In der Reihe Energie 101 von MCE geht es um das Warum und Wie von erneuerbaren Energien, damit Sie mehr über Konzepte wie die Vorteile von Biomasse und die Wissenschaft hinter der Solarenergie erfahren können. Sie wollen mehr erfahren? Über die Links in diesem Blog erfahren Sie mehr über Energie 101 oder um tiefer in unser Energie-Experte Serie.
Seit der Erfindung des Holzfeuers nutzt der Mensch Bioenergie bzw. Biomasse als Energiequelle. Auch wenn sich die Art und Weise, wie wir Biomasse-Ressourcen nutzen, geändert hat, ist Biomasse eine wichtige globale Energiequelle. In diesem Blog erläutern wir die Grundlagen der Nutzung von Biomasse und ihrer Umwandlung in erneuerbare Energie.
Was ist Bioenergie?
Bioenergie ist der Prozess der Umwandlung von organischer Materie, der so genannten Biomasse, die von Pflanzen oder Tieren erzeugt wird, in Energie. Pflanzen betreiben Photosynthese, um die Kraft der Sonne in Nährstoffe umzuwandeln, die sie für ihr Wachstum nutzen können. Biomasse ist der Abfall von Pflanzen oder Tieren, der gespeicherte Sonnenenergie enthält. Heutzutage verwenden wir Biomasse in Form von Holz, Ernteabfällen, tierischen Abfällen und sogar Müll.
Was sind die Vorteile der Bioenergie?
Die in der Land- und Forstwirtschaft anfallenden Abfälle werden häufig auf Deponien, durch Verbrennen oder Kompostieren entsorgt. Indem wir diese Ressourcen zur Erzeugung von Bioenergie nutzen, verringern wir die Treibhausgasemissionen, vermeiden die Entsorgung von Abfällen auf Deponien und schaffen zusätzliche Einnahmequellen. Biomasse ist eine erneuerbare Ressource, da sie im Überfluss vorhanden ist und sich schnell regeneriert. Bei verantwortungsvoller Bewirtschaftung kann Bioenergie kohlenstoffneutral sein. Das bedeutet, dass bei der Umwandlung von Biomasse in Energie zwar Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt wird, der Prozess der Erzeugung von Biomasse jedoch die gleiche Menge an Kohlenstoff aus der Atmosphäre zieht. Dieser Prozess schafft einen nachhaltigen Kreislauf von Wachstum und Nutzung.
Was sind die Nachteile der Bioenergie?
Die wichtigste Methode zur Umwandlung von Biomasse in Energie ist die Verbrennung, bei der Gase freigesetzt werden, die zur Luftverschmutzung beitragen können. Würden Biomasse-Ressourcen hauptsächlich für die Nutzung von Bioenergie angebaut, müssten wir große Mengen an Land und Wasser erhalten. Außerdem ist der Bau und Betrieb von Biomassekraftwerken immer noch teuer. Da sich die Biomassetechnologie verbessert und die Kosten für den Bau von Anlagen sinken, ist es wichtig, nachhaltige Verfahren einzuführen, die die gesamte Lieferkette berücksichtigen. Auf diese Weise können wir bei der Erzeugung von Bioenergie einen verantwortungsvollen Umgang mit den Ressourcen sicherstellen.
Wie können wir Bioenergie nutzbar machen?
Direkte Verbrennung
Bei der direkten Verbrennung wird Biomasse in einem Brenner oder Ofen verbrannt, wobei Energie in Form von Wärme freigesetzt wird. Diese Wärme wird zur Erzeugung von Dampf genutzt, der eine Turbine antreibt, die mechanische Energie erzeugt, die in Strom umgewandelt wird. Die direkte Verbrennung kann auch zur Raumheizung und Warmwasserbereitung in Gebäuden eingesetzt werden.
Anaerobe Vergärung
Bei der Zersetzung von Biomasse werden Methan- und Kohlendioxidgas freigesetzt. Bei der anaeroben Vergärung wird Biomasse aus Gülle, Lebensmittelabfällen und anderen organischen Materialien in einem luftdichten Behälter ohne Sauerstoff gelagert. Sobald diese Biomasse eingeschlossen ist, wird sie von Bakterien abgebaut, die als Nebenprodukt Gas erzeugen. Dieses Gas wird dann aufgefangen und als erneuerbare Alternative zu Erdgas verwendet.
Kraftstoffumwandlung
Biomasse kann auch in Biokraftstoffe umgewandelt werden, die eine Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen. Biomasse kann durch thermochemische Umwandlung, chemische Umwandlung oder biologische Umwandlung in Kraftstoff umgewandelt werden. Bei der thermochemischen Umwandlung wird Wärme genutzt, um in einem unter Druck stehenden Behälter Brennstoff zu erzeugen. Dieser Brennstoff kann je nach dem genauen Verfahren fest, flüssig oder gasförmig sein. Bei der chemischen Umwandlung werden Chemikalien verwendet, um flüssigen Kraftstoff zu erzeugen, in der Regel in Form von Biodiesel. Bei der biologischen Umwandlung wird Biomasse durch Fermentation in Ethanol umgewandelt, das üblicherweise für Kraftstoffe verwendet wird.
Kann Bioenergie für den Verkehr genutzt werden?
Flüssige Biokraftstoffe können in Fahrzeugen als Alternative zu Benzin verwendet werden. Die gängigsten flüssigen Biokraftstoffe sind Ethanol, das aus Getreidezucker hergestellt wird, und Biodiesel, der aus natürlichen Ölen gewonnen wird. Beide Kraftstoffe sind saubere Alternativen zu Benzin und Dieselkraftstoff. Diese alternativen Kraftstoffe werden oft mit herkömmlichen Kraftstoffen gemischt. In der Tat, 97% von allen Benzinen in den Vereinigten Staaten enthält etwas Ethanol. Das meiste Benzin wird mit 10% Ethanol gemischt, aber Fahrzeuge mit flexiblem Kraftstoff können mit bis zu 83% Ethanol-Kraftstoff.
Wissenswertes
- 39% von erneuerbare Energie in den Vereinigten Staaten stammt aus Biomasse.
- Viele amerikanische Landwirte nutzen Bioenergie aus Tierdünger. Ein Betrieb mit 1.000 Kühen könnte genug Dung produzieren, um bis zu 300 Haushalte pro Tag.
- Die Biomasseindustrie hat 285.000 Arbeitsplätze in den Vereinigten Staaten, mit dem Potenzial, in den kommenden Jahren zu wachsen
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