Nutzung von Biomasse

Biomasse umfasst alle biologisch abbaubaren Stoffe aus Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Fischerei und auch Abfälle aus Haushalten, Gewerbe und Industrie. Dazu gehören zum Beispiel Holz, pflanzliche Reste oder gezielt angebaute Energiepflanzen.

Biomasse kann in fester Form (z. B. Holz), flüssig (z. B. Pflanzenöl) oder gasförmig (z. B. Biogas) genutzt werden.

Sie ist vielseitig einsetzbar und spielt deshalb eine wichtige Rolle bei der Energiewende:

  • als Brennstoff für Wärme,
  • als Biokraftstoff für Fahrzeuge,
  • und als Biogas für die Stromerzeugung.
aufgehäufter Berg aus Hackschnitzeln
Biomasse lässt sich über längere Zeit lagern

ARVD73/Shutterstock

Durch ihre vielseitige Nutzbarkeit in allen Sektoren ist Biomasse ein unverzichtbarer Baustein für die klimaneutrale Energieversorgung.

Wie wird Biomasse als Energieträger genutzt?

Thermische Nutzung in Kraftwerken und anderen Feuerungsanlagen

Die thermische Nutzung von fester Biomasse erfolgt durch Verbrennung in Kraftwerken, Heizkraftwerken und Heizwerken sowie in Haushalten zur Erzeugung von Strom und Wärme. Dabei werden feste Biomassequellen wie Holzpellets, Hackschnitzel, Scheitholz oder landwirtschaftliche Reststoffe (zum Beispiel Stroh) verbrannt, um Wärmeenergie freizusetzen. Diese Energie wird entweder direkt für Heizzwecke oder zur Dampferzeugung in Kraftwerken genutzt, um Turbinen anzutreiben und Strom zu erzeugen.

Hocheffiziente Stromerzeugung aus Biomasse

Die thermische Nutzung von fester Biomasse erfolgt durch Verbrennung in Kraftwerken, Heizkraftwerken und Heizwerken sowie in Haushalten zur Erzeugung von Strom und Wärme. Dabei werden feste Biomassequellen wie Holzpellets, Hackschnitzel, Scheitholz oder landwirtschaftliche Reststoffe (zum Beispiel Stroh) verbrannt, um Wärmeenergie freizusetzen. Diese Energie wird entweder direkt für Heizzwecke oder zur Dampferzeugung in Kraftwerken genutzt, um Turbinen anzutreiben und Strom zu erzeugen.

Dafür eignen sich Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) mit Wärmespeichern, die in ein flexibles Netz eingebunden sind. Der Vorteil: In KWK-Anlagen wird Biomasse – ob gasförmig, flüssig oder fest – viel effizienter genutzt als bei der reinen Stromerzeugung.

Biochemische Umwandlung von Biomasse

Hierbei wird organisches Material durch anaerobe Vergärung – also ohne Luft – von Mikroorganismen zersetzt. So entsteht Biogas, ein Gemisch aus Methan und Kohlendioxid. Dafür werden z. B. Gülle, Mist, Mais, Gras oder Bioabfälle verwendet. Das Biogas wird dann in Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt, um Strom und Wärme zu erzeugen. Es kann aber auch zu Biomethan aufbereitet und ins Erdgasnetz eingespeist oder als Kraftstoff genutzt werden.

Herstellung von Biokraftstoffen

Biomasse kann durch biochemische Prozesse in flüssige Biokraftstoffe umgewandelt werden, die Erdöl im Verkehr ersetzen. Bioethanol wird aus zucker- und stärkereichen Pflanzen wie Mais, Weizen, Zuckerrohr oder Zuckerrüben gewonnen. Mikroorganismen vergären Zucker und Stärke zu Ethanol, das dann destilliert wird. Es wird Benzin beigemischt (z. B. E10, E85) oder in flexiblen Ottomotoren pur genutzt. Biodiesel entsteht durch chemische Umwandlung von Pflanzenölen (z. B. Raps-, Palm- oder Altspeiseöl) in Fettsäuremethylester. Er wird fossilem Diesel beigemischt (z. B. B7, B10) oder pur als B100 gefahren.

Vorteile der Biomasse

Biomasse bietet als erneuerbare Energiequelle viele Vorteile, bringt aber auch Herausforderungen mit sich. Ihre Rolle im Energiesystem sollte daher stets unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit betrachtet werden.

  • Speicherbar: Biomasse kann gelagert und bei Bedarf genutzt werden – unabhängig von Wetter oder Tageszeit.
  • Sicher und verfügbar: Sie sorgt als gesicherte Leistung für eine verlässliche Energieversorgung, auch wenn Wind und Sonne schwanken.
  • Vielseitig: Sie kann als Brennstoff, Biogas oder Biokraftstoff für Strom, Wärme und Verkehr genutzt werden.
  • Erprobt: Anlagen zur Nutzung von Biomasse sind technisch ausgereift und wirtschaftlich bewährt.

Herausforderungen der Biomasse

  • Begrenzt: Biomasse wächst zwar kontinuierlich nach, ist aber nicht endlos vorhanden. Ihr Potenzial hängt von Region und Ressourcen ab.
  • Flächenkonkurrenz: Energiepflanzen können Anbauflächen für Lebensmittel verdrängen und Naturflächen zerstören.
  • Nachhaltigkeit nötig: Nur wenn Biomasse umweltverträglich genutzt wird, lassen sich Probleme wie Entwaldung, Bodenschäden oder zusätzliche Emissionen vermeiden.
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Entscheide jeweils, ob das Wetter, die Tages- oder die Jahreszeit einen Einfluss auf die Stromerzeugung haben.

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Bedeutung der Biomasse in Deutschland

Biomasse ist ein wichtiger, aber oft übersehener Teil der Energiewende in Deutschland. Bei der Wärmeerzeugung spielt der Einsatz von Biomasse eine zentrale Rolle. Fast 81 Prozent der erneuerbaren Wärme gehen auf diese Ressource zurück. Mit Blick auf die Gesamtenergiebilanz, ist sie der wichtigste erneuerbare Energieträger in Deutschland.

Strom: 2024 betrug der Anteil der Biomasse einschließlich Müllverbrennung an der Bruttostromerzeugung in Deutschland rund 9 Prozent, was einer Strommenge von 50 TWh entspricht. Damit liegt Biomasse nach Wind- und Solarenergie auf Platz drei unter den erneuerbaren Stromquellen.

Luftaufnahme einer Biogasanlage
Luftaufnahme einer Biogasanlage

Kletr/Shutterstock

Verkehr: Hier lag der Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch im Jahr 2024 bei etwa 7 Prozent. Biokraftstoffe leisteten dabei mit knapp 80 Prozent den größten Beitrag. Davon entfielen ein Großteil auf Biodiesel.

Der Anteil von Biokraftstoffen im Verkehrssektor ist in den letzten Jahren allerdings rückläufig und wird zunehmend durch Strom aus erneuerbaren Energien ersetzt.

Wärme: Im Wärmesektor ist Biomasse weiterhin die wichtigste erneuerbare Energiequelle. 2024 wurde ein überproportional großer Anteil klimaneutraler Wärme (73 Prozent) aus Biomasse erzeugt. Insgesamt lag der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Wärmeverbrauch bei 18 Prozent. Da das Biomassepotenzial begrenzt ist, müssen künftig andere nachhaltige Wärmequellen wie etwa Wärmepumpen, Solar- und Geothermie oder unvermeidbare Abwärme noch stärker genutzt werden, um die Klimaziele zu erreichen.

Bedeutung in Europa und der Welt

Weltweit deckt die Biomasse etwa zehn Prozent der Energienachfrage.

Biomasse ist sowohl in Europa als auch weltweit ein zentraler Bestandteil der Energieversorgung. In den letzten Jahren lag ihr Anteil an der globalen Energieversorgung konstant bei etwa neun Prozent. Während der Anteil erneuerbarer Energien insgesamt weiter wuchs, hat sich der Anteil der Bioenergie in den letzten zehn Jahren kaum verändert.

Ein Großteil der weltweit genutzten Biomasse entfällt auf feste Biomasse wie Holzhackschnitzel und Holzpellets (85 Prozent). Flüssige Biomasse macht rund sieben Prozent aus, Abfälle und Biogas jeweils etwa zwei Prozent.

In der Stromerzeugung ist die installierte Leistung weltweit in den letzten Jahren deutlich gewachsen: von 88 Gigawatt (GW) im Jahr 2014 auf 150 GW im Jahr 2023. Den größten Beitrag dazu leistet Asien, das seine Kapazitäten in diesem Zeitraum auf 63 GW verdreifacht hat. Im Jahr 2023 wurden weltweit 697 Terawattstunden (TWh) Strom aus Bioenergie erzeugt – das entspricht etwa 8 Prozent der erneuerbaren Stromerzeugung insgesamt.

Im erneuerbaren Wärme- und Transportsektor spielt Biomasse eine dominante Rolle. 2022 war 96 Prozent der erneuerbaren Wärme aus Biomasse produziert, im Transportsektor 93 Prozent.

Unterrichts­vorbereitung

Biomasse - Bioenergieenergie

Arbeitsblatt SEK I der Sächsischen Energieagentur

www.unterrichtsmodule-energie.de
Nachwachsende Rohstoffe

Unterrichtseinheit SEK I Biologie

www.schule-bw.de

Audio & Video

Energie aus Biomasse

Video | Planet Schule

YouTube
Strom aus Biomasse: Der Weg zum grünen Kraftwerk

Video | Planet Schule

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Spiele & Experimente

Forsche mit uns! - Biogasanlage selbst bauen

Video Experiment | Gesellschaft für Umweltbildung Baden-Württemberg e. V.

YouTube
So funktioniert eine Biogasanlage

Lernspiel

www.planet-schule.de

Linktipps

Bioenergie

Weiterführende Fachinformationen

www.umweltbundesamt.de
Energiewissen für Schüler: Biomasse

Infos & Materialien

www.enviam-gruppe.de