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Biomasse oder Kernenergie
was setzt weniger CO2 frei?

Von Eike Roth
(
Eike.Roth@energie-fakten.de, Lebenslauf)

Roth

Die graue Energie

Kraftwerke gibt es nicht umsonst. Kein Kraftwerk fällt vom Himmel, kein Kraftwerk läuft völlig von alleine und kein Kraftwerk verschwindet von selbst wieder spurlos von der Erde. Im Gegenteil, für die Errichtung eines jeden Kraftwerkes, für seinen Betrieb einschließlich Wartung, Instandhaltung und ggf. Brennstoffbeschaffung und für seinen Abriss muss immer Geld ausgegeben werden, und die entsprechenden Tätigkeiten sind immer mit einem mehr oder weniger großen Energieverbrauch verbunden. Dass dieses Geld bei der Berechnung der Stromgestehungskosten zusätzlich zu den reinen Brennstoffkosten berücksichtigt werden muss, ist selbstverständlich. Das geschieht auch normalerweise. Aber auch die für die Errichtung, die komplette Betriebsführung und den Abriss einschließlich aller zurechenbaren Tätigkeiten erforderlichen Energiemengen müssen bei einer vollständigen Betrachtung mit berücksichtigt werden. Das wird leider des öfteren nicht gemacht. Für diese Energiemengen wird in der Literatur manchmal die Bezeichnung “graue Energie“ verwendet.

Diese „graue Energie“ wird generell aus dem „normalen Energiemix“ einer Volkswirtschaft bestritten. Sie ist stets auch mit CO2-Freisetzungen verbunden, solange es keine CO2-freie Volkswirtschaft gibt. Als Beispiel für solche CO2-Freisetzungen seien die jeweils erforderlichen Transporte genannt, die meist mit benzin- oder dieselgetriebenen Fahrzeugen durchgeführt werden. Über seine „graue Energie“ setzt daher jedes Kraftwerk CO2 in die Atmosphäre frei, auch wenn es selbst – wie ein Kernkraftwerk, ein Windkraftwerk oder ein Sonnenkraftwerk – in seinem Betrieb kein CO2 freisetzt. Ein wirklich CO2-freies Kraftwerk gibt es nicht.

Das Besondere an Biomasse-Kraftwerken

Biomasse-Kraftwerke verbrennen Biomasse (z. B. Holz, Stroh etc.) und wandeln dann die dabei erzeugte Wärme in Strom um. Insofern setzen sie in ihrem Betrieb zwangsweise CO2 frei. Aber nur so viel, wie die Pflanzen, die die Biomasse bilden, vorher bei ihrem Wachsen der Atmosphäre über Fotosynthese entnommen haben. Der Zyklus „Wachsen der Pflanze und Verbrennen der Pflanze“ ist in sich daher CO2-neutral. Daraus wird üblicherweise die Behauptung abgeleitet, dass auch Biomasse-Kraftwerke CO2-neutal wären. Das stimmt aber nur unter Ausklammerung der „grauen Energie“. Da diese bei den meisten Biomasse-Kraftwerken aber nicht vernachlässigbar ist, muss sie für CO2-Bilanzen grundsätzlich mit berücksichtigt werden.

Das Besondere an Kernkraftwerken

Auch Kernkraftwerke haben ihre „graue Energie“. Sie sind daher ebenfalls nicht CO2-frei im strengen Sinne. Das Besondere an ihnen ist jedoch ihre große Energiedichte. Aus einem kg Uran gewinnt man ganz grob etwa eine Million Mal so viel Energie wie aus einem kg Kohle. Die „graue Energie“ von Kernkraftwerken ist daher relativ sehr klein.

Die CO2-Bilanz von Kernkraftwerken

Die über ihre „graue Energie“ von Kernkraftwerken in die Atmosphäre freigesetzte CO2-Menge macht nur ungefähr ein Prozent der CO2-Menge aus, die bei Erzeugung der gleichen Strommenge in einem Kohlekraftwerk freigesetzt wird. Da bei einem Kernkraftwerk keine weitere CO2–Freisetzung im Betrieb erfolgt, reduziert ein Kernkraftwerk die CO2-Freisetzung gegenüber einem Kohlekraftwerk insgesamt etwa um den Faktor 100. Das ist so viel, dass Kernenergie als „praktisch CO2-frei“ angesehen werden kann. Kernenergie ist daher ein sehr gut geeignetes Mittel zur Bekämpfung drohender Klimagefahren.

Die CO2-Bilanz von Biomasse-Kraftwerken

Der Energieinhalt von Biomasse ist in erster Näherung vergleichbar dem von Kohle. Damit ist er sehr viel kleiner als der von Uran, wie schon angegeben etwa um den Faktor eine Million. Um die gleiche Strommenge zu erzeugen, sind daher im Falle der Biomasse unvermeidbar sehr viel größere Transportleistungen für den Antransport des Brennstoffes zum Kraftwerk erforderlich als bei Kernkraftwerken (auch wenn kleinere und dezentrale Anlagen das Problem wieder etwas entschärfen, beseitigen können sie es nicht). Beim Brennstoff-Transport zeigt sich ein klarer Vorteil der Kernenergie.

Aber Biomasse muss natürlich auch angepflanzt, gepflegt, geerntet und ggf. veredelt (z. B. in Brennstoffpellets gepresst) werden. Auch hierfür sind erhebliche Mengen an „grauer Energie“ erforderlich. Sofern Abfall-Biomasse aus anderen Tätigkeiten (z. B. Holzabfälle aus der Möbelindustrie oder Stroh aus dem Getreideanbau) zur Energiegewinnung herangezogen wird, können die für Anbau (einschließlich Düngung), Ernte und zum Teil auch für die Verarbeitung notwendigen Energiemengen diesen anderen Zwecken zugeordnet werden - was natürlich etwas willkürlich ist. Bei einer solchen Betrachtung ist dann Abfall-Biomasse relativ günstig in der CO2-Bilanz und damit auch relativ „klima-günstig“. Allerdings sind die verfügbaren Abfallmengen im Verhältnis zum CO2-Problem recht klein, sodass auf diese Art nur ein kleiner Beitrag zu seiner Lösung gewonnen werden kann.

Sowie Biomasse aber gezielt zur Energiegewinnung in Energieplantagen angebaut werden soll, müssen alle energetischen (und geldlichen, aber das ist nicht Gegenstand dieser Betrachtung) Aufwendungen für die Biomasse der beabsichtigten Energiegewinnung zugeordnet werden. Dann schaut Biomasse gar nicht mehr so gut aus. Vor allem bei stark veredelter Biomasse – z. B. beim viel gerühmten Biodiesel, bei dem noch eine Umwandlung in flüssigen Treibstoff erfolgt – kommt die „graue Energie“ durchaus bereits in die Größenordnung der in der Biomasse selbst enthaltenen Energie. Die CO2-Reduktionsfaktoren (die angeben, wie viel mal weniger CO2 bei Biomasseanlagen freigesetzt wird als bei der Verwendung von Kohle, jeweils alle Freisetzungen berücksichtigt) liegen daher relativ nahe bei eins und es ist zweifelhaft, ob sich solche Biomasseanlagen überhaupt für eine ausreichende CO2-Reduzierung eignen.

Die Klimabilanz von Biomasse-Kraftwerken

Aber selbst wenn die CO2-Bilanz als solche gut genug ist, eine CO2-Bilanz ist noch keine Klimabilanz. Um in Energieplantagen ausreichende Erträge zu erreichen, ist nämlich meist künstliche Düngung erforderlich. Kunstdünger ist aber nicht nur sehr energieintensiv (was sich entsprechend auf die CO2-Bilanz auswirkt), sondern bei seiner Anwendung werden grundsätzlich auch Stickoxide (sgn. NOx)in die Atmosphäre freigesetzt. Und diese Stickoxide sind ihrerseits selbst Treibhausgase, d. h sie tragen zusätzlich zum Treibhauseffekt bei. Diese Treibhauswirkung ist zu der des CO2 hinzuzurechnen. Insbesondere ist da das N2O zu erwähnen, das ein 200-Mal so starkes Treibhausgas ist wie CO2. Jede N2O-Freisetzungsmenge wirkt daher so stark auf das Klima ein, wie die 200-fache CO2-Freisetzungsmenge.

Über den Stickstoffkreislauf aus der Düngung und damit auch über die dadurch erfolgende Freisetzung von NOx wissen wir noch viel zu wenig Bescheid. Der Effekt muss jedoch auf jeden Fall mit berücksichtigt werden und es könnte durchaus sein, dass Energieplantagen sich als grundsätzlich wenig geeignet erweisen, das Klimaproblem zu entschärfen. Hier ist noch dringender Forschungsbedarf gegeben.

Biomasse als Kohlenstoffspeicher

Die Klimabilanz von Biomasse-Kraftwerken kann also noch nicht abschließend beurteilt werden. Aber selbst wenn sie sich grundsätzlich zur Klimabekämpfung eignen, ist zu überlegen, ob es nicht noch günstiger ist, die Biomasse nicht gleich wieder zu verbrennen, sondern sie als Zwischenspeicher für Kohlenstoff zu verwenden. In geeigneter Form kann Biomasse sicher für einige Jahrhunderte risikolos gelagert werden. Solange entzieht sie dann den in ihr eingebauten Kohlenstoff der Rückkehr in die Atmosphäre. Nach dieser Zeit haben wir voraussichtlich sehr viel bessere Möglichkeiten als heute, gegen drohende Klimaänderungen anzukämpfen. Natürlich ist das bis zu einem gewissen Grad eine Verlagerung der Problemlösung auf unsere Kinder, aber wenn wir das Klimaproblem nicht lösen, wird das für unsere Kinder sehr viel folgenschwerer sein, als wenn wir es nur vorläufig lösen und einen Teil der endgültigen Lösung auf sie verschieben. Biomasse als Kohlenstoffspeicher sollte daher ernsthaft in Erwägung gezogen werden.

Graue Energie im normalen Diesel

Die oben angestellten Überlegungen zur „grauen Energie“ gelten nicht nur für Kraftwerke, sondern grundsätzlich analog auch für jeden Energieträger. Also z. B. auch für normalen Diesel-Treibstoff, wie er aus Erdöl gewonnen wird. Wenn man Biodiesel mit normalem Diesel vergleicht, darf man nicht nur beim Biodiesel die „graue Energie“ in Ansatz bringen, sondern man muss das auch beim normalen Diesel tun. Typische Werte der „graue Energie“ von normalem Diesel sind etwa wie folgt (Werte bezogen auf den Energieinhalt im Diesel selbst):

Erdölförderung 6 %
Pipelinetransport zum Hafen 1 %
Schifftransport 1 %
Zwischenspeicherung 1 %
Raffinerie 10 %
Transport zum Endverbraucher 1 %

Insgesamt ergeben sich etwa 20 % „graue Energie“. Deren (üblicherweise erfolgende) Vernachlässigung kann zwar im Einzelfall zu Fehlschlüssen führen, dürfte aber für die Frage, welche Maßnahmen grundsätzlich für eine Klimavorsorge erfolgversprechend eingesetzt werden können, nur wenig Auswirkungen haben.

Zusammenfassung

Zur Reduzierung der CO2-Freisetzungen können Kernkraftwerke sehr viele effektiver beitragen als Biomasse-Kraftwerke. Hinsichtlich der Klimaproblematik ist bei letzteren zusätzlich noch deren Freisetzung an Stickoxiden zu beachten. Aus Klimagesichtspunkten sollte Biomasse besser als Kohlenstoffspeicher verwendet werden und nicht gleich wieder in Kraftwerken verbrannt werden.

Siehe auch

Literatur

  • "Globale Umweltprobleme - Ursachen und Lösungsansätze" von Eike Roth
    Friedmann Verlag München 2004, ISBN -933431-31-X

 

Diese Antwort entstand auf die Frage eines Lesers im Februar 2005.

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