Energiepflanzen

Energiepflanzen – Fruchtarten, Anbau in Deutschland und Verwertung

Inhalt des Wiki-Artikel

• Energiepflanzen für die Strom- und Wärmeerzeugung
• Anbau von Energiepflanzen in Deutschland
• Erträge aus Zweikulturnutzungssystemen
• Ein- und mehrjährige Energiepflanzen
• Umwelteinflüsse von Energiepflanzen
• Biogas aus Energiepflanzen gewinnen
• Nachteile von Energiepflanzen

Energiepflanzen für die Strom- und Wärmeerzeugung

Als Energiepflanzen werden Pflanzen bezeichnet, die zwecks der Gewinnung von Energie landwirtschaftlich angebaut werden. Sie zählen zu den nachwachsenden Rohstoffen, welche außerdem Holz und Industriepflanzen zur stofflichen Verwertung umfassen. Aus Energiepflanzen wird Biomasse gewonnen, die dann zur Erzeugung von Wärme oder chemischen Energieträgern wie Biokraftstoff genutzt wird. Die Pflanzen liefern also erneuerbare Energie und können somit dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu verringern.¹

Anbau von Energiepflanzen in Deutschland

In Deutschland wurden 2018 auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche von 2,7 Millionen Hektar nachwachsende Rohstoffe angebaut. Der Großteil davon, nämlich 2,2 Millionen Hektar Land, wurde für den Anbau von Energiepflanzen genutzt, die übrige Fläche für Industriepflanzen. Vor allem für die Verwertung in Biogasanlagen werden viele Energiepflanzen kultiviert. In der folgenden Liste sind die Rohstoffe für Biogas nach der Größe ihrer Anbaufläche aufgeführt:

• Mais (866 000 ha)
• Ganzpflanzensilage – Gras, Leguminosen und sonstiges Raufutter (194 000 ha)
• Getreide – Korn (171 000 ha)
• Getreide – Silage (97 200 ha)
• Zuckerrüben (15 200 ha)
• Sonstige nachwachsende Rohstoffe, z. B. Silphie (3000 ha)

Zur Herstellung von Biokraftstoffen wird in Deutschland vorwiegend Raps kultiviert, darüber hinaus aber auch Zuckerrüben, Weizen und Roggen. Die Anbaufläche für Energiepflanzen zur Kraftstoffgewinnung ist die zweitgrößte nach der für die Biogasproduktion.²

Erträge aus Zweikulturnutzungssystemen

Ein ganzjährige Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen zum Anbau von Energiepflanzen für die Biomasseproduktion machen Zweikulturnutzungssysteme möglich. Dabei wird eine Winterkultur wie Grünschnittroggen früh abgeerntet und anschließend eine Sommerkultur angebaut, zum Beispiel Mais. Bei der Zweikulturnutzung muss der Standort eine ausreichende Wasser- und Wärmekapazität aufweisen, damit Mehrerträge gegenüber dem ausschließlichen Hauptfruchtanbau erzielt werden und der Anbau wirtschaftlich ist. Die doppelten Aussaat- und Erntekosten müssen ausgeglichen werden, dafür werden Agrarflächen und die Vegetationszeit effektiv genutzt. Ein Nachteil ist, dass die intensive Nutzung den Boden stark beansprucht.³

Ein- und mehrjährige Energiepflanzen

Energiepflanzen wie Mais, Raps, Zuckerrüben und Getreide werden als einjährige Kulturen angebaut, jedes Jahr muss der Boden beackert und neu eingesät werden. Auf einer landwirtschaftlichen Fläche wird die Fruchtfolge häufig jährlich gewechselt, einige Arten wie Mais können aber auch mehrere Jahre in Folge angebaut werden, manche wie Raps brauchen sogar mehrjährige Anbauphasen. Es gibt allerdings auch Energiepflanzen, die als mehrjährige Kulturen über sehr lange Zeiträume genutzt werden können, einige bis zu 30 Jahren. Zu diesen zählen Stauden wie die Durchwachsene Silphie und das Großgras Miscanthus – beide Energiepflanzen liefern eine jährliche Ernte.⁴

Umwelteinflüsse von Energiepflanzen

Wird aus Energiepflanzen gewonnene Biomasse zur Erzeugung von Wärme verbrannt, dann wird die Menge an Kohlendioxid (CO₂), die die Pflanzen während ihres Wachstums aufgenommen haben, freigesetzt. Aus diesem Grund gilt Biomasse als CO₂-neutraler Energieträger. Wie viele Emissionen tatsächlich vermieden werden, hängt allerdings von der Anbaukultur, dem Anbau- und dem Produktionsverfahren ab. Um Bilanz über die bei der Nutzung von Energiepflanzen entstehenden Treibhausgasemissionen ziehen zu können, muss deshalb die gesamte Wertschöpfungskette vom Anbau über die Weiterverarbeitung bis zur energetischen Verwertung berücksichtigt werden.

Bei der Herstellung von Biokraftstoffen ist das Einsparpotenzial von der genutzten Energiepflanze und den eingesetzten Verfahren abhängig. Im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen lassen sich die Treibhausgasemissionen um bis zu zwei Drittel reduzieren, wenn entweder Biodiesel aus Raps statt herkömmlichem Diesel oder Bioethanol aus Getreide statt Benzin verwendet wird.⁵

Biogas aus Energiepflanzen gewinnen

Fruchtarten, die für die Herstellung von Biogas besonders geeignet sind, verfügen über hohe Methanbildungspotenziale und lassen sich gut in Silos einlagern, sind also leicht silierbar. Mais, Getreide und Grasmischungen gehören zu den Energiepflanzen mit guter Silierbarkeit. Das Methanbildungspotenzial ist von der chemischen Zusammensetzung des Pflanzenmaterials während der Ernte abhängig. Beeinflusst wird die Ausbeute an Methan vor allem durch den Cellulose- und den Lignin-Anteil. Energiepflanzen mit einem geringen Ligningehalt wie Mais, Ackergrasmischungen und einige Getreide-Ganzpflanzensilagen versprechen eine hohe Methanausbeute. Neben der Fruchtart wirken sich weitere Faktoren wie der Standort, Witterungsbedingungen, die Erntezeit und der Konservierungserfolg auf die Methanausbeute aus. Biogas ist ein auf viele Arten verwendbarer Energieträger, es kann zum Beispiel in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden oder als Biomethan Erdgas ersetzen.⁶

Nachteile von Energiepflanzen

Neben vielen Vorzüge bringt der Anbau von Energiepflanzen auch Nachteile mit sich. Da nur begrenzte landwirtschaftliche Flächen zur Verfügung stehen, konkurrieren Energie- mit Nahrungsmittel- und Futterpflanzen um die Areale. Zudem werden nur einige wenige Fruchtarten als Energiepflanzen angebaut, so dass die Biodiversität auf den Feldern abnimmt. Dem könnte durch Mischfruchtanbau und wechselnde Fruchtfolgen entgegengewirkt werden. Bereits jetzt gibt es rechtliche Bestimmungen auf europäischer und nationaler Ebene, die den ständigen Anbau einer Pflanze als Monokultur verbieten. Grundsätzlich ist die Umsetzung von Sonnenergie in Biomasse durch Energiepflanzen nicht sonderlich effizient, mit Hilfe von Photovoltaik lassen sich deutlich höhere Flächenerträge erzielen.

Der Anbau von Energiepflanzen erlebte anfangs einen Aufschwung, weil er gefördert wurde. Inzwischen wurden die Förderungen aus diversen Gründen zurückgefahren: Neben der Flächenkonkurrenz bringt der Anbau von Energiepflanzen ökologische Probleme mit sich, zudem hat sich herausgestellt, dass der Beitrag von Biokraftstoffen zum Klimaschutz überschätzt wurde. Dies liegt unter anderem daran, dass beim Energiepflanzenanbau klimaschädliches Lachgas freigesetzt wird.⁷