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Erneuerbare Energien

Seit der Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) nimmt die energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe beständig an Bedeutung zu.

Erdgas und Solar ist ein günstige und umweltfreundliche Kombination.

Allgemeines zu Erneuerbaren Energien

Der Gesetzgeber hat die Vergütungsbedingungen für Erneuerbare Energien verändert und somit einen Anreiz für den Einsatz neuartiger Technologien geschaffen.

Dennoch ist die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen von weiteren Parametern abhängig:

  • Anlagentechnik
  • Standortwahl
  • Einsatzstoffe
  • Fördermöglichkeiten
  • Gesetzliche Rahmenbedingungen
  • Energieverwendung

Schema Biogas-Erzeugung und -Verwendung

Biogas – die ökologische Alternative

Biogas entsteht durch anaerobe Fermentation, das heißt Vergärung unter Ausschluss von Luft. Es setzt sich aus 50 bis 75 % Methan und 25 bis 45 % Kohlenstoffdioxid zusammen. Der energetisch nutzbare Teil des Biogases ist Methan. Je nachdem, welche Stoffe für die Produktion eingesetzt werden, kann Biogas auch geringe Mengen Stickstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Ammoniak und Kohlenstoffmonoxid enthalten.

Anwendungsmöglichkeiten

Der Einsatz von Biogas ist vielseitig. Er erstreckt sich von der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) über Biogastankstellen bis hin zur Einspeisung in das Erdgasnetz.

Um Biogas in das Erdgasnetz einspeisen zu können, sind verschiedene Voraussetzungen zu erfüllen. Die Hauptkriterien sind die Herstellung eines ausreichenden Brennwertes und des Wobbe-Index. Dazu müssen vor allem das enthaltene Kohlenstoffdioxid und andere Inhaltsstoffe entfernt werden, damit möglichst reines Methan vorliegt. Ist das Biogas wie beschrieben aufbereitet, sprechen wir von BioErdgas.

Durch verschiedene Verfahren kann Biogas zu Bioerdgas aufbereitet werden. Die gebräuchlichsten Technologien sind die Druckwasserwäsche (DWW) und die Druckwechseladsorbtion (PSA - Pressure Swing Adsorption). Um BioErdgas einspeisen zu können, muss es so konditioniert werden, dass Erdgasqualität erreicht wird.

Kraftstoffe

Bioethanol:

  • entsteht durch Gärung aus Biomasse (zuckerhaltige, stärkehaltige Pflanzen), anschließend Destillation und Filtration
  • Anwendung: Beimischung in Ottokraftstoffen (5 – 10 %)

Biodiesel:

  • entsteht durch Veresterung (chemische Reaktion) aus Biomasse (Pflanzenöl)
  • Anwendung als Ersatz für mineralischen Dieselkraftstoff

Holzbrennstoffe

  • gelten als CO2-neutral
  • verursachen hohe Staub-, CO-, NOX-, SO2-Emissionen
  • Heizwerte:
    • 2,0 Kilowattstunde/Kilogramm bei 55 % Feuchte – waldfrisch
    • 3,4 Kilowattstunde/Kilogramm bei 30 % Feuchte – einen Sommer gelagert
    • 4,0 kKilowattstunde/Kilogramm bei 20 % Feuchte – zwei Jahre gelagert

Holzpellets:

  • getrocknetes, naturbelassenes und gepresstes Restholz aus der Holzverarbeitung (Sägemehl, Hobelspäne) zu stäbchenförmigen Pellets gepresst
  • Heizwert 4,9 Kilowattstunden/Kilogramm

Holzhackschnitzel:

  • zerkleinertes Rest- und Schwachholz, Rinde, unbehandeltes und unbelastetes Altholz (Hackgut)
  • Heizwert ist abhängig von Restfeuchte und Holzart (siehe Holzbrennstoffe)

Holzscheite:

  • bestehen aus Bäumen und Baumstammteilen, die nicht in der holzverarbeiteden Industrie genutzt werden können
  • Scheite haben normalerweise einen Durchmesser von mehr als 14 Zentimeter und eine Länge von 30 bis 100 Zentimeter
  • Heizwert ist abhängig von Restfeuchte und Holzart (siehe Holzbrennstoffe)

Geothermie

Oberflächennahe Geothermie:

  • Nutzung von Wärmequellen zum Beispiel Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden und Grundwasserbrunnen im oberen (zugänglichen) Teil der Erdkruste
  • zum Heizen und Kühlen von einzelnen Gebäuden (oder Gebäudekomplexen), meist als Wärmepumpenheizung
  • tageszeitlich, saisonal und vom Klima unabhängige Energiequelle

Tiefengeothermie:

  • die Tiefengeothermie bietet die Möglichkeit von größer dimensionierten Energieversorgungsprojekten inklusive der Produktion von elektrischer Energie
  • unter geologischen Bedingungen kann Thermalwasser aus wasserführenden Schichten (Aquiferen) genutzt werden
  • an ausgewählten Standorten kann ab 4.000 Meter Tiefe auf ausreichende Temperaturen und Wassermengen gestoßen werden

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

  • KWK-Anlagen sind Energieumwandlungsanlagen, die gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen. Beispiele: Blockheizkraftwerke (BHKW), Gas- und Dampfturbinen und Brennstoffzellen

  • je nach Anlagentyp können folgende Energieträger eingesetzt werden:
    Biogas, Klärgas, Deponiegas, Pflanzenöl, Holz, Bioethanol, Siedlungsabfälle (Müllverbrennung und Deponiegas), Wasserstoff sowie Solar- und Geothermie

Solarthermie

  • aktive Nutzung: konstruierte Absorberflächen (Sonnenkollektoren) sammeln Sonnenwärme und transportieren diese mit Hilfe eines Mediums zum Beispiel zu einem Wärmespeicher
  • passive Nutzung: Ausrichtung des Hauses bzw. der Architektur an der Sonneneinstrahlung sowie dem überlegten Einsatz von wärmespeichernden und wärmedämmenden Materialien
  • Richtwerte: für Warmwasserbereitung etwa 1 bis 1,5 Quadratmeter pro Person für Warmwasser und Heizungsunterstützung ewta 2,5 Quadratmeter pro Person