Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Biomasseheizkraftwerke erzeugen elektrischen Strom aus biogenen Festbrennstoffen. So werden zum Beispiel Holzhackschnitzel oder Stroh verbrannt, und die Wärme wird zum Antrieb einer Turbine verwendet wird. Ein Teil der Wärme bleibt als so genannte Abwärme übrig und kann für die Raumbeheizung, zur Trinkwassererwärmung, als Prozesswärme oder zur Kühlung genutzt werden. Die Kombination aus Stromerzeugung und Nutzung der "Abwärme" heißt Kraft-Wärme-Kopplung.

Heizwerk oder Heizkraftwerk?

Die Kombination einer Erzeugung von elektrischem Strom mit der Bereitstellung von Wärme in Heizkraftwerken darf nicht verwechselt werden mit der alleinigen Bereitstellung von Wärme in Heizwerken. Im Vergleich zum Heizwerk ist die Technologie eines Heizkraftwerkes deutlich aufwändiger und teurer. Heizkraftwerke müssen daher gut ausgelastet sein, damit sie wirtschaftlich betrieben werden können.

Bei identischer Wärmeleistung führen die zusätzliche Stromerzeugung und die hohe Auslastung dazu, dass in ein Heizkraftwerk deutlich größere Brennstoffmengen fließen als in ein Heizwerk. Entsprechend aufwändiger ist bei der Kraft-Wärme-Kopplung die Brennstofflogistik, und entsprechend stärker fällt der Brennstoffpreis ins Gewicht. Heizkraftwerke benötigen zudem eine ganzjährige Wärmeabnahme auf relativ hohem Niveau, die Stromerzeugung sollte möglichst hohe Vollbetriebsstunden aufweisen. Wichtig für einen dauerhaften und kontinuierlichen Betrieb der Stromerzeugungsanlage ist es, dass die zu versorgenden Wärmekunden nicht nur im Winter entsprechend Wärme brauchen. Auch im Sommer muss die "Abwärme", die bei der Stromerzeugung anfällt, zum Beispiel in einem Wärmenetz mit entsprechendem Bedarf untergebracht werden; andernfalls müsste die Leistung der Feuerungsanlage und damit die der Stromerzeugung vermindert bzw. ein großer Wärmespeicher bedient werden.

Eine kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung mittels Heizkraftwerk macht also nur dort Sinn, wo ganzjährig eine gleichmäßig große Wärmemenge benötigt wird. Das Heizwerk, also die Wärmebereitstellung ohne gleichzeitige Stromerzeugung, erlaubt dahingegen u.U. auch bei niedriger Sommerlast eine Wärmeversorgung mit hohen Nutzungsgraden, wenn eine geeignete, nicht zu weitläufige Versorgungsstruktur vorliegt.  

Technologie der Stromerzeugung

Die meisten Heizkraftwerke arbeiten mit einem Dampfkraftprozess. Dabei wird Wasser durch die Verbrennung von Biomasse erhitzt, verdampft, und der Wasserdampf wird auf eine Damnpfturbine oder auf einen Dampfmotor geleitet. Die Turbine oder der Motor erzeugen Strom, der in das Übertragungsnetz eingespeist oder vor Ort genutzt wird; mit der übrigen Wärme kann ein Fernwärmenetz versorgt werden. Die Technologie ist erprobt und weitgehend ausgereift. Darüber hinaus gibt es Anlagen, die mit einem ORC-Prozess oder mit einer Biomassevergasung arbeiten. Ein Drittel der Biomasseheizkraftwerke in Deutschland arbeiten überwiegend oder ausschließlich mit Altholz als Brennstoff, die übrigen werden mit Frischholz betrieben, einzelne Holzvergaser verwenden Holzpellets.

Entwicklung

Erste Stromerzeugungsanlagen, die Holzabfälle als Brennstoff verwendeten, entstanden in Deutschland bereits Ende des 19. Jahrhunderts im Zuge der Einführung der allgemeinen Elektrizitätsversorgung. Holzkraftwerke entwickelten sich dann vor allem in der Holz be- und verarbeitenden Industrie zur Eigenstromerzeugung, allerdings verhinderte das "Gesetz zur Förderung der Energiewirtschaft" von 1935 bis zur so genannten Verbändevereinbarung von 1979 im Wesentlichen eine Versorgung Dritter mit elektrtischem Strom und eine Stromeinspeisung.

Erst mit dem Stromeinspeisegesetz von 1990 entstanden erste Biomasse(heiz)kraftwerke, wie wir sie heute kennen. Sie speisten den erzeugten Strom in das Versorgungsnetz ein und versorgten ggf. Kunden mit Wärme. Dafür nutzten sie überwiegend das damals noch recht kostengünstige Altholz als Brennstoff und arbeiteten mit dem bewährten Dampfkraftprozess. Ab dem Jahr 2000 entstanden im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) etliche weitere Biomasse(heiz)kraftwerke. Unterstützt durch diverse Boni im EEG wurden jetzt auch neue Technologien eingeführt, z.B. der ORC-Prozess, und es wurde verstärkt naturbelassene Biomasse als Brennstoff verwendet. Die jüngsten Ziele sind eine dezentrale Wärme- und Strombereitstellung mittels KWK-Anlagen sehr kleiner Leistung und eine Flexibilisierung der Strombereitstellung.

Aktuelle Anlagenzahl

Gegenwärtig sind in Deutschland etwa 270 Biomasse(heiz)kraftwerke mit einer Leistung von 1.400 MW in Betrieb. Europaweit sollen es etwa 1.100 (Heiz-)Kraftwerke sein, außerdem rund 130 Kohlekraftwerke, die Biomasse mitverbrennen. Weltweit sind rund 2.200 Biomasse(heiz)kraftwerke in Betrieb. Es wird ein weiterer, allerdings deutlich verhaltenerer Zubau erwartet. (Stand: 12/2012; Quelle: ecoprog.de)

Biomasse trägt in Bayern zu etwa 10% zur Bruttostromerzeugung bei. Den größten Anteil an der Stomerzeugung in Bayern trägt die Kernenergie mit rund 43%, gefolgt von der Wasserkraft und der Photovoltaik mit je 13%, dann Erdgas mit 11%. Der Anteil der Kohle liegt bei 5%, die Windkraft bei lediglich 2%. (Stand: 2015; Quelle: Energieatlas Bayern)

Interessenvertretung, weitere Informationen

Als Interessenvertretung der Betreiber von Biomasseheiz(kraft)werken hat C.A.R.M.E.N. e.V. in 1997 den Verband Deutscher Biomasseheizwerke (VDBH) e.V. gegründet. Nach 20 Jahren erfolgreicher Arbeit ist der VDBH im Bundesverband Bioenergie (BBE) e.V. mit seinem Fachverband Holzenergie (FVH) aufgegangen. Informationen zu der Thematik bietet darüber hinaus die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). Vertiefende Information zur Kraft-Wärme-Kopplung allgemein und zur Fernwärmelieferung bietet der AGFW e.V.

 

Publikationen und weiterführende Informationen:

Öko Institut (Hrsg.): Kosten neuer Stromerzeugungsanlagen; Freiburg 2017

Liste der Demonstrationsprojekte zur energetischen Biomassenutzung in Bayern

Vergleich der Verfahren zur Produktion von Wärme, Strom und Treibstoff aus Holz

Fraunhofer IWES (Hrsg.): FlexHKW - Flexibilisierung des Betriebes von Heizkraftwerken; Kassel 2016

BEE e.V. (Hrsg.): Strommarkt-Flexibilisierung; Bochum 2015

FNR-Broschüre: Einsatz von Biomasse zur bedarfsgerechten Energieerzeugung

DBFZ (Hrsg.): Kleintechnische Biomassevergasung - Option für eine nachhaltige und dezentrale Energieversorgung; Leipzig 2013 

Bayerisches Landesamt für Umwelt (Hrsg.): Vollzugshinweise zur Abfallwirtschaft für Rückstände aus Holzvergasungsanlagen; Augsburg 2013

Deutsches Biomasseforschungszentrum (Hrsg.): Bundesmessprogramm zur Weiterentwicklung der kleintechnischen Biomassevergasung; Leipzig 2012

dena (Hrsg.): Internationale Ausschreibungen kompakt. Informationen für Unternehmen im Bereich der Stromerzeugung aus erneuerbarern Energien; Berlin 2016

Bundesnetzagentur: Ausschreibungen zur Ermittlung der Anspruchsberechtigten und des anzulegenden Wertes für Strom aus Biomasseanlagen

DIHK e.V. (Hrsg.): Leitfaden Ausschreibungen für Biomasseanlagen; Berlin 2017