Die durchschnittliche Anlagenverfügbarkeit liegt mittlerweile bei 98% was kommerziellen Anforderung vollauf

Grundlagenstudie „Erneuerbare Energien in Hamburg" verschraubt. Die Leistungsregelung erfolgt über den Abriß der Luftströmung am Flügel bei zu hohen Windgeschwindigkeiten. Diese Bauweise ist einfacher und somit kostengünstiger, erzielt aber geringere Erträge. Es ist absehbar, dass sich der drehzahlvariable Rotor mit doppelt gespeistem Asynchron-Generator und Pitch-Regelung durchsetzen wird.

Die durchschnittliche Anlagenverfügbarkeit liegt mittlerweile bei 98%, was kommerziellen Anforderung vollauf genügt.

Alle Anbieter arbeiten zur Zeit mit Hochdruck daran, Anlagen für den Offshore-Bereich zu entwickeln. Die entscheidende Herausforderung ist dabei weniger die erforderliche Größe solcher Maschinen, sondern die Anpassung an die äußerst harten Umweltbedingungen in Nord- und Ostsee sowie die Anbindung von Offshore-Windparks an das Übertragungsnetz.

Derzeit werden einige Prototypen an Land getestet. Für die nächsten Jahre ist die Erprobung im Meer vorgesehen. Eine Serienfertigung von Offshore-Anlagen wird dagegen erst in rund 5 Jahren erwartet.

Eine Abschätzung des technischen Potentials der Windenergie für Hamburg ist wenig ergiebig, da die städtische Infrastruktur deren Möglichkeiten stark einschränkt und die verfügbaren Flächen weitgehend belegt sind (vgl. Kap. 3.3). Eine Verdopplung bis Verdreifachung der bisher installierten Leistung von 35 MW durch Repowering und die gezielte Suche nach zusätzlichen Standorten wäre aber durchaus möglich. Die mittleren Windgeschwindigkeiten sind aber in Hamburg bereits deutlich geringer als an der deutschen Nord- und Osteeküste.

Daher werden in Hamburg lediglich 1.400 Vollaststunden pro Jahr erreicht, während an der Küste mehr als 2.000 h/a möglich sind. Für Offshore-Standorte wird mit bis zu 3.500 Vollaststunden jährlich gerechnet.

Biomasse13

Unter Biomasse werden Stoffe organischer Herkunft verstanden, die zur Energiebereitstellung genutzt werden können. Der Begriff beschreibt somit die in der Natur vorkommende, lebende Phyto- und Zoomasse (Pflanzen und Tiere) und die daraus resultierenden Nebenprodukte und Abfälle (Exkremente, Stroh, Schlachthoffabfälle etc.). Biomasse wird in der Regel eingeteilt in: Energiepflanzen, die ausschließlich zur Energiegewinnung angebaut werden (Kurzumtriebshölzer, Chinaschilf etc.), Ernterückstände aus der land- und forstwirtschaftlichen Produktion (Stroh, Waldrestholz), organische Nebenprodukte aus der Weiterverarbeitung land- und forstwirtschaftlicher Produkte (Gülle, Kappholz, Sägespäne) und organische Abfälle wie etwa Klärschlamm.

Die sogenannte Netz-Studie der Deutschen Energieagentur kommt zu dem Ergebnis, dass der erforderliche Netzausbau zu vertretbaren Kosten möglich ist (vgl. www.dena.de).

Die Vollaststunden einer Anlage sind ein Maß für deren Ausnutzung. Sie sind definiert als Quotient aus erzeugter elektrischer Energie und der installierten Leistungen. Das theoretische Maximum liegt bei 8.760 Stunden pro Jahr.

Quelle: M. Kaltschmitt (Institut für Energetik und Umwelt): Energie aus Biomasse ­ Stand und Perspektiven; Leipzig, 2004. Biomasse muss für die energetische Nutzung zunächst verfügbar gemacht werden (vgl. Abbildung 2-1). Dazu gehören die Ernte oder Sammlung, die mechanische, thermo-, physikalisch- und / oder bio-chemische Aufbereitung sowie ein oder mehrere Transportvorgänge.

Durch die Veredlung werden die Eigenschaften der Biomasse hinsichtlich der Handhabbarkeit, Umweltverträglichkeit und Einsatzmöglichkeiten verbessert. Biomasse hat die breitesten Anwendungsmöglichkeiten aller erneuerbaren Energien und kann zur Stromerzeugung, zur Wärmebereitstellung und als Kraftstoff eingesetzt werden. Dabei hat sie gegenüber anderen regenerativen Energien zusätzlich den Vorteil, dass sie gespeichert und jederzeit eingesetzt werden kann.

Direkte Verbrennung

Die direkte Verbrennung von Biomasse zur Wärmebereitstellung ist in allen Leistungsklassen seit Jahrzehnten im Einsatz. Die gängigste Form sind dabei Holzhackschnitzel, die aus Waldrestholz sowie mehr oder weniger belastetem Altholz gewonnen werden. Relativ neu sind dagegen Holzpellets als Brennstoff. Dabei handelt es sich um kleine Zylinder von ca. 1,5 cm Länge und 0,5 cm Durchmesser, die in einem standardisierten Verfahren hergestellt werden. Ihr Vorteil liegt darin, dass sich eine definierte Brennstoffqualität (besonders hinsichtlich des Energiegehalts) erreichen lässt und dass die Pellets für automatische Förderanlagen geeignet sind, die einen unbeaufsichtigten Betrieb der Feuerung ermöglichen.

Die biomasse-gefeuerte Kraft-Wärme-Kopplung im MW-Bereich ist ebenfalls gängig. Heizkraftwerke mit zirkulierender Wirbelschicht-Feuerung weisen dabei hohe Wirkungsgrade und Abbildung 2-1: Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse zur End- und Nutzenergiebereitstellung.

Grundlagenstudie „Erneuerbare Energien in Hamburg" hervorragende Umwelteigenschaften auf. Sie haben große Ähnlichkeit mit Braunkohlekraftwerken. Für Anwendungen im kW-Bereich gibt es dagegen noch keine technisch und ökonomisch zufriedenstellenden Lösungen.

Entwicklungsbedarf besteht hinsichtlich der Logistik zur Bereitstellung der Festbrennstoffe an der Feuerungsanlage, bei der Abstimmung von Brennstoff und Feuerungsanlage sowie den Emissionen von Kleinanlagen.

Nach einer Studie von Regina Fuchs sind in Hamburg und Umgebung noch bislang ungenutzte Holzmengen im Umfang von 200.000 t/a mobilisierbar.

Bei einem spezifischen Heizwert von 3,2 MWh/t entspricht dies einem Potential von 0,6 TWh/a, also etwa der Hälfte des Nutzwärmebedarfs für Warmwasser im Wohnbereich.

Thermo-chemische Umwandlung

Bei der thermo-chemischen Behandlung werden biogene Festbrennstoffe durch Zuführung von Wärme in Sekundärenergieträger überführt. Die wichtigsten Verfahren sind dabei Vergasung, Verkohlung und Pyrolyse.

Die Umwandlung von fester Biomasse in brennbare Gase bei hohen Temperaturen wird im Labor- und Prototyp-Maßstab beherrscht. Es gibt aber noch keine kommerziellen Produkte, die einen großtechnischen Einsatz in Motoren oder Turbinen zur Stromerzeugung ermöglichen würden. Alternativ könnte das entstandene Gas zu flüssigen Energieträgern wie Methanol weiterverarbeitet werden, was aber auch noch nicht großtechnisch beherrscht wird.

Die Verkohlung von fester Biomasse wird in Deutschland ausschließlich zur Gewinnung von Aktivkohle oder Grillkohle, nicht aber für großtechnische energetische Zwecke eingesetzt.

Bei der Pyrolyse werden die langkettigen organischen Moleküle in der festen Biomasse durch kurzfristige Hitzeeinwirkung aufgebrochen. Dabei fallen gasförmige, flüssige und feste Fraktionen an, die weiter genutzt werden können. Diese Technik befindet sich jedoch noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium. Es ist fraglich, ob sie sich kommerziell durchsetzen wird.

Die HEW haben in den 90er Jahren in Boizenburg eine Holzvergasungsanlage mit nachgeschaltetem Blockheizkraftwerk gebaut. Leider erwies sich die eingesetzte Technik als noch nicht ausgereift, so dass die Anlage nicht über den Testbetrieb hinauskam und letztlich stillgelegt wurde. Weitere Aktivitäten zur thermo-chemischen Umwandlung von Biomasse wurden in Hamburg nicht festgestellt. Deshalb wird diese Option nicht weiter betrachtet.

Physikalisch-chemische Umwandlung

Bei diesem Verfahren wird den Samen von Pflanzen wie Raps oder Sonnenblumen das Öl durch Pressung oder Extraktion über ein Lösungsmittel entzogen. Der zurückbleibende Feststoff wird getrennt vermarktet, z. B. als Futtermittel. Das Pflanzenöl kann im Prinzip direkt in

Quelle: R. Fuchs (Univ. Hamburg & Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt): Regionales Mobilisierungs- und Verwertungskonzept für die FHH zur energetischen Nutzung von Holz...; Hamburg, 2004.