Wie Biomasse mithelfen kann, das Energieziel zu erreichen

Mehr als 70% des Schweizer Walds sind im Besitz der Öffentlichkeit (Gemeinden oder Städte). Keystone

In der Schweiz steckt ein grosses Energiepotenzial in der Biomasse – wie Holz, Hofdünger und Speisereste. Doch um dieses Potential zu nutzen, braucht es mehr als technologische Innovationen.

BiomasseExterner Link ist derzeit die zweitwichtigste heimische erneuerbare Energiequelle der Schweiz (die wichtigste ist Wasserkraft). Biomasse – also Pflanzen oder andere organische Stoffe – kann auf vielfältige Weise energetisch genutzt werden: So kann beispielsweise Holz zur Wärmeerzeugung verbrannt werden, Pflanzenreste können chemisch zu flüssigen Biokraftstoffen verarbeitet werden, und Hofdünger kann von Bakterien abgebaut werden, um Biogas freizusetzen, das wiederum zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Forscher der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) sagen nun, dass die Menge an nachhaltiger Energie, die aus Biomasse gewonnen wird, doppelt so hoch sein könnte wie heute.

Ihre Argumentation basiert auf der ersten umfassenden BerechnungExterner Link der potenziellen Energie aus allen Arten von Schweizer Biomasse – sei es Holz aus dem Wald, Wirtschaftsdünger aus landwirtschaftlichen Betrieben oder Speisereste. Das WSL-Team schätzt, dass theoretisch alles, was aus Biomasse gewonnen werden könnte, jährlich 209 Petajoule (PJ) Energie produzieren könnte – das entspricht ungefähr dem Energiegehalt von 4,8 Millionen Tonnen Rohöl oder 19% des gesamten schweizerischen Energieverbrauchs.

Theorie versus Realität

Aber 209 PJs sind nur die theoretische Energiemenge. Tatsächlich kann nur etwas weniger als die Hälfte davon kostengünstig und nachhaltig aus Biomasse gewonnen werden. Und da die Schweiz bereits rund 53 PJs Biomasse pro Jahr für die Energiegewinnung nutzt, verbleiben zusätzlich 44 PJs pro Jahr ungenutztes, nachhaltiges Energiepotenzial aus Biomasse.

«209 PJs sind das theoretische Potenzial – wichtig für die Energiewende in der Schweiz ist aber das nachhaltige Potenzial», erklärt Oliver TheesExterner Link, WSL-Forscher und Studienleiter, und verweist auf den zukünftigen Energieplan der Schweiz, die Energiestrategie 2050Externer Link.

Die WSL-Studie, die im August als Projekt des Schweizerischen Kompetenzzentrums für Bioenergieforschung (SCCER BIOSWEETExterner Link) veröffentlicht worden ist, wurde nur wenige Monate nach der Entscheidung der Schweizer Stimmbürger durchgeführt, den nationalen Energieplan voranzutreiben. Eines seiner Ziele ist es, mehr Energie aus erneuerbaren Quellen, einschliesslich Biomasse, zu gewinnen. SCCER hat sich zum Ziel gesetzt, 100 PJs pro Jahr zu erreichen.

Die WSL-Forscher fanden heraus, dass der Grossteil der zusätzlichen 44 PJs an nachhaltiger Biomasse-Energie in Hofdünger, ein kleinerer Anteil in Waldholz enthalten sind. Zu den übrigen Quellen gehören Nebenprodukte aus dem landwirtschaftlichen Pflanzenbau, organische Abfälle aus Industrie und Haushalt sowie Klärschlamm.

Die Erschliessung dieses ungenutzten Energiepotenzials könnte der Schweiz helfen, ihr 100-PJs-Ziel zu erreichen. Fortschrittlichere Energieumwandlungs-Technologien werden laut Thees zwar hilfreich sein, aber die Wissenschaft werde nur die Hälfte der Gleichung ausmachen – vor allem, wenn es darum geht, mehr Holz aus Schweizer Wäldern zu nutzen.

«Für Waldholz können wir dieses zusätzliche Potenzial nutzen – vor allem im Jura und im Voralpenraum, wenn wir die derzeitigen Methoden der Waldbewirtschaftung ändern», sagt er. Das hängt zum einen von den Forstwirten selbst ab, aber auch von der Marktsituation. Im Moment ist die Marktsituation sehr schlecht.»

Märkte und Management

Die Schweizer Holzernte ist rückläufig, was zum Teil auf den starken Schweizer Franken zurückzuführen ist. Im Jahr 2016 wurde es für Waldbesitzer so unwirtschaftlich, Holz zu ernten, dass die Holzmenge den niedrigsten Wert seit zehn Jahren erreichte.

«In einer solchen Marktsituation ist es fast unmöglich, mehr Holz zu ernten – man muss einen Käufer haben», erklärt Thees.

Über 70% der Schweizer Wälder befinden sich in öffentlichem Besitz. Öffentliche Waldbesitzer wie Städte und Gemeinden sind laut Thees in der Regel weniger an der Ernte interessiert als private Eigentümer und eher bereit, die Wälder zur Erholung oder als geschütztes Land zu nutzen. Im Zusammenhang mit dem Klimawandel und der Suche nach Lösungen für eine nachhaltige Entwicklung sollten die Eigentümer öffentlicher Wälder aber von ihrer Verantwortung überzeugt werden, mehr Holz für die stoffliche und energetische Nutzung zu verwenden.

Ähnliche wirtschaftliche Herausforderungen bestehen für die Nutzung von Schweizer Hofdünger zur Erzeugung von Biomasse-Energie. Derzeit ist es schwierig, Gülle von den relativ kleinen Schweizer Betrieben für eine nachhaltige Bioenergie-Produktion zu besorgen. Thees ist der Ansicht, dass die Forschungs- und Politikprioritäten die Entwicklung von Technologien zur Erzeugung von Energie aus Gülle von kleineren Betrieben sowie eine bessere Zusammenarbeit mit den Landwirten einschliessen sollten.

Biomasse-Puffer

Wenn die Schweiz einen Weg findet, diese Energie zu nutzen, würden die zusätzlichen 44 PJs an potenziell nachhaltiger Biomasse-Energie nur rund 9% des jährlichen Gesamtenergie-Verbrauchs des Landes ausmachen. Die Nutzung von Biomasse hat jedoch erhebliche Vorteile gegenüber anderen erneuerbaren Energien. Zum einen lässt sie sich kontrollierter gewinnen und speichern als Sonnen- oder Windenergie, die oft von natürlichen Prozessen wie Wetter oder jahreszeitlichen Schwankungen abhängig ist. Biomasse ist eine äusserst vielseitige erneuerbare Energiequelle und kann zur Erzeugung von Wärme, Strom, Gas, festen und flüssigen Brennstoffen verwendet werden.

Die WSL-Forscher schlagen vorExterner Link, dass Biomasse als Puffer dienen könnte, um «die Fluktuation anderer erneuerbarer Energien auszugleichen» und «Energieengpässe zu vermeiden».

Die verbleibenden Hürdensind die Effizienz der Technologie zur Umwandlung von Biomasse in Energie und die Optimierung der Lieferkette, sagt Matthias Erni vom WSL. Er hat die Biomasse-Studie mitverfasst.

Dennoch sind er und seine Kollegen optimistisch, dass das Ziel des SCCER, bis ins Jahr 2050 rund 100 PJs Energie pro Jahr mit Biomasse zu decken, keine Utopie ist.

Energiestrategie 2050 auf einen Blick

Atomverbot: keine neuen Kernkraftwerke. Die bestehenden Kernkraftwerke können solange in Betrieb bleiben, wie sie als sicher gelten.

Energieeinsparung: Massnahmen zur Reduktion des Strom- und Energieverbrauchs: dazu gehören z.B. Steuererleichterungen für energieeffiziente Hausrenovierungen.

Förderung erneuerbarer Energien: Bestimmungen, die sicherstellen, dass mehr Energie aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird. So sollen z.B. neue Anlagen schneller genehmigt werden.

Erhöhung des Netzzuschlags: Der Netzzuschlag, den jeder Haushalt und die meisten Unternehmen zahlen müssen, wird von 1,5 Rappen pro Kilowattstunde auf 2,3 Rappen erhöht. Damit soll die Energiewende finanziert werden.

 

Eine alte Ressource neu erfinden

Für das Nationale Forschungsprogramms (NFP) «Ressource HolzExterner Link» des Schweizerischen Nationalfonds standen 18 Mio. Franken zur Verfügung. Ende 2016 wurde das Programm nach einer fünfjährigen Laufzeit beendet. Dessen ErgebnisseExterner Link wurden kürzlich veröffentlicht.

Ziel des Programms, das im Auftrag der Schweizer Regierung und mit rund 30 Forschenden aus Institutionen im ganzen Land durchgeführt wurde, war es, praktische Wege zu finden, um Schweizer Holz als nachwachsende Ressource für Brennstoffe und Chemikalien sowie für Materialien in vielen verschiedenen Branchen, insbesondere im Bauwesen, zu fördern. 

«Um eine Zukunft zu haben, muss sich Holz neu erfinden. Es wird als edles Material angesehen, aber wir müssen sein Innovationspotenzial als Hightech-Komponente besser ausschöpfen», sagt Martin Riediker, Vorsitzender des Lenkungsausschusses des Projekts.

(Übertragung aus dem Englischen: Peter Siegenthaler)