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Biobrennstoffe

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

25.01.2021

Letztes Update

28.07.2021

Feste, flüssige und gasförmige Biobrennstoffe: Beispiele mit Energiegehalt und Heizwert

Inhalt des Wiki-Artikels

Biobrennstoffe – Beispiele für biogene feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe

Biobrennstoffe sind Brennstoffe biologisch-organischer Herkunft. Geläufig ist auch die Bezeichnung biogene Brennstoffe. Biobrennstoffe können entweder aus Pflanzen oder aus organischem Material, das einen Fäulungs- bzw. Gärungsprozess durchlaufen hat, gewonnen werden. Im Gegensatz dazu stehen fossile Brennstoffe, die durch die Umwandlung von Biomasse unter hohem Druck über einen sehr langen Zeitraum entstanden sind. Biobrennstoffe kommen in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vor. Der Aggregatzustand beeinflusst den Aufbereitungsprozess und die Verwendungsart der biogenen Brennstoffe.

Gasförmige biogene Brennstoffe

Biogene Brennstoffe, die in einem gasförmigen Aggregatzustand vorliegen, werden Biogase genannt. Biogas entsteht durch die Zersetzung organischer Masse unter Luftausschluss. Biogenes Gas wird zum Beispiel aus Pflanzen, Gülle, Klärschlamm oder Bioabfall gewonnen. Bei der Vergärung der Biomasse entsteht durch die Ausscheidungen von Mikroorganismen Gas. Der Vergärungsprozess, der vor allem Methan hervorbringt, findet in sogenannten Faultürmen von Biogasanlagen statt.

Als Biomasse können Energiepflanzen wie Mais und Silphie, landwirtschaftliche Reststoffe wie Mist und Gülle, Bioabfälle oder der biogene Anteil von Klärschlamm zum Einsatz kommen. Wie viel Biogas gewonnen wird, hängt von der Zusammensetzung der Biomasse ab. Aus einer Tonne Mais resultieren mehr als 200 Kubikmeter (m³) biogenes Gas, eine Tonne Gras ergibt etwa 172 m³, aus Biomüll lassen sich 100 m³ gewinnen. Weniger ergiebig ist das Ergebnis bei der Vergärung von landwirtschaftlichen Reststoffen, aus einer Tonne Rindermist entstehen rund 45 m³ Biogas, aus einer Tonne Gülle ergeben sich lediglich 25 m³.

Das durch den Vergärungsprozess entstandene Biogas kann unbehandelt nur in Blockheizkraftwerken genutzt werden. Für andere Verwendungsarten muss das biogene Gas aufbereitet werden. Als Biobrennstoff ist vor allem das im Biogas enthaltene Methan von Interesse. Nebstdem enthält biogenes Gas noch einen großen Anteil CO2 sowie geringe Mengen an Stickstoff, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf. Um den gasförmigen Biobrennstoff ins Erdgasnetz einzuspeisen und ihn für den Endverbraucher nutzbar zu machen, muss er veredelt werden. Bei dem Prozess wird das Biogas entschwefelt, getrocknet und CO2 wird abgetrennt, so dass ein Gas mit einem Methananteil von etwa 96 Prozent entsteht: Biomethan. Der veredelte Biobrennstoff wird auch Bioerdgas genannt, da es sich von diesem nicht in seinen Eigenschaften, sondern nur in der Herstellungsweise unterscheidet.1

Biobrennstoffe in flüssiger Form

Flüssige Biobrennstoffe werden vor allem im Verkehrsbereich, zur Stromerzeugung und zum Heizen genutzt. Als Kraftstoffe können sie herkömmliche fossile Brennstoffe wie Benzin und Diesel ersetzen. Es gibt unterschiedliche Herstellungsverfahren, für die verschiedene Biomasseprodukte verwendet werden. Die Herstellung von Bioöl ist besonders einfach, Raps-, Soja- und Palmöl lässt sich per Pressung oder Extraktion gewinnen. Bioöl hat gegenüber anderen Biobrennstoffen in flüssiger Form allerdings den Nachteil, dass es sehr zähflüssig ist und eine recht hohe Zündtemperatur von circa 317 °C aufweist.

Biokraftstoffe gelten als klimaneutral, weil bei ihrer Nutzung nur so viel CO2 verursacht wird, wie die Pflanzen zuvor bei ihrem Wachstum aufgenommen haben. Ihre Umweltbilanz ist dennoch umstritten, denn zum einen wird bei der Aufbereitung – abhängig vom Herstellungsverfahren – teils viel Energie verbraucht, zum anderen stehen die nachwachsenden Rohstoffe, die für die Gewinnung benötigt werden, in direkter Flächenkonkurrenz zu Nahrungs- und Futtermittelpflanzen. Da der Bedarf an Kraftstoffen beständig steigt, könnten Biokraftstoffe nur einen geringen Teil des Bedarfs decken, selbst wenn alle Ackerflächen Deutschlands für den Anbau von Energiepflanzen genutzt würden.

Zu den flüssigen Brennstoffen, die als Kraftstoff gängig sind, gehören Biodiesel und Bioethanol. Mit Biodiesel kann fossiler Dieseltreibstoff direkt substituiert werden. Es ist an vielen Tankstellen erhältlich, zu beachten ist, dass das zu betankende Kraftfahrzeug für die Nutzung von Biodiesel ausgelegt sein muss. Bioethanol wird in der Regel dem fossilen Benzin beigemischt, bei dem sogenannten E10 in größerer Menge. Nicht alle Motoren vertragen E10, beim Tanken sollten deshalb die Angaben des Autoherstellers beachtet werden.2

Biogene Festbrennstoffe

Feste Biobrennstoffe werden vorwiegend zur Wärmeerzeugung genutzt und kommen zum Beispiel in Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung zum Einsatz. Biogene Festbrennstoffen werden aus Holz, Erntereststoffen, aufbereiteten landwirtschaftlichen Erzeugnissen oder Energiepflanzen gewonnen. Beispielsweise werden aus Holz Pellets hergestellt, die beim Heizen Verwendung finden. Zu den Vorteilen fester Biobrennstoffe zählt, dass sie regional verfügbar, nachhaltig und kostengünstig sind. In Deutschland werden bestimmte Projekte, die feste Biomasse zur Energieerzeugung nutzen, gefördert. Auf rund 11 000 Hektar werden Pflanzen zur Erzeugung von Festbrennstoffen angebaut.3

Heizwerte und Dichte von Biobrennstoffen

Heizöl hat eine Dichte von 0,85 Kilogramm pro Liter (kg/l) und einen Energiegehalt von 10,06 Kilowattstunden pro Liter (kWh/l) beziehungsweise 11,83 Kilowattstunden pro Kilogramm (kWh/kg). Die folgende Tabelle listet im Vergleich dazu die Dichte und Energiegehalte von Biobrennstoffen auf:

Biobrennstoff Dichte Energiegehalt in kWh/kg Energiegehalt in kWh/l
Rapsöl 0,92 kg/l 10,44 9,61
Bioethanol 0,79 kg/l 7,41 5,85
Holzpellets (w = 10 %) 664 kg/m3 5,00 3,32
Strohpellets (w = 10 %) 603 kg/m3 4,90 2,95
Scheitholz Buche 33 cm (w = 15 %) 445 kg/Rm 4,15 1,85
Scheitholz Fichte 33 cm (w = 15 %) 304 kg/Rm 4,33 1,32
Hackschnitzel Kiefer (w = 15 %) 203 kg/Srm 4,33 0,88
Sägemehl Fichte (w = 15 %) 160 kg/m3 4,33 0,69
Ganzpflanze Getreide (w = 15 %) 150 kg/m3 3,92 0,59
Großballen Getreidestroh (w = 15 %) 140 kg/m3 3,96 0,55
Häckselgut Miscanthus (w = 15 %) 130 kg/m3 4,07 0,53

Legende: w = Wassergehalt, l = Liter, m³ = Kubikmeter, Rm = Raummeter, Srm = Schüttraummeter

Einen Überblick über den Heizwert gängiger fester, flüssiger und gasförmiger Biobrennstoffe gibt diese Tabelle:4

Brennstoff Menge/
Einheit
Wassergehalt
in Prozent
Masse in kg
(inkl. Wasser)
Heizwert
in MJ/kg
Buche, lufttrocken 1 t 15 1000 15,3
Fichte, lufttrocken 1 t 15 1000 15,6
Holzpellets 1 t 8 1000 17,1
Halmgut (z. B. Stroh) 1 t 15 1000 14,3
Rapsöl < 0,1 920 37,6
Biodiesel < 0,03 880 37,1
Bioethanol < 0,3 789 26,8
Biogas 2 – 7 1,2 15 – 22,5
Biomethan 0 0,72 50

Legende: t = Tonne, m³ = Kubikmeter, kg = Kilogramm, MJ/kg = Megajoule pro Kilogramm

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