Biomassekraftwerk

Holzheizkraftwerk in Oerlinghausen

Innenansicht eines Biomasse-ORC-Kraftwerks in Norddeutschland

Ein Biomassekraftwerk (BMKW) erzeugt elektrische Energie durch die Verbrennung von Biomasse. Ein Biomasseheizkraftwerk (BMHKW) erzeugt zusätzlich Fernwärme bzw. besser Nahwärme oder Prozesswärme. Wird nur Wärme erzeugt, spricht man von Biomasseheizwerk (BMHW). Häufig besteht die Biomasse aus Holz, dann spricht man von Holz(heiz)kraftwerk (HHKW bzw. HKW).

Brennstoffe

Es sind verschiedene feste Brennstoffe möglich, z. B.:

• Hackschnitzel (Holzspäne), in Form von unbehandeltem Frischholz aus der Forstwirtschaft oder als Altholz (oft kunststoffbeschichtet, lackiert, oder mit Holzschutzmitteln imprägniert, z. B. Bahnschwellen; nach der Altholzverordnung eingeteilt in die vier Schadstoffklassen A I bis A IV). Da behandelte Althölzer höheren Heizwert haben (trocken, andere Kohlenstoffverbindungen) und preiswert sind (müssen ansonsten entsorgt werden), sind sie als „Billigmacher“ in dafür zugelassenen Anlagen begehrt.
• Holzpellets
• Getreide
• Stroh
• Olivenkerne
• Chinaschilf
• Ersatzbrennstoffe: billige Reststoffe großteils organischen Ursprungs (aber oft hohen anorganischen Anteilen und Schadstoffgehalten); Beispiel: Treibsel (Schwemmholz der Küsten, oft vermengt mit anderen angeschwemmten Stoffen), Spuckstoffe aus dem Altpapier-Recycling, Sortierreste aus dem Dualen System, „Shredderleichtfraktion“ (das sind nicht recyclingfähige Teile von Schrottautomobilen, z. B. Armaturenbretter, Sitze), Klärschlamm, Textilfasern, und vieles mehr.

Daneben gibt es als weitere Bioenergieträger Biodiesel und Biogas, die jedoch in der Regel nicht in großen Kraftwerken, sondern als Kraftstoffe in Motoren eingesetzt werden.

Nach dem verwendeten Brennstoff richten sich die Anforderungen der Immissionsschutzbehörden. Unbehandeltes Holz wird nach der „Technischen Anleitung Luftreinhaltung (TA Luft)“, Altholz nach der „17. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImschV)“ genehmigt; im Einzelfall sind erleichternde Ausnahmeregelungen oder auch verschärfte Auflagen möglich.

Insbesondere der Einsatz von behandeltem Altholz und Ersatzbrennstoffen stößt bei geplanten Projekten auf oft heftige Kritik von Bürgerinitiativen und Umweltschutzorganisationen. Kritisiert wird unter anderem, dass der Begriff Biomasse bei Brennstoffen mit hohen Anteilen von anhaftenden Kunststoffen (überwiegend aus Erdöl hergestellt!) mit und ohne Chlorgehalt, Imprägnierungen, sowie Schwermetallen sehr fragwürdig sei. Es handele sich dann eher um eine (auch noch staatlich subventionierte) Müllverbrennung. Schwierig sei auch die Kontrolle, ob in Anlagen nach TA Luft tatsächlich kein hochbelastetes Altholz verbrannt wird. Aus ökologischer Sicht fragwürdig seien Biomassekraftwerke, die nur Strom erzeugen (wegen der auf Jahre garantierten Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz) und ihre Abwärme ungenutzt in die Atmosphäre entlassen. Kritik trifft auch die Tatsache, dass aufgrund begrenzter Altholzressourcen bei gleichzeitigem Boom von Biomassekraftwerken die benötigten Mengen von immer weiter entfernten Gegenden antransportiert werden (z. B. aus Russland). Auch werde durch die bequeme Beseitigungsmöglichkeit kein Anreiz zur Vermeidung von schadstoffbelasteten Hölzern (z. B. Holzschutzmittelbehandelte Gartenholzprodukte) und Verwendung gleichwertiger unbelasteter Alternativen (heimische Harthölzer, Thermoholz) geboten. Insbesondere Holz(heiz)kraftwerke weisen vergleichsweise hohe Feinstaub- und Stickoxidemissionen auf. Auf Altholz-Lagerflächen für Biomassekraftwerke kam es schon oft zu Bränden (durch Selbstentzündung, Unachtsamkeit oder Brandstiftung), wobei dann oft tagelange Schwelbrände entstehen, die wegen der Gefahr des „Durchzündens“ schwer zu löschen sind und ungefiltert Abgase frei werden.

Funktion

Biomassekraftwerk Lünen, Betreiber: Evonik, Leistung: 20 MW_el

Der Brennstoff wird in einem auf den Brennstoff abgestimmten Dampfkessel verbrannt. Die meisten Anlagen arbeiten mit Rostfeuerungen oder bei größeren Anlagen auch nach dem Wirbelschichtverfahren. Beim Rostkessel wird der Brennstoff auf einem in der Regel mechanisch angetriebenen Rost über verschiedenen Zonen getrocknet, gezündet und verbrannt. Beim Wirbelschichtkessel wird der Brennstoff direkt in den Feuerraum gegeben. Die leichteren Bestandteile verbrennen im Flug, die schwereren fallen nach unten in ein Fluidisierungsmedium, meistens Sand, welcher die Verbrennung homogenisiert und den Brennstoff in der Schwebe hält. Im Boden des Kessels wird Luft eingedüst, um das Brennstoff-Sand-Gemisch zu verwirbeln und es zu fluidisieren. Das entstehende heiße Rauchgas wird bei beiden Verfahren durch Kesselzüge geleitet, die bei größeren Anlagen wassergekühlte Membranwände haben. Im Bereich der Flammenbildung und starker Strahlungsbelastung sind die Wände mit einer feuerfesten Ausmauerung ausgekleidet, um die thermische und chemische Belastung der Wände zu verringern. In den nachgeschalteten Rauchgaszügen sind Rohrschlangen eingebaut, die als Verdampferfläche und bei Biomassekraftwerken mit Turbinenbetrieb auch als Überhitzerflächen geschaltet sind. Der überhitzte Dampf wird einer Turbine zur Stromerzeugung zugeführt und/oder als Fernwärme bzw. Nahwärme genutzt. Das Rauchgas wird in einer Rauchgasreinigungsanlage gereinigt und über einen Kamin emittiert.

Die festen Verbrennungsrückstände sind je nach eingesetztem Brennstoff verschieden stark mit Schadstoffen (z. B. Schwermetalle) belastet. Die Reinigung stark belasteter Rauchgase erfolgt meistens mit Kalkhydrat zur Neutralisation der Säuren und Herdofenkoks als Adsorbens. Die Asche aus dem Rauchgasstrom lagert sich an Gewebefiltern ab, die regelmäßig abgereinigt werden. Die Neutralisation von Stickoxiden erfolgt meistens durch das SNCR-Verfahren mit Ammoniak bzw. Ammoniaklösung oder Harnstoffeindüsung. Holzasche unbelasteter Brennstoffe kann meist als Dünger verwendet werden. Die Asche belasteter Althölzer muss meistens auf Sondermülldeponien eingelagert werden.

Ökologische Bewertung

Die Brennstoffe werden in der CO₂-Bilanz als neutral bezeichnet, da sie beim Verbrennen nur das beim Erzeugen aufgenommene CO₂ abgeben. Unberücksichtigt bleibt hierbei aber das bei Gewinnung, Aufbereitung und Transport emittierte Kohlendioxid, sowie bei Einsatz von Altholz das Mitverbrennen von z. T. erheblichen Anhaftungen nicht CO₂-neutraler Substanzen (Beschichtungen, Imprägnierungen).

Politische Rahmenbedingungen

Deutschland

In Deutschland werden Biomassekraftwerke von der Politik gefördert. D.h., dass für die erzeugte elektrische Energie eine Mindestvergütung vorgesehen ist. Diese ist gestaffelt, so dass kleinere Anlagen eine höhere Vergütung erhalten als größere. (Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG) Die CDU hat zur Bundestagswahl 2005 eine Umgestaltung des EEG ab 2007 gefordert (marktbezogener Grundpreis plus Bonus). Biomasse soll höher als andere erneuerbare Energien gefördert werden. Letzteres fordert auch die SPD.

Eines der leistungsstärksten Biomassekraftwerke in Deutschland wird seit 2006 im nordrhein-westfälischen Lünen von der Steag und Remondis betrieben. Das Biomassekraftwerk Lünen erzeugt 20 MW Strom durch die Verbrennung von Altholz. Ein weiteres modernes Biomassekraftwerk wird seit 2006 in Hamburg betrieben. Es hat eine Verbrennungskapazität von ca. 137.000 t pro Jahr und liefert ebenfalls 20 MW elektrische Energie.

Weitere Biomasseheizkraftwerke sind das Biomasse-Heizkraftwerk Ilmenau in Thüringen und das Biomasseheizkraftwerk Sellessen in Spremberg. In Oerlinghausen, Kreis Lippe, wurde 2005 ein Holzheizkraftwerk errichtet.

Österreich

Das damals größte und leistungsstärkste österreichische Biomasseheizkraftwerk steht seit 2004 im Kufsteiner Stadtteil Endach und versorgt die Stadt mit Fernwärme und liefert Ökostrom. Das Kraftwerk ist ein Gemeinschaftsprojekt der Stadtwerke Kufstein und der TIWAG – Tiroler Wasserkraft AG. Am 20. Oktober 2006 wurde im Kraftwerk Simmering in Wien das Blockkraftwerk 3, das bisher größte Wald-Biomassekraftwerk Europas in Betrieb genommen. Bei gleichzeitiger Abgabe von 37 MW Fernwärme kann es 24,5 MW elektrische Energie liefern (www.biomassekraftwerk.at).

Schweiz

In Domat/Ems steht eines der größten Biomassekraftwerke Europas. Es hat eine elektrische Leistung von 85 MW.

In Basel ist Ende 2007 die Inbetriebnahme des größten Holzheizkraftwerks der Schweiz geplant. Es entsteht direkt neben der bestehenden KVA (Kehricht- bzw. Müllverbrennungsanlage) und speist Wärme ins bestehende Nahwärmenetz ein. Der Antransport des Holzes soll großteils per Bahn erfolgen. Etwa 70 % Waldholz und bis zu 30 % Altholzeinsatz sind beabsichtigt. Träger sind regionale Waldbesitzer und die IWB (Industrielle Werke Basel, Stadtwerke).

Holzheizkraftwerk Aubrugg: Das für die Schweiz wegweisende Projekt wird getragen von EKZ (Elektrizitätswerke des Kantons Zürich), ERZ Entsorgung + Recycling Zürich und ZürichHolz AG. Als Brennstoff sollen im HHKW Aubrugg ausschliesslich Holzschnitzel (Waldhackschnitzel,Durchforstungsholz, Landschaftspflegeholz und unbehandeltes Restholz aus der holzverarbeitenden Industrie) verwendet werden, welche aus Wäldern im Kanton Zürich und zu einem kleineren Teil aus Sägerei- und Gärtnereibetrieben stammen. Bei einer Feuerungswärmeleistung von 42 MW, einer thermischen Nennleistung von 28 MW und einer elektrischen Nennleistung von 11 MW können während der Wintermonate aus ca. 265'000 Sm3 (Schüttgutkubikmeter) Hackschnitzel jährlich 104'000 MWh Wärme und 38'000 MWh Strom produziert werden (Quelle: Holzheizkraftwerk (HHKW) Aubrugg, Projektbeschrieb).

Weblinks

• www.iwr.de – Links zum Thema Biomasseheizkraftwerke
• www.iwr.de – Liste verschiedener Biomasse-Interessenverbände
• Österreichischer Biomasseverband
• 17. Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV)

Biomasseheizkraftwerke und Betreiber

• BMHKW Hamburg
• Holzheizkraftwerk Oerlinghausen
• Biomasseheizkraftwerk Pfaffenhofen
• Bioenergie Kufstein GmbH
• EMC Bioenergie
• Stadtwerke Kufstein GmbH
• Fotos der Biogasanlage Hamburg / Stellinger Moor
• Biomassekraftwerk Wicker
• Biomasse Kirchdorf,Trocknung Kirchdorf
• ORC-Biomasse Kraftwerke
• ESR Biomasseheizkraftwerk Sulzbach-Rosenberg
• TEGRA Holz & Energie Domat/Ems

Kritik

• Bürgerinitiative IGBU (Interessengemeinschaft Bürger und Umwelt) – Beispiel einer Bürgerinitiative gegen ein „Biomassekraftwerk“ mit Altholzverbrennung in Bergkamen