die direkte Verbrennung von Holz und anderer Biomasse (die älteste Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung),
Umwandlung durch Mikroorganismen in Biogas, das für Kraftwerke, als Treibstoff, oder zum Heizen verwendet werden kann,
Umwandlung durch chemische Prozesse, z. B. in Biodiesel.
Die zur Verwendung tauglichen biologischen Stoffe sind ebenfalls vielfältig, so können neben Pflanzlichen Ölen und Früchten für Biodiesel auch die restlichen Teile der Pflanzen, wie Holz, Stroh usw. für z. B. BtL-Kraftstoff sowie tierische Exkremente für Biogas und biologische Siedlungsabfälle (Deponiegas) zur Gewinnung von Heizstoffen eingesetzt werden.

Die Verwendung von Biomasse zur Energiegewinnung ist prinzipiell zwar nicht CO2-frei, da bei der Verbrennung CO2 freigesetzt wird. Da dieses CO2 aber bei der Entstehung der Biomasse zeitnah der Atmosphäre entzogen wurde, ist die Verwendung von Biomasse in der Bilanz - von den Emissionen bei der Gewinnung abgesehen - CO2-neutral. Biomasse ist als Nischen-Energiequelle sinnvoll, soweit sie Abfallprodukte land- und forstwirtschaftlicher Prozesse bzw. biologisch abbaubare Siedlungsabfälle nutzt und bei deren Beseitigung mithilft. Ein großmaßstäblicher Einsatz mit speziell hierzu erzeugter Biomasse, z. B. zur großmaßstäblichen Umstellung von Diesel auf Biodiesel, scheitert weitgehend am enormen Flächenaufwand bei der Erzeugung der Biomasse. Zudem sind die ökologischen Belastungen bei der intensiven landwirtschaftlichen Nutzung problematisch.


Umgebungswärme
Die Nutzung von Umgebungswärme mit Hilfe von Wärmepumpen, die in der Regel elektrisch angetrieben werden, kann die in der Umgebung vorhandene Wärmeenergie zum Heizen und zur Brauchwassererwärmung verwendet werden. Hierzu wird ein geeignetes Medium der Umgebung (Luft, Boden, Gewässer, Grundwasser) nach dem Kühlschrankprinzip abgekühlt und mit der dabei gewonnenen Wärme das Medium im Heizkreislauf eines Gebäudes oder das Brauchwasser erwärmt.

Wärmepumpen sind keine Energiequelle im eigentlichen Sinn, da sie aus thermodynamischen Gründen den Einsatz erheblicher Mengen Antriebsenergie erfordern. Ihr Nutzen liegt darin, dass sie mehr Heizwärme liefern als sie an Antriebsenergie benötigen. Man kann sie daher als eine Art Energieverstärker betrachten.

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