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)

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Vielen herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.