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Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbH, Torgauer Str. 116, D-04347 Leipzig, www.dbfz.de
Deutsches BiomasseForschungsZentrum
German Biomass Research Centre
Bäume: Einsatz als Biomasse
Fachtagung: Agrogentechnik und transgene Bäume7. Dezember 2010
Daniela Thrän, Ronny Wirkner
2
Agenda
Klima- und Energiepolitische Ziele der Bundesregierung
Status Quo im Bereich der erneuerbaren Energien
Klimarelevanz verschiedener Bioenergiesysteme
Aussagen zum Rohholzbedarf und –aufkommen
Ansätze zur Holzmobilisierung
Rohstoffübergreifende Leistungen von KUP
Standortsadaptierte Etablierung
Fazit und Ausblick
Ziele der Bundesregierung bis 2020?
Anteile der erneuerbaren Energien bis 2020
am gesamten Bruttoendenergieverbrauch 18%
(nach EU-Richtlinie 2009/28/EG) an der gesamten Stromerzeugung mind. 30%
(nach EEG 2009)
an der gesamten Wärmebereitstellung 14% (nach EEWärmG 2009)
am gesamten Kraftstoffverbrauch • 7% Netto-THG-Minderung
(nach Biomasseaktionsplan)
• 10% am Endenergieverbrauch im Verkehrsbereich (nach EU-Richtlinie 2009/28/EG)
Quelle: BMU 2010
Anteile der erneuerbaren Energien
Anteile erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung in Deutschland
2,6
0,2
3,63,2
4,7
8,7
5,5
8,8
16,3
10,4
14,01)
mindestens 30,01)
10,02)
18,02)
0
5
10
15
20
25
30
35
Anteile EE am gesamtenEndenergieverbrauch
(Strom, Wärme, Kraftstoffe)
Anteile EE am gesamtenStromverbrauch
Anteile EE an der gesamtenWärmebereitstellung
Anteile EE am gesamtenKraftstoffverbrauch
Anteile EE am gesamtenPrimärenergieverbrauch
[%]
1998 2000 2002 2004
2006 2007 2008 2009
2020 2020Ziele der Bundesregierung
Ziele nach EU-RL 2009/28/EG
4)3)
Bru
tto
end
ener
gie
verb
rau
ch
1) Quellen: Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2009) vom 25.10.2008 und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) vom 7.8.2008;
2) Quelle: EU-Richtlinie 2009/28/EG zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen, Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch bzw. am EEV im Verkehrsbereich;3) Der gesamte Verbrauch an Motorkraftstoff, ohne Flugbenzin; 4) Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (AGEB);
EE: Erneuerbare Energien; Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Bild: BMU / Brigitte Hiss; Stand: Juli 2010; Angaben vorläufig
Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien
Struktur der Wärmebereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 2009
Solarthermie:4,1 %
biogener Anteil des Abfalls:
8,2 %
biogene Festbrennstoffe (Haushalte):
50,4 %
biogene Festbrennstoffe (Heizkraft- und Heizwerke):
5,3 %
Biogas:7,6 %
Klärgas:1,0 %Deponiegas:
0,3 %
biogene Festbrennstoffe
(Industrie):12,1 %
biogene flüssige Brennstoffe:
6,7 %
oberflächennahe Geothermie:
4,1 %
tiefe Geothermie:
0,2 %
Quelle: BMU-KI III 1 nach Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Stand: Juli 2010; Angaben vorläufig
Gesamt: 115,0 TWh
Holz als Schlüsselrohstoff im Bereich der erneuerbaren Energien
CO2äq-Vermeidungskosten und Vermeidungsleistung
Quelle: WBA 2007
Ergebnisse Klimagasbilanzen BioenergiesystemeWärmebereitstellung
Quelle: DBFZ 2010
deutliche Einsparung von THG-Emissionen gegenüber fossilen Energieträgern
10
11
19
145
72
10
11
9
0 20 40 60 80 100 120 140
Waldrestholz (opt. Wirkungsgrad)
Waldrestholz
Industrierestholz
Gehölzschnitt
Kurzumtrieb
Scheitholz
Holzpellets
Erdgas
Braunkohle
Bio
mas
sefo
ssil
Treibhausgaspotenzial kg CO2-Äquivalente / GJ th
Rohstoffbereitstellung
Hilfsenergie
direkte Emissionen
infrastrukturelleAufwendungen
fossiler Brennstoffeinsatz
18
Ergebnisse Klimagasbilanzen Bioenergiesysteme Strombereitstellung
Quelle: DBFZ 2010
58
20
12
44
26
22
73
0 20 40 60 80 100 120 140 160
nur Strom
KWK
nur Strom
KWK
KWK (optimierterWirkungsgrad)
nur Strom
KWK
Gas-GUD-KW
Strommix
Res
t- /
Geb
rauc
ht-
holz
Kur
zum
trie
bs-
plan
tage
Bio
gas
/M
aisi
lage
foss
il
Treibhausgaspotenzial kg CO2-Äquivalente / GJel
Rohstoffbereitstellung
Hilfsenergie
direkte Emissionen
infrastrukturelleAufwendungen
Entsorgung Reststoffe
fossile Brennstoffe
160
119
deutliche Einsparung von THG-Emissionen gegenüber fossilen Energieträgern
Konkurrierende ZielsetzungenSchutz vs. Nutzung
„Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt“
• Zielsetzung: 5% der Waldfläche mit natürlicher Waldentwicklung in 2020
vollständiger Nutzungsverzicht auf 550.000 ha• „Bonner Thesen zum Naturerbe Buchenwälder“, gefordert wird die
Stilllegung der alten Buchenwälder des Bundes und der LänderNutzungspotential von rd. 4,4 Mio. m³/a (6,6 Mio. m³/a Biomasse) im
Jahr 2020
Umsetzung der 92/43/EWG „Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie“
• 1,9 Mio. ha Waldfläche befinden sich in FFH-Gebieten• Managementplanung in der Umsetzung; Einschätzungen zu
Nutzungseinschränkungen sind zur Zeit nicht möglich
Quelle: BMU 2007
Stofflicher und energetischer Holzverbrauch und
Trends in Deutschland
Quelle: Mantau 2008
Holzaufkommen und –bedarf bis zum Jahr 2020
Erwartetes Holzdefizit ab 2020 von bis zu
40 Mio. m³ !
Quelle: DBFZ 2010, Bemmann 2010
„Hemmnisse der Holzmobilisierung“
Quelle: POLLEY, KROIHER 2009
Ansätze zur Steigung des inländischen Rohholzaufkommens
Nutzung des Zuwachses (ohne Vorratsabbau)?- 93% des Zuwachses (alle Baumarten) abgeschöpft (2002-2008)- Verkürzung der Umtriebszeiten und Vorratsabbau?
Langfristige Veränderung der Waldbaustrategie ?- Kompromiss zwischen C-Speicherung und Nutzungsintensität- Anbau leistungsfähiger und klimaangepasster Baumarten
Stärkere Nutzung von Nichtderbholz ?- WEHAM-Szenario A (2008-2012): 78,5 Mio. m³/a Derbholz und
118,8 Mio. m³/a oberirdische Biomasse, aber Nährstoffentzug Steigerung der Effizienz durch Vorrangflächen?
- Konfliktpotenzial Multifunktionalität Steigerung der Rohholzimporte?
- Geringer ökonomischer Spielraum, insbesondere Transportkosten
Quelle: Bolte & Polley 2010; BWI2
Eine weitere Option wäre die forcierte und standortsadaptierte Etablierung von
KUP/Agroforstsystemen
Marktpotenzial mittels„Schnellwachsende Baumarten“
Quelle: Toews 2009
Vollständige Relativierung der sich abzeichnenden Holzlücke durch KUP jedoch
eher unrealistisch!
Propagierung rohstoffübergreifender Positivwirkungen
Reduktion der Spurengasemissionen insbesondere N2O
(± 38% THG-Emissionen) Lachgas hat laut IPCC das 310-fache Klimapotenzial von CO2
Raps(1,11)>Knäulgras(1,04)>Roggen(0,66)>Weide(0,56)
≥Pappel(0,46)kg N2O-N ha-1a-1 (ohne Düngung)
Raps(3,89)>Roggen(1,59)> Knäulgras (1,24)> Pappel (1,09)
≥Weide (1,05)kg N2O-N ha-1a-1 (+150kg N-Düngung)
CO2-Sequestrierung und C-BilanzenDurch hohe Wuchs- und Speicherraten effektive temporäre
Kohlenstoffsenke (langfristige Aussagen nur durch Messreihen kompletter KUP-Zyklen möglich)
C-Sequestrierung durch Substitutionseffekte fossiler Brennstoffe
Quelle: IPCC 2007, Bemmann & Knust 2010
Quelle: Bemmann & Knust 2010, Reeg et al.2009
Forcierter Anbau, aber standortsadaptiert!
Waldbauliche/ naturschutzfachliche Einschätzung• Standortangepasste Baumartenwahl, jeder Pflanzung sollte
Standortsanalyse vorausgehen (Boden-, Klimaverhältnisse, Höhenlage und Exposition)
• Favorisierung längerer Umtriebszeiten
Bodenökologie• Erhöhte Bindung von Schad- und Spurenelementen (Bio- oder
Phytoremediation)• Bevorzugung erosionsgefährdeter Ackerstandorte• Berücksichtigung starker Reduktion der Tiefensickerung
Pflanzenvielfalt• Schaffung von Randstrukturen, Alley-Cropping-Systeme• Bevorzugte Anlage in ausgeräumten, waldarmen Landschaften
Quelle: NABU 2009, Reeg et al.2009
Forcierter Anbau, aber standortsadaptiert!
Tierökologie• Bevorzugung Weide und Pappel, möglichst wenig Robinie und andere
Neophythen• Mischung verschiedener Alters- und Umtriebsstadien
(Umtriebsstadienmosaik)
Landschaftsökologie• Analyse von Naturraumeinheiten, Landnutzung und
Landschaftsstruktur• Analyse der Zielkonflikte auf der Basis von Landschaftseinheiten• Möglichst vielfältige Landschaftsstruktur und Biotopvernetzung
Forschungsbedarf• Bereich des Wasserhaushaltes und der C-Bindung von KUP• Maßnahmen zur aktiven Erhöhung der Biodiversität
Quelle: NABU 2009, Reeg et al.2009
Fazit und Ausblick
Anspruchsvolle Ziele im Bereich der Klima- und Energiepolitik
Holz obliegt im Bereich der NaWaRo eine Schlüsselposition
Multifunktionalität bedingt eine steigende Nachfrage sowohl für die stoffliche und energetische Nutzung
Zunehmende Verknappung des Rohholzangebotes zeichnet sich ab
Steigende Konkurrenzen zwischen stofflicher und energetischer Holznutzung
Verstärkter Druck auf die nachhaltig, ökologisch orientierte Waldbewirtschaftung
Fazit und Ausblick
Erhöhung des Rohholzangebotes (klima-/energiepolitisch)Mobilisierung vorhandener nachhaltig nutzbarer Potenziale (Wald-,
Landschaftspflegeholz, Resthölzer)
Langfristige Anpassung bestehender Waldbaukonzepte
(Kompromiss zwischen Nutzungsintensität und C-Speicherung)
Forcierte Etablierung von KUP/Agroforstsystemen
Optimierte Nutzung realisierter Rohholzpotenziale„Angemessene“ Berücksichtigung stofflicher als auch energetischer Nutzungspfade (Ausbau der Kaskadennutzung)
Deutsches BiomasseForschungsZentrum gemeinnützige GmbHTorgauer Straße 116D-04347 Leipzig
www.dbfz.deTel./Fax. +49(0)341 - 2434 – 112 / -133
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Daniela ThränTel.+49(0)341 - 2434 - 435
Dipl.-Ing., Dipl.-Forsting (FH) Ronny WirknerTel. +49(0)341 - 2434 - 458
Vielen herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.