Geothermie und Biomasse

Geothermie

Definition

Geothermie (Erdwärme) ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme und Energie. Geothermie gehört zu den regenerativen Energien. Soweit man sie nutzen und entziehen kann dient sie zum Beispiel zum Heizen und Kühlen und natürlich kann man die Geothermie auch zum Erzeugen von elektrischem Strom benutzen. Geothermie bezeichnet die ingeneurtechnische Beschäftigung, die Nutzung und die wissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation der Erde. Die Geothermie besteht aus der von der Erdentstehung übrige Restwärme, aus radioaktiven Zerfallsprozessen und aus der Sonneneinstrahlung. Man kann die Geothermie aus Gesteinen, aus Thermalwasservorkommen, aus Erdwärmesonden, aus Bergbauanlagen und aus Hochentalpien Lagerstätten (Dampf oder Wasser aus Gebieten mit aktiven Vulkanen) nutzen. Rein rechnerisch und theoretisch könnte der derzeitige weltweite Energiebedarf durch Geothermie für über 100.000 Jahre gedeckt werden. Doch technisch ist nur ein kleiner Teil dieser Energie nutzbar, und die Auswirkungen des Wärmeabbaus sind noch unbekannt.

Vorteile

• Die Erdwärme ist dauerhaft nutzbar. Es ist nicht zu befürchten, dass diese Energiequelle in vorstellbarer Zeit versiegen wird.
• Bei der Nutzung von Geothermie zur Energieerzeungung wird unsere Athmosphäre nur sehr wenig mit Kohlenstoffdioxid belastet. Das heißt die Geothermie hat eine sehr gute CO2-Bilanz im Vergleich zu anderen Energiegewinnungsmethoden.
• Die Einsatzmöglichkeiten der Geothermie sind sehr vielseitig. Mittels der Tiefengeothermie läßt sich zum einen elektrischer Strom erzeugen und zum anderen Wärme, zum Beispiel zu Heizzwecken, gewinnen. Die oberflächennahe Geothermie ist neben der Wärmegewinnung dazu geeignet in den Sommermonaten zum Zwecke der Klimatisierung von Gebäuden verwendet zu werden.

Nachteile

• Zur Erdwärmenutzung sind zum Teil sehr aufwendige Vorarbeiten notwendig. Vor allem wenn die erforderliche Temperatur erst in tieferen Schichten der Erde gegeben ist, sind die Vorarbeiten, wie zum Beispiel Bohrungen und das Einbringen von Wärmesonden, zu aufwendig, so dass die Geothermie in einigen Fällen nicht unbedingt wirtschaftlich ist.
• An einigen Orten kann die Erdwärme nicht genutzt werden, auch wenn die geologischen Voraussetzungen eigentlich günstig wären. Das beruht darauf, dass für das Einbringen von Wärmesonden oder Flächenkollektoren im Erdreich relativ viel Platz benötigt wird, der oft nicht vorhanden ist. So ist die geothermische Wärmegewinnung für Gebäude, dessen Grundstücke eher klein sind meistens nicht realisierbar.
• Bei der Nutzung der oberflächennahen Geothermie muss man Wärmepumpen benutzen. Der Betrieb von Wärmepumpen kann aber nur über die Zufuhr von elektrischem Strom benutzt werden. Dass heißt es muss Energie eingesetzt werden, um die Erwärme nutzen zu können. Die Gesamtbilanz von eingesetzter Energie zu gewonnener Wärmeenergie ist aber positiv.

Biomasse

Definition

Unter dem Begriff Biomasse versteht man organischen Abfälle, Pflanzen, Lebewesen und deren Stoffwechselendprodukte. Biomasse ist über einige Monate bis Jahre gespeicherte Sonnenenergie. Pflanzen zerlegen Wasser mit ihrem Farbstoff Chlorophyll, nehmen das Kohlendioxid aus der Luft auf und bilden lange Kohlenstoffketten. Die Energie liefert die einfallende Solarstrahlung. Ca. 0,1 Prozent der gesamten einfallenden Strahlung auf die Erde wird in Biomasse gespeichert, was eine enorme Energiemenge ausmacht. Es gibt drei Verfahren der Energieherrstellung durch Biomasse.

1. Verbrennung

Die Verbrennung ist das älteste Verfahren zur Energieherstelleung. Hauptsächlich wird Holz verbrannt, aber auch Reststoffe wie Sägespäne oder Stroh werden zu Pellets verdichtet und verbrannt. Bei der Verbrennung entsteht Wärmeenerie, die zu Heizzwecken oder zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Um Strom zu erzeugen kann der Dampf, der durch Wärme entsteht, Dampftubienen oder Dampfkolbenmotoren antreiben.

1. Verflüssigung

Bei der Verflüssigung wird als Ausgangsstoff hauptsächlich Holz verwendet wobei brennbare Gase, Öle und Koks entstehen. Biogas wird durch unterschiedlichen Bakterien erzeugt. Die Erzeugung von Biogas wird Fermentation genannt und besteht aus 3 Stufen: Im ersten Schritt werden aus den Reststoffen, die aus Fett, Proteinen und Kohlenhydraten bestehen Fett-, Aminosäuren und Zucker gebildet. Dies übernehmen die fermentativen Bakterien. Danach folgt der Säureabbau. In der letzten Stufe wird Methan (das Biogas) gebildet, welches dann zur Energie-Erzeugung verbrannt werden kann.

1. Vergasung

Bei der Vergasung wird meist mit Hilfe eines Vergasungs- oder Oxidationsmittel Biomasse teilweise verbrannt und in ein Brenngas umgeandelt. Das Gas z.B. verbrannt werden (zur Erzeugung von Wärme etc.).

Ein Biomasse-Heizkraftwerk funktioniert ähnlich wie ein Kohlekraftwerk. [1]

Vorteile

• Erneuerbare Energien aus nachwachsenden Rohstoffen ermöglichen eine CO2-neutrale bzw. eine CO2-ärmere Energieerzeugung.
• Die Nutzung von nachwachsende Rohstoffen kann der Schonung von Rohstoffressourcen, wie z. B. Erdöl, beitragen. Damit gibt es auch weniger Abhängigkeit von anderen Staaten.
• Der Transport und die Lagerung sind sicherer, als bei fossilen Energie. Außerdem sind die Transportwege kürzer, denn die nachwachenden Rohstoffen kommen meist aus der Region.
• Biomasse kann vielseitig eingesetzt werden, so kann nicht nur elektrischer Strom, sondern auch Wärme zum Heizen, Kraftstoff und Brauchwasser hergestellt werden.

Nachteile

• Es wird ins Ökosystem eingegriffen, z.B. durch den Holzeinschlag in Wäldern
• Durch die langwirtschaftle Biomasseerzeugung, können Umwelt- und Gesundheitsschäden enstehen, denn es werden Düngemittel eingesetzt, die u.a. in unser Grundwasser gelangen.
• Die Produktionsmenge von Biomasse ist begrenzt, da keine unbegrenzten Anbauflächen zur Verfügung stehen.
• Die CO2-Bilanz ist zwar geringer im Vergleich mit fossilen Energieträgern, allerdings ist sie deutlich höher im Vergleich mit regenerativen Energieformen, wie Wind- oder Sonnenenergie.

Potenzial

Biomasse wurde in den letzten Jahren vermehrt genutzt. Auch in den nächsten Jahren ist ein Wachstum von Biomasse wahrscheinlich, allerdings kann sie nur bis zu einem gewissen Maße angebaut werden.

Öko-Stromverbrauch in 2007, 2008, 2009 in Deutschland in %

regenerative Stromquellen in Deutschland	Stromverbrauch in 2007 in TWh	Stromverbrauch in 2008 in TWh	Stromverbrauch in 2009 in TWh
Windkraft	39.7	40.6	38.0
Wasserkraft	21.2	20.8	19.0
Biogas	8.9	10.1	11.3
Biomasse fest	7.2	9.1	10.8
Biomüll	6.1	6.9	6.9
Biomasse flüssig	1.5	1.1	1.1
Photovoltaik	3.1	4.4	6.2

Quelle: http://www.umweltbewusst-heizen.de/Strom/Oekostrom/Entwicklung/Stromverbrauch-2007-2009.html