Keine Energiequelle ist so alt wie Holz. Die ersten Feuer wurden damit gemacht, das erste Metall wurde mit Holzkohle verhüttet. Über zehntausende Jahre haben Menschen mit Holzfeuern gekocht. Es ist uns vertraut und erscheint natürlich. Dieses Image wird heute gern ausgenutzt.

Wer nach Kurzumtriebsplantagen googelt trifft nicht nur auf den Euphemismus “Energiewälder”, sondern auch auf reihenweise unkritischer Artikel. Der deutsche Artikel in der Wikipedia ist ein gutes Beispiel dafür. Dabei wären Vorbehalte nach der Entwaldung ganzer Länder im 17. und 18. Jahrhundert durchaus angebracht.

Natürlich hat sich in der Zwischenzeit einiges geändert. Das Wachstum von Bäumen wurde wissenschaftlich untersucht und der Holzertrag optimiert. Die Plantagen sind strickte Monokultur und Bäume werden nicht mehr über Jahrzehnte wachsen gelassen, sondern ihr Holz im Abstand von wenigen Jahren abgeerntet. Die Bäume treiben daraufhin wieder aus. Das geht so über 20-25 Jahre, bis die Pflanzen gerodet und neu angepflanzt werden müssen, weil der Ertrag sonst abfällt.

Der Ertrag ist wetterabhängig. Aber ein üblicher Wert scheint bei 10 Tonnen Trockenmasse pro Hektar oder 1kg pro Quadratmeter zu liegen. Großzügig gerechnet kann man von einem Heizwert von 5kWh (18MJ) pro kg Trockenmasse ausgehen. Nun kann man sich aussuchen, wie man die Energie des Holzes benutzen will. In einer Heizung braucht man etwa 2,5kg Holz um den Heizwert von 1kg Heizöl zu erreichen. Deutschland hat einen Ölverbrauch von über 100mio Tonnen. Um die gleiche Energiemenge zu bekommen, bräuchte man jedes 250mio Tonnen Holz, für die man 25mio Hektar Land bräuchte. Deutschland hat aber nur 34mio Hektar – und man hätte immernoch kein Stück Kohle und keinen Kubikmeter Gas ersetzt.

Wenn man Strom aus dem Holz erzeugen will, dann hängt es vom Kraftwerk ab, wieviel Strom dabei entsteht. In einem großen Kraftwerk mit mehreren hundert MW und etwa 40% Effizienz kann man aus einem Kilogramm etwa 2kWh Strom erzeugen. In kleineren Kraftwerken ist die Effizienz sehr viel schlechter und es wird deutlich weniger, wie in dem kleinen Altholzkraftwerk, über das ich einmal geschrieben haben.

Nun fällt es leicht, das zu vergleichen. 2kWh pro Jahr (aus einem Kilo jährlicher Holzernte pro Quadratmeter) entsprechen 228 Milliwatt pro Quadratmeter. Würde man das Gas einer Biogasanlage ähnlich effizient benutzen und nicht nur in einfachen Motoren verbrennen, kämen sie auf ganz ähnliche Werte. Auch das sollte nicht überraschen, denn alle Pflanze beziehen ihre Energie aus Photosynthese. Die ist begrenzt durch Sonneneinstrahlung, Wassermengen und Wachstumsbedingungen. Natürlich gibt es Unterschiede von Pflanze zu Pflanze, aber unter gegebenen Bedingungen sind keine weltbewegenden Unterschiede zu erwarten.

Mit dem Holz von einer Million Hektar kann man im Jahresschnitt etwa 2,3 GW Strom erzeugen. Deutschland hat einen Bedarf von 70GW und jeder kann sich selbst vorstellen, wieviel Nutzen dem Flächenverbrauch gegenübersteht und was hinter den Meldungen stehen muss, dass Heizöl durch Holzpellets verdrängt wird. “Holzabfälle” gibt es in diesen Mengen nirgendwo.

Kommentare (18)

  1. #1 John Sinclair
    13. August 2015

    Das heißt also, dass wir hier einen Stromwirkungsgrad von 0,2% haben?
    (Input von 125W/m², Output von 0,228 W/m²)
    Der Solarpark Lieberose, der hier im Blog mal vorgestellt wurde, ist da mit 3% aber um eine Größenordnung besser.
    (Input von 125MW/km², Output von 6MW auf 1,6km²)

    Photovoltaik braucht also für die gleiche Leistung ein Zehntel der Fläche, keine Bewirtschaftung (Monokultur + evtl. Pestizideinsatz) und hat zusätzlich das Potential höhere Wirkungsgrade zu erreichen mit neuer Zelltechnologie.
    Achja: Und Solarzellen kann man im Gegensatz zu Bäumen auch auf Dächer setzen.

    Kann man also pauschal sagen, dass Photovoltaik besser ist als Biomasse?

    • #2 wasgeht
      13. August 2015

      Ja, eine Größenordnung besser. Also statt mehr als das ganze Land braucht man mit PV nur einen großen Teil des Landes.

      (Ist halt teurer und Energie speichern wird noch teurer.)

  2. #3 Turi
    13. August 2015

    Da dürften selbst Solarzellen besser sein. Die haben ja nur einen Wirkungsgrad von 20%* und müssen erst aufwendig aus Silizium hergestellt werden. Aber dafür liefern sie die Energie gleich als elektrische Energie, was sehr nützlich ist. Und auch noch viel mehr davon. Und viel schädlicher als eine Monokultur wird das für die benutzte Fläche auch nicht sein, vor allem wenn man die sehr intensive Nutzung so einer Baumzucht berücksichtigt.

    *Selbst das Beispiel hier: https://scienceblogs.de/wasgeht/2015/05/22/warum-erzeugen-solarparks-so-wenig-strom/
    hatte noch 4W/m². Und da handelte es sich um Dünnschichtsolarzellen mit einem Wirkungsgrad von 10%

  3. #4 Turi
    13. August 2015

    @John Sinclair: Da hatten wir beide den gleichen Gedanken.

  4. #5 John Sinclair
    13. August 2015

    @wasgeht
    “Möglich” ist ja schonmal ein Fortschritt zu “unmöglich”, auch wenn es absolut irrwitzig ist ;).
    Hast du eigentlich vor einen Übersichtsartikel mit einer Art Rangliste für die Erneuerbaren zu schreiben? Mittlerweile sind ja schon einige Artikel dazu zusammengekommen.

    Momentan sieht es für mich so aus, dass Windenergie bei weitem die effizienteste (wenig Flächenverbrauch) und günstigste Variante ist (EEG-Umlage von Photovoltaik war 2012 5mal so hoch pro kWh).

    @Turi
    Geschwister im Geiste ;)

    • #6 wasgeht
      13. August 2015

      Ja, kommt irgendwann noch.

      Windenergie fehlt noch und noch ein paar Grundlagen zur Solarenergie. Dann ist da noch die Frage nach dem Potential der Wasserkraft. Irgendwann muss ich mich auch mal um Osmosekraftwerke kümmern. Dann so Zeug wie das Potential von Fäkalien in der Biogaserzeugung, Stroh auf den Feldern etc.pp.

  5. #7 John Sinclair
    13. August 2015

    Letztlich ist die Grundlage aller Biomasse ja die Photosynthese und laut der FAO hat die eine Effizienz von 3-6%.
    (“The net result being an overall photosynthetic efficiency of between 3 and 6% of total solar radiation.”)

    Vor dem Hintergrund scheinen ALLE Konzepte, die mit Biomasse arbeiten, von vornherein zum Scheitern verurteilt, weil Solarzellen immer effizienter sind.
    (Es sei denn man arbeitet mit biologischen Abfällen, die sowieso anfallen.)

    Das gilt dann auch für die Algenreaktoren, von denen immer mal wieder die Rede ist. Bei dem Aufwand, den die da treiben, frage ich mich, ob überhaupt ein Netto-Energiegewinn hinten übrig bleibt…
    Algen, die direkt Methan erzeugen, könnten da aber anders bilanzieren.

  6. #8 dgbrt
    13. August 2015

    Mit Pflanzen verwertbare Energie zu erzeugen hat wohl die schlechteste Effizienz überhaupt.

    Die Verwertung von Biomasse, also Fäkalien und mehr, ist da etwas Anderes. Da wird Abfall zu Energie recycled und trägt einen kleinen Teil zum Energiemix bei.

    Algen sind aber verhältnismäßig einfach zu züchten; das ist wohl eher die Zukunft der Nahrung im Weltall. Ob das schmeckt, weis ich nicht. Aber die Japaner essen das ja auch.

    Unser Erdöl ist aus genau solchen Pflanzen entstanden, da hat es aber 100 Millionen Jahre gedauert, um die Energiereserven so zu komprimieren.

  7. #9 werner
    14. August 2015

    @dgbrt: Algen sind nicht gleich Algen. Es macht geschmacklich schon einen Unterschied, ob man sein Sushi in Nori einwickelt oder eine “undefinierte” Algensuppe zu sich nimmt.

  8. #10 inge schuster
    14. August 2015

    Es geht ja nicht nur um die Erzeugung von Energie, sondern auch um deren Speicherung und Transport. Hier sind neue solartechnische Verfahren bereits in Verwendung/Entwicklung, die auf der Basis der Photosynthese arbeiten und CO2 in Treibstoffe umwandeln.

    Details dazu:N.S.Sariciftci: Erzeugung und Speicherung von Energie. Was kann die Chemie dazu beitragen?
    https://scienceblog.at/erzeugung-und-speicherung-von-energie#.

  9. #11 hubert taber
    14. August 2015

    natürlich kann holz aus energiewäldern öl/gas/kohle nicht ersetzen.
    aber deren einsatz verringern.
    die heizkosten sind bei holz wesentlich geringer als bei öl.
    wäre ein grund für manchen umzusteigen.

    wer an grundlagen interesse hat der möge folgenden link lesen :
    Mod: Link entfernt. In dem Link ist nichts dergleichen zu finden.

    mfg. h.t.

    • #12 wasgeht
      14. August 2015

      Wenn man 2,5mio Hektar braucht um allein den Einsatz von Öl um 10% zu verringern – was dann ungefähr 3% des gesamten Energieverbrauchs sind – dann sollte man es besser gleich ganz lassen. Wir können diese Flächen als Naturschutzgebiete viel besser brauchen.

  10. #13 DasOlli
    14. August 2015
  11. #14 demolog
    14. August 2015

    @ #6 wasgeht
    13. August 2015

    Und Algen als Biomasse (etwa für die Herstellung von Kraftstoffen oder Gas)

    Jede Energieträgerart hat so seine Nischen und sinnvolle Einsatzbereiche. Eine darauf angepasste Vielfallt macht erst den Nutzen als Ersatz für Erdöl und Kernenergie (und Kohle).
    Bei Algen ist davon auszugehen, dass das Automationspotanzial sehr hoch ist, was es interessant macht, da die Anlagen autonom laufen könnten. Ausserdem ist dazu nicht zwingend Land(schaft) notwendig.

  12. #15 demolog
    14. August 2015

    @ #6 wasgeht
    13. August 2015

    Also ich glaube, dass man Stroh völlig vernachlässigen kann. Oder sollte. Stroh hat so viele traditionelle Verwendung, dass man es nicht anderweitig einplanen sollte. Die Strategien Biomasse aus der Landwirtschaft/vom Feld zu Energieträgern zu wandeln ist inzwischen schon so weit ausgeschöpft, dass man sich da wohl keine Gedanken mehr machen braucht. Es kollidiert auch mit ernsthaft ethischen Vorsätzen (Felder zur Nahrungsmittelproduktion). Was trotzdem nebenher anfällt ist derzeit sicher schon mit den bestehenden Anlagen verwertbar. Es gibt also derzeit keinen dringenden Bedarf.

  13. #16 flexibel
    20. August 2015

    Was haben Kurzumtriebsplantagen mit Entwaldung zu tun?

  14. #17 wasgeht
    21. August 2015

    Als man das letzte mal versucht hat, den Energiebedarf ganzer Länder mit Holz zu decken, hat es zur Entwaldung geführt. Es diente nur zur Illustration, dass man mit Holz in der heutigen Zeit wohl keinen großen Anteil des Energiebedarfs stemmen können wird.

  15. #18 elements2energy
    3. September 2015

    Es ist immer die Frage welchen Vergleichsmaßstab man wählt um einer Sache ein hohes oder niedriges Potential beimessen. Der obige Beitrag setzt 2 Prämissen voraus, die meiner Ansicht nach zu einer unfairen Potentialeinschätzung führen.
    1. Kurzumtriebsplantagen werden direkt mit Wald verglichen und mit Entwaldung in Verbindung gebracht.
    2. Dass nicht der komplette (aktuell verschwenderisch hohe) Mineralölverbrauch durch Kurzumtriebsplantagen substituiert werden kann, wird als Beleg für ein geringes Potential angeführt.

    Zu 1.: Kurzumtriebsplantagen sind Ackerkulturen und dürfen keinesfalls auf Waldflächen oder auch Grünland gepflanzt werden. D.h. durch die zusätzliche Holzerzeugung auf Acker können Wälder weniger intensiv genutzt und naturnäher bewirtschaftet werden und führen so genau zu gegenteiligen Effekten als im Artikel angedeutet. Im Vergleich zu intensiv genutzten Ackerkulturen wie Raps, Weizen oder Mais ermöglichen Kurzumtriebsplantagen wiederum eine besonders nachhaltige Flächennutzung, was im übrigen auch von den Naturschutzverbänden wie NABU und BUND in umfangreichen Studien bestätigt wird.

    Zu 2.: Erneuerbare Energiequellen entfalten im Mix miteinander die größte Wirkung und kostengünstigste Bereitstellung einer sicheren klimaschonenden Energieversorgung. Jede eingesparte Tonne CO2 zählt und gleichzeitig sollte immer auch die Kosteneffizienz in Potentialanalysen einbezogen werden. Wenn es beispielsweise möglich ist mit dem gleichen finanziellen Aufwand 10 t CO2 durch die Substitution von Heizöl mit Holz einzusparen wie 1 t CO2 durch Solarstrom, dann ist es zunächst unerheblich ob mit Holz der gesamte D Heizölbedarf gedeckt werden kann.

    Um die Sinnhaftigkeit von Kurzumtriebsplantagen ggf. etwas konkreter einzuordnen ist wohl auch ein Vergleich mit anderen landwirtschaftlichen Energiepflanzen sinnvoll.
    In dieser Broschüre findet man auf der pdf-Seite 6 eine Illustration zum Klimaschutzpotential verschiedener Bioenergie-Wertschöpfungsketten, basierend auf dem Wissenschaftlichen Beirat Agrarpolitik beim Landwirtschaftsministerium: https://www.lignovis.com/fileadmin/user_upload/PDF/Energieholzplantagen_Lignovis_Broschuere_06_2013.pdf

    Daraus geht hervor, dass wir unser landwirtschaftliches Flächenpotential stärker für Kurzumtriebsplantagen als für Biodiesel, Ethanol oder Biogas nutzen sollten.
    Und ja, das Flächenpotential ist da. Bis 2030 werden allein in Deutschland rund 1/3 der Ackerflächen nicht mehr für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion benötigt (bei ausgeglichener Selbstversorgung). Wenn auf diesen 4 Mio. ha effiziente, mehrjährige Energiepflanzen angebaut werden (wie z.B. Kurzumtriebsplantagen), dann könnten damit schätzungsweise 10% der aktuellen deutschen fossilen CO2-Emissionen vermieden werden. Ein wichtiger Baustein würde ich sagen, gerade vor dem Hintergrund, dass z.B. im Wärmebereich Holz wohl langfristig die günstigste erneuerbare Energiequelle sein wird.