a d a m

Facharbeit an der FH Düsseldorf

Energetische Nutzung von Biomasse in Deutschland

Prof. Dr.-Ing. Mario Adam

E² - Erneuerbare Energien und EnergieeffizienzFachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik

Fachhochschule Düsseldorf

a d a m

Energieverbrauch des „Musterknaben“ BRD

Quelle: BMWi Energiedaten 2009

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Prim

ären

ergi

e, E

nden

ergi

e G

esam

t

in P

J

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Ende

nerg

ie:

Indu

strie

, Ver

kehr

, Hau

shal

te, G

HD

i

n PJ

Primärenergieinkl. nicht ener-getischer Verbr.EndenergieGesamt

Industrie

Verkehr

Haushalte +GHD

Haushalte

GHD GewerbeHandelDienstleistung

alte Bundesländer BRD Gesamt

a d a m

Beitrag Erneuerbare Energien, BRD, 2008

Quelle: BMWi Energiedaten 2009

Gesamt: 995 PJ

Deckungsanteile

Primärenergiever-brauch, gesamt= 7,1 %= Verdreifachung in 10 Jahren

in den Bereichen:

• Stromerzeugung 14,8 %

• Wärmeerzeugung 7,7 %

• Motorkraftstoffe6,1 %

Wasserkraft8%

Windkraft15%

Holz, Stroh u.a. feste Stoffe

41%

Solar-/Geothermie, Wärmepumpen

2%

Klärschlamm, Müll, Deponiegas

7%

Klärgas, Biogas9%

Biodiesel u.a. flüssige Brennstoffe

17%

Photovoltaik0,4%

a d a m

Energiebilanz eines Hainbuchenwaldes

Quelle: Kaltschmitt, Wiese

Energiegehalt der Kohlenhydrate = 15.900 kJ/kg

Energie-gehalt des Holzes = 15.000 kJ/kg

Photosynthese

=1027 kWh/m²a

a d a m

Holz als regenerativer EnergieträgerHerkunft• direkt aus dem Wald• Produktionsabfälle aus Sägewerken, etc.• unbelastetes Altholz z.B. vom Bau

Aufbereitung• Stückholz• Hackschnitzel• Pellets

Ökobilanz• nahezu CO2-neutral, vor allem bei regionaler

Nutzung mit kurzen Wegen• Pellets: 0,2 kWhPrim und 40 g CO2 pro kWhEnd

Verwendung• etabliert: Verbrennung in Kaminen und Öfen,

Heizkesseln, Heiz- und Heizkraftwerken• F&E: Verbrennung in Stirlingmotoren,

Vergasung + Verbrennung in gasmotorischen BHKW, Gasturbinen, Brennstoffzellen, etc.

Bildquellen: EnergieAgentur.NRW, Wodtke, Paradigma

a d a m

Treibstoffe heute und in der Zukunft

Quelle: DaimlerChrysler, 1)www.wlv.de/Dokumentendownload/BiotreibstoffeBockey.pdf

*) u.a. Zumischung zu konventionellen Kraftstoffen

LPG: Liquid Petroleum Gas („Autogas“, Propan/Butan-Gemisch, Nebenprodukt der Erdölverarbeitung)CNG: Compressed Natural GasGTL: Gas to liquidBTL: Biomass to liquidAromaten: cyclische, teilweise krebserregende Kohlenwasserstoffe

Verbrauch 2005 in Deutschland

1,8 Mio. t Biodiesel *)

0,05 Mio. t Bioethanol *)

26.000 t Erdgas

25,2 Mio. t Otto1)

30,1 Mio. t Diesel1)

21500 t Autogas

heute morgen

Beimischpflicht ab 2007, BRD:• 2007: 4,4 % Diesel, 1,2 % Benzin• …• 2012: 7,25 % Gesamtquote

a d a m

Biogas - Erzeugung und Nutzung

Quelle: Kleemann, Meliß

Energiebedarf zur Beheizung des Faulbehälters: 15 … 30 % des erzeugten Biogases

mesophile (35°C) oder thermophile (55°C) Bakterien

Gülle + Kofermente

Verbrennung in• Gas-Heizkesseln• Blockheizkraft-

werken (= Motoren, die Strom und Wärme produzieren)

• Reinigung und Einspeisung in das Erdgasnetz („Bioerdgas“)

a d a m

Dämmstoffe• aus Glas, Stein, Sand, etc.

• Glaswolle, Steinwolle (30 – 50 €/m³)• Schaumglas• Perlit (ca. 100 €/m³)

• aus Rohöl• Polystyrol (50 – 100 €/m³)

• „Styropor“ (Partikelschaum EPS)• „Styrodur“ (Extruderschaum XPS)

• Polyurethan (beste Wärmedämmung, dämmt etwa doppelt so gut wie normales Styropor)

• aus nachwachsenden Rohstoffen (100 – 200 €/m³)

• Zellulose und Holzweichfaser (häufiger verwendet)• Hanf, Flachs, Kokos, Baumwolle, Schafwolle, Kork

• Verbundsysteme• Einheiten aus Wärmedämmung plus Verkleidung

z.B. Platte aus Polyurethan + Alu + Spanplatte /Gipskarton (ca. 40 €/m² bei 8 cm PU)z.B. Heraklith-Platte (Holzwolle-Leichtbauplatte) mit verbundenem Dämmmaterial

• Vakuum-Dämmplatten: Evakuierte aluminiumumhüllte Stützmatrix

Glaswolle

„Styrodur“

a d a m

Energetische Nutzung von Biomasse Zusammenfassung