Energie aus Algen – Heute und nicht erst Übermorgen!

Welche Schritte sind notwendig, um den Durchbruch der Algenenergie in Deutschland zu beschleunigen? Mit dieser Frage beschäftigt sich Peter Salomon in seinem Gastartikel. Vielen Dank für die Initiative zur Unterstützung der Bioenergie der 3. Generation!

Angesichts der immer weiter steigenden Preise für Kraftstoffe und der sich abzeichnenden weiteren Verknappung von fossilen Energiequellen, sowie der nicht mehr zu vernachlässigenden Gefahren, die durch eine weitere Erhöhung der CO2-Emissionen in die Erdatmosphäre entstehen werden, muss sofort und nicht erst in naher Zukunft nach Alternativen gesucht werden. Es muss dringend von der reinen Emission zu einer Kreislaufwirtschaft von CO2 übergegangen werden. Das eigentliche Grundprinzip einer energetischen Ausbeutung von Kohlenwasserstoffen zum Abfallprodukt CO2 ist ein Transfer von eingefangener Sonnen-Strahlungsenergie. Dieser Transfer begann vor Jahrmillionen mit einem sehr langwierigen Prozess – der natürlichen Photosynthese. Auch die sich daran anschließenden Prozesse zur Umwandlung der Biomasse in das heutige Erdöl waren sehr zeitintensiv. Jetzt gilt es diesen Prozess in wesentlich kürzeren Zeiträumen, unter Zuhilfenahme von besonderen organischen Lebewesen, Sonnenlicht und wiederum des „Trägermaterials“ CO2 künstlich auf technischem Wege zu realisieren.

Das „Trägermaterial“ CO2 steht in einer industrialisierten Gesellschaft im Überfluss zur Verfügung. Alle Verbrennungsprozesse, wie z.B. mit kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoffen betriebene Heizungen, aber auch die Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen erzeugen in überwiegendem Maße CO2 als Abgas. Dieser Überfluss hat derartige Dimensionen erreicht, dass es wegen den daraus resultierenden Klimaproblemen ernsthafte Überlegungen gibt, CO2 in unterirdischen Speichern dauerhaft zu deponieren (CCS-Technologien). Das wäre aber eigentlich nicht notwendig, wenn es gelänge, das anfallende CO2 in einem Kreislaufprozess zurückzuführen und wiederum als „Trägermaterial“ für die Energiegewinnung aus Sonnenlicht zu verwenden.

Foto Photobioreaktor

Algen als Energiepflanzen der Zukunft

Es ist bekannt, dass viele Pflanzenarten CO2 für ihr Wachstum benötigen und daraus mittels Photosynthese aus Sonnenlicht Biomasse erzeugen. Besonders interessant sind dabei schnell wachsende Pflanzenarten für die Energie-Erzeugung, wie z.B. Raps und Mais. Das kollidiert allerdings mit den berechtigten Ansprüchen zur menschlichen Ernährung, wodurch z.B. Biogas-Anlagen in letzter Zeit sehr in Verruf geraten sind.

Andererseits gibt es aber auch noch bestimmte Algenarten, die sich ebenfalls durch ein rasantes Wachstum auszeichnen und die heute bereits für vielfältige Anwendungen als Grundstoff eingesetzt werden. Als Grundlage zur Erzeugung regenerativer Energie sind sie allerdings bislang weniger von Interesse, weil es offensichtlich an preisgünstiger Anlagentechnik fehlt.

Auch wenn es den Anschein hat, dass die von der Menschheit so geschätzte Mobilität mehr und mehr auf direkte Elektroantriebe übergehen soll, so wird das sicherlich nur für den Individualverkehr in engen Bereichen zutreffend sein und Gütertransporte auf der Strasse und dann noch über weite Entfernungen nach wie vor Antriebe auf der Basis von Verbrennungskraftmaschinen erfordern. Das hängt mit der Energiedichte von flüssigen Kohlenwasserstoffen (Benzin, Diesel) zusammen, mit denen auch modernste Batteriesysteme derzeit bei weitem noch nicht konkurrieren können.

Technische Grundlage der Algen-Züchtung – ein verbesserter Bioreaktor

Algen in ihrer großen Artenvielfalt wachsen in natürlicher Umgebung an allen Stellen, wo sie ein brauchbares Umfeld finden. Jeder Wassertümpel, wenn er nicht gerade mit Umweltgiften belastet ist, wird früher oder später von Algenkulturen bevölkert.

Der Forschung ist es aber gelungen, bestimmte Algenkulturen zu züchten, die sich durch besondere Eigenschaften auszeichnen – auch solche, die besonders schnell wachsen und somit eine hohe Biomasse-Produktion je Zeiteinheit bewerkstelligen. Im Gegensatz zu anderer Erzeugung kann Biomasse aus Algen kontinuierlich das ganze Jahr geerntet werden und dabei ist bei Verwendung von hochproduktiven Bioreaktoren mit wesentlich höheren Erträgen pro Flächeneinheit zu rechnen. Mit solchen Algen sind in Deutschland bereits einige Versuchs- und Pilotanlagen aufgebaut worden, so z.B. im Kraftwerk Senftenberg. Die dort vorhandenen zwei Versuchsanlagen sind vordergründig jedoch nicht zur Gewinnung von Biomasse gedacht, sondern zur Erforschung optimaler Lebensbedingungen im Zusammenhang mit Kraftwerksabgasen als CO2-Quelle. Ziel soll es offensichtlich sein, den CO2-Ausstoß zu vermindern und somit eine Kostenminderung bei den obligatorischen CO2-Abgaben bewirken.

Durch eine erste Analyse der dort vorhandenen Anlagentechnik konnten erhebliche Probleme festgestellt werden, die einer kostengünstigen und somit breiten Einführung dieser Technologie zur regenerativen Energiegewinnung im Wege stehen. Angesichts dieser Probleme derzeit vorhandener Bioreaktoren wurde deshalb versucht einen neuen Typ zu konstruieren, der diese Nachteile nicht aufweist und außerdem in seiner Herstellung und Betrieb noch viel preisgünstiger sein wird. Obwohl der neue Bioreaktor in seiner Konstruktion bereits in groben Zügen vorliegt, darf nicht außer Acht gelassen werden, dass es noch Forschungsbedarf zur Optimierung der Anlagen-Parameter gibt.

Vertrieb und Vermarktung von Energie aus Algen

Um das Produkt „Neuer Bioreaktor für Algen“ erfolgreich vermarkten zu können, ist ein effizienter Vertrieb notwendig. Zielgruppe des Einsatzes des neuen Bioreaktors sollen die in großen Stückzahlen in Deutschland in Betrieb befindlichen Blockheizkraftwerke (BHKW) sein. Das bedeutet jedoch nicht, dass andere Heizungsanlagen davon ausgeschlossen sind.

Überall dort, wo es die örtlichen Bedingungen zulassen, könnten einer oder mehrere der neuen Bioreaktoren zum Einsatz kommen. Die BHKW- und zukünftigen Bioreaktor-Betreiber bedürfen in der Anfangsphase der Unterstützung bei der Vermarktung der von ihnen erzeugten Biomasse. Es muss Möglichkeiten geben, die Biomasse aus Algen an einen, oder mehrere zentrale Biomasse-Veredler zu verkaufen – so ähnlich, wie das jetzt schon bei Altöl und –fetten der Fall ist.

Schlussbemerkungen

Um ein solch umfangreiches Projekt „zu stemmen“ – faktisch eine neue Branche „Algen für Energie“ zu etablieren, bedarf es vieler fähiger Leute mit viel Enthusiasmus. Es könnte dabei genau so spannend werden, wie seinerzeit zu Beginn der Photovoltaik – ein wahnsinnig steiler Aufstieg, allerdings diesmal ohne die „Hilfestellung“ eines EEG.

Wer Interesse hat – vorzugsweise aus dem Berliner Raum – an diesem Mammut-Projekt mitzuarbeiten, der kann sich gerne bei mir oder Ron Kirchner melden.

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Auf BiomassMuse werden auch Fachartikel von Bioenergie-Kollegen veröffentlicht. Dadurch soll eine breite und tiefe Debatte ermöglicht und eine stärkere Zusammenarbeit angeregt werden. Hier finden Sie die Übersicht der bisher erschienen Artikel. Wenn Sie einen eigenen Artikel veröffentlichen möchten, finden Sie hier einige Hinweise zur Veröffentlichung.

7 Comments

  1. Fabio 19. Dezember 2012 at 10:01

    Klasse Bericht!

  2. Ron Kirchner 14. Dezember 2012 at 11:41

    @Sven Feldmann Das hört sich sehr gut an! Die meisten Gastartikel zum Thema Algenenergie auf BiomassMuse stammen bisher von Leuten aus dem Berliner-Raum, weshalb ein gemeinsames Treffen (ein Algen-Stammtisch?!) gut möglich ist. Ich werde die Anderen anschreiben. Bis dahin wünsche ich eine schöne Weihnachtszeit :-)

  3. Sven Feldmann 14. Dezember 2012 at 11:22

    „Wer Interesse hat – vorzugsweise aus dem Berliner Raum – an diesem Mammut-Projekt mitzuarbeiten, der kann sich gerne bei mir oder Ron Kirchner melden.“

    Schon geschehen. Ich bin dabei! Ach wenn ich im Moment noch nicht genau weiß wie ;-)
    Wir sehen uns im neuen Jahr.

  4. Ron Kirchner 6. Dezember 2012 at 19:29

    Das EEG brauchen wir für den regenerativen Kraftstoffbereich wirklich nicht. Beim aktuellen Stand der Debatte um die Novellierung des EEG (Anstieg der EE-Umlage, Quotenmodell) dürfte diese Unabhängigkeit vom EEG für etwas Entspannung innerhalb der Biokrafstoffbranche sorgen. Auf der anderen Seite ist eine stärkere staatliche Förderung und Unterstützung von Bioethanol & Co, ähnlich dem EEG, natürlich herzlich willkommen. Im Koalitionsvertrag der Bundesregierung wurde immerhin festgeschrieben, dass man die Steuervorteile von Bioreinkraftstoffen verlängert. Bisher sind hierzu allerdings noch keine konkreten Maßnahmen ergriffen worden.
    Bleibt zu hoffen, dass das kommende Wahljahr nicht zu einer kompletten Lähmung beim Abschluss von Gesetzesvorlagen im Bundestag führt. Diese Sorge äußerten sowohl der VDB, als auch der Biogasrat+ mehrfach. Obwohl Bundestagsabgeordnete der verschiedenen Fraktionen auf mehreren Parlamentarischen Abenden mehrmals zugesichert haben, dass es in dieser Legislaturperiode noch eine entsprechende Gesetzesvorlage geben werde, ist bisher nichts passiert. Hier wäre ein schnell umzusetzender Ansatz, um der Biokraftstoffbranche wieder etwas Mut zu machen.

    Das energetische Potential von Algen ist zum Glück sehr flexibel. Biokraftstoffe sind ja neben der Gewinnung von Biogas und Biomethan, sowie der Umwandlung von Algen zu Biokohle nur ein denkbarer Bioenergieträger. Die gesamte Algenbranche zählt zu den visionärsten Zweige innerhalb der modernen Biomasse-Nutzung (BioÖkonomie). Regelmäßige Artikel zur Entwicklung der Algenbranche gibt es übrigens im Algae Obeserver, dem spannenden Algenblog von Timo Enderle.

    @Peter Abschließend noch ein Wort zu den „jungen Leuten“ :-) Ich merke immer wieder dass sich viele Studenten und Schüler für Algen interessieren, teilweise sogar begeistern. In den Niederlanden gibt es beispielsweise die Young Algaeners, die sich leidenschaftlich für die Erforschung und Nutzung der Algen einsetzen. Aber auf der anderen Seite ist das Thema „Algen“ auch noch vergleichsweise klein und die Jobaussichten sind wegen dem Mangel an großen Unternehmen leider auch nicht sehr anziehend. Vielleicht ist das Setzen auf das Thema Algen in „Zeiten der Krise“ für viele zu riskant?! Das kann ich verstehen, glaube aber auch, dass die Algenbranche in den kommenden 10 Jahren eine beeindruckende Wachstumsphase hinlegen wird. Naja, wers glaubt hört Seelig, aber die Hoffnung stirbt bekanntlich zuletzt :-)

  5. Peter Salomon 6. Dezember 2012 at 12:59

    @G.Stapler
    Das EEG ist hierbei nicht relevant, weil es nicht um Stromeinspeisung geht, sondern um die Zukunft von Treibstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis ohne fossile Energieträger.

    @Ron Kirchner
    Es geht auch nicht darum 25 Mrd. Steuergelder in die Hand zu nehmen und damit 133.000 neue BHKWs zu bauen. Solche und andere Heizkraft-Anlagen gibt es schon in sehr großer Anzahl in Deutschland und deshalb ist es an der Zeit den wertvollen „Abfall“ CO2 wieder in einen Kreislaufprozess zurück zu bringen, anstatt weiterhin die Erd-Atmosphäre zu belasten.
    Im Vergleich zu den 25 Mrd. werden für dieses Projekt nur minimale Fördergelder benötigt werden, aber dafür jede Menge innovativ-kreativer Man-Power.
    Wo sind nun die jungen Leute, die sich nicht nur einen „grünen“ Anschein geben, sondern mit viel Enthusiasmus auch mal praktisch etwas auf die Beine stellen wollen???

  6. Ron Kirchner 5. Dezember 2012 at 09:55

    Mich wundert ebenfalls, dass auf Bundesebene vergleichweise wenig über innovative Konzepte für eine vor allem dezentrale Energiewende diskutiert wird. Immerhin könnte ein Großteil der Probleme beim akuellen Netzausbaus mit mehr Dezentralität der Anlagen gleich mit gelöst werden – weil weniger neue Netze benötigt würden! Sicher müssten wir uns bei einer stärkeren Regionalisierung der Energiewende mit anderen Problemen auseinandersetzen (Akzeptanz von EE-Anlagen, Genehmigungsverfahren, niedrigere Wirkungsgrade), aber darüber sollte zumindest diskutiert werden. Jedenfalls stelle ich zunehmend fest, dass sich die Visionen für die Energiewende bei Bund und Ländern teilweise stark unterscheiden. Jeder möchte, verständlicherweise, so wenig wie möglich Geld in die Hand nehmen und bei den vorhandenen Risiken die kleinstmögliche Haftung übernehmen.

    Zu dem Gedankenspiel, wieviel BHKWs wir für 25 Milliarden Euro bauen könnten:

    Bei Biogas BHKWs mit einer Leistung von 250 kW, was für Biogasanlagen ein guter Wert ist, werden etwa 750 Euro pro installiertem Kilowatt veranschlagt. Das ergibt ein Investitionsvolumen von 187.500 Euro je Anlage. Würden wir also theoretisch für 25.000.000.000 Euro Blockheizkraftwerke mit 250 kW errichten, dann ergäbe dass eine Stückzahl von etwa 133.000 BHKWs. Das entspräche einer Gesamtleistung von über 33 GW. Die Rechnung ist natürlich stark vereinfacht und konzentriert sich ausschließlich auf KWK-Anlagen, aber sie zeigt, dass bei der Energiewende mit 25 Milliarden Euro viel bewegt werden kann!

  7. G. Stapler 4. Dezember 2012 at 17:33

    Tolles Projekt, wünsche euch viel Erfolg! Leider bleiben wirklich innovative Ideen vom EEG ausgeschlossen. Das auch die Grünen keinen Vorschlag zur Energiewende machen, lässt tief blicken. Ich habe noch keinen Grünen-Politiker gehört, der die Energiewende mit einer dezentralen Versorgung vorschlägt. Es wird lieber darauf gepocht, dass 25 Milliarden für den Trassenausbau benötigt werden. Wie viele BHKW man damit wohl finanzieren könnte?

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