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Beitrag der
Biomasse zum
KlimaschutzSolarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)
Zuviel CO2 in der Atmosphäre
Wohin also mit dem Kohlenstoff?
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3
Nach Prof. Dr. Wolfgang Oschmann et al. (2000) Institute of Geosciences,Universität Frankfurt
3
4
Kleine Flussraten werden gegenüber den großen weggelassen
4
5
Kohlendioxid-zufuhr von der Atmosphäre zum Ozean und umgekehrt heben sich gegenseitig auf und werden weggelassen
5
6
6
Ausschnittsvergrößerung Ausschnittsvergrößerung Der biogene kurzfristige Kohlenstoffkreislauf an Land ist von den anderen Kreisläufen praktisch entkoppelt.
6
7
0,2 Photosynthese
Respiratio
n 0,1
Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen
7
8
0,2 Photosynthese
Respiratio
n 0,1
Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen
8
Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen
Netto-Photosynthese 0,1
99
10
0,6 10 g C
Kohlenstoff in der Kohlenstoff in der lebenden Biomasse lebenden Biomasse
. 18
10
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Lebende Biomasse: 1
Masse der Kohlenstoffatome Masse der Kohlenstoffatome in der lebenden Biomasse in der lebenden Biomasse wird zu wird zu 11 gesetzt gesetzt
11
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Lebende Biomasse: 1
Abgestorbene Biomasse: 2,6
Masse der Kohlenstoff-Masse der Kohlenstoff-atome in der abgestor-atome in der abgestor-benen Biomasse ist 2,6 benen Biomasse ist 2,6 mal so groß, sie wird zu mal so groß, sie wird zu 2,6 2,6 gesetztgesetzt
12
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Lebende Biomasse: 1
Abgestorbene Biomasse: 2,6
Atmosphäre: 1,3
Masse der Kohlenstoffatome in der Masse der Kohlenstoffatome in der Atmosphäre ist 1,3 mal so groß wie Atmosphäre ist 1,3 mal so groß wie
in der lebenden Biomasse. in der lebenden Biomasse. Sie wird zu Sie wird zu 1,31,3 gesetzt gesetzt
13
14
Masse aller Kohlenstoffatome im Kreislauf m = 1 + 1,3 + 2,6 m = 4,9
Lebende Biomasse: 1
Abgestorbene Biomasse: 2,6
Atmosphäre: 1,3
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Und wo ist der Kohlenstoff?
Nur drei Möglichkeiten:
- Lebende Biomasse- Tote Biomasse- Atmosphäre
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Lebende Biomasse: 1
Abgestorbene Biomasse: 2,6
Atmosphäre: 1,3
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0,1
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0,1
Die drei Massenströme sind gleich. Deshalb ändert sich die Zahl der Kohlenstoffatome in den drei „Speichern“ nicht.
Lebende Biomasse: 1
Abgestorbene Biomasse: 2,6
Atmosphäre: 1,3
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0,1
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0,1
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0,1
„Stationärer Kreislauf“bzw.
„Fließgleichgewicht“
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0,1
„Stationärer Kreislauf“bzw.
„Fließgleichgewicht“
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Die Verweildauer der Kohlenstoffatome in den einzelnen Speichern ergibt sich (solange das Fließgleichgewicht andauert) aus der Zahl der dort befindlichen Atome geteilt durch den Stoffstrom
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0,1
In der lebenden Biomasse beträgt z.B. die durch-schnittliche Verweildauer D = 1 / 0,1
Lebende Biomasse: 1D = 10 Jahre
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0,1
In der abgestorbenen Biomasse beträgt die durchschnittliche Verweildauer D = 2,6 / 0,1
Abgestorbene Biomasse: 2,6D = 26 Jahre 25
Die Verweildauer der Kohlenstoffatome in den einzelnen Speichern ergibt sich (solange das Fließgleichgewicht andauert) aus der Zahl der dort befindlichen Atome geteilt durch den Stoffstrom.
Eine Änderung der Verweildauer wirkt sich auf die Verteilung der Kohlenstoffatome in den drei „Speichern“ aus.
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Die Verweildauer der Kohlenstoffatome in den einzelnen Speichern ergibt sich (solange das Fließgleichgewicht andauert) aus der Zahl der dort befindlichen Atome geteilt durch den Stoffstrom.
Eine Änderung der Verweildauer wirkt sich auf die Verteilung der Kohlenstoffatome in den drei „Speichern“ aus.
Verlängerung der Verweildauer in der Biomasse (lebende oder tote) verringert die CO2-Konzentration in der Atmosphäre
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Menschliche Eingriffe in das Fließgleichgewicht
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0,1Menschliche Eingriffe in
das Fließgleichgewicht
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V e
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0,1
Kappen und Rückschnitt erhöht den CO2-Gehalt
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Kappen und Rückschnitt erhöht den CO2-Gehalt
31
Wo ist die Biomasse geblieben?
Und wo ist der Kohlenstoff jetzt?
Nur drei Möglichkeiten:
- Lebende Biomasse- Tote Biomasse- Atmosphäre
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Kohlenstoff auf der Erde behalten!
Stoffliche Nutzung!
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Stoffliche Stoffliche NutzungNutzungV
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0
,08
V e
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0,0
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Holzbau statt Beton
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Stoffliche NutzungV
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0
,08
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0,0
8
Holzbau statt Beton
Pflanzenöl statt Erdöl
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Aufforstung vergrößert die terrestrische Biomasse
und verringert damit den CO2-Gehalt der Atmosphäre
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Und Aufforstung vergrößert die Photosynthese
und verringert damit den CO2-Gehalt der Atmosphäre
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Und nun das Gegenteil: Und nun das Gegenteil: Umwandlung von Wald in Umwandlung von Wald in Acker- oder WeidelandAcker- oder Weideland
39
40
41
42
43
44
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Ackerbau
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Wo ist die Biomasse geblieben?
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Wo ist die Biomasse geblieben?
Und wo ist der Kohlenstoff jetzt?
49
Wo ist die Biomasse geblieben?
Wo ist der Kohlenstoff?
Nur drei Möglichkeiten:
- Lebende Biomasse- Tote Biomasse- Atmosphäre
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Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
Humusvernichtung durch BodenbearbeitungHumusvernichtung durch Bodenbearbeitung
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Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
PflügenPflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff
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Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
PflügenPflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff
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Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
PflügenPflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff
54
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
55
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
56
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
57
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
58
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus59
60
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
60
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus „mineralisiert“Nährstoffe werden ausgewaschenKohlenstoffgehalt geht zurück
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Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus „mineralisiert“Nährstoffe werden ausgewaschenKohlenstoffgehalt geht zurück
CO2
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Kohlenstoffarme DeckschichtKohlenstoffarme Deckschicht
Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus
Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus „mineralisiert“Nährstoffe werden ausgewaschenKohlenstoffgehalt geht zurück
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Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus64
Wo bleibt der Kohlenstoff?
Nur drei Möglichkeiten:
- Lebende Biomasse- Tote Biomasse- Atmosphäre
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0,0
8Dauerhumus
Öko-Landbau und Null-Bodenbearbeitung erhöhen den Kohlenstoffgehalt der Böden und verringern damit den CO2-Gehalt der Atmosphäre
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0,0
8
Dauerhumus
Naturwald erhöht den Kohlenstoff-gehalt der Böden und verringert damit den CO2-Gehalt der Atmosphäre
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3 Kriterien zur Beurteilung der Klimawirkung von Maßnahmen
Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt
Wenn die Verweildauer der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt
Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird
67
Verzögerung der CO2-Emissionen bei der energetischen Nutzung von Tierexkrementen
Beispiel für stoffliche Verwertung von Biomasse
Umwandlung von Gülle in Dünger
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Stall
Gülle
C O 2Stall
Bodenverdichtung
Auswaschung ins Grundwasser
Verätzung der Wurzeln
Ammoniak-gestank
69
Stall Fermenter Gasmotor Generator
70
_
Der CO2-Ausstoß erfolgt verzögert
Deshalb begrüßt der SFV Biogasanlagen zur Umwandlung von Exkrementen. Zusätzlichen Einsatz von dafür angebauten „Energiepflanzen“ lehnt der SFV jedoch ab.
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Verbrennen
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0,1
CO2
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Verbrennen
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0,1
CO2
Verbrennen schafft unter Umgehung der abgestorbenen Biomasse CO2 in die Atmosphäre
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Verbrennen
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0,1
Damit verkürzt sich die Verweildauer in der Biomasse
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Verweildauer des Kohlenstoff in Verweildauer des Kohlenstoff in der abgestorbenen Biomasse der abgestorbenen Biomasse
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26 Jahre
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Verrotten dauert somit Verrotten dauert somit durchschnittlichdurchschnittlich
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26 Jahre
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Verrotten dauert Verrotten dauert durchschnittlichdurchschnittlich
77
26 Jahre
Energetische Nutzung beschleunigt den Vorgang
Verbrennen
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0,1CO2
Damit verlängert sich die Verweil-dauer und Masse des CO2 in der Atmosphäre
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Alternativen?
- Kommen wir ohne energetische Biomassenutzung aus?Es gibt genügend Wind- und Sonnenenergie für Wirtschaft und Gesellschaft.
- Wird uns Bioenergie fehlen, wenn Sonne und Wind schwächeln?Zeiten mit wenig Wind und Sonne können durch gespeicherte Wind- und Sonnenenergie von sonnig-windigen Tagen überbrückt werden.
- Können wir ohne Biomasse den Autoverkehr antreiben?Elektrofahrzeuge können mit Stromüberschuss aus windigen und sonnigen Tagen aufgeladen werden.
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Lohnt energetische Nutzung der Biomasse?Wie können wir auf den knappen Bodenflächen möglichst viel Energie ernten?
Jahres-Energieerträge MWh/qkm
Mögliche Energieernte auf 1 qkm
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Wie können wir auf den knappen Bodenflächen möglichst viel Energie ernten?
50000
PV
24000
80001100
RapsLeindotter Mischfrucht
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Miscanthus
Wind
PVJahres-Energieerträge MWh/qkm
82
Jahres-Energieerträge MWh/qkm
50000
PV
24000
80001100
RapsLeindotter Mischfrucht
115
Miscanthus
Wind
PV
Photovoltaik hat zwar den höchsten Flächenertrag, aber es gibt genügend bereits versiegelte freie Flächen für Solarzellen auf Dächern und Fassaden
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Raps und Miscanthus bringen erheblich weniger als Windenergie Und sie blockieren die Fläche für Anbau von Nahrungspflanzen und Wald
24000
80001100
RapsLeindotter Mischfrucht
115
Miscanthus
Wind
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Leindotter hat zwar nur einen geringen Flächenertrag, aber als Mischfrucht erlaubt er gleichzeitig Anbau von Getreide oder Erbsen, ohne deren Erträge zu schmälern
Leindotter Mischfrucht
115
Mittelfristig lässt sich kaltgepresstes Leindotteröl energetisch verwerten.Langfristig empfiehlt der SFV eine stoffliche Nutzung in der organischen Chemie als Nachfolger für Erdöl.
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Windenergie erlaubt zusätzlich beliebige land- oder forst- wirtschaftliche Nutzung unter den Windanlagen
Für den Landbesitzer ergibt sich eine doppelte Einnahmequelle.
Aus Windernte allein in den ersten fünf Jahren Einnahmen von ca. 10 Mio. Euro auf 100 Hektar
24000
Wind
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Wind, die Wunschenergie für Land- und Forstwirtschaft!
50000
PV
24000
80001100
RapsLeindotter Mischfrucht
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Miscanthus
PV
Wind
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Wind, die Wunschenergie für Land- und Forstwirtschaft!
24000
Wind
Aber ist Windenergie für die Verbraucher nicht zu teuer?
Siehe dazu den Vortrag: Wind- und Solarenergie senken den Strompreis
EinkaufspreisStrom-menge
Preis
Windstrom
Einsparung durch Windstrom
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Einsparen beim Einkauf
Einspeise-vergütung
Nachfrage
Wind-strom-kosten
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Windanlagen auf 13 % der deutschen land- und forstwirtschaftlichen Flächen könnten das Doppelte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern.
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Solarstromanlagen auf allen Dächern, Fassaden und Lärmschutzwänden könnten die Hälfte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern.
Straßenverkehr umstellen: Elektroantrieb mit aufladbaren Batterien
Kein Erdöl mehr!
Riesige Stromüberschüsse
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Was tun, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht?
92
Siehe dazu gesonderten Vortrag
93
Verbrennen von Biomasse schadet dem Klima
Biomasse sollte man lieber stofflich nutzen
Es gibt bessere Alternativen als Biomasse verbrennen
Wind- und Sonnenenergie können mehr als das Doppelte des derzeitigen Stromverbrauchs bereitstellen.
Wind- und Sonnenenergie verbilligen schon jetzt den Strom
Fahrzeugverkehr auf Stromüberschüsse aus Wind und Sonne umstellen
Stromspeichergesetz als Anreiz zur Weiterentwicklung der Speichertechnik
Zusammenfassung (Stichworte)
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1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
Zu 1.
Alles Tageslicht soll abgefangen werden, bevor es den Boden erreicht.
Versiegelte Böden dicht begrünen!
Bepflanzung dicht staffeln.
Bäume und Buschwerk auf Mittel- und Seitenstreifen der Autobahnen!
Anpflanzung von Wäldern!
1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
95
Weitere Vorschläge zu 1.
Kein Boden ohne Grün!
„Wildkräuter“ zulassen. Einstellung zum „Unkraut“ überprüfen.
Höhenwachstum zulassen und fördern.
Pflanzen dicht verschlungen um Licht kämpfen lassen.
Der Natur nicht ins Hand-werk pfuschen. Ästhetische Vorstellungen überprüfen.
1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
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1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlen-stoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
97
Zu 2.
Lebende Pflanzen nur zurückschneiden, wenn unumgänglich!
Mehrjährige Pflanzen bevorzugen!
1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlen-stoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
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1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
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Zu 3.
Bio-Landbau zur Vergrößerung der Dauerhumusschicht!
Vermehrt Holz als Baumaterial nutzen!
Chemische Produkte, wie Plastik, Textilien, Kohlefasern, Arzneimittel usw. nicht mehr aus Erdöl, sondern aus Biomasse herstellen.
1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
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1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
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Zu 4.
Energetische Nutzung
- wenn Kompostierung nicht möglich
- wenn stoffliche Nutzung nicht möglich
- wenn Aufbewahrung Probleme bereitet, z.B. Gülle, Schlachtabfälle …
1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen!
2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern!
3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen!
4. CO2-Bildung aus Biomasse hinauszögern!
Verweildauer in der Biomasse verlängern
102
103
Ersatz für Erdöl und Erdgas
Im Gegensatz zu Sonnen- und Wind-energie speicherbar
Flächenkonkurrenz
Zum Nahrungsmittelanbau
Zum Urwald
Zur stofflichen Verwertung
Biomasse Energetische Nutzung
Pro Contra
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Ersatz für Erdöl und Erdgas
Im Gegensatz zu Sonnen- und Wind-energie speicherbar
Flächenkonkurrenz
Zum Nahrungsmittelanbau
Zum Urwald
Zur stofflichen Verwertung
Biomasse Energetische Nutzung
Pro Contra
Klimaschädlich
Aspekte des Klimaschutzes
CO2- Entnahme aus der Atmosphäre vermehrenMehr Photosynthese, mehr Blattgrün, mehr mehrjährige Pflanzen, mehr Wald
Kohlenstoff in Pflanzen binden und gebunden haltenAbsterben und Verrotten von Pflanzen verzögern. Schreddern unterlassen,Pflanzenrückschnitt nur, wo er den Ertrag steigert (z.B. Obstbäume)
Pflanzenbewuchs vermehren – Höhenwachstum erlaubenWald statt Raps, hochwachsendes Grün in der Stadt und an den Verkehrswegen. Einjährige Pflanzen - nur wo unvermeidbar (Nahrungsmittelproduktion),
Dauerhumus vermehrenÖkologischer Landbau, Null-Bodenbearbeitung
Pflanzenmaterial konservierenstoffliche Nutzung (anstelle von Erdöl u. Beton)
CO2-Emissionen verringernFossile Verbrennung stoppen – aber nicht durch Biomasseverbrennung ersetzenFossile Verbrennung stoppen – aber nicht durch Biomasseverbrennung ersetzen 105
106
Fossile Verbrennung Fossile Verbrennung stoppen – stoppen –
aber nicht durch aber nicht durch Biomasseverbrennung Biomasseverbrennung
ersetzenersetzen
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