich zu reduzieren, tragen sie nicht dazu bei, dass in den nächsten Jahrzehnten ein Netto-Nullpunkt erreicht wird.
Der größte externe Pelletlieferant von Drax ist der größte Pelletproduzent der USA - und der Welt -, Enviva. Enviva wurde von US-amerikanischen Umwelt-NGOs heftig kritisiert, weil es regelmäßig Holz aus abgeholzten Laubwäldern an der Küste bezieht - viele davon sind Sumpf- oder Feuchtwälder.
Müssen wir nicht die Emissionen reduzieren und nicht die Wälder?
Drax argumentiert, dass sein derzeit in Betrieb befindliches Pilotprojekt zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage - CSS) seine Emissionen verringern wird. Doch selbst mit CSS sind die Kohlenstoffemissionen von Biomasse deutlich höher als die von Wind-, Solar- und Kernenergiequellen.
Eine Studie, über die Carbon Brief berichtet (basierend auf einem Artikel in Nature Energy, 2, 939-945; 2017), ergab, dass jede Kilowattstunde Strom, die während der Lebensdauer von Energiequellen erzeugt wird, die folgenden Gramm CO2-Äquivalente (gCO2e/kWh) erzeugt:
- nuklear: 4
- Wind: 4
- Solar: 6
- Gas mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS): 78
- hydro: 97
- Bio-Energie mit CCS: 98
- Kohle mit CCS: 109
Verglichen mit dem globalen Durchschnittsziel für eine 2C-Welt von 15 gCO2e/kWh im Jahr 2050 ist klar, dass nur Atom-, Wind- und Sonnenenergie uns in Sicherheit bringen können!
Das Emissionsargument von Drax bricht angesichts der Tatsache zusammen, dass fossiles Gas (mit CCS) die bessere Wahl ist, auch wenn die Abhängigkeit davon katastrophale Auswirkungen auf die globale Erwärmung haben wird.
(Die Lebenszyklusemissionen aus der Wasserkraft stammen übrigens größtenteils aus dem verrottenden organischen Material, das durch den Damm überflutet wird. Nur für den Fall, dass Sie sich das gefragt haben...)
Der Punkt ist, dass nicht alle erneuerbaren Energien umweltfreundlich sind. Die Kernenergie wird nicht einmal als erneuerbare Energiequelle angesehen, aber sie bietet eine zuverlässige Stromversorgung, die in der Lage ist, die Grundlast zu liefern, die Wind- und Sonnenenergie nicht liefern können, ohne dass Bäume gefällt werden müssen, und sie hat extrem niedrige Kohlenstoffemissionen.
Mitwirkende
1 Duncan Roy, Lewes Grüne Partei
2 Peter Vaughan, East Devon Green Party
3 Mark Yelland, Brighton & Hove Grüne Partei
Hauptbild: Biomasseanbau von Mauro Tandoi