Biomasse als grundlastfähige erneuerbare Energieform

Bachelorarbeit von Patrick Renger

Einleitung:

Die Frage nach der Energie ist eine der Kernfragen für das Verständnis unserer Welt. Sie wird die entscheidende Frage danach sein, ob unsere Lebensform zukunftsfähig ist. Die nachhaltige Bereitstellung und ein sparsamer Einsatz von Energie sind die zentralen Herausforderungen unseres Jahrhunderts. Doch woher soll die Energie der Zukunft stammen? Beinahe täglich informieren die Medien über steigende Energiepreise und auch während der aktuellen Konjunktur und Wirtschaftskrise bleibt deutlich: Die Zeiten günstiger Energie aus fossilen Energieträgern sind auf lange Sicht vorbei. Die Ressourcen dieser Energieträger sind begrenzt und der Energiebedarf in vielen Regionen der Erde wächst im Zuge einer nachholenden Industrialisierung rasant. Um die Versorgung möglichst vieler Menschen mit Energie zu gewährleisten, muss Energie zukünftig aus Energieformen stammen, die langfristige Versorgungssicherheit zu einem vernünftigen Preis gewährleisten. Mit Blick auf den drohenden Klimawandel sollten diese Energieformen außerdem möglichst wenige, oder besser gar keine klimaschädigende Treibhausgase in die Atmosphäre emittieren. Nur dann kann eine weltweite Temperaturerhöhung von über zwei Grad in den nächsten Jahrzehnten vermieden werden. Die Treiber für eine Umgestaltung der Energieversorgung sind also die globale Klimaveränderung, die Ressourcenknappheit fossiler Rohstoffe, die weltweite Versorgungssicherheit und die Wirtschaftlichkeit der derzeitigen Energieversorgung.

Spätestens seit dem September des Jahres 2001 ist es offensichtlich, dass die Globalisierung und die bedeutenden Unterschiede, wie sie zwischen Regionen und Kulturen herrschen, mitunter auch große Gefahren mit sich bringen können. Die Bedrohung durch terroristische Anschläge war auch in Bezug auf die Sicherheit von Kernkraftwerken in Deutschland lange Zeit in den Medien präsent. Seit langem sind sich Experten darüber einig, dass die Energie der Zukunft aus einem Energiemix stammen muss. Die Fokussierung auf lediglich wenige Energieträger zur Energiebereitstellung würde die Versorgungssicherheit nur in ungenügendem Umfang gewährleisten. Ein unzureichend diversifiziertes Portfolio der genutzten Energieträger und die Abhängigkeit der meisten Länder von Rohstoffimporten stellen eine gefährliche Kombination dar. So führte in Deutschland beispielsweiße die Importabhängigkeit von Rohstoffen, die weit über 50 Prozent beträgt, zu Beginn dieses Jahres wiederholt zu drohenden Versorgungsengpässen auf dem Erdgasmarkt. Um solche Versorgungsengpässe künftig zu vermeiden und außerdem die schlimmsten Klimaveränderungen noch abwenden zu können, setzt die Bundesregierung in Deutschland auf die Strategie einer effizienteren Umwandlung von Energieträgern, eines sparsameren Einsatzes der gewonnenen Energie, sowie auf den drastischen Ausbau erneuerbarer Energien.

Zielsetzung:

Sind erneuerbare Energien bereits wirtschaftlich einsetzbar? Tragen diese nachhaltig zur Reduktion der Treibhausgasemissionen bei? Welchen Anteil der gesamten Energiebereitstellung können erneuerbare Energien in Deutschland und auf der ganzen Welt überhaupt decken – und welchen Anteil davon werden sie tatsächlich bis Mitte dieses Jahrhunderts erreichen? Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Beantwortung dieser Fragen liefern und auch Aufschluss darüber geben, wie groß der Beitrag von Biomasse, der wohl am meisten genutzten Form der regenerativen Energien, zum weltweiten Energieverbrauch tatsächlich ist.

Vorgehensweise:

In der vorliegenden Arbeit liegt der inhaltliche Schwerpunkt auf den Themenbereichen Wirtschaftlichkeit und Marktentwicklung. Die Wirtschaftlichkeit von Biomasseanlagen wird unter Zuhilfenahme einer statischen Wirtschaftlichkeitsrechnung in Kapitel drei untersucht. Am Ende des Kapitels findet sich eine exemplarische Berechnung der Wirtschaftlichkeit von Biomasseanlagen anhand des Geschäftsmodells der Biogasanlage. Die Datengrundlage hierfür stammt vordergründig aus der Diplomarbeit von Thomas Pfeifle, die 2008 an der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt in Nürtingen-Geislingen eingereicht wurde. In Kapitel vier, werden die Marktentwicklungen der erneuerbaren Energien sowohl auf nationaler als auch globaler Ebene untersucht. Die Bachelorarbeit gibt hierzu einen Rückblick über die vergangenen Jahre und sie wagt auch einen Ausblick auf die ersten Jahrzehnte des 21. Jahrhunderts. Datengrundlagen bilden in diesem Kapitel verschiedene Studien des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, sowie der World Energy Outlook 2006 der Internationalen Energie Agentur.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 4.3, Perspektiven eines zukünftigen Einsatzes erneuerbarer Energien in Deutschland:

Die Importabhängigkeit der deutschen Energieversorgung ist in den letzten Jahrzehnten stark angestiegen. Uran wird heute zu 100 Prozent, Mineralöl zu 97 Prozent und Gas zu 83 Prozent importiert. Steinkohle wird immerhin zu 61 Prozent aus nicht deutschen Quellen bezogen und lediglich bei Braunkohle und erneuerbaren Energien verlässt sich Deutschland ausschließlich auf die eigenen Ressourcen. Da Prognosen über den zukünftigen Energieverbrauch und dessen Struktur immer von verschiedenen Faktoren wie Energiepreise, Energieeffizienz oder Politikmaßnahmen abhängen, gibt es mehrere Studien, die zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen.

Eine vom BMWI in Auftrag gegebene Studie geht beispielsweise davon aus, dass der Energieverbrauch in Deutschland bis 2010 unverändert bleibt und bis 2020 um ca. 9 Prozent abnimmt. Hierbei verschieben sich laut BMWI und BMU die Marktanteile der Energieträger folgendermaßen: Der Anteil des Mineralöls bleibt bis 2020 weitestgehend stabil, Erdgas und Braunkohle steigen leicht an, Steinkohle dagegen nimmt prozentual ab. Wie in dem Atomenergiegesetz festgelegt, wird auch in dieser Prognose davon ausgegangen, dass Atomenergie nach 2020 keinen Beitrag zur Energieversorgung mehr leisten wird. Erneuerbare Energien erhöhen sich von heute 6,9 auf 8 Prozent. Insgesamt steigt laut dieser Studie der Anteil von Öl und Gas bezogen auf die Primärenergiebereitstellung und damit erhöht sich auch die Importabhängigkeit von 60 auf ca. 70 Prozent.

Eine vergleichbare Studie im Auftrag des BMU kommt jedoch zu anderen Ergebnissen. Schnellerer Ausbau der erneuerbaren Energien und verstärkte Maßnahmen im Bereich Energieeffizienz hält diese Studie für wahrscheinlicher und rechnet demnach mit einem abnehmenden Primärenergieverbrauch bis 2020 um 24 Prozent gegenüber 2002. Gleichzeitig erhöht sich laut der Studie der Anteil erneuerbarer Energien auf 12 Prozent. Die Importabhängigkeit ginge in diesem Szenario zurück.

Analyse des Potenzials:

Prognosen und Szenarien sind also immer sehr abhängig von den Randbedingungen und gewählten Daten. Mitunter kann dadurch eine große Streuung auftreten, die eine annähernd realistische Vorhersage der Zukunft nicht zulässt. Im Folgenden wird daher eine Potenzialanalyse vorgestellt, in der das Bundesministerium für Umwelt und Reaktorsicherheit mithilfe von aktuellen Daten verschiedener Forschungsinstitute einen Überblick über das langfristig realisierbare Nutzungspotenzial erneuerbarer Energien für die Strom-, Wärme- und Kraftstofferzeugung in Deutschland gibt. Diese Potenzialanalyse erhebt nicht den Anspruch, die Zukunft voraussagen zu können, sondern zeigt lediglich das technisch realisierbare Potenzial auf. Ob und vor allem bis wann dieses Potenzial letztendlich umgesetzt wird, hängt vor allem von politischen Entscheidungen ab.

Langfristig können laut BMU über 60 Prozent der Endenergie in Deutschland aus EE stammen. Anteilsmäßig am meisten Energie aus regenerativen Ressourcen würde hierbei in den Strommarkt fließen (über 85 Prozent). Wärme könnte demnach zu beinahe 60 Prozent und Kraftstoffe zu ca. 25 Prozent aus EE stammen. Der Anteil von 61,6 Prozent, den die EE laut Langzeitstudie am Endenergieverbrauch ausmachen können, würde entsprechend der Abnahme des Endenergieverbrauchs durch Effizienzsteigerungen weiter anschwellen.

Die bereits 1990 in großem Umfang eingesetzte EE Wasserkraft kann ihre Energiebereitstellungskapazität von derzeit 21 Terawattstunden (TWh) auf lediglich 25 TWh jährlich ausbauen. Das Potenzial stößt bei dieser Energieform schon bald an seine Grenzen. Biomasse kann sich laut der Einschätzung des Bundesministeriums noch in etwa verdoppeln, bevor das technisch erschließbare Potenzial ausgeschöpft ist, während für die Technologien im Bereich Windenergie (besonders Offshore), Sonnenenergie und vor allem Geothermie noch immense Entwicklungsmöglichkeiten bestehen.