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Nordamerikanische Pellets für Europas Klimaschutz? (Teil 1)

18.02.2021, Lesedauer ca. 10 - 15 Minuten

Dies ist der erste Teil einer Reihe von Artikeln über den boomenden Pellet-Export aus Nordamerika zur damit betriebenen Co-Feuerung in europäischen Kraftwerken. Geklärt werden soll die Frage, ob dieser wachsende Markt nachhaltig versorgt und der Klimaschutz so vorangebracht wird? Oder liegen diverse Naturschutz-Organisationen und andere Kritiker richtig, die dagegen Sturm laufen?

Auslöser für diese Recherche war die Meldung vom 8. Februar 2021, dass der britische Kraftwerksbetreiber Drax sich mit dem kanadischen Pellet-Produzenten Pinnacle Renewable auf eine Übernahme geeinigt hat. Das Forst-Portal forstpraxis.de brachte am 12. Februar eine entsprechende Meldung. Umweltschützer und Medien werfen Drax, Pinnacle und weiteren Pelletproduzenten wie Enviva seit langem Verstöße gegen die forstliche Nachhaltigkeit vor. Außerdem verschlimmere die Co-Feuerung oder komplette Umstellung auf Holzpellets den Klimawandel: Holzpellets würden mehr CO2 freisetzen als die Kohle, die sie ersetzen.

Energetische Biomasse-Nutzung ist (nahezu) CO2-neutral

Dies letzte Argument zieht jedoch nicht. Holz, oder allgemeiner: Biomasse bindet beim Wachstum CO2 aus der Atmosphäre und setzt es beim Verbrennen wieder frei. Sie fügt daher der Atmosphäre effektiv kein CO2 hinzu – Verarbeitung, Bereitstellung, Abgasreinigung etc. kosten aber natürlich gewissen Aufwand, sodass energetische Biomasse-Nutzung ehrlicherweise als nahezu CO2-neutral zu bezeichnen ist.

Öl, Kohle und Erdgas stammen dagegen aus unterirdischen Lagern. Sie zu verbrennen führt der Atmosphäre erhebliche Mengen CO2 hinzu, das zuvor seit hunderten Jahrmillionen von der Atmosphäre getrennt war: Deren CO2-Anteil wird effektiv erhöht. Das gilt selbst dann, wenn dabei je gewonnener Energieeinheit weniger CO2 frei wird als bei Holzpellets, weil die eine geringere Energiedichte aufweisen im Vergleich zu fossilen Energieträgern. Aber dies CO2 war eben zuvor nicht in der Atmosphäre, anders als CO2 aus Biomasse.

Solche Behauptungen sind daher bestenfalls Missverständnisse sich irrender Umwelt- und Naturschützer, schlimmstenfalls aber bewusste Desinformations-Kampagnen seitens der fossilen Industrie, um ihr schmutziges und langfristig tödliches Geschäft zu verteidigen.

Die Frage der Grundlast

Warum aber sollte es (möglicherweise) sinnvoll sein, in Kohle-Kraftwerken teils oder ganz auf die Verbrennung von Holzpellets umzusteigen? Das Ziel der Energiewende ist doch der Ausbau der erneuerbaren Energien, besonders von Wind- und Sonnenkraft? Das ist richtig, aber nicht so einfach. Auch Biomasse, etwa Holz, ist erneuerbar, wobei weder seine Wachstumsrate, noch die vielfältigen weiteren Zwecke der Wälder – die Sicherung der Artenvielfalt, die Bereitstellung von Trinkwasser, die Reinigung der Luft oder als Klimaregulator, als Rohstofflieferant und Erholungsort – aus dem Blick geraten dürfen.

Aber Biomasse ist, anders als Wind- und Sonnenenergie, grundlastfähig: Unabhängig von anderen Faktoren kann eine Biomasse-Feuerung – genau wie eine fossile oder nukleare Quelle – hochgefahren werden, wenn der Bedarf wächst. Bei Nutzung allein von Wind und Sonne als Quellen würde dagegen an einem windstillen Tag mit stark bewölktem Himmel die Stromproduktion zusammenbrechen, während die Nachfrage so groß wie immer wäre.

Die bisherige Lösung für dies Problem sind Kraftwerke, die unabhängig von der stets schwankenden Produktion von Wind- und Sonnenenergie, und zur Not auch bei deren zeitweisem Totalausfall einspringen können. Derzeit sind das fossil oder nuklear betriebene Anlagen. In Deutschland sind es vor allem Kohle-Kraftwerke, die für die Grundlastsicherung zuständig sind – es sei denn, man stellt sie auf Holznutzung um. Die Frage der Nachhaltigkeit solcher Pelletfeuerung behandelt diese Artikel-Serie später.

Spare in der Zeit, dann hast du in der Not

Alternativ braucht es für die allfälligen Schwankungen Speicherlösungen: Wird bei geringer Nachfrage, aber hoher Produktion mehr Wind- und Sonnenenergie bereitgestellt, als das Verbrauchernetz gerade abnehmen kann, so muss diese Überproduktion für später gespeichert werden. Das war im bisherigen Energienetz nur bedingt vorgesehen. Je stärker aber das Versorgungsnetz auf unsteten, erneuerbaren Energieträgern fusst, umso größer wird der Bedarf an Speichern.

Beispiel dafür sind Pumpspeicher: Mit überschüssigem Strom wird Wasser in ein hoch gelegenes Rückhaltebecken gepumpt. Übersteigt die Nachfrage die Produktion, wird dies Wasser in eine Fallstrecke entlassen, an deren Ende es Turbinen antreibt, die wieder Strom produzieren.

Dabei wird Energie von einer Form in eine andere umgewandelt, das ist verlustbehaftet. Ein Pumpspeicher erreicht einen Wirkungsgrad bis zu 80 Prozent, ein Fünftel geht z. B. durch Reibungsverluste oder in den eingesetzten Pumpen verloren. In Deutschland wird gerade die Produktion von Wasserstoff als Speicherlösung propagiert. Zwar wird der Wirkungsgrad bei der Elektrolyse (Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff) mit etwa 70 Prozent angegeben.

Entscheidend ist aber die finale Verwendung: Zum Betrieb von Pkw eingesetzt, sinkt der endgültige Wirkungsgrad von Wasserstoff, aus erneuerbaren Energien produziert, laut dem „DIHK-Faktenpapier Wasserstoff“ (Juni 2020) in Verbrennungsmotoren auf Wasserstoffbasis auf 13 Prozent, in Pkw mit Brennstoffzelle auf 26 Prozent. In einem mit „grünem“ Strom batteriebetriebenen Pkw wird dagegen ein Wirkungsgrad von 69 Prozent erreicht. Der Umweg über die Wasserstoff-Produktion wäre also für diesen Zweck sehr verlustreich. Andere Vorteile – wie das geringere Gewicht gegenüber Batterie-Pkw, die Reichweite und die Möglichkeit zur raschen Betankung – sprechen dafür, doch würde der Strombedarf insgesamt massiv steigen. Die mit Blech verstopften Städte und Straßen, in denen Fußgänger und Radfahrer sich dem Auto unterzuordnen haben, würden auch damit nicht entlastet. Andere Einsatzzwecke für Wasserstoff sind denkbar, aber klar ist: Die ambitionierte Wasserstoff-Strategie der deutschen Regierung hat noch einige Klippen zu überwinden, andere Aufgaben sind dringlicher, vor allem der Ausbau der erneuerbaren Quellen.

Holzstoff kann Strom speichern, wie Lithium

Alternativ zu Wasserstoff – oder allgemeiner: „Power zu X“, also Speicherung von Ökostrom in anderer, chemischer Form – bieten sich Batterien zur Zwischenspeicherung überschüssiger Wind- und Sonnenenergie an. Lithium-Akkus erleben als „Stand der Technik“ seit langem einen Boom, der sich mit fortschreitender Elektrifizierung der Individual-Mobilität noch verstärken wird. Richtig verwendet erreichen Lithium-Ionen-Akkus laut Wikipedia über 90 Prozent Wirkungsgrad. Entsprechend ist Lithium begehrt und teuer, seine Gewinnung führt zu erheblichen Umweltproblemen, das Recycling ist noch unterentwickelt.

Die Alternative zu Lithium: Wie in „Der Atem des Waldes“ (mit Quellenangaben) geschildert, werden aktuell Flussbatterien mit Lignin als Basis für die nötigen Elektrolyte entwickelt. Lignin, umgangssprachlich auch „Holzstoff“ genannt, fällt in großen Mengen als Reststoff bei der Papierproduktion an. Papier – namentlich „holzfreies“, das alterungsbeständiger ist – verwendet bevorzugt die faserförmige Zellulose, das blockförmige Lignin wird entfernt. Bisher wurde dies Lignin meist verbrannt, ein anders nicht brauchbarer Reststoff, der als thermischer Energieträger sinnvoll verwendet wird.

Flussbatterien erreichen derzeit Wirkungsgrade bis 85 Prozent, sie sind unempfindlich gegen Tiefentladung und brauchen kaum Wartung. Anders als Lithium-Akkus sind sie nicht brennbar und erreichen eine doppelt so hohe Lebensdauer. Flussbatterien bestehen aus Tanks und Pumpanlagen, allein deren (theoretisch unbegrenzte) Größe, mithin der Platzbedarf, bestimmt ihre Speicherkapazität.

Solche Infrastruktur zur Strom-Speicherung muss aber, parallel zur Umstellung auf erneuerbare Quellen, erst noch installiert werden. Bis sie aufgebaut ist, muss eine einerseits grundlastfähige, andererseits flexibel fahrbare Energieversorgung sichergestellt werden. Von der Atomenergie verabschiedet Deutschland sich gerade. Daher kommt das zähe, dem Klimaschutz diametral widersprechende Beharren auf der Kohleverstromung bis 2038, das es unmöglich macht, die 1,5- oder 2-Grad-Klimaziele zu erreichen.

Teil 2: Kanada

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