Kurs: Grundlagen und Perspektiven der Energiewende | OnCourse UB

  • Lektion 2

    • Holz als Energiequelle

      Zu Beginn der Lehrveranstaltung wurde bereits besprochen, welch zentrale Rolle Holz als Ressource für die Menschheit bis zum Einbruch der industriellen Revolution gespielt hat. Als Baustoff ist Holz nach wie vor stark nachgefragt. Zur Gewinnung von Wärme und Elektrizität wurde Holz in seiner großen Bedeutung von anderen Energieträgern abgelöst. Da Holz aber ein nachwachsender Rohstoff ist, gewann es auch im Zuge der Energiewende Aufmerksamkeit.

      Holz ist in den Stämmen, Ästen, Zweigen und Wurzeln von Pflanzen enthalten, die als Bäume oder Sträucher wachsen. Das Holz ist im Verhältnis zu andern Pflanzengeweben starr und ermöglicht Pflanzen in die Höhe und Breite zu wachsen. Chemisch gesehen besteht Holz aus einem Gemisch dreier verschiedener Stoffe, das als Lignocellulose bezeichnet wird und in allen Pflanzen enthalten ist.

    • Der Anteil und die Zusammensetzung des Lignins in der Lignoclellulose unterscheidet sich zwischen verschiedenen Pflanzenarten sehr. Holzige Pflanzen enthalten deutlich größere Mengen Lignin als krautige Pflanzen und Gräser. Auch die Hölzer verschiedener Baumarten unterscheiden sich in der Menge und der Art des Lignins das sie enthalten, wodurch Holzarten unterschiedlich hart oder dicht sind. Holz ist chemisch sehr widerstandsfähig und kann nur durch die intensive und langandauernde (Jahre bis Jahrzehnte) Einwirkung von Licht, durch mechanische Einwirkung, durch Enzyme mancher Pilze oder durch Feuer zersetzt werden.

      Lignocellulose besteht ähnlich wie fossile Brennstoffe aus Kohlenwasserstoffen. Bei seiner Zersetzung in der Natur oder seiner Verbrennung wird also hauptsächlich Kohlenstoffdioxid und Wasser freigesetzt. Dieses CO2 ist chemisch identisch mit dem bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern freigesetzten CO2, trägt also u.a. auch zum Treibhauseffekt bei. Aufgrund der Tatsache, dass beim Nachwachsen des Holzes aber durch die Photosynthese auch CO2 in gleicher Menge gebunden wird, wird Holz aus nachhaltiger Bewirtschaftung als erneuerbarer Energieträger klassifiziert.

      Ein Großteil des eingeschlagenen Holzes in Deutschland wird für die Verwertung als Stammholz für Bau- und Möbelholz verwendet, ein kleinerer Anteil als Industrieholz für die Herstellung von Papier und anderen Holzprodukten, wie z.B. Faserplatten. Für die Erzeugung von Energie wurden 2018 ca. 30% verwendet. Im Kontext der Energiegewinnung wird Holz auch als feste Biomasse bezeichnet.



      Holz wird durch Forstwirtschaft gewonnen, hauptsächlich durch die Bewirtschaftung von Wäldern, aber auch durch die Durchführung von Landschaftspflegemaßnahmen, wie z.B. die Fällung und Beschneidung von Bäumen an Straßen und in Parks. Für die Verwertung als Energieträger werden auch Nebenprodukte aus der Holzwirtschaft, wie Rinde und Restholz, aber auch Holzabfälle aus Industrie und Bauwirtschaft, verwendet.


      Neben der klassischen Forstwirtschaft findet auch gezielter Anbau von Energiehölzern auf sogenannten Kurzumtriebsplantagen statt, die aber nur eine geringe Rolle spielen. Hier werden schnellwachsende Holzsorten wie Weide und Pappel auf landwirtschaftlichen Flächen angebaut, die in Abständen von meist 4 Jahren geerntet werden und dann nachwachsen.

      Holzformen und Baumarten

      Holz wird in den Formen Scheitholz, Hackschnitzel, Pellets und Brickets gehandelt. Scheitholz (Abbildung links) wird nur aus Derbholz (Stammdurchmesser > 7 cm) gewonnen, Hackschnitzel (Mitte) können aus verschieden Nebenprodukten aber auch aus Derbholz durch Zerkleinerung, gewonnen werden. Pellets (rechts) und Brickets werden aus diversen Abfällen der Holzindustrie gepresst.


      In Deutschland werden hauptsächlich vier Baumarten holzwirtschaftlich genutzt: Eiche, Buche, Fichte und Kiefer. In der folgenden Abbildung ist dargestellt, welche Nutzungsschwerpunkte für die verschiedene Holzarten bestehen. Vor allem Buche und Eiche sind als Feuerholz beliebt, da sie eine sehr hohe Energiedichte besitzen. 


      (Abbildung: Hennenberg et al. (2022), S.38)

    • Aktuelle Nutzung von Holz als Energiequelle
      Holz wird zum Heizen von Häusern, aber auch in gewerblichen Anlagen, sogenannten Biomasseanlagen, eingesetzt. Die gewerblichen Anlagen werden oft dort betrieben, wo Holz verarbeitet wird und Abfälle anfallen. In den Hausheizungen, zu denen auch Kaminöfen zählen, wird zum Großteil Scheitholz verfeuert, das aus Wäldern stammt, und zu einem kleineren Teil Holz aus der Landschaftspflege und Resthölzer. In den Biomasseanlagen werden überwiegend Reststoffe in Form von Hackschnitzeln und Pellets verwertet.




      (Abbildungen: Hennenberg et al. (2022)S. 64, 65)

      In Deutschland betreiben ca. 15 Millionen private Haushalte eine Holzheizung, davon ist die Mehrzahl nicht die primäre Heizquelle, sondern zusätzlich oder ergänzend zu einer anderen Heizung eingesetzt. In den letzten Jahren nimmt allerdings die Anzahl von zentralen Heizungsanlagen, die automatisiert mit Pellets oder Kackschnitzeln betrieben werden, zu. Insgesamt wurden im Jahr 2024 ca. 120.700 GWh in Form von Wärme durch die Verfeuerung von Holz bereitgestellt. Dies macht fast zwei Drittel der Wärme, die durch Erneuerbare Energien bereitgestellt wurde, aus. Davon entfallen ca. 70% auf Private Haushalte und Gewerbe, 24% auf die Industrie und 4% auf Versorgungsdienstleister.



      Strom aus Holz spielt eine untergeordnete Rolle und wird nur in größeren Anlagen unter Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung gewonnen. 2023 wurden auf diese Weise ca. 10 GWh Strom gewonnen, was ungefähr einem Anteil von 3,6% am gesamten Strom aus Erneuerbaren Energien entspricht. Die installierte Leistung an Feuerungsanlagen für Holzbrennstoffe hat zwischen 2000 und 2016 kontinuierlich zugenommen, bedingt durch die Förderung solcher Anlagen durch das EEG. Seit 2016 ist die Förderung deutlich geringer und es wurden nur noch wenige neue Anlagen installiert.

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