Energie-Fakten -> Herausgegriffen -> Kann die öffentliche Fernwärmeversorgung einer Großstadt wie der Landeshauptstadt Stuttgart CO2-neutral auf Biogas umstellt werden?
Veröffentlicht: 25. Mai 2012

Kann die öffentliche Fernwärmeversorgung einer Großstadt wie der Landeshauptstadt Stuttgart CO2-neutral auf Biogas umstellt werden?

Von Harald Müller
(
Harald.Mueller@energie-fakten.de)

Antwort

Harald Müller
Harald Müller
 

In der öffentlichen Diskussion wird gelegentlich gefordert, die öffentliche Fernwärmeversorgung in Stuttgart CO2-neutral auf Biogas umzustellen.

Vorab ist anzumerken, dass die benötigte Biogasmenge nur durch Bioenergiepflanzen erzeugt werden kann, da das bestehende Bioabfallaufkommen bei weitem nicht ausreichend ist. Aus Platzgründen ist der Anbau der Bioenergiepflanzen im Stadtgebiet nicht möglich. Die benötigten Biogasanlagen könnten dezentral außerhalb der Stadt im Anbaugebiet der Pflanzen errichtet werden. Für den Transport des Biogases von den externen Biogasanlagen zur Stadt wird eine Nutzung des bestehenden Erdgasnetzes unterstellt. Dies setzt jedoch voraus, dass das Biogas vor der Einspeisung in das Erdgasnetz zu Bioerdgas aufbereitet wird.

Weiter ist zu berücksichtigen, dass Bioerdgas keinesfalls ein C02-freier Energieträger ist, da bei der Produktion von Biogas und bei der anschließenden Aufbereitung zu Bioerdgas auch konventionelle Energie in Form von z. B. Treibstoffen für Maschinen benötigt wird. Beim Einsatz von Bioenergiepflanzen entstehen je erzeugte kWh (Kilowattstunde) Bioerdgas rund 100 g C02 durch Anbau, Ernte, Dünger und die Prozesse für die Verarbeitung und die Aufbereitung für die Einspeisung in das Erdgasnetz (zum Vergleich Erdgas: 230 g C02/kWh). Die C02-Emissionen von Bioerdgas liegen je nach dem verwendeten Substrat bei der Biogaserzeugung rund 40 % unter denen von Erdgas. Der tatsächliche Wert ist abhängig von der Effizienz der Produktion und zahlreichen Einflussfaktoren wie der eingesetzten Biomasse sowie der Anlagenart und Anlagengröße.

Im Folgenden wird untersucht, welche Anbaufläche benötigt wird, wenn die Fernwärmeerzeugung auf Biogas umgestellt wird. Bei der Fernwärmeerzeugung kommt das Prinzip der Kraftwärmekopplung zur Anwendung. Dabei wird die eingesetzte Primärenergie sehr effizient genutzt, da bei dem Prozess gleichzeitig Strom erzeugt und Fernwärme ausgekoppelt wird. (Siehe auch: Welche Bedeutung hat die Kraft-Wärme-Kopplung?)

Für die weitere Betrachtung wird ein üblicher Nutzungsgrad des eingesetzten Brennstoffs in Höhe von 88 % unterstellt bei einem Wärmeanteil von 50 % und einem Stromanteil von 38 %. (diese Zahlenwerte sind vereinfachende Annahmen für die nachfolgende grobe Flächenermittlung, die tatsächlichen Zahlen sind abhängig von der Witterung und der Betriebsweise der Anlagen)

Der jährliche Fernwärmeabsatz an Endkunden (Haushalte, Industrie und öffentliche Liegenschaften) beträgt im Großraum Stuttgart, abhängig von der Witterung, ca. 1,6 Mrd. kWh. Hierfür ist aufgrund von Leitungsverlusten eine Erzeugung von ca. 1,9 Mrd. kWh Fernwärme notwendig, die überwiegend auf Basis der Brennstoffe Müll und Steinkohle erfolgt. Unter Berücksichtigung des unterstellten Wärme-Nutzungsgrades ergibt sich somit ein jährlicher Biogasbedarf in Höhe von etwa 3,8 Mrd. kWh.

Bei der Bioenergiepflanze Mais liegt der jährliche Energieertrag bei ca. 40.000 kWh je Hektar [1]. Für die Umstellung der Fernwärmeversorgung auf Biogas wird eine zusätzliche Anbaufläche für Mais mit 950 km2 benötigt, das entspricht einem Quadrat mit der Seitenlänge von rund 31 km. Diese Fläche ist fast so groß wie die Flächen des Landkreises Böblingen und des Stadtkreises Stuttgart zusammen.

Neben Mais gibt es weitere Bioenergiepflanzen wie z. B. Zuckerrüben, Raps, Elefantengras oder Pappel, deren Flächenertrag deutlich niedriger ist. Die Nutzung dieser Energiepflanzen würde mindestens zu einer Verdoppelung der vorgenannten Anbaufläche führen.

Unabhängig von den Herausforderungen bei der praktischen Umsetzung sind auch noch die Auswirkungen auf die Kosten einer solchen Umstellung zu erwähnen:
Biogas ist gut doppelt so teuer wie herkömmliches fossiles Erdgas. Darüber hinaus entstehen bei den bereits vorhandenen zentralen Erzeugungsanlagen zusätzliche Kosten für die technische Umrüstung auf Biogas oder es entsteht ein hoher Investitionsbedarf für die Errichtung von neuen dezentralen Erzeugungsanlagen.

Es stellt sich die Frage, welcher Verbraucher sich eine deutliche Erhöhung seiner Heizkosten finanziell leisten kann und möchte. Eine Umstellung der Fernwärmeversorgung auf Biogas würde keinen Beitrag zu den derzeit immer wieder geforderten sozialverträglichen Energiepreisen leisten.

Quellen

  1. Kosten und Nutzen der Energiewende, Prof. Ganteför

Siehe auch