Umweltbilanz Biomassenutzung
Ob die Verbrennung von Holz mit den Zielen des Klimaschutzes vereinbar ist, hängt von der Herkunft des Holzes und der Art der energetischen Nutzung ab. Werner Neumann gibt einen Einblick in die aktuelle Diskussion der Umweltverbände zum Thema. Er ist Sprecher des Bundesarbeitskreises Energie des BUND.
Brennholz fürs Klima: Weniger, effizienter, sauberer
Ob die Verbrennung von Holz mit den Zielen des Klimaschutzes vereinbar ist, hängt von der Herkunft des Holzes und der Art der energetischen Nutzung ab. Werner Neumann gibt einen Einblick in die aktuelle Diskussion der Umweltverbände zum Thema. Er ist Sprecher des Bundesarbeitskreises Energie des BUND.
Von Werner Neumann
(11. Mai 2024) Bei der Verbrennung von Holz werden Kohlendioxid (CO2) und weitere Schadstoffe freigesetzt. Pro Kilowattstunde Energie sogar mehr als bei Kohle, Erdgas und Erdöl. Dem hält die Holzenergiewirtschaft entgegen, dass das CO2 durch die Bäume aus der Atmosphäre aufgenommen wurde und Holzheizungen daher CO2-neutral sind. Doch dieses Argument könnte auch für fossile Energieträger gelten. Eine Holzheizung kann nicht als CO2-neutral oder erneuerbar eingestuft werden. Nur und insoweit Wälder weiter erhalten bleiben und wachsen, ist die Holzverbrennung gerechtfertigt. Der Begriff „nachhaltig“ stammt ja aus der Forstwirtschaft.
Dr. Werner Neumann │Sprecher des Arbeitskreises Energie des BUND und früherer Leiter des Energiereferats der Stadt Frankfurt
Waldsterben hat CO2-Bindungswirkung zerstört
Daten des Umweltbundesamtes zeigen, dass sich die bisher negative (CO2-bindende) Bilanz des Land- und Forstsektors (LULUCF) umkehrt und der Wald in Deutschland zum CO2-Emittenten geworden ist. Gründe sind das Waldsterben durch hohe SO2- und NOx-Konzentrationen in der Luft (Waldsterben Nr. 1). Und die Folgen der Erderhitzung durch den Klimawandel (Waldsterben Nr. 2), die über die Wirkungskette Erwärmung–Trockenheit–Borkenkäfer zu einem Absterben von circa 20 % des deutschen Waldes geführt hat. Die bisherige CO2-Bindung des „Sonnenkollektors Wald“ mit jährlich 30 Mio. t CO2 ist weitgehend dahin und muss wieder aufgebaut werden. Denn Wälder sind das beste Carbon Capture and Storage (CCS)-System, das wir haben mit den Zusatzfunktionen Luftreinigung, Wasserhaltung, Biodiversität und Erholung.
Es gilt daher das Motto „Forest first“, um die Wälder standortgerecht für den weiteren Klimawandel fit zu machen. Größere Teile der Wälder müssen in Ruhe gelassen werden, damit sie sich wieder erholen. Die Stilllegung von 10 bis 20 % des Waldes bedeutet dabei mehr Lebenskraft aus dem Totholz. Konkret: Vom jährlichen Holzzuwachs von 80 Mio. t sollte ein Großteil im Wald verbleiben, Bäume müssen wieder älter werden. Und wenn sie gefällt werden, hat die stoffliche Nutzung in Gebäuden, für Möbel und langlebige Produkte Priorität.
Bundesweit gibt es etwa 1 Mio. Holzkessel und 10 Mio. Kaminöfen, die mit 170 Mrd. kWh 10 % des Wärmebedarfs von insgesamt 1.500 Mrd. kWh Endenergie liefern. Dieser Bedarf lässt sich durch Wärmedämmung auf weniger als die Hälfte senken, sodass es der Holzheizung eigentlich nicht mehr bedürfte.
Heizungsholz sollte aus der Region kommen.
Forderungen an einen umweltverträglichen Holzeinsatz
Die Wärmewende muss zuallererst auf Einsparung setzen und auf effiziente Wärmepumpen, gespeist durch Strom aus Wind und Sonne. Es bleibt jedoch ein Wärmebedarf für die Fälle, in denen Wärmepumpen nicht einsetzbar sind, und zur Erzeugung von Hochtemperaturwärme in der Industrie.
- Energieholz sollte nicht direkt aus dem Wald im Häcksler landen, sondern als Abfall aus der „Kaskade“ der Holzverarbeitung kommen: Pellets aus Sägemehl (6 bis 8 Mio. t/Jahr), Industrieresthölzer (5 Mio. t/Jahr) und stofflich nicht nutzbares Altholz (A II bis A IV; 10 Mio. t/Jahr), Landschaftspflegeholz (10 Mio. t/Jahr). Damit kann mit 120 TWh Wärme ein Anteil von 10 % eines verminderten Wärmebedarfs gedeckt werden.
- Energieholz sollte zielgerichtet und effizient eingesetzt werden als Spitzenlast in Wärmenetzen oder nur in energiesparenden Gebäuden.
- Wenn Holz verfeuert wird, sollte es in Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen, damit die Exergie als Strom erhalten wird, ob in Kleinstvergaseranlagen (z.B. der Firma Spanner Re2) oder in großen Dampfturbinen (Altholz) mit mehr als 30 % Wirkungsgrad, verbunden mit der Wärmenutzung in Wärmenetzen oder der Industrie.
- Dieser Strom sollte vor allem dann bereitgestellt werden, wenn Wind und Sonne nicht liefern und Wärmepumpen Strom in kalten Nächten brauchen.
- Hohe Schadstoffemissionen (NOx, CO2, Feinstaub) vor allem durch Holzöfen und Kamine müssen durch schärfere Grenzwerte oder Verbote gemindert werden. Es gibt kein Recht auf individuelle Freude am flackernden Feuer in steinzeitlicher Tradition auf Kosten der Luftqualität und der Gesundheit der Allgemeinheit. Neue Pelletöfen haben elektrostatische Staubabscheider, die weniger als 10 % der Bafa-Grenzwerte (Staub 20 mg/m3) und 1 bis 5 % der Grenzwerte für Holzöfen (150 mg/m3, ab 2025 40 mg/m3) einhalten.
- Zudem sollte sichergestellt werden, dass das Heizungsholz aus der jeweiligen Region kommt und nicht etwa durch Raubbau aus anderen Ländern, ob aus Osteuropa oder Übersee.
Ist Biomassenutzung umweltschädlich?
(09. September 2011) Die dezentrale Energiebereitstellung, die durch die Erzeugung und Nutzung von Biogas im landwirtschaftlichen Betrieb besteht, hat erhebliche ökologische Vorteile gegenüber der Energiebereitstellung durch fossile und nukleare Energieträger. Insbesondere sind die erheblichen Umweltzerstörungen in den Förderländern durch den Abbau und die Umweltbelastungen durch den Transport der konventionellen Energieträger zu benennen. Die Ökobilanz der Biogasproduktion und -nutzung ist somit im Vergleich zur Strom- und Wärmeproduktion aus fossilen und nuklearen Energiequellen als ausgesprochen positiv zu bewerten. (Leitfaden Biogas)
„Lebensfeindliche Monokulturen", „Vermaisung"
Mais hat nicht per se einen negativen Einfluss auf die Biodiversität. Eine Untersuchung von Dr. Tillmann von der Tierärztlichen Hochschule Hannover ergab beispielsweise, dass im Maisfeld durch den späten Reihenschluss, die späte Ernte und den geringen Raumwiderstand (gut durchwanderbar) viele Tiere wie Fuchs, Dachs, Feldhase und Vögel zu finden sind. Allein in sehr großen Schlägen nimmt die Artenvielfalt zur Mitte hin ab. Diese findet man im Übrigen häufig in großen Viehhaltungsregionen, beispielsweise in der Region Weser-Ems im westlichen Niedersachsen, in der die Zahl der (maisfressenden) Schweine in diesem Jahr zugenommen hat.
Darüber hinaus gibt es viele Maßnahmen, die den ökologischen Nutzen von Mais deutlich verbessern können. So hat die von Ihnen zitierte Biologin Bernardy herausgefunden, dass z.B. Sonnenblumen im Mais einen sehr positiven Effekt auf den Brutnachweis von für die Ackerflur typischen Vogelarten haben (siehe beigefügte PDF-Datei, Seite 7 untere Grafik). Viele Landwirte bauen auf dem Vorgewende der Maisäcker auch Sonnenblumen an.
Um das Maisfeld noch attraktiver für wildlebende Tiere zu machen, hat der Fachverband Biogas e.V. im vergangenen Jahr das Projekte „Farbe ins Feld" ins Leben gerufen, bei dem Landwirte aufgerufen sind, in und um ihre Ackerflächen Wildpflanzen zu säen, um sowohl die Biodiversität und damit die Attraktivität für Tiere zu erhöhen als auch die optische Wahrnehmung der Felder zu verbessern.
Zudem ist Mais nicht das Ende, sondern vielmehr der Anfang der Fahnenstange. Zahlreiche Hochschulen und Institute forschen seit Jahren mit teilweise gutem Erfolg an Alternativen zum Mais. Die Zuckerrübe beispielsweise hat sich hier als äußerst effektiv herausgestellt, die Durchwachsene Silphie, Topinambur oder Malven sind ebenfalls erfolgversprechende Sorten. Langfristig wird die Biogasnutzung in Deutschland zu einer breiteren Sortenvielfalt auf den Ackerflächen beitragen.
„Pestizidduschen"
Mais hat den geringsten Pflanzenschutzmittel-Index aller Kulturpflanzen. Er wird kurz nach der Aussaat einmal mit einem Herbizid behandelt, danach erfolgt keine weitere Pflanzenschutzbehandlung. Andere Kulturarten, wie der Weizen, werden wesentlich häufiger gespritzt. Für Weizen hat die Studie „Neptun 2000 – Erhebung von Daten zum tatsächlichen Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel im Ackerbau Deutschlands" von der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft eine durchschnittliche Häufigkeit von 3,74 Pflanzenschutzmittelbehandlungen ermittelt. Kartoffeln werden im Schnitt 8,56 mal gespritzt. Mit durchschnittlich 1,24 Behandlungen wird der Mais am wenigsten mit PSM behandelt. Darüber hinaus haben die Landwirte in Deutschland die strengen Auflagen des Pflanzenschutzgesetzes zu erfüllen, das die Ausbringung, die Technik, die Überprüfung der Ausbringtechnik und vieles mehr streng regelt.
„Methanschlupf"
Welche Literaturquelle führt einen Methanschlupf von 15 Prozent an? Seriöse Berechnungen von Georg Friedl (Masterarbeit TUM 2009, „Ökonomische und ökologische Analyse von Biogasanlagen") gehen von rund ein bis zwei Prozent Methanschlupf beim Verbrennungsprozess und einem weiteren Prozent diffusen Emissionen aus. Die Gärrestlager der Biogasanlagen, die nach Bundesimmissionsschutz genehmigt sind, müssen seit 2009 abgedeckt sein, ab 2012 gilt diese Abdeckpflicht für alle Biogasanlagen
Lachgas
Entsteht unabhängig von der Biogasnutzung in der Landwirtschaft, selbst beim Ökolandbau. Bei der Berechnung der Klimabilanz einer Biogasanlage ist die Lachgaserzeugung bereits einbezogen. Die Angabe von bis zu vier Prozent ist dabei erheblich zu hoch angesetzt. Realistisch sind die im Text ebenfalls erwähnten 1,25 Prozent. (Quelle: Dr. Stefan Rauh, Doktorarbeit TUM 2010, „Konkurrenz um Biomasse")
Erosionen
Das landwirtschaftliche Fachrecht regelt die Erosionsgefährdung von Böden sowie die Brachlage von Flächen (Bundesbodenschutzgesetz). Häufig werden Felder nicht direkt nach der Ernte umgepflügt, so dass der Boden mit den Resten des Altbestandes bedeckt ist. Die Erosionsgefahr wird damit minimiert. Andere Landwirte arbeiten mit Mulch- oder Untersaat. Häufig wird nach der Maisernte eine Gründüngung (z.B. Weißer Senf oder Phacelia) als Zwischenfrucht gesät. Diese Pflanzen bedecken den Boden bis ins nächste Frühjahr.
Klimabilanz
Eine durchschnittliche Biogasanlage mit einer Leistung von 190 kW spart im Vergleich zu einem konventionellen Kraftwerk im Jahr rund 650 Tonnen CO2 ein (Quelle: Dr. Stefan Rauh, Doktorarbeit TUM 2010, „Konkurrenz um Biomasse"). Eingerechnet sind dabei unter anderem die Substratbereitstellung, der Anlagenbau und die Technik, diffuse Emissionen (zum Beispiel Lachgas) und der Methanschlupf.
Dass Biogasanlagen – wie im Artikel kritisch erwähnt wird - rund um die Uhr laufen, ergibt sich aus der Tatsache, dass die Förderung nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) 2009 nur diese Fahrweise wirtschaftlich zulässt. Der Fachverband Biogas hatte bereits zur EEG-Novelle 2004 gefordert, dass ein Vergütungssystem eingeführt wird, dass denjenigen Biogasanlagenbetreiber belohnt, der den Strom dann ins Netz einspeist, wenn der Bedarf hoch ist. Dieses Element ist von der Politik in den Novellen 2004 und 2009 nicht aufgegriffen worden. Im EEG 2012 sind nun endlich Ansätze enthalten. Den Anlagenbetreibern kann das Versagen der Politik nicht zum Vorwurf gemacht werden. Gerade im Zusammenspiel mit den anderen fluktuierenden erneuerbaren Energien hätte Biogas bereits in den vergangenen sieben Jahren die wertvolle Ausgleichsfunktion wahrnehmen können.
Die Nutzung der in der Biogasanlage anfallenden Wärme ist nicht immer leicht zu realisieren, weil die Biogasanalagen zweckmäßigerweise in der Nähe der Biomasseproduktion im ländlichen Raum errichtet werden, um die Transportwege möglichst kurz zu halten. Mit dem EEG 2009, das die Kontrollen des Umweltgutachters eingeführt hat, sind viele Biogasanlagen mit sinnvollen Wärmekonzepten entstanden. Viele Betreiber haben so genannte Satelliten-Blockheizkraftwerke an Standorten installiert, wo die Wärme optimal genutzt werden kann (z.B. an Schulen, Schwimmbädern, Krankenhäusern). Diese werden per Mikrogasleitungen über Entfernung von bis zu zehn Kilometer mit dem Biogas aus der Biogasanlage betrieben. Der Vorteil gegenüber Wärmeleitungen/-netzen besteht in den wesentlich geringeren Verlusten. Bei den wenigsten Biogasanlagen wird gar kein Anteil der anfallen Wärme genutzt.
Abgesehen davon bleibt in allen Großkraftwerken im Kondensationsbertrieb die anfallende Wärme ungenutzt. Deshalb erreichen Kohlekraftwerke nur einen Wirkungsgrad von 35 Prozent. Eine Biogasanlage, die nur die Wärme zur Beheizung des eigenen Fermenters nutzt, erreicht bereits einen Wirkungsgrad von über 40 Prozent. Hier wird zwischen Biogas und konventioneller Energieerzeugung mit zweierlei Maß gemessen. Das EEG 2012 fordert nun für Neuanlagen eine Mindestwärmenutzung von 60 Prozent, die mit Inbetriebnahme ab dem 01.01.2012 erfüllt werden muss.
Wenn am Ort der Biogasanlagen nicht eine Wärmenutzung von 40 bis 50 Prozent realisiert werden kann, ist es vorteilhaft, das Biogas zu Biomethan aufzubereiten und ins Erdgasnetz einzuspeisen. An geeigneter Stelle mit hohem Wärmebedarf wird das Biomethan wieder aus dem Netz entnommen und in Strom und Wärme umgewandelt werden kann. Damit lässt sich eine optimale Wärmenutzung realisieren.
Quelle: Fachverband Biogas