Bioökonomie trifft Energie

Die Energiewende ist direkt gekoppelt mit der Ressourcenwende, da fossile Brennstoffe durch nachhaltige Rohstoffe ersetzt werden, um sauberen Strom und Wärme zu erzeugen. In der Bioökonomie werden biobasierte Rohstoffe und Biotechnologien eingesetzt, um nachhaltige Produkte, wie Textilien, Papier, Baustoffe aber auch Basischemikalien zur Weiterverarbeitung herzustellen. Zum Ende der Lebenszeit der Produkte können Bio-Materialien dann zur Freisetzung oder Speicherung von Energie genutzt werden, indem sie beispielweise in Pyrolyse Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff sowie synthetischen Kraftstoffen verwendet werden. Durch das Prinzip der Kaskadennutzung werden somit Materialien vielfach genutzt und in einem Kreislaufprozess geführt, in dem auch die stoffliche und energetische Verwertung Hand in Hand gehen.

Weiterhin kann bei der Erzeugung biologischen Ausgangsmaterials im Pflanzenanbau gleichzeitig Strom generiert werden. Konzepte wie die Agri-Photovoltaik vereinen die Strom- und Pflanzenproduktion, indem Solarmodule so aufgebaut werden, dass landwirtschaftliche Nutzung auf ein und derselben Fläche möglich bleibt.

Die Agri-PV bietet zum einen die Möglichkeit, Flächen mit landwirtschaftlichem Bezug mehrfach zu nutzen, für den Anbau von Nahrungsmitteln, die Erzeugung erneuerbaren Stroms und sogar die Herstellung von Biodiversitätsflächen. Dazu werden Solarmodule so hoch aufgeständert, dass Pflanzen darunter gut wachsen können und die Landwirt*in bequem wirtschaften kann.

Zum anderen liefert die Agri-PV einen Benefit, indem sie den Pflanzen zugleich Schutz vor extremen Wettersituationen bietet. So können Schäden durch Starkregen, Hagel, Sturm oder Hitze und Frost abgefedert und große Ernteausfälle verhindert werden. Gleichzeitig sehen wir bereits heute in einigen Studien, dass das Mikroklima in Agri-PV Systemen günstig gestaltet werden kann, sodass beispielsweise der Wasserverlust durch Verdunstung verringert wird.

In unseren Projekten forschen wir zu den Themen Pflanzenwachstum, Technologie Konzeption und gesellschaftliche Akzeptanz. Nur wenn die landwirtschaftliche Nutzung funktioniert, wird Agri-PV eine Zukunft haben.

Pflanzen unter Strom

Über ein Pyrolyseverfahren werden biologische Reststoffe zu Wasserstoff und anschließend synthetische Kraftstoffe umgesetzt. In einem Hochtemperaturprozess unter definierter Atmosphäre wird dazu das Ausgangsmaterial in ein Synthesegas aus H2 und CO gewandelt, welches dann weiterverarbeitet werden kann. Als Reststoff entsteht Asche.

Unsere Aufgabe in den laufenden Initiativen ist es, biologische Reststoffströme zu identifizieren und zu analysieren, beispielsweise auf deren Energiegehalt. Wir sehen den Anbau von Energiepflanzen aufgrund des wachsenden Flächendrucks als problematisch und setzen daher auf die Kaskadennutzung von Bio-Produkten, bei der am Ende der stofflichen Nutzung von Materialien Energie freigesetzt werden kann. Die Potentialanalyse von Reststoffströmen kann dann beispielsweise Aussagen liefern, in welchen Sektoren – Verkehr, Industrie, Gebäude etc. - der Einsatz von synthetischen Kraftstoffen vor dem Hintergrund der Ressourcenverfügbarkeit erfolgen kann.