Die energetische Nutzung von Biomasse wird zunehmend kontrovers diskutiert. Denn Bioenergie hat teilweise zwar eine bessere Treibhausgasbilanz als fossile Energie. Jedoch kann der Anbau von Biomasse mit vielfältigen negativen Wirkungen auf Mensch und Umwelt verbunden sein.
Bioenergie – ein weites und komplexes Feld
Der Begriff „Bioenergie“ umfasst unterschiedlichste Rohstoffe, Technikpfade und Anwendungsbereiche. So kann Bioenergie zum Beispiel aus eigens landwirtschaftlich angebauten Pflanzen (z.B. Mais, Weizen, Zuckerrübe, Raps, Sonnenblumen, Ölpalmen)
aus schnellwachsenden Gehölzen, die auf landwirtschaftlichen Flächen angebaut werden (sogenannte Kurzumtriebsplantagen),
aus Holz aus der Forstwirtschaft oder aber
aus biogenen Abfall- und Reststoffen aus Land- und Forstwirtschaft, Haushalten, Industrie gewonnen werden.
Die Rohstoffe können regionaler Herkunft sein oder über globale Handelsströme zu uns gelangen.
Bioenergie kann gasförmig als Biogas oder Biomethan zur Verfügung gestellt werden. Sie kann aber auch flüssig zum Beispiel als reines Pflanzenöl für Heizkraftwerke oder als Biokraftstoff eingesetzt werden. Oder sie liegt in fester Form zum Beispiel als Scheitholz, Holzhackschnitzel und -pellets oder Strohpellets vor.
Die Vielfalt der Rohstoffe und Umwandlungstechniken ermöglicht einen Einsatz der Bioenergie in allen energierelevanten Sektoren: als Treibstoff im Verkehr (für Benzin, Diesel, Gas und Elektrofahrzeuge), zur Erzeugung von Heizwärme in Haushalten, von Prozesswärme in der Industrie und zur Stromerzeugung, wobei die Strom- und Wärmeproduktion gekoppelt erfolgen kann.
Und letztlich muss mit Blick auf die internationale Debatte in traditionelle und moderne Nutzungsformen unterschieden werden. Traditionell ist die einfache, überwiegend ineffiziente energetische Nutzung von Holz, Holzkohle, land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen und Dung. Vor allem in den sogenannten Entwicklungsländern stellt dies häufig den einzigen Zugang zu Energie dar, insbesondere zum Kochen. Den aktuellen Stand zur Nutzung der Bioenergie in Deutschland finden Sie im Artikel „Erneuerbare Energien in Zahlen“
Die Umweltfreundlichkeit von Bioenergie pauschal zu bewerten, ist angesichts ihrer Vielfältigkeit nicht sinnvoll. Vielmehr ist eine Betrachtung des jeweiligen Einzelfalls nötig.
Anbaubiomasse – Die „Teller oder Tank“-Debatte
Grundsätzlich konkurriert die energetische Nutzung von Biomasse mit anderen Verwendungsmöglichkeiten. Eigens auf fruchtbaren Ackerflächen angebaute „Energiepflanzen“ stehen in direkter Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion, aber auch zu einer stofflichen Nutzung, zum Beispiel für biobasierte Kunststoffe oder Chemikalien.
Die drastische Steigerung der Nachfrage nach Anbaubiomasse verändert die globale Landnutzung. Die Ausweitung der Bioenergienutzung in den Industrieländern ist jedoch nicht der einzige Nachfragetreiber. Sie wird von einer steigenden Nachfrage nach tierischen Produkten und entsprechendem hohen Futtermittelbedarf in Schwellenländern begleitet. Hinzu kommen die wachsende Bevölkerung und ein zunehmendes Interesse der chemischen Industrie an biogenen Rohstoffen.
Preisschwankungen und -spitzen bei Nahrungs- und Futtermitteln treten infolge von akuten Knappheiten auf, die beispielsweise durch Missernten entstehen. Dies gefährdet insbesondere die Versorgung besonders verwundbare Bevölkerungsgruppen und Staaten.
Langfristig führen Bevölkerungszunahme, steigender Fleischkonsum in Schwellenländern, Klimawandel und auch Bioenergie sehr wahrscheinlich zu Preissteigerungen bei Agrarrohstoffen. Diese Preissteigerungen werden im Hinblick auf die globale Hungerproblematik kontrovers diskutiert. Einerseits ist es unter bestimmten Voraussetzungen möglich, dass dadurch der ländliche Raum in Entwicklungs- und Schwellenländern seine Einkommenschancen verbessert. Andererseits kann es aber auch zu Verdrängungen von Kleinbäuerinnen und Kleinbauern und extensiven Nutzungsformen kommen. Zudem löst die gesteigerte Nachfrage eine Ausweitung der landwirtschaftlichen Produktionsfläche aus, die zu einem Verlust wertvoller Ökosysteme, wie Wälder, artenreiches Grünland oder Moore, führen kann. Auch eine Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion kann mit ökologischen Kosten verbunden sein. Wenn diese beispielsweise mit einem sehr hohen Einsatz von synthetischen Dünge- und Pflanzenschutzmitteln, einem Humusabbau einhergeht oder dem Verlust von landschaftlichen Elementen, die für die biologische Vielfalt wertvoll sind.
Diesen Themenkomplex und Handlungsansätze zur Problemmilderung hat das Umweltbundesamt ausführlich im Positionspapier „Globale Landflächen und Biomasse nachhaltig und ressourcenschonend nutzen“ erörtert.
Nachhaltigkeitsanforderungen
Die Erneuerbare-Energien-Richtlinie 2009/28/EG legt für flüssige Bioenergieträger verbindliche Nachhaltigkeitsanforderungen und eine Zielvorgabe von zehn Prozent erneuerbarer Energien im Verkehr bis zum Jahr 2020 fest. Nur Biokraftstoffe, die diese Kriterien erfüllen, dürfen Mitgliedsstaaten auf ihre Verpflichtungen zum Anteil erneuerbarer Energien anrechnen. Dies gilt auch für Importe.
Gemäß Artikel 3 Absatz 4 der Erneuerbaren-Energien-Richtlinie 2009/28/EG muss jeder Mitgliedsstaat der Europäischen Union die Einhaltung der Zielvorgaben und die Anwendung der vorgegebenen Berechnungsmethoden gewährleisten. Die Einhaltung der Verpflichtung ist durch die Mitgliedsstaaten durch regelmäßige Fortschrittsberichte im Rahmen der Erneuerbare-Energien-Richtlinie sowie durch regelmäßige Übermittlung von Daten an Eurostat nachzuweisen. An dieser Stelle wird die entsprechend genutzte Berechnungsmethode in Übereinstimmung mit besagter EU-Richtlinie bereitgestellt.
Die Richtlinie enthält unter anderem die Bestimmung, dass Biomasse nicht von Flächen stammen darf, die durch Rodung oder Drainage von Moorböden erschlossen wurden oder die als Grünland mit hoher Biodiversität einzustufen sind. Außerdem müssen die Biokraftstoffe mindestens 35 Prozent Treibhausgase gegenüber der fossilen Referenz einsparen. Diese Einsparverpflichtung wird sukzessive verschärft. Deutschland hat die EU-Richtline 2009 in nationales Recht umgesetzt.
Neben diesen verbindlichen Vorgaben existieren freiwillige Initiativen für eine nachhaltigere Nutzung von Bioenergie. Das sind unter anderem der Prozess zur Erarbeitung der Norm ISO 13065 „Nachhaltige Bioenergie“ und die Global Bioenergy Partnership (GBEP). Dort wurden Nachhaltigkeitsindikatoren international vereinbart. An beiden Prozessen beteiligt sich das UBA mit Expertinnen und Experten.
Zu den Chancen und Grenzen der Zertifizierung der Nachhaltigkeit des Anbaus von Biomasse, insbesondere in der energetischen Nutzung, hat das Umweltbundesamt in seiner Studie „Globale Landflächen und Biomasse nachhaltig und ressourcenschonend nutzen“ Stellung genommen.
Der „iLUC“-Effekt
Unter indirekten Landnutzungsänderungen (englisch: indirect land use change; kurz iLUC oder iluc), werden Verdrängungseffekte verstanden, die durch eine zusätzliche Nachfrage (beispielsweise nach Bioenergieträgern) ausgelöst werden. Wegen der zusätzlichen Rohstoffnachfrage wird die vorangegangene Produktion (zum Beispiel von Nahrungsmitteln) auf andere Flächen verdrängt, wenn die Nachfrage nach den zuvor angebauten Produkten bestehen bleibt. Dies führt andernorts zur Erschließung neuer Anbauflächen, die im iLUC-Konzept der „neuen“ Nachfrage zugerechnet werden. Da die Umwandlung natürlicher Ökosysteme in Ackerflächen unter anderem mit zusätzlichen Treibhausgasemissionen verbunden ist, muss eine vollständige Treibhausgasbilanz diese indirekten Emissionen einbeziehen.
Es ist weitgehend anerkannt, dass der iLUC-Effekt ein bedeutender Faktor für die Ökobilanz von Biokraftstoffen ist. Allerdings ist seine genaue Bestimmung seiner Größenordnung und die damit zusammenhängenden Emissionen nur über komplexe Modellrechnungen möglich, deren Methodik kontrovers diskutiert wird.
Beim Vergleich der verschiedenen Techniken zur Nutzung erneuerbaren Energien ist die jeweilige Flächeninanspruchnahme ein wichtiges Kriterium. Denn insbesondere fruchtbare Flächen sind zunehmend knappe Ressourcen mit entsprechendem Konfliktpotenzial. Verschiedene Studien, wie die „Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien“, haben bereits vor einigen Jahren gezeigt, dass Wind- und Solarenergie der Biomasse in der Flächeneffizienz um ein Vielfaches überlegen sind. Während die Flächeneffizienz der Bioenergie wenig steigerungsfähig ist, sind die Stromerträge von Photovoltaikanlagen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen. Unseren Rechnungen zu Folge kann pro Hektar im Jahr rund 40-mal mehr Strom durch Photovoltaik-Neuanlagen (ca. 800 MWh) erzeugt werden, als beispielsweise beim Maiseinsatz in Biogasanlagen (im Mittel 20 MWh). Auch wenn für Photovoltaik zum Ausgleich der fluktuierenden Stromerzeugung Speicherverluste (Annahme: 10% für kurzfristige Batteriespeicherung) oder die Umwandlung in chemische Energieträger (Annahme: 40% Speicher- und Umwandlungsverlust zu PtG) berücksichtigt werden, bleibt die Flächeneffizienz von Bioenergie aus Anbaubiomasse deutlich geringer. Zudem kann Wind- und Solarenergie entgegen der Energiepflanzen auch auf bebauten oder unfruchtbaren Böden genutzt werden. Aufgrund des enormen Bedarfs an fruchtbaren Flächen kann die Anbaubiomasse auch künftig rein rechnerisch nur sehr gering zur Energieversorgung beitragen.
Energie aus Abfall- und Reststoffen – Doppelter Nutzen möglich
Doch es gibt neben der konfliktbehafteten Anbaubiomasse andere Biomassequellen, die zum Teil sogar ökologisch günstige Nebeneffekte haben. Beispielsweise liefert die Vergärung von Gülle nicht nur Energie, sondern wandelt die Gülle in einen bodenverträglicheren Dünger um. Auch die energetische Nutzung von Grünschnitt aus der Landschaftspflege, biogenen Siedlungs- und Industriebfälle ist nicht mit gravierenden ökologischen und sozioökonomischen Risiken verbunden – sofern bestimmte Voraussetzungen eingehalten werden.
Die Potenziale für Energie aus biogenen Abfall- und Reststoffen sind insgesamt relativ klein. Sie können jedoch in der Transformation in ein neues Energiesystem eine durchaus relevante Funktion einnehmen. Allerdings kann es auch hier zu Nutzungskonkurrenzen kommen, was eine Abwägung im Einzelfall erfordert.
Vorrang für stoffliche Nutzung
Aufgrund der zahlreichen Risiken und Nachteile der Nutzung von Energie aus Anbaubiomasse im großen Maßstab empfiehlt das Umweltbundesamt, deren energetische Nutzung nicht auszuweiten und stattdessen der stofflichen Nutzung den Vorrang einzuräumen. Diese Empfehlung haben wir im Positionspapier „Globale Landflächen und Biomasse nachhaltig und ressourcenschonend nutzen“ dargelegt.
Bioenergie und die Energiewende
Die Bioenergie stellt derzeit den mengenmäßig größten Anteil unter den erneuerbaren Energien in Deutschland zur Verfügung. Somit stellt sich die Frage, ob die Energiewende ohne einen Ausbau der Bioenergie auf Basis von Anbaubiomasse möglich ist.
Für den Strombereich haben wir in der Studie „Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren Quellen“ gezeigt, dass eine regenerative Stromversorgung ohne Bioenergie im Jahr 2050 möglich ist.
Im Wärmebereich können enorme Einsparpotenziale durch Gebäudesanierungen erschlossen werden und der verbleibende Bedarf ebenfalls durch Solar- und Geothermie, regenerativen Strom, Wasserstoff oder Methan gedeckt werden.
Und auch im Verkehr ist eine regenerative, treibhausgasneutrale Energieversorgung prinzipiell ohne Biokraftstoffe möglich. Der Land-, Schiffs- und Flugverkehr kann durch einen Kraftstoffmix versorgt werden. Dieser Mix kann erneuerbaren Strom sowie im begrenzten Umfang flüssige Biokraftstoffe aus Alt- und Reststoffen enthalten. Außerdem kann gasförmiger oder flüssiger Kraftstoff genutzt werden, der mit erneuerbarer Energie aus atmosphärischem CO2 (PtG bzw. PtL) hergestellt wird. Für diesen Weg wären jedoch auch bei effektiver Umsetzung von Energiesparmaßnahmen Importe von Strom, Wasserstoff beziehungsweise Kohlenwasserstoffen in großem Umfang erforderlich. Diese können und sollten aus regenerativen Quellen stammen.
Zusammenfassend bedeutet dies, dass der Erfolg der Energiewende nicht an den Ausbau der Bioenergie gebunden ist.
Energie aus Holz – Auf nachhaltige Forstwirtschaft kommt es an
Holz gilt gemeinhin als ein klimafreundlicher Brennstoff. Dies trifft jedoch nur dann zu, wenn höchstens so viel Holz aus dem Wald entnommen wird wie im gleichen Zeitraum nachwächst. Auch leistet die stoffliche Nutzung von Holz einen größeren Beitrag zum Klimaschutz, da hierbei ebenfalls fossile Alternativen ersetzt werden können.
Wenn Stamm- und Schwachholz energetisch genutzt werden, sollte dies so effizient und emissionsarm wie möglich geschehen. Insbesondere die üblichen, „traditionellen“ Kleinfeuerungsanlagen stoßen heute jedoch noch viel gesundheitsschädlichen Feinstaub aus. Dies kann durch eine moderne Anlagentechnik reduziert werden. Das Umweltzeichen „Blauer Engel” kennzeichnet Pelletöfen und Pelletheizkessel, die deutlich weniger Feinstaub und andere Emissionen als herkömmliche Produkte ausstoßen.
Mehr Informationen zum umweltfreundlichen Heizen mit Holz bietet der Ratgeber zum richtigen und sauberen Heizen.
Energieerzeugung aus Biogas
In Biogasanlagen wird Biomasse mit Hilfe von Bakterien unter Ausschluss von Sauerstoff (anaerob) abgebaut, wobei Biogas entsteht. Je nach eingesetzten Material produzieren die Bakterien Biogas mit einem Methangehalt von 50 bis 75%. Die Gärreste können als Dünger in der Landwirtschaft verwertet werden.
Aus dem Rohbiogas können direkt vor Ort in einem Blockheizkraftwerk Strom und Wärme gewonnen werden oder es kann auf Erdgasqualität aufbereitet und in das Erdgasnetz eingespeist werden, wodurch es ortsunabhängig im Strom- Wärme. und Verkehrssektor genutzt werden kann.
Die Stromerzeugung aus Biogas wird durch das Erneuerbare-Energien Gesetz (EEG) gefördert. In den Jahren 2007 – 2014 kam es zu einem starken Zubau der Biogasanlagen. Mit EEG 2014 wurde die Förderung für Biogasanlagen gesenkt. Seit Inkrafttreten des EEG 2017 müssen sich Biogasanlagen größer als 150 kW an Ausschreibungen beteiligen, um eine Finanzierung des produzierten Stroms nach dem EEG zu erlangen. Seitdem ist der Zubau von Biogasanlagen sehr stark zurückgegangen.
Ende 2016 wurden in Deutschland rund 8.700 Biogasanlagen inklusive Betriebsstätten mit Aufbereitung zu Biomethan betrieben (DBFZ 2017). Den aktuellen Stand zur Rolle von Biogas bei der Stromerzeugung in Deutschland finden Sie im Artikel „Erneuerbare Energien in Zahlen“.
Die anlagenbezogenen Umweltprobleme bei der Produktion von Biogas und die immissionsschutzrechtlichen Anforderungen an Biogasanlagen sind im Artikel „Biogasanlagen“ zu finden.
Fazit PMZ: Wie man auch hier erkennt ist die Energiegewinnung aus Biomasse ein relevanter Baustein für einen ganzheitlichen Lösungsansatz, jedoch ist Energie aus Biomasse nicht der einzige Baustein der erneuerberen Energien der beliebig und sinnvoll skaliert werden kann, um unseren Gesamtbedarf auf Dauer lösen zu können.
Nachhaltige Energie aus Biomasse
Biomasse (Quelle: Agentur für erneuerbare Energien - Link )
Bioenergie wird aus dem Rohstoff Biomasse gewonnen. Biomasse ist gespeicherte Sonnenenergie in Form von Energiepflanzen, Holz oder Reststoffen wie etwa Stroh, Biomüll oder Gülle. Bioenergie ist unter den Erneuerbaren Energieträgern der „Alleskönner“: Sowohl Strom, Wärme als auch Treibstoffe können aus fester, flüssiger und gasförmiger Biomasse gewonnen werden.
Da Biomasse rund um die Uhr verfügbar und flexibel einsetzbar ist, kommt ihr eine bedeutende Rolle bei der Energieversorgung auf Basis Erneuerbarer Energien zu. Die Bioenergie bietet der Landwirtschaft ein zusätzliches Standbein und stärkt durch die dezentrale Nutzung zudem die kommunale Wertschöpfung. Werden lokale Synergien erschlossen und Kreisläufe geschlossen, kann die Nutzung von Bioenergie zum Motor der ländlichen Entwicklung werden und gleichzeitig können Energiekosten deutlich gesenkt werden.
Der Flächenbedarf der Bioenergie stellt auch die Versorgung mit Nahrungsmitteln nicht in Frage. Für deren Anbau werden in Zukunft nämlich weniger Flächen benötigt: Bevölkerungsrückgang und steigende Erträge machen das möglich. Die Ackerfläche kann natürlich nur einmal verplant – aber Biomasse steht auch in Form von Reststoffen aus der Futter- und Nahrungsmittelproduktion zur Verfügung, beispielsweise Rübenblätter, Gülle, Mist und Nebenprodukte wie Kartoffelschalen.
Klingt toll: Energie gewinnen aus Rohstoffen, die immer wieder nachwachsen. Die Energiequelle Biomasse hat großes Potenzial – ihre Nutzung kann aber problematisch sein. (Quelle: Planet Wissen - Link )
Woraus lässt sich Energie gewinnen?
Wenn von "Energie aus Biomasse" oder von "Bioenergie" die Rede ist, ist damit die Energiegewinnung aus Pflanzen oder Pflanzenresten gemeint. Diese pflanzlichen Stoffe sind eigentlich gespeicherte Sonnenenergie. Denn es ist die Sonne, durch deren Strahlung Photosynthese möglich wird und die somit für das Wachstum der Pflanzen sorgt.
Biomasse gilt als Alleskönner. Denn es gibt unterschiedliche Arten von Rohstoffen, die bioenergetisch genutzt werden können:
eigens dafür kultivierte landwirtschaftliche Nutzpflanzen wie Mais oder Raps
schnell wachsende Gehölze
Abfall- und Reststoffe aus Landwirtschaft, Haushalten und Industrie (beispielsweise Hackschnitzel aus der Holzindustrie, Altfett aus der Lebensmittelherstellung, aber auch Klärschlamm)
Wie können wir Biomasse nutzen?
Entsprechend vielfältig sind die Arten der Nutzung:
als Biogas (meist Methan) zur Strom- und Wärmeerzeugung
flüssig als Treibstoff aus Pflanzenöl (Biodiesel)
fest als Pellet oder Scheitholz, ebenfalls zur Wärme- und Stromerzeugung
Wie funktioniert die Energiegewinnung?
Biogas
Biogas wird in großen Tanks aus Pflanzenteilen gewonnen – etwa aus Resten von Pflanzenteilen, aber auch aus eigens dafür angebauten Pflanzen. In solchen Tanks können auch Gülle und Mist zu Biogas umgewandelt werden, ebenso wie Biomüll.
Spezielle Bakterien sind für den Gärprozess zuständig: Unter Ausschluss von Sauerstoff bauen sie die Biomasse ab. Dabei entstehen Gase, etwa Faulgase und Methan. Genutzt wird vor allem das Methan. Es kann so aufbereitet werden, dass es Erdgas-Qualität hat, dann kann es in die Erdgas-Leitungen eingespeist werden und den fossilen Rohstoff ersetzen.
Verbrennt man das Biogas, lässt sich über Turbinen Strom erzeugen. Die Abwärme, die dabei entsteht, kann ebenfalls genutzt werden – zum Heizen von Wohnhäusern oder Schwimmbädern zum Beispiel. Die Gärreste lassen sich als Dünger in der Landwirtschaft verwenden.
Biokraftstoffe
Auch Treibstoff kann aus Pflanzen gewonnen werden, dieser wird oft als Biosprit bezeichnet. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten der Herstellung und Nutzung: Aus Ölpflanzen wie Raps, Soja oder der Ölpalme wird Biodiesel hergestellt – dies geschieht durch eine chemische Reaktion (Umesterung) des Öls mit Alkohol und durch Zugabe eines Katalysators. Dieser Biodiesel kann dem konventionellen Diesel beigemischt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, aus Mais, Getreide, Rüben oder anderen pflanzlichen Rohstoffen Bioethanol zu gewinnen. Bioethanol ist ein Alkohol, der bei der Vergärung der Pflanzen und Pflanzenteile entsteht. Bioethanol kann dem herkömmlichen Benzin beigemischt werden.
Feste Bestandteile
Holz kann in Form von Scheiten oder Pellets verbrannt und so zur Gewinnung von Wärme oder Strom eingesetzt werden. Diese Art der energetischen Nutzung gilt als CO2-neutral bei der Verbrennung. Das trifft aber nur dann zu, "wenn höchstens so viel Holz aus dem Wald entnommen wird, wie im gleichen Zeitraum nachwächst", schreibt das Umweltbundesamt.
Auch Volker Quaschning, Professor für Regenerative Energiesysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin, betont: "Nur dann kann ich Klimaneutralität herstellen." Klimaneutralität oder Treibhausgasneutralität bedeutet, dass ein Gleichgewicht hergestellt wird zwischen den vom Menschen verursachten Emissionen und dem Abbau dieser Gase – etwa durch Pflanzen, die CO2 für die Photosynthese brauchen.
Werden also beispielsweise Holzpellets im großen Stil verbrannt und diese möglicherweise noch importiert (wie das laut einer Studie der Europäischen Akademie der Wissenschaften teilweise praktiziert wird), dann ist die Ökobilanz deutlich schlechter.
Nebeneffekt bei Kleinanlagen: Wer zuhause mit Holz heizt, sollte darauf achten, dass der Ofen, Kamin oder Heizkessel mit moderner Anlagentechnik oder einem Filter ausgerüstet ist. Diese Kleinfeueranlagen sind nämlich erheblich für den Feinstaub-Gehalt in der Luft verantwortlich. Feinstaub gilt als gesundheitsgefährdend.
Ende 2020 mussten ältere Öfen, die nicht mehr dem Stand der Technik entsprachen und die geltenden Grenzwerte für Schadstoffe überschritten, stillgelegt oder mit entsprechenden Filtern nachgerüstet werden.
Vorteile Biomasse
Grundsätzlich kann Biomasse vielfältig eingesetzt werden. "Als Treibstoff im Verkehr, zur Erzeugung von Heizwärme in Haushalten, von Prozesswärme in der Industrie und zur Stromerzeugung, wobei die Strom- und Wärmeerzeugung gekoppelt erfolgen kann", so fasst es das Umweltbundesamt zusammen.
Die Nutzung von Biomasse kann somit viele Vorteile haben: Sie bietet eine Alternative zu fossilen Brennstoffen und setzt bei der Verbrennung nur so viel klimaschädliches Kohlendioxid (CO2) frei, wie bei ihrem Wachstum in der Pflanze gebunden wurde.
Biomasse ist nicht davon abhängig, ob gerade der Wind weht oder die Sonne scheint. Und sie kann für Landwirte ein zusätzliches Einkommen generieren und somit die Entwicklung im ländlichen Raum stärken. Schon jetzt findet in vielen ländlichen Gegenden Biomassenutzung statt. "Generell sind erneuerbare Energien eine Möglichkeit, den ländlichen Raum zu stärken", meint Volker Quaschning.
Das gelte besonders für den Ausbau der Biomasse-Nutzung. "Aber wir werden dort auch freie Flächen brauchen für Windräder und Photovoltaik-Anlagen", fügt er hinzu.
Der Energiewirtschaftler Martin Kaltschmitt, Leiter des Instituts für Umwelttechnik und Energiewirtschaft an der TU Hamburg, fasst es so zusammen: "Künftig werden die ländlichen Räume die Städte nicht nur mit Nahrungsmitteln versorgen, sondern auch mit erneuerbarer Energie. Dies gilt insbesondere für Biomasse und elektrische Energie aus Windkraft und Solarstrahlung."
Nachteile Biomasse
Biomasse steht nicht unbegrenzt zur Verfügung – auch, weil die Flächen für den Anbau von Pflanzen für die energetische Nutzung nicht für den Anbau von Nahrungsmitteln zur Verfügung stehen. Daher kann der Anbau von Energiepflanzen zu einem Konflikt führen, der häufig mit den Schlagworten "Tank oder Teller" beschrieben wird.
Dieser Konflikt ist nicht auf die Biomasse-Nutzung hierzulande beschränkt. Steigt die Nachfrage nach Biomasse als klimafreundlicher Alternative zu fossilen Rohstoffen, kann das auch Folgen für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion weltweit haben. Die Konkurrenz um Landflächen kann sich verschärfen, davor warnt auch die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina.
Bevölkerungswachstum und steigender Fleischkonsum treiben die Preise für Agrarrohstoffe in die Höhe. Davon können Kleinbauern in Entwicklungs- und Schwellenländern einerseits profitieren. Andererseits besteht die Gefahr, dass sie verdrängt werden, weil beispielsweise auf gerodeten Regenwaldflächen im großen Stil Ölplantagen auch für die Energieerzeugung angebaut werden.
So kann es außerdem zu Verlusten wertvoller Ökosysteme wie Wälder, artenreicher Grünlandflächen oder Moore kommen.
Wenn Regenwälder abgeholzt werden, damit an dieser Stelle Energiepflanzen angebaut werden – also Pflanzen, die speziell für die energetische Nutzung gedacht sind –, beeinflusst dies die Klimabilanz negativ.
Hinzu kommt, dass die Flächen für die Produktion von Nahrungsmitteln wegfallen. "Langfristig führen Bevölkerungszunahme, steigender Fleischkonsum in Schwellenländern, Klimawandel und auch Bioenergie sehr wahrscheinlich zu Preissteigerungen bei Agrarrohstoffen", schreibt das Umweltbundesamt.
Diese Nutzung ist daher nicht immer ökologisch sinnvoll, die Nachhaltigkeit ist umstritten. Das Bundesamt für Naturschutz warnt, dass es schon jetzt in Deutschland Flächenkonkurrenzen gebe.
Maßnahmen, um Probleme zu verhindern
Zwar gibt es in der EU Richtlinien, die vorsehen, dass Biomasse "nicht von Flächen stammen darf, die durch Rodung oder Drainage von Moorböden erschlossen wurden oder die als Grünland mit hoher Biodiversität einzustufen sind", so das Umweltbundesamt.
Dennoch kann es zu sogenannten indirekten Landnutzungsänderungen kommen. Nämlich dann, wenn Bioenergieträger stärker nachgefragt werden. Dort, wo bisher Nahrungsmittel angebaut werden, wachsen dann Pflanzen für die Energieproduktion. Auf den frisch gerodeten Flächen wachsen die Pflanzen für die Lebensmittelproduktion, die dann nicht der "neuen" Nutzung zugerechnet werden. So findet zwar eine Umnutzung statt – hin zu Energiepflanzen. Die ist dann aber konform mit der Richtlinie, die eigentlich so eine Entwicklung verhindern soll.
Zwar kann die Nutzung von Gärresten als Dünger sinnvoll sein. Allerdings warnt das Bundesamt für Naturschutz davor, dass die konzentrierte Verteilung dieser Gärreste auf den Feldern zu einer erhöhten Ansammlung von Nährstoffen kommen kann. Naturschützer warnen vor allem vor zu viel Nitrat, das ins Grundwasser gelangen kann und in vielen Gegenden Deutschlands schon jetzt ein Problem darstellt.
Düngemittel auf dem Feld.Warum sich Deutschland und die EU ums Nitrat streiten | mehr
Der Anbau von Energiepflanzen zur Gewinnung von Biogas oder Biosprit kann weitere Nebenwirkungen haben: Weil beispielsweise Mais als besonders effizient gilt, kommt es in einigen landwirtschaftlich geprägten Gegenden vermehrt zu Mais-Monokulturen. Weil die Energieproduktion für viele Landwirte besonders lukrativ ist, steigen entsprechend die Preise für Ackerland.
Wie sinnvoll ist die Nutzung von Biomasse?
"Die Biomasse ist die mit Abstand ineffizienteste Nutzungsform von erneuerbaren Energien", betont Volker Quaschning. Ihr Wirkungsgrad – also die Menge an Energie, die auf einer bestimmten Fläche gewonnen wird – liege bei 0,5 bis 1 Prozent.
Zum Vergleich: Bei Solarmodulen betrage der Wirkungsgrad etwa 20 Prozent, so Quaschning. Wind und Solarenergie, zu dem Schluss kommt auch das Umweltbundesamt, sind bei der Flächeneffizient der Biomasse deutlich überlegen.
Ausbaufähig: Nutzung von Abfall und Reststoffen
Nutzt man allerdings Abfallstoffe zur Energiegewinnung, kann das ökologisch günstige Nebeneffekte haben. Wenn zum Beispiel aus Gülle Biogas gewonnen wird, gewinnt man Energie und die Reststoffe können dann noch als Dünger genutzt werden. Dies ist im Sinne einer Kreislauf- oder auch Kaskadennutzung sinnvoll.
Ähnliches gilt für Grünschnitt aus der Landschaftspflege und Biomüll aus Haushalten und Kantinen. Das Potenzial für diese Art der Energiegewinnung ist zwar nach Angaben des Umweltbundesamtes nicht besonders groß, könnte aber dennoch ein relevanter Baustein sein, wenn wir unser Energiesystem umbauen.
Wie groß ist das Potenzial von Biomasse?
Schon 2007 bescheinigte der Sachverständigenrat für Umweltfragen der Biomasse ein großes Potenzial. Die Experten warnten aber auch davor, dass die verstärkte Nutzung der Biomasse die oben beschriebenen unerwünschten Nebeneffekte haben könnte. "Der vielfach verbreitete Eindruck, Biomasse könne in absehbarer Zeit einen großen Teil der fossilen Rohstoffe – klimafreundlich – ersetzen, ist wissenschaftlich nicht haltbar", heißt es vom Sachverständigenrat.
Der Sachverständigenrat kommt außerdem zu dem Ergebnis, dass "mit dem massiven Ausbau der Bioenergie… die Risiken für Boden, Wasser und Biodiversität steigen. Dies kann die gegebenen und angenommenen ökologischen Vorteile biogener Energieträger relativieren".
Wenn wir also Biomasse energetisch nutzen, müssen auch die ökologischen Folgen abgewogen werden. Intensive Landwirtschaft mit Einsatz von Düngemittel, Insektiziden und Pestiziden kann negative ökologische Folgen haben. Um die Natur zu schützen, sollte der Anbau nachhaltig sein – das ist oft teurer.
Daher ist es wichtig, genau abzuwägen, meint auch Manfred Fischedieck vom Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie: "Wir haben nur ein sehr begrenztes Biomasse-Potenzial, das nachhaltig erschlossen werden kann", betont er. Wie kann man dieses Potenzial am besten einsetzen? Diese Frage müsse man sich immer wieder stellen
Volker Quaschning meint, dass es beispielsweise durchaus sinnvoll sein könne, Traktoren mit Biokraftstoffen zu betreiben: "Weil der Bauer bei der Arbeit nicht mal eben für eine längere Zeit den E-Traktor nachladen kann". In normalen Pkw hingegen hält er den Einsatz von Bio-Kraftstoffen für nicht sinnvoll.
Manfred Fischedieck pflichtet ihm bei: "Da ist der Einsatz einfach nicht effizient. Weil wir für die Pkw mit der E-Mobilität eine viel bessere Alternative haben."
Auch in der Industrie könnte laut Fischedieck Biomasse künftig eine Rolle spielen, wenn für Herstellungsprozesse hohe Temperaturen benötigt werden, die mit elektrischen Prozessen nicht erreicht werden können. Etwa bei der Herstellung von chemischen Stoffen oder Zement.
Das Umweltbundesamt betont, dass der Erfolg der Energiewende "nicht an den Ausbau der Bioenergie gebunden ist". Ihr Potenzial sei zu gering, als dass sie eine entscheidende Rolle beim Umbau in eine klimafreundlichere Energieversorgung spielen könnte, sagt auch Manfred Fischedieck. "Damit die Energiewende gelingt, müssen vor allem Photovoltaik und Windenergie deutlich ausgebaut werden."
