zwischenbericht grünlandenergie final fkz 03kb035a

5/26/2018 Zwischenbericht Grnlandenergie Final FKZ 03KB035A

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Grnlandenergie Havelland

Entwicklung von bertragbaren Konzepten zur

naturvertrglichen energetischen Nutzung von Gras und

Schilf am Beispiel der Region Havelland

1.Zwischenbericht

Thilo Seidenberger

Eric Billig

Jakob Bosch

Claudia Kirsten

Thomas Zeng

Sven Schicketanz

Wolfgang Peters

Yulia Lochmann

August 2011


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Zuwendungsgeber: Bundesministerium fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

BMUBerlin

Projekttrger JlichForschungszentrum Jlich GmbH

Zimmerstrae 26-27

10969 Berlin

Zuwendungsnehmer: Deutsches BiomasseForschungsZentrum

gemeinntzige GmbHTorgauer Strae 116

04347 Leipzig

Tel.: +49-341-2434-112

Fax: +49-341-2434-133

E-Mail: [email protected]

Internet: www.dbfz.de

Projektpartner:

Ansprechpartner:

Bosch & Partner GmbH, Berlin

Leibniz-Institut fr Agrartechnik

Potsdam-Bornim

Dipl.-Ing. agr. Thilo SeidenbergerTel.: +49-341-2434-461


Dr.-Ing. Daniela ThrnTel.: +49-341-2434-435


Erstelldatum: 18.08.2011

Projektnummer DBFZ: 3330009


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Inhalt

II

Inhalt

Inhalt ................................................................................................................................................... IIAbkrzungsverzeichnis...................................................................................................................... IV1 Einleitung ....................................................................................................................................... 62 Potenzialanalyse ............................................................................................................................. 72.1 Ziel der Potenzialanalyse ........................................................................................................... 82.2 Allgemeines zu Analysemethoden ............................................................................................. 8

2.2.1 Methodenkonzept.............................................................................................................. 92.2.2 Datengrundlagen ..............................................................................................................102.2.3 Schwankungsbreiten ........................................................................................................11

2.3 bertragbare Methoden zur Analyse der Biomassepotenziale ...................................................122.3.1 Methodik der Potenzialanalyse von Grnlandbiomasse.....................................................122.3.2 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse aus der Gewsserunterhaltung ...................222.3.3 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse der besonderen Biotope .............................30

2.4 Regionale Anwendung der Analysemethoden ...........................................................................312.4.1 Potenziale des landwirtschaftlichen Grnlands .................................................................312.4.2 Potenziale aus der Gewsserunterhaltung .........................................................................492.4.3 Potenziale von besonderen Biotopflchen (Kompensationsflchen, Feuchtwiesen, usw.) ..58

2.5 Gesamtpotenzial fr die energetische Nutzung ..........................................................................622.6 Methodendiskussion, Forschungs- und Handlungsbedarf ..........................................................653 Regionsanalyse ..............................................................................................................................693.1 Ziel der Analyse .......................................................................................................................693.2 Untersuchungsregion ................................................................................................................693.3 Methodik bei Recherche und Berechnung .................................................................................723.4 Wrmesenken in der Projektregion ...........................................................................................83

3.4.1 Ergebnisse der Befragung ................................................................................................843.4.2 Ergebnisse der Berechnung ..............................................................................................88

3.5 Vorhandene Biomasseverbrennungsanlagen .............................................................................933.6 Ergebnisse der Akteursanalyse .................................................................................................953.7 Zusammenfassung Regionsanalyse ...........................................................................................964 Nutzung von Gras in der Biogasproduktion .............................................................................. 1014.1 Datenerhebung im Untersuchungsgebiet ................................................................................. 1014.2 Standorte und Gre der Biogasanlagen im Havelland ............................................................ 1014.3 Substrateinsatz im Havelland und in Deutschland ................................................................... 1044.4 Einsatz von Gras in havellndischen Biogasanlagen ............................................................... 1064.5 Grnland im Untersuchungsgebiet .......................................................................................... 1094.6 Wrmenutzung in havellndischen Biogasanlagen .................................................................. 1114.7 Mglichkeiten und Grenzen der Grasnutzung in Biogasanlagen .............................................. 112

4.7.1 Gras in Biogasanlagen.................................................................................................... 1124.7.2 Eigenschaften von Gras .................................................................................................. 1124.7.3 Anforderungen an den Grprozess .................................................................................. 1134.7.4 Technische Anforderungen der Grasvergrung ............................................................... 114


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Inhalt

III

4.7.5 Praxisbeispiele ............................................................................................................... 1154.7.6 Fazit .............................................................................................................................. 116

5 Nutzung von Gras in der Verbrennung ..................................................................................... 1185.1 Hintergrund ............................................................................................................................ 1185.2 Hauptproblemfelder bei der Verbrennung von Heu ................................................................. 1185.3 Rechtliche Rahmenbedingungen ............................................................................................. 1215.4 Stand der Technik .................................................................................................................. 1225.5 Fazit ....................................................................................................................................... 1346 Pelletierung ................................................................................................................................. 1356.1 Mglichkeiten der Brennstoffaufbereitung .............................................................................. 1356.2 Stand der Wissenschaft und Technik ...................................................................................... 136

6.2.1 Technik zur Herstellung von Heupellets ......................................................................... 1366.2.2 Stand der Halmgutpelletierung ....................................................................................... 142

6.3 Konzepte fr eine Heupelletierung im Untersuchungsgebiet ................................................... 1446.4 Praktische Versuche zur Herstellung von Heupellets ............................................................... 155

6.4.1 Zielstellung .................................................................................................................... 1556.4.2 Prozessschritte der Pelletierung ...................................................................................... 1566.4.3 Bewertung der physikalisch-mechanische Brennstoffeigenschaften ................................ 1596.4.4 Schlussfolgerungen und weitere Schritte ........................................................................ 161

7 Veranstaltungen im Rahmen des Projekts ................................................................................. 1638 Ausblick zur weiteren Projektbearbeitung ................................................................................ 164Abbildungsverzeichnis ...................................................................................................................... 165Tabellenverzeichnis........................................................................................................................... 168Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 170A.1 Checkliste II fr wichtige Einflussgren fr die Bestimmung des technischenBiomassepotenzials ........................................................................................................................... 178A.2 Ertragsdatenbank................................................................................................................. 180A.3 Fragebogen zur Kategorisierung des Gewssernetzes zur Abschtzung des technischenRohstoffpotenzials ............................................................................................................................. 191A.4 Gemeinden im Untersuchungsgebiet ................................................................................... 203A.5 Fragebogen, Beherbergungsgewerbe ................................................................................... 204A.6 Fragebogen, Landwirtschaft ................................................................................................ 206A.7 Fragebogen, Biomasseheizwerke ......................................................................................... 208A.8 Datenbltter zu ausgewhlten Hckselgutfeuerungen ........................................................ 210A.9 bersicht zu Schadstoffemissionen ausgewhlten Hckselgutfeuerungen ......................... 216A.10 bersicht zu Pelletkesselanlagen ......................................................................................... 220


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Abkrzungsverzeichnis

IV


Abkrzung Erklrung

a JahrAP Arbeitspaket

BbgNatSchG Gesetz ber den Naturschutz und die Landschaftspflege im Land Brandenburg

BBH Brandenburg an der Havel

BGA Biogasanlage

BHKW Blockheizkraftwerk

BMHKW Biomasseheizkraftwerk

BMHW Biomasseheizwerk

BMU Bundesministerium fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

BtL Biomass-to-Liquid

BK Bodenbersichtskarte

DGV e.V. Deutscher Grnlandverband e.V.

DIN Deutsches Institut fr Normung

EEG Erneuerbare Energien Gesetz

ETI Brandenburgische Energie Technologie Initiative

FFH Flora-Fauna-Habitat

FNR Fachagentur nachwachsende Rohstoffe

GIS Geografisches Informationssystems

GVE Grovieheinheit

GW Grundwasser

HHS Holzhackschnitzel

HT Hochtemperatur

HVL Havelland

IaG Institut fr angewandte Gewsserkologie

InVeKoS Integriertes Verwaltungs- und Kontrollsystems

ISO Internationale Organisation fr Normung

K Kalium (Dnger)

KTBL Kuratorium fr Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft

KWK Kraft-Wrme-Kopplung

LBGR Landesamt fr Bergbau, Geologie und Rohstoffe

LELF Landesamt fr Lndliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung


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V

LGB Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg

LK Landkreis

LRT Lebensraumtyp

LUGV Landesamt fr Umwelt, Gesundheitsschutz und Verbraucherschutz (Brandenburg)

MA Mitarbeiter

MMK Mittelmastbige Landwirtschaftliche Kartierung

mN3 auf 0C und 1.013 mbar normierte Kubikmeter

MT Mitteltemperatur

N Stickstoff (Dnger)

NT Niedrigtemperatur

OH OberhavelOPR Ostprignitz-Ruppin

ORC Organic Rankine Cycle

P Phosphor (Dnger)

PD Potsdam

PM Potsdam-Mittelmark

RMP Ringmatrizenpresse

SRT Standortregionaltyp

N bernachtung

ZALF Leibniz-Zentrum fr Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.


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Einleitung

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1 Einleitung

Die energetische Nutzung von biogenen Reststoffen gewinnt aufgrund vielfltiger Entwicklungen im

Bereich von Energieerzeugung und Umweltschutz zunehmend an Bedeutung. Vor allem aber die

Tatsache, dass Reststoffe oft in bereits konzentrierter Form vorliegen und eine weitere Nutzung nichtgegeben ist, macht sie interessant fr eine energetische Verwertung. Hier knpft das Projekt

Grnlandenergie Havelland an, welches die energetische Nutzung von Landschaftspflegeheu und

Schilf aus der Havelregion in Brandenburg zum Inhalt hat. Dabei erfolgt eine Gesamtbetrachtung des

Themenkomplexes, begonnen mit einer Rohstoffpotenzialanalyse, ber die Analyse der Region in

Hinblick auf Wrmesenken fr eine potenzielle Nutzung der vorhandenen Biomassen und

Nutzungsmglichkeiten in Biogasanlagen, bis hin zu praktischen Versuchen zur Pelletierung und

Verbrennung von Heu.

Das gewhlte Untersuchungsgebiet Havelland setzt sich aus den vier Landkreisen Ostprignitz-Ruppin

(OPR), Oberhavel (OH), Havelland (HVL) und Potsdam-Mittelmark (PM) sowie den beiden kreisfreienStdten Potsdam (PD) und Brandenburg an der Havel (BBH) zusammen und ist geprgt von

ausgedehnten Grnlandflchen in den Niederungen und groen Ackerflchen auf den hheren Lagen.

Das Havelland und die umliegende Region innerhalb des Untersuchungsgebiets umfassen eine

Gesamtflche von knapp 70.000 ha Grnland. Dies entspricht knapp 30 % der landwirtschaftlich

genutzten Flche des Projektgebiets. Mit Schwerpunkten zusammenhngender Bereiche im Rhinluch, im

Havellndischen Luch und der Unteren Havelniederung erstrecken sich Grnlnder ber die gesamte

Region. Die Landschaft ist durchzogen von Kanlen, die teilweise als Wasserstraen ausgebaut sind. Als

Folge dieser Flchenstruktur kommt es zu einem erheblichen Aufkommen von Gras und Heu sowie

Materialien aus der Gewsserpflege (z.B. Schilf). Das landwirtschaftlich gewonnene Gras diente lange

Zeit als Viehfutter. Durch einen Rckgang der Viehwirtschaft und durch eine zunehmende Nutzung

anderer Futterpflanzen wird ein groer Teil der vorhandenen Wiesen nicht mehr fr die Futterproduktion

genutzt. Aus Naturschutzgrnden und als Voraussetzung fr den Erhalt der flchenbezogenen

Direktzahlungen mssen die Flchen jedoch regelmig gepflegt werden, wobei der Grnschnitt von den

Flchen entfernt wird. Aufgrund nicht vorhandener Nutzung werden die Materialien hufig z.B. als

Ballen an den Rndern der Flchen abgelegt, wo sie im Laufe der Zeit zersetzt werden, so dass es nicht

selten zu unerwnschten Nhrstoffeintrag kommt. Materialien aus der Gewsserpflege fallen bei den

stattfindenden Pflegearbeiten der Kanle an. Hierzu zhlt z.B. das Mhen der Gewsserrandstreifen. Eine

Nutzung dieser Biomasse findet bisher nicht statt, sie verbleibt hufig im Bereich der Gewsserrnder.

In dem vorliegenden Zwischenbericht wird der aktuelle Stand der Projektbearbeitung ausfhrlich

dargestellt. Die Arbeiten an der Potenzial- und Regionsanalyse sind abgeschlossen, ebenso wie die

Recherchen zur bereits stattfindenden Nutzung der betrachteten Biomassen in Biogasanlagen des

Untersuchungsgebiets. Ebenfalls erfolgt ist die Darstellung von mglichen Pelletierungs- und

Verbrennungsverfahren von Heu. Die entsprechenden praktischen Arbeiten zur Pelletierung von Klein-

und Grochargen sind weitestgehend abgeschlossen, aktuell laufen die Vorbereitungen fr die

Durchfhrung von Verbrennungsversuchen am Technikum des DBFZ.


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Potenzialanalyse

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2 Potenzialanalyse

Die Entwicklung von Konzepten zur energetischen Nutzung von Gras und Schilf auf regionaler Ebene

erfordert zunchst die Durchfhrung spezifischer Potenzialanalysen. Deren Ergebnisse bilden die

Grundlage der konkret mglichen energetischen Verwertungspfade. In der vorliegenden Potenzialanalysewird zwischen den folgenden Flchenkategorien unterschieden:

Landwirtschaftliches Grnland

Gewsserrnder, Uferbschung

Besondere Biotopflchen (Kompensationsflchen, Feuchtwiesen, Rhrichte usw.)

Im Folgenden werden die Zielstellung, das Methodenkonzept und die ermittelten Biomassepotenziale

dargelegt und erlutert. Dabei wird zunchst das allgemeine Methodenkonzept und im Anschluss die

bertragbaren Methoden fr die drei Flchenkategorien vorgestellt. Darauf aufbauend werden die

entwickelten Analysemethoden in der Untersuchungsregion angewendet und so die Biomassepotenzialezur energetischen Nutzung ermittelt (Abbildung 2-1). Abschlieend wird das Methodenkonzept, die

Vorgehensweise und das Ergebnis im Kontext des Projekts und des Frderprogramms diskutiert.

Abbildung 2-1: bersicht zur Gliederung des Kapitels 1 Potenzialanalyse


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Potenzialanalyse

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2.1 Ziel der Potenzialanalyse

Potenzialanalysen im Bereich Biomasse sind von einer Vielzahl von Faktoren und der

Betrachtungsebene abhngig und zum Teil von groen Unsicherheiten geprgt. Insbesondere die

Betrachtung von Landschaftspflegematerial sowie landwirtschaftlichem Grnland auf Landesebeneerfolgte bisher berwiegend durch eine berschlgige Abschtzung von Biomasseertrgen ohne die

rumliche Verteilung der unterschiedlichen Potenziale zu bercksichtigen. Dabei wird fr bestimmte

Grnlandtypen einer Region ein Ertragswert ber alle Flchen gemittelt (vgl. [6]). Eine rumliche

Abgrenzung von Bereichen mit hohem Biomassepotenzial und entsprechenden Gebieten mit geringem

Potenzial, erfolgt zum Teil auf regionaler Ebene (vgl. [9]). Um den Grundstein fr eine qualifizierte

weiterfhrende Regionalanalyse zu legen, bedarf es konkreter Aussagen zur rumlichen Verteilung von

Biomassepotenzialen. Ein hnliches Bild zeigt sich bei der Betrachtung der Potenziale aus der

Gewsserunterhaltung oder besonderen Biotopen. Hier liegen nur wenige Ergebnisse zu erwarteten

Ertrgen und deren rumliche Verteilung vor (vgl. bspw. [8]).

Das Ziel der Potenzialanalyse ist die rumlich differenzierte Darstellung der Biomassepotenziale auf

regionaler Ebene. Dabei soll fr jede Fraktion und jeden Flchentyp im Untersuchungsgebiet zunchst

das theoretische und unter Beachtung restriktiver Kriterien das technische Potenzial ausgewiesen

werden. Bei der Betrachtung des technischen Potenzials wird ggf. zwischen verschiedenen

Ausprgungen unterschieden. Zum einen wird das zur Verwertung in einer Biogas- oder

Verbrennungsanlage verfgbare Potenzial vor dem Hintergrund von Nutzungskonkurrenzen bestimmt.

Zum anderen wird das mobilisierbare Potenzial, vor dem Hintergrund der technisch-logistischen

Zugnglichkeit ermittelt, da besonders bei Reststoffen und Material aus der Landschaftspflege die

Mobilisierbarkeit eine wichtige Rolle spielt. Die rumliche Verteilung der Ergebnisse soll schlielich

Aussagen zu Bereichen mit besonders hohem Biomasseaufkommen (Biomassehotspots) liefern,welche im weiteren Projektverlauf genauer betrachtet werden. Dabei sind die Aussagen rumlich so

aufzubereiten, dass sie mit den Resultaten der Regionalanalyse (Kapitel 3) fr die weiterfhrende

Auswertungen kompatibel sind.

Ein weiteres grundlegendes Ziel stellt die bertragbarkeit der entwickelten Methoden zur

Potenzialanalyse auf andere Regionen dar. Zur Gewhrleistung der bertragbarkeit fr alle drei

Flchenkategorien, sollen allgemeingltige Parameter und Einflussfaktoren der Biomassepotenziale

ermittelt und verwendet werden. Zudem soll die Analyse mit Hilfe eines geografischen

Informationssystems (GIS) mit technisch reproduzierbaren Analyseschritten durchgefhrt werden.

2.2 Allgemeines zu Analysemethoden

Berechnungsmethoden zur Ermittlung von Biomassepotenzialen sind mageblich von der Art der

zugnglichen Daten abhngig. Zudem sind fr die Ertrge unterschiedlicher Flchenkategorien jeweils

andere Einflussfaktoren ausschlaggebend. Aufgrund dessen besteht eine Vielzahl von Methoden zur

Ermittlung von Biomassepotenzialen, deren verschiedene Anstze sich durch unterschiedliche

Datengrundlagen, Zielstellungen und Terminologien begrnden.

Im Rahmen des BMU Frderprogramms Optimierung energetischer Biomassenutzung wurde eine

Definitions- und Methodenharmonisierung angestrebt, um die Vergleichbarkeit und Genauigkeit vonPotenzialstudien zu erhhen. Das erarbeitete Methodenhandbuch definiert grundlegende Terminologien


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Potenzialanalyse

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und stellt eine Checkliste fr relevante Einflussgren zur Bestimmung des Biomassepotenzials zur

Verfgung [1]. Die ausgefllte Checkliste fr dieses Projekt befindet sich im Anhang A.1.

Gleichermaen verweist es auf die Notwendigkeit der projektspezifischen Anpassung der Analyse.

Die Entwicklung der im Weiteren vorgestellten Methode zur Potenzialanalyse verlief parallel und imAustausch zu den Harmonisierungsanstzen des Frderprogramms. Definitionen und methodische

Anstze aus dem Methodenhandbuch wurden als rahmengebende Konstitution beachtet.

2.2.1 Methodenkonzept

Aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften der Flchenkategorien und unterschiedlicher Perspektiven

(Bundesebene, regionale Ebene oder kommunale Ebene) sind verschiedene methodischen

Lsungsanstzen notwendig. In Abhngigkeit der betrachteten Biomasse sind jeweils andere

Einflussgren relevant. Die Vergleichbarkeit der Methode und ihre bertragbarkeit auf andere

Regionen stellt im Projekt jedoch eine wichtige Anforderung dar. Um dies grundstzlich zu

gewhrleisten wurde ein Set von Parametern identifiziert, welches als Ausgangspunkt zur Ermittlung derPotenziale von Biomassen herangezogen werden kann und je nach Betrachtungsebene, Flchenkategorie

und konkreter Datenlage spezifisch abgebildet werden muss. Das Biomassepotenzial ist grundstzlich

ber folgende Parameter definiert:

Biomasseertrag (Basispotenzial) (davon abhngig: alle weiteren Potenziale)

Biomassequalitt (davon abhngig: die grundstzlich mglichen technischen

Verwertungsoptionen)

Biomasseverluste (u. a. Werbungs- und Ernteverluste) (davon abhngig: die erforderliche

Reduktion des Basispotenzials)

Nutzungskonkurrenzen (davon abhngig: die erforderliche Reduktion des Basispotenzials) rumliche Lage der Biomasse (davon abhngig: Bergungs-/Transportkostenfaktor)

Die konkrete Ausprgung jedes Parameters wird durch unterschiedliche Einflussfaktoren bestimmt (vgl.

Abbildung 2-2). Jeder Flchenkategorie sind im Rahmen des bertragbaren Methodenteils verschiedene

Einflussfaktoren zugeordnet (bspw. der Standorttyp als ein Einflussfaktor des Biomasseertrags), die

ortsunabhngig gelten (vgl. Kap. 2.3) und operationalisiert werden mssen. Der Wert und der rumliche

Bezug werden ber die Quantitt und Qualitt der Indikatoren hergestellt, die abhngig von der

betrachteten Kategorie sowie der regionalen Datengrundlage im Einzelfall zu ermitteln sind (bspw. der

Bodentyp als ein Indikator des Standorttyps). Dabei spiegelt die Auswahl der Einflussfaktoren den

aktuellen Stand des Wissens wider.


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Potenzialanalyse

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Abbildung 2-2: Methodengerst zur Analyse von Biomassepotenzialen

Die Analyse der Biomassepotenziale erfolgt statistisch und unter Anwendung eines GIS. In diesem

Rahmen werden die bei der Auswertung ermittelten Einflussfaktoren in eine Datenbank bertragen, um

sie mit einer GIS-Software weiter verarbeiten und in ihrer rumlichen Verteilung darstellen und

analysieren zu knnen. ber die Qualifizierung und rumliche Abbildung der Einflussfaktoren werdendie fr die Potenzialermittlung erforderlichen Parameter definiert, so dass sie einer raumbezogenen

Analyse und Bewertung unterzogen werden knnen. Hierbei wird eine mastabs- und blattschnittfreie

Visualisierung der Ergebnisse ermglicht.

2.2.2 Datengrundlagen

Das Vorhandensein relevanter Daten zur Quantifizierung der Einflussfaktoren ist Voraussetzung fr die

Anwendung des Methodenkonzepts und hat zentraler Wirkung auf den Detailgrad der Potenzialanalyse.

Die Zugnglichkeit von Datengrundlagen nahm in der Konzeptentwicklung einen wichtigen Aspekt ein.

Als Grundvoraussetzung wurde die GIS-Kompatibilitt, also die Mglichkeit der rumlichen Zuordnung

der Daten, in den Vordergrund gestellt. Diese sollten in ihrer Detailschrfe der regionalen Ebene

angepasst sein. Informationen ber Standort, Bewirtschaftung und weitere Faktoren, welche die

Ertragsbildung und Qualitt der Biomasseaufwchse mageblich beeinflussen, sind auf regionaler Ebene

im Bundesgebiet unterschiedlich verfgbar. Ertrags- und Qualittswerte knnen insbesondere durch

Literaturrecherche und die Abfrage von Expertenwissen konkretisiert werden.

Die Einflussfaktoren sind grundstzlich regionsunabhngig gltig, wohingegen die Auswahl der zur

Bestimmung ihrer Ausprgung heranzuziehenden Indikatoren einzelfallabhngig erfolgen muss. Generell

ist festzustellen, dass die Datenverfgbarkeit zur Abbildung der einzelnen Parameter je nach

Flchenkategorie unterschiedlich zu bewerten ist. Fr die Biomasse landwirtschaftlich genutzter

Grnlandflchen liegen bspw. in Zusammenhang mit den europischen Frderprogrammen im Rahmen


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Potenzialanalyse

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der Datenbank des Integriertes Verwaltungs- und Kontrollsystems (InVeKoS) detaillierte Informationen

vor. Anders ist die Datenlage im Bereich Gewsser und Landschaftspflegematerial von besonderen

Biotopen zu beurteilen. Hier ist die Dichte der Informationen deutlich geringer (vgl. auch Kap. 2.4).

Hinweise fr die bertragung der MethodenGrundlegend ist anzumerken, dass Daten regional unterschiedliche Informationsgehalte aufweisen und

jeweils zielfhrend ermittelt und verwendet werden sollten. Dadurch kann es in Einzelfllen dazu

kommen, dass ggf. einzelne Schritte der Methodik an die Datenlage anzupassen sind oder bersprungen

werden knnen.

Im Allgemeinen sind Informationen ber Grnlandertrge und Biomasseaufkommen aus der

Gewsserunterhaltung oder von besonderen Biotopen hufig einzelfallbezogen. Aus diesem Grund sollte

bei der Anwendung der Methoden eine zweiseitige Herangehensweise gewhlt werden. Auf der einen

Seite gilt es, relevante und mglichst detailreiche Daten zu identifizieren. Auf der anderen Seite sollte

sichergestellt werden, dass eine ausreichende Datengrundlage zur rumlichen Qualifizierunggewhrleistet ist. Neben der Recherche vorhandener Daten ist dem Expertenwissen eine wichtige Rolle

zugeordnet.

2.2.3 Schwankungsbreiten

Potenzialanalysen, insbesondere von Reststoffbiomassen, erfolgen stets im Rahmen verschiedener

Unsicherheiten. Es ist unter Verwendung derzeit vorhandener Daten und Informationen nicht mglich,

exakte Biomassepotenziale zu ermitteln. Bei der Bestimmung von Ertragsgren herrscht einerseits

Analyseunsicherheit, da nicht alle Einflussfaktoren realittsgetreu abgebildet werden knnen.

Beispielweise knnen unterschiedliche Eigenschaften innerhalb zusammengefasster Standorttypen in der

Realitt zu einer Schwankungsbreite von 20 % und mehr des mittleren Ertrags fhren. Andererseits istgrundlegend mit jhrlichen Verschiebungen des Biomasseertrags zu rechnen. Durch die klimatisch

unterschiedlichen Bedingungen knnen in extremen Jahren Schwankungen von ber 50 % [2,3]

hervorgerufen werden.

Die Bercksichtigung der Schwankungsbreiten erfolgt innerhalb der folgenden Methoden in zwei

Anstzen. Zum einen wird bezglich jhrlichen Schwankungen unterstellt, dass es im langjhrigen Mittel

zu einem Ausgleich durch Lagerung der Biomasseertrge kommt. Hier knnen Ertragsspannen von

ertragsarmen bis zu ertragsreichen Jahren abgeschtzt werden, die jedoch fr die weitere

Potenzialanalyse vernachlssigbar sind.

Zum anderen wird bezglich der weiteren unsicherheitsbedingten Schwankungen ein deutlich restriktiver

Ansatz gewhlt. Beispielsweise werden Ertragsdaten verwendet, die am unteren Ende des Mittelwertes

liegen oder Konkurrenznutzungen werden mit berdurchschnittlichen Anteilen in die Ermittlung

einbezogen. Durch die Betrachtung eines restriktiv ausgerichteten Biomassepotenzials knnen auch hier

Ertragsspannen vernachlssigt und ein Einzelwert verwendet werden. Bei der konkreten Betrachtung

einzelner Anlagenstandorte in der weiterfhrenden Regionalanalyse (Kapitel 3) sind Aspekte von

Ertragsspannen ggf. in die Detailbetrachtung einzubeziehen.

Auswirkungen von Extremereignissen und der Entwicklung von Preisniveaus unterschiedlicher

Biomassen wurden in der Analyse nicht betrachtet. Relevante Extremereignisse sind bspw. Hochwasser,

wie 2007 im Havelland. Diese knnen im Bereich Grnland zu hohen Ertragsausfllen fhren, wenn die


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Potenzialanalyse

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Bewirtschaftung der Flchen nicht weiter mglich ist oder das Material mageblich an Qualitt verliert.

Eine nderung der Preisniveaus im Bereich Grnschnitt kann dazu fhren, dass Flchen, die bisher

aufgrund des geringen Nutzens kaum oder nicht gedngt wurden und damit deutlich an Qualitt und

Ertragspotenzial verloren haben, wieder intensiver bewirtschaftet werden. Dies wrde zumindest zu

einem deutlichen Anstieg des theoretischen Potenzials fhren. Welche Auswirkungen sich im konkretenFall fr das technische Potenzial einstellen wrden, ist situationsabhngig. hnliches kann fr die

Ertrge aus der Gewsserunterhaltung angenommen werden. Dort werden Unterhaltungsmanahmen

bevorzugt, die einen geringen Aufwuchs begnstigen und im Falle der gewollten Verwertung des

Materials umgekehrt, also zur Begnstigung eines hohen Ertrags durchgefhrt werden knnten.

2.3 bertragbare Methoden zur Analyse der Biomassepotenziale

Die bertragbaren Methoden stellen den standortunabhngigen Teil der Vorgehensweise dar. Es werden

die relevanten Einflussfaktoren und ihre Bedeutung fr die Ausprgung der Parameter erlutert.

2.3.1 Methodik der Potenzialanalyse von Grnlandbiomasse

Zur Ermittlung des Biomassepotenzials von Grnlandflchen wurde das definierte Set von Parametern

(vgl. Kap. 2.2.1) durch fr Grnland allgemein relevante Einflussfaktoren in einem Grundkonzept

konkretisiert. Fr Biomasse von Grnland liegen keine umfassenden Ertragsdaten vor, wie sie fr andere

landwirtschaftliche Erzeugnisse bspw. Getreidearten blich sind. Die Entwicklung einer bertragbaren

Methode zur Ermittlung des Parameters Biomasseertrags von Grnlandflchen auf der Grundlage

allgemein vorhandener Daten stellte daher eine zentrale Aufgabe dar.

Es wurden insbesondere Einflussfaktoren aus zugnglichen und gut handhabbaren Datenbestnden

gewhlt, um auf diese Weise die bertragbarkeit der Methodik weitreichend gewhrleisten zu knnen.Die relevanten Einflussfaktoren und beispielhafte Indikatoren werden im Folgenden erlutert.

Die Entwicklung der Methode und des Analyseprozesses wurden parallel durch unterschiedliche

Expertengruppen im Rahmen von Workshops und Sitzungen begleitet und die Ergebnisse abschlieend

diskutiert. Mit dem Deutschen Grnlandverband (DGV e.V.) und dem brandenburgischen Landesamt fr

Lndliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung (LELF) wurden grundlegende Anstze

errtert und die Auswahl relevanter Einflussfaktoren sowie mglicher Indikatoren abgestimmt.

Abschlieend wurde die Methodik sowie die Ergebnisse auch Landwirten der Region vorgestellt und zur

stichpunktartigen Validierung vorgelegt. Die Auswahl der Einflussfaktoren zur Qualifizierung der

Parameter spiegelt den aktuellen Stand der Forschung wider, erhebt dabei jedoch keinen Anspruch aufVollstndigkeit. Aufgrund der regional unterschiedlichen Datenlage wird empfohlen im Einzelfall,

weitere ggf. relevante Faktoren in die Analyse zu integrieren.

Im Folgenden wird die allgemeine Vorgehensweise fr die Ermittlung der energetisch nutzbaren

Biomassepotenziale von Grnlandflchen erlutert.

bertragbares Konzept der Analyse

Die Methodik zur Ermittlung des Biomassepotenzials von landwirtschaftlichen Grnlandflchen und der

rumlichen Verteilung umfasst zwei Stufen. Auf der ersten Stufe wird die Ausprgung der Parameter

Biomasseertrag, rumliche Lage der Biomasse und Biomassequalitt zur Bestimmung des theoretischenPotenzials abgeschtzt. Die Berechnung des technischen Potenzials, unter besonderer Bercksichtigung


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Potenzialanalyse

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der fr die Zuordnung von Verwertungspfaden ntigen Angaben zur Biomassequalitt und zur Logistik,

erfolgt auf der zweiten Stufe. Dort werden die Parameter Biomasseverluste und Nutzungskonkurrenzen

in ihrer Ausprgung ermittelt. Die Schritte der Potenzialanalyse sind in folgender Abbildung dargestellt.

Abbildung 2-3: Schematische Darstellung der Potenzialanalyse von Grnlandbiomasse in zwei Stufen(theoretisches und technisches Potenzial).

Ermittlung des theoretischen Potenzials (Stufe 1)

Auf der ersten Stufe werden die Menge und Qualitt an Material ermittelt, welches erwartungsgem

unter definierten Verhltnissen auf bestimmten Flchen aufwchst. Im Allgemeinen ist davonauszugehen, dass Ertrags- und Qualittsdaten mit konkretem Flchenbezug fr Grnland fehlen. Um


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Potenzialanalyse

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Aussagen zu Ertrgen und ihrer Qualitt sowie rumlichen Verteilung vornehmen zu knnen, kommen

verschiedene methodische Anstze in Frage:

Fr die Parameter Biomasseertrag und -qualitt kann die Ermittlung der Ertrags- und Qualittswerte

durch bestehende Berechnungsmodelle, durch die manuelle Zuordnung von Ertrags- und Qualittswertenzu bestimmten Standort- und Bewirtschaftungstypen sowie durch die Abfrage des regionalen

Expertenwissens erfolgen. Dazu kann auf bestehende Modelle, wie bspw. das Ertragsmodell des ZALF

([4]) zurckgegriffen werden, welche den erwarteten Biomasseertrag und -qualittsgrad unterschiedlicher

Grnlandtypen berechnen. Das Modell bezieht sich mageblich auf die Einflussfaktoren:

Standortbedingungen, Bewirtschaftungsweisen und vorherrschende Pflanzengesellschaften [4,5]. Im

Zuge der Analyse des Parameters Biomassequalitt wird zwischen verschiedenen Substratqualitten vor

dem Hintergrund der Verwertungspfade Biogas und Verbrennung unterschieden. Einfluss auf die

Qualitt haben vornehmlich die angewandte Dngung und die Anzahl der Schnitte. Das Material aus

intensiver Nutzung besitzt aufgrund der kurzen Schnittzyklen und intensiveren Dngung eine hohe

Futter- und gleichzeitig Biogasqualitt. Von extensiv genutzten Flchen sind unterschiedliche Qualittenzu erwarten. Das berstndige Gras des ersten, spten Schnitts besitzt aufgrund des hohen Rohfaser- und

Trockenmassegehalts [6] eine geringe Futter- und Biogasqualitt, dagegen aber eine hohe

Verbrennungsqualitt [4].

Vor diesem Hintergrund und in Anlehnung an durchgefhrte Potenzialabschtzungen [5] knnen die

Ertrge und Qualitten auch ohne Ertragsmodell auf der Grundlage des Standorts und der

Bewirtschaftung abgeschtzt werden, wenn nicht alle ntigen Informationen fr das Modell vorhanden

sein sollten. In Verbindung wird ergnzend das regionale Expertenwissen der landwirtschaftlichen

Verwaltung und der Landwirte abgefragt. Letztlich bietet auch die alleinige Befragung der Experten die

Mglichkeit den Grasertrag sowie seine Qualitt und rumliche Verteilung abzuschtzen.

Im ersten Schritt werden die regionalen Datengrundlagen mit Relevanz fr die Potenzialanalyse ermittelt

und auf ihre Verwendbarkeit zur rumlichen Differenzierung von Biomassepotenzialen geprft.

Aufgrund der vorhandenen Daten ist ber den Detailgrad und die Schritte der Potenzialanalyse zu

entscheiden.

Im Anschluss wird die Ausprgung der relevanten Einflussfaktoren Pflanzengesellschaft sowie Standort-

und Bewirtschaftungstyp im zweiten Schritt ermittelt. Die Quantifizierung und die rumliche

Differenzierung erfolgt mittels regional ausgewhlter Indikatoren (vgl. Kap. 2.4.1, 2.4.2 und 2.4.3).

Entscheidendes Kriterium fr die Wahl geeigneter Indikatoren ist dabei die Mglichkeit der rumlichenAnalyse in einem GIS. Die Spanne der Ausprgung jedes Einflussfaktors ist in einer Ordinalskala

abzutragen (bspw. fnfstufig von sehr hoher Ertrag bis sehr geringer Ertrag). Je mehr Typen

unterschieden werden knnen, desto genauer kann die rumliche Differenzierung der

Biomassepotenziale erfolgen. Die Bildung der Ertrags- und Qualittsklassen wird dabei vor dem

Hintergrund der im anschlieenden Schritt definierten Zuordnung spezifischer erwarteter Ertrags- und

Qualittswerte erfolgen.

Sofern im dritten Schritt fr die Ermittlung der durchschnittlich erwarteten Ertrags- und Qualittswerte

keine Ertragsmodelle angewendet werden knnen, werden als Grundlage fr die Zuordnung

Forschungsergebnisse und Expertenwissen herangezogen. Fr den erwarteten Biomasseertrag werden

Werte in dt TM/ha und Jahr angegeben. Wobei die Unterscheidung der Qualitt von Grnlandbiomasse


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Potenzialanalyse

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zumindest zwischen geeignet und ungeeignet in Bezug auf die Verwertungspfade erfolgt. Es ist im

Weiteren empfehlenswert, die ermittelten Werte fr die Region in einem parallelen Prozess mit

regionalen Experten zu verifizieren.

Im vierten Schritt werden der erwartete jhrliche Biomasseaufwuchs in dt TM und die Ausprgung derQualitt fr die konkreten Flchen berechnet. Die Ergebnisse werden in ihrer rumlichen Verteilung im

GIS dargestellt.

Als Zwischenergebnis liegt das theoretische Biomassepotenzial von Grnlandflchen vor. Es beinhaltet

Aussagen zur rumlichen Verteilung der potenziellen Biomasseertrge und -qualitten auf

Feldblockebene. In Vorbereitung auf die weiteren Schritte der Potenzialanalyse wird das

Biomassepotenzial, wenn nicht bereits dort berechnet, auf Gemeindeebene aggregiert.

Ermittlung des technischen Potenzials (Stufe 2)

Das ermittelte theoretische Potenzial von Grnlandflchen steht nicht in vollem Umfang fr dieEnergiegewinnung zur Verfgung. Fr das technische, zur energetischen Nutzung verfgbare

Biomassepotenzial, sind die Verluste und bereits gebundene Kapazitten vom theoretischen Potenzial

abzuziehen. Zur Berechnung des nutzbaren Anteils werden auf der zweiten Stufe die Ausprgung der

Parameter Biomasseverlust und Nutzungskonkurrenz in die Analyse einbezogen. Fr Material von

landwirtschaftlichen Flchen ist grundstzlichen von der technischen Mobilisierbarkeit auszugehen.

Entscheidend bei der Quantifizierung der relevanten Einflussfaktoren ist auch hier deren rumliche

Differenzierung.

Im ersten Schritt wird die Ausprgung des Parameters Biomasseverluste bestimmt. Zu bercksichtigende

Einflussfaktoren sind Werbungs- und Lagerungsverluste der Biomasse, deren Hhe durchunterschiedliche Indikatoren definiert werden kann. Entsprechend der Werbungs- und

Lagerungstechniken sowie der Substrateigenschaften sind den entsprechenden Flchen prozentuale

Abschlge ihres theoretischen Potenzials zuzuordnen. In vielen Bundeslndern liegen bereits

zusammenfassende Angaben zu Biomasseverlusten vor (vgl. bspw. [7,8]). Bei der Verwendung solcher

allgemeiner Angaben wird die Konkretisierung durch regionales Expertenwissen empfohlen.

Die Ausprgung des Parameters Nutzungskonkurrenzen wird in Schritt zwei berechnet. Entscheidend ist,

die Nachfrage von Gras zu ermitteln. Als Einflussfaktoren gelten die Futternutzung und die bereits

bestehende energetische sowie stoffliche Nutzung von Grnland. Dabei wird zunchst der Futterbedarf

errechnet und anschlieend die bereits anderweitig verwendeten Kapazitten der berschssigenBiomasse abgeschlagen. Da Informationen zu Tierbestnden fr die Bundesrepublik umfassend

vorliegen [9,10], wird die Berechnung der zur Deckung des Futterbedarfs ntigen Biomasse auf

Gemeindeebene durchgefhrt. Besonders zu beachten ist die Zusammensetzung der Grundfutterrationen,

welche sich weitgehend nach der regionalen Verfgbarkeit des Futters richten. Angaben zur stofflichen

oder energetischen Nutzung in der Region sind in der Regel ber Befragungen zu akquirieren. Im dritten

Schritt findet die Berechnung der berschssigen Biomasse statt.

Als Ergebnis liegt das technische, zur energetischen Nutzung verfgbare Biomassepotenzial von

Grnland in der betrachteten Region auf Gemeindeebene vor.


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bertragbare Einflussfaktoren und Indikatoren der Methode

Die Ausprgungen, der in Kapitel 2.2.1 definierten Parameter knnen fr Grnland ber unter-

schiedliche Einflussfaktoren bestimmt werden. Im Folgenden werden die bei der Anwendung der

entwickelten Methode relevanten Einflussfaktoren sowie beispielhafte Indikatoren dargestellt (vgl.

Abbildung 2-4) und ihre Bedeutung erlutert. Es wird kein Anspruch auf Vollstndigkeit der Tabelleerhoben, die Auswahl der konkreten Indikatoren ist vor dem jeweiligen regionalen Hintergrund

durchzufhren.

Der Parameter rumliche Lage der Biomasse wird ber die Verteilung der jeweiligen Ausprgung der

Einflussfaktoren/Indikatoren abgebildet. Es wird dabei nach unterschiedlichen Qualitten und Ertrgen

unterschieden. Fr die Abbildung im GIS werden die digitalen Grundlagen der verwendeten Indikatoren

herangezogen. Im Zuge der Flchenermittlung mit Hilfe des GIS ist die rumliche Lage der Potenziale

im Ergebnis darstellbar.

Einflussfaktoren Stufe 1

Abbildung 2-4: Parameter und Einflussfaktoren der Stufe 1 fr Grnlandbiomasse

In den folgenden Tabellen werden die Bedeutungen der Einflussfaktoren hinsichtlich der jeweiligen

Ausprgung der Parameter Biomasseertrag und -qualitt erlutert sowie eine beispielhafte Auswahl

relevanter Indikatoren angefhrt. Der Parameter Biomasseertrag ist abhngig vom Standort- und

Bewirtschaftungstyp sowie der Pflanzengesellschaft. Ebenfalls von den Faktoren Bewirtschaftungstypund Pflanzengesellschaft ist die Biomassequalitt beeinflusst.


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Tabelle 2-1: Bedeutung des Einflussfaktors Standorttyp

Einflussfaktor: Standorttyp

Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:

Biomasseertrag Die Ertragspanne von Gras hngt wesentlich vonregional vorhandenen Standorttypen ab. Dieseknnen sich regional zum Teil kleinflchigunterscheiden und sind selbst durch eine Vielzahlvon Indikatoren bestimmt.

Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:

Bodentyp Nhrstoffhaltige Bden beeinflussen den Ertragpositiv. Organische Bden mit hohemHumusgehalt und geringem Degradierungsgradsind besonders ertragreich. Beim Bodentyp sindinsbesondere organische und mineralische Bden,

unterschiedliche Degradierungsgrade von Moorenund Humusgehalte zu unterscheiden.

mittlerer Grundwasserstand Ertrge sind in hohem Mae von derBodenfeuchte abhngig. Mig frische bis feuchteStandorte sind gnstig fr die Ertragsbildung [4].Betrachtet wird vornehmlich der mittlereGrundwasserstand im Frhling. Dieser ist imBereich bis zu einem Meter relevant. TiefereStnde besitzen vermindernden Einfluss auf denGrnlandertrag.

Wasserregulation Eine gut wasserregulierte Flche besitzt die

hchsten Ertragspotenziale. Sowohl Staunsse alsauch zu geringe GW-Stnde bewirken geringereErtrge.

klimatische Indikatoren Zu den klimatischen Indikatoren zhleninsbesondere die Temperatur und dieNiederschlagswerte. Sie wirken jeweilsregionaltypisch auf den Ertrag.


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Tabelle 2-2: Bedeutung des Einflussfaktors Pflanzengesellschaft

Einflussfaktor: Pflanzengesellschaft


Biomasseertrag Zu erwartenden Ertrge unterscheiden sich untergleichen Standort- undBewirtschaftungsverhltnissen aufgrund derPflanzengesellschaften zum Teil deutlich (vgl. [4]).


Hauptart der Gesellschaft Pflanzengesellschaften auf Grnlandstandortenvariieren von sehr homogenen und reinenBestnden der intensiven Nutzung bis zuheterogenen, mit krautigem Anteil versetztemBestand auf extensiv genutzten Standorten. Dieartenrmsten Pflanzengemeinschaften findet man

auf frischen oder nassen bis sehr nassen, dieartenreichsten auf trockenen und wechselfeuchtenFlchen [1].


Biomassequalitt Qualitten der Pflanzengesellschaftenunterscheiden sich aufgrund ihrer spezifischenZusammensetzungen.


Heterogenitt des Bestands Homogene Bestnde reiner Futtergrser besitzenhufig einen hohen Methangehalt. Sie eignen sichfr die Biogasnutzung. Heterogene Bestnde mitzum Teil krautigem Material eigenen sich aufgrundihrer Struktur und erhhter Rohfasergehalte eherfr die Verbrennung.


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Tabelle 2-3: Bedeutung des Einflussfaktors Bewirtschaftungstyp

Einflussfaktor: Bewirtschaftungstyp


Biomasseertrag Vor allem durch die unterschiedliche Intensitt derBewirtschaftung hervorgerufen, treten innerhalbderselben Pflanzengesellschaft hufig starkeErtragsstreuungen auf. Als mgliche Indikatorenknnen die Schnitthufigkeit sowie der Grad desDngemitteleinsatzes dienen.


Schnitthufigkeit Die Anzahl der Schnitte kann in die folgenden zweiKategorien gegliedert werden: Erstens Flchen miteins bis zwei Schnitten pro Jahr, welche einengeringeren Ertrag erwarten lassen, als zweitens

die Flchen mit drei und mehr Schnitten pro Jahr.

Dngung Der Grad der Dngewirkung kann je nach Standortund Pflanzengesellschaft unterschiedlichenEinfluss haben. Ausschlaggebend in Bezug aufDngemittelgaben ist die Unterscheidungzwischen NPK, PK, K und ohne Dngung. Flchenmit NPK-Dngung besitzen mit wenigenAusnahmen das grte Ertragspotenzial, Flchenohne Dngung das geringste Potenzial.


Biomassequalitt Die Biomassequalitt hngt stark vomSchnittzeitpunkt und der Anzahl der Schnitte ab.


Schnittzeitpunkt in Verbindung mit derSchnitthufigkeit

Frh und damit einhergehend hufiggeschnittenes, frisches Gras hat eine hoheFutterqualitt und hohe Methanausbeute. Eseignet sich demnach fr die Biogasgewinnung.Dahingegen hat spt geschnittenes Gras einendeutlich hheren Rohfasergehalt der als positiveEigenschaft fr die Verbrennung zu bewerten ist.Der zweite Schnitt bei extensiver Nutzung erfolgtmeist bei frischem Bestand mit Biogasqualitt.berschlgig wird angenommen, dass beiextensiver Nutzung eine Qualitt im Verhltnis von60 % (Verbrennung) zu 40 % (Biogas) vorliegt.


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Einflussfaktoren Stufe 2

Abbildung 2-5: Parameter und Einflussfaktoren der Stufe 2 fr Grnlandbiomasse


Ausprgung der Parameter Biomasseverluste und Nutzungskonkurrenzen erlutert sowie eine

beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren angefhrt. Der Parameter Biomasseverluste ist in seiner

jeweiligen Ausprgung von den Werbungs- und Lagerungsverlusten bestimmt. Die Faktoren

Futternutzung sowie bestehende energetische und stoffliche Nutzung beeinflussen den Parameter

Nutzungskonkurrenzen.


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Tabelle 2-4: Bedeutung des Einflussfaktors Werbungs- und Lagerungsverluste

Einflussfaktor: Lagerungsverluste


Biomasseverluste Die Werbung und Lagerung von Biomasse besitzteinen erheblichen Einfluss auf den Verlustfaktor.Die zu erwartenden Werbungsverluste sindentscheidend von den Ernteverfahren und derverwendeten Technik abhngig. Ohne optimaleLagerung kann es bei Heu zu erheblichenAuswaschungen und Schimmelverlusten kommen.Bei Silage ist mit Grverlusten zu rechnen.


Ernteverfahren Bei der Ernte wird zwischen den Verfahren zurGewinnung von Silage und von Heu

unterschieden. Whrend die Mahd und Silierungder Biomasse zu geringen Verlusten fhrt, kommtes aufgrund der notwendigen Trocknung des Heuszu zum Teil hohen Streuverlusten.

Grverluste bei Silierung Die Verluste werden ber Durchschnittswerte ausder Literatur abgebildet und sind ggf. regionalanzupassen. Allgemein gilt, dass durch dieRestatmung der Pflanze mit unterschiedlichenVerlusten zu rechnen ist. VerschiedeneLagerungsbedingungen und -verfahren knnen dieHhe der Grverluste bei der Silierungbeeinflussen. Je nach Verweilzeit auf dem Feld

und Lagerbedingungen und -standort kann es beiHeu zu unterschiedlichen Verlusten durchSchimmel und zu Brckelverlusten kommen.

Restatmung der Pflanze

Brckel- und Schimmelverlust

Tabelle 2-5: Bedeutung des Einflussfaktors Futternutzung

Einflussfaktor: Futternutzung


Nutzungskonkurrenz Die Futternutzung als traditioneller

Verwertungspfad von Gras macht den grtenAnteil andere Nutzungen aus. Ihre Ausprgunghngt mageblich vom Tierbestand ab.


Tierbestand Tierbestnde sind regional sehr unterschiedlichverteilt. Mit steigender Anzahl sinkt gleichzeitig dieberschssige Grasmenge.

Grundfutterration Die Futterrationen werden in den meisten Fllenregional und ggf. saisonal den verfgbarenFutterpflanzen angepasst. Dabei kann ein

erheblicher Anteil von Gras Bestandteil sein.


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Tabelle 2-6: Bedeutung des Einflussfaktors Bestehende energetische Nutzung

Einflussfaktor: Bestehende energetische Nutzung


Nutzungskonkurrenz Die Konkurrenz durch bereits bestehendeenergetische Nutzung der Biomasse hngt starkvom Bedarf der vorhandenen Bioenergieanlageneiner Region ab. Dabei ist entscheidend, welchesMaterial grundstzlich in den Bioenergieanlageneingesetzt wird.


Anzahl der Bioenergieanlagen / Biomassebedarfder Bioenergieanlagen

Die Anzahl der Bioenergieanlagen in einer Regionund die bereits verwendeten Grasmengen sowiedie theoretischen Kapazitten zum Einsatz vonGras bestimmen den Grad der Konkurrenz durch

die bestehende energetische Nutzung.

2.3.2 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse aus der Gewsserunterhaltung

Zur Ermittlung des Biomassepotenzials aus der Gewsserunterhaltung sind die in Kapitel 2.2.1

definierten Parameter Biomasseertrag, -qualitt und -verluste, Nutzungskonkurrenz und rumliche Lage

der Biomasse in ihrer Ausprgung zu bestimmen. Die erarbeiteten relevante Einflussfaktoren und

zugehrige Indikatoren werden im Anschluss an die Vorstellung der entwickelten Berechnungsmethodik

dargestellt.

Insgesamt liegen Erkenntnisse zu Biomassepotenzialen aus der Gewsserunterhaltung bisher nur

begrenzt aus Forschungsvorhaben und der Literatur (vgl. [11], [12] und [13]) vor. Auch die bekannten

Datenbanken der fr die Unterhaltung der Gewsser zustndigen Institutionen sind nicht auf die Abfrage

von Biomassepotenzialen ausgelegt und enthalten keine Angaben zu Ertrgen oder Qualitten. Aufgrund

insgesamt nur vereinzelter konkreter Daten und Informationen ber Biomasseertrge und -potenziale

wurde das Analysekonzept eng an die Datenerhebung gekoppelt. Im Zuge der notwendigen

Kategorisierung und GIS-gesttzten Erfassung der Gewsser hinsichtlich der Ertrge, der Qualitten,

deren rumlicher Lage sowie mglicher Biomasseverluste und Konkurrenznutzungen, wurde eine

Expertenbefragung zur Schaffung der ntigen Datenbasis fr die Analyse durchgefhrt. Die Befragung

wurde dazu auf die relevanten Einflussfaktoren und Indikatoren abgestimmt.

In Zusammenarbeit mit den Wasser- und Bodenverbnden (WBV) Groer Havellndischer Hauptkanal

- Havelkanal - Havelseen und Rhin-/Havelluch, die als regionale Kooperationspartner fungierten,

wurden parallel zur Entwicklung des Fragebogens relevante Einflussfaktoren zur Ermittlung der

Biomassepotenziale erarbeitet. Im Zuge einer ersten Abstimmungsrunde mit Vertretern weiterer WBV

wurden insbesondere umfassende Grundlagen zur Kategorisierung des Gewssernetzes diskutiert und

festgelegt. Zentrale Ergebnisse waren zunchst, dass bei der Potenzialanalyse zwischen Gewssern I. und

II. Ordnung sowie Netz- und Punktquellen zu unterscheiden sei. Im Weiteren wurden folgende Punkte

als relevant benannt:


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Gre und Lage des Gewssernetzes

Breite der Gewsserrnder

Gestalt und Aufwuchs der Gewsserrnder

Art und Intensitt der Unterhaltungsmanahmen

Menge und Qualitt des Mahdgutes aktuelle Verwertung der Biomasse

Das entsprechende Grundkonzept der Analysemethode wird im Folgenden definiert.


Die Methode zur Ermittlung des Biomassepotenzials aus der Gewsserunterhaltung und der rumlichen

Verteilung umfasst drei Schritte. Vor dem Hintergrund des spezifischen Datenbedarfs wird im ersten

Schritt der Analyse zunchst eine Recherche vorhandener Daten ber das Gewssernetz und zu den

durch Unterhaltungsmanahmen anfallenden Biomassen durchgefhrt. Relevante Ansprechpartner

stellen die Wasser- und Naturschutzbehrden sowie WBV dar. Bei unzureichender Datenlage und ggf.zur Konkretisierung der Daten ist im zweiten Schritt zur Analyse des Potenzials eine Befragung zur

Kategorisierung des Gewssernetzes und zur Abschtzung der Ertrge sowie Qualitten bei den

regionalen Experten durchzufhren. Dazu wird der entwickelt Fragebogen regional angepasst. Ein

Schwerpunkt stellte die rumliche Verortung der Informationen dar (Anhang A.3).

Abbildung 2-6: Schematische Darstellung der Potenzialanalyse aus der Gewsserunterhaltung (theoretisches undtechnisches Potenzial)

Durch die Abfrage des Expertenwissens sollen den Gewssern folgende Rahmendaten zugeordnet

werden: rumlich differenzierte Angaben zur Unterhaltungsintensitt sowie der anfallenden

Biomassemenge und -qualitt. Dabei werden auch die derzeitigen Verwertungswege und -techniken

abgefragt und Konkurrenzen der energetischen Nutzungspfade beurteilt, so dass im dritten Schritt die

energetisch verwertbaren Biomassepotenziale abgeschtzt werden knnen.


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Fr die Analyse wird das Gewssernetz zu Beginn des dritten Schritts entsprechend der Erkenntnisse aus

der Datenakquise und Expertenbefragung kategorisiert. Ein praktikabler Ansatz ist beispielhaft in Kapitel

2.4.1 dargestellt. Im Anschluss wird der theoretische Aufwuchs an Biomasse fr die unterschiedlichen

Gewsserkategorien berechnet. Parallel erfolgt die Ermittlung des Parameters Biomassequalitt.

Abschlieend wird ber die Bestimmung der Ausprgung der Parameter Nutzungskonkurrenz undBiomasseverluste abgeschtzt, welche Anteile des Materials fr die energetische Nutzung zur Verfgung

stehen.

Im Folgenden werde die, fr die Vorgehensweise relevante Einflussfaktoren und deren zugehrige

Indikatoren vorgestellt.

bertragbare Einflussfaktoren und Indikatoren der Methode

Zur Bestimmung der Ausprgungen der einzelnen Parameter stehen unterschiedliche Einflussfaktoren

zur Verfgung. Die ermittelten Faktoren und ihre Bedeutung sowie relevante Indikatoren werden im

Folgenden erlutert. Im Sinne der bertragbarkeit ist grundlegend anzumerken, dass Daten regionalunterschiedliche Informationsgehalte aufweisen und jeweils zielfhrende Datengrundlagen zu ermitteln

und zu verwenden sind. Fr die Anwendung der entwickelten Methode in anderen Regionen kann der

erarbeitete Fragebogen unter Anpassung an die regionalen Verhltnisse verwendet werden.

Vorwiegend sind die Ertrge und Qualitten von den Standortbedingungen und der Unterhaltung der

Gewsserabschnitte bestimmt. Im Zuge der Methodenentwicklung konnten folgende Einflussfaktoren

identifiziert werden:

Flchengre

Unterhaltungsintensitt Substrattypen(-gruppe)

Erwartete Biomasseertrge

Bergungsaufwand/-kosten

Unterhaltungszeitpunkt

Aktuelle Verwertung der Biomasse

Werbungs- und Lagerungsverluste

Die rumliche Lage der Biomassepotenziale entspricht der Verteilung der Einflussfaktoren bzw. der

Verteilung deren Indikatoren. Entscheidend sind die Gewsserkategorie, die Unterhaltungsintensitt und

die erwarteten Biomasseertrge. Fr die Abbildung im GIS werden die digitalen Grundlagen der

verwendeten Indikatoren herangezogen. Im Zuge der Flchenermittlung mit Hilfe des GIS ist die

rumliche Lage der Potenziale im Ergebnis darstellbar.

Fr die Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials sind der Aufwand und die Kosten mglicher

Biomassebergungen sowie der bestehenden Unterhaltungskosten wesentliche Grundlage. Im Weiteren

sind Angaben zu den mglichen Transportwegen (Strae, Schiene oder Wasser) abzufragen. Ein

wesentlicher Faktor ist auch die technische Ausstattung der Dienstleister. Relevant ist insbesondere, ob

neue Technik fr die Bergung des Materials zur energetischen Nutzung notwendig wird.


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Abbildung 2-7: Parameter und Einflussfaktoren fr Biomasse aus der Gewsserunterhaltung


Ausprgung der Parameter erlutert sowie eine beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren angefhrt.

Der Parameter Biomasseertrag ist abhngig von der Flchengre, dem Substrattyp sowie der erwarteten

Biomasseertrge. Der Substrattyp wirkt sich neben dem Unterhaltungszeitpunkt und der -intensitt auf

die Qualitt aus. ber die aktuelle Verwertung der Biomasse wird der Parameter Nutzungskonkurrenz

bestimmt. Whrend die Werbungs- und Lagerungsverluste die Ausprgung der Biomasseverlustebestimmen.


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Tabelle 2-7: Bedeutung des Einflussfaktors Werbungsverluste

Einflussfaktor: Flchengre


Biomasseertrag Die Flchengre und damit das Flchenpotenzialstellt die grundlegende Angabe fr die weitereErmittlung des Biomassepotenzials dar. ZurBestimmung des Flchenpotenzials werdenAngaben zur Sohlbreite, Bschungslnge undLnge der entsprechenden Gewsserabschnittebentigt.


Sohlbreite Die Flchengre der unterhaltenen Gewsser I.und II. Ordnung sind im Allgemeinen sehrheterogen und fr die Abschtzung der

Flchengre den Kategorien: ganzjhrig wasserfhrende Vorfluter

Meliorationsgrben

und Ackergrben (nur zeitweise

wasserfhrend)

zuzuordnen.

Bschungslnge

Lnge des Gewsserabschnitts


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Tabelle 2-8: Bedeutung des Einflussfaktors Substrattypen(-gruppe)

Einflussfaktor: Substrattypen(-gruppe)


Biomasseertrag Das Substrat hat groen Einfluss auf dasErtragsvolumen. Es ist zwischen Punkt- undNetzquellen zu unterscheiden.


Pflanzengesellschaft in Verbindung mit demQuellentyp

An Punktquellen (Biomasse fllt bei derSohlkrautung von Gewssern I. Ordnung an undwird zentral entsorgt) sind jhrlich konstanteMengen zu erwarten. Aus Netzquellen fllt siedezentral an und unterliegt jhrlichenErtragsschwankungen.


Biomassequalitt Das Substrat bestimmt direkt die Qualitt desMaterials.


Pflanzengesellschaft in Verbindung mit demQuellentyp

Aus Gewssern I. Ordnung ist homogeneBiomasse und aus Netzquellen deutlichheterogener zu erwarten.

Bergungsmanahmen Entsprechend der Substrate undBergungsmanahmen besitzt das Materialunterschiedliche Qualitten, je nach Feuchtegrad.Schilf besitzt, wenn es weitgehend trocken und freivon mineralischen Bestandteilen geborgen werdenkann, eine gute Qualitt fr die Pelletierung undVerbrennung. Im Gegenteil dazu ist das feuchteMaterial fr die Biogasanlage geeignet.


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Tabelle 2-9: Bedeutung des Einflussfaktors Erwartete Biomasseertrge

Einflussfaktor: Erwartete Biomasseertrge


Biomasseertrag Als Ertragseinheit werden Kubikmeter (m)Frischmasse (FM) verwendet. Gegebenenfallssollte zwischen verschiedenen Standorttypen mitAuswirkungen auf den Ertrag unterschiedenwerden. Die Biomasseertrge sind fr dieeinzelnen Quellen mglichst exakt anzugeben. BeiPunktquellen an Gewssern I. Ordnung werdenhufig konkrete Angaben erhoben, wohingegenbei den brigen Quellen die Abschtzung derExperten herangezogen werden muss.


Hauptart der Pflanzengesellschaft Zwischen den Hauptarten derPflanzengesellschaften, welche bei derGewsserunterhaltung anfallen bestehen zum Teilgroe Ertragsunterschiede.

Verschattung Verschattete Flchen weisen im Verhltnis zubesonnten einen geringen Ertrag auf.

Nhrstoffgehalt des Standortes Standorte die durch Nhrstoffeintrag aus derLandwirtschaft geprgt sind, weisen einenerhhten Biomasseertrag auf.

Tabelle 2-10: Bedeutung des Einflussfaktors Unterhaltungszeitpunkt

Einflussfaktor: Unterhaltungszeitpunkt


Biomassequalitt Der Unterhaltungszeitpunkt hat Einfluss auf dieQualitt der Biomasse. Je spter Material geerntetwird, desto geringer sind die Methanausbeute.


Zeitpunkt der Manahmen Aus Unterhaltungsplnen knnen hufig Angabenber den Zeitraum der Manahmen entnommenwerden. blicherweise werdenUnterhaltungsmanahmen zwischen Oktober undMai durchgefhrt. Zudem sind ggf.naturschutzfachliche oder andere Vorgabenvorhanden. Es ist zu beachten, dass die Verteilungder Unterhaltungsmanahmen ber ein Jahr starkvon Witterungsverhltnissen bestimmt wird.


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Tabelle 2-11: Bedeutung des Einflussfaktors Unterhaltungsintensitt

Einflussfaktor: Unterhaltungsintensitt


Biomasseertrag Das Ertragsvolumen hngt zum Teil von derBewirtschaftungsintensitt ab, wobei einegesteigerte Intensitt (bspw. zwei Schnitte anstatteinem oder beidseitig anstatt einseitig) zu hherenErtrgen fhrt.


Anzahl der Manahmen pro Jahr Manahmen werden einmal und zum Teil zweimaljhrlich durchgefhrt. Im Einzelfall auchbedarfsgerecht alle drei bis fnf Jahre. Ebenfallsrelevant sind kurzzeitige Einschrnkungenaufgrund der Vorkommen geschtzter Arten

(bspw. bestimmter Muschelarten).


Biomassequalitt Die Intensitt (insbesondere die jeweiligeFrequenz) der Unterhaltungsmanahmen hatmageblichen Einfluss auf die Biomassequalitt.Allgemein gilt, dass lteres und trockeneresSubstrat eher fr die Verbrennung geeignet ist.Dagegen ist feuchtes und frisches Substrat eher inder Biogasanlage zu verwerten.


Frequenz Es ist zwischen einseitiger und zweiseitigerBschungsmahd sowie der Sohlkrautung zuunterscheiden. Dabei bestimmt der Abstandzwischen den Schnitten die Qualitt des Substartsmit.

Tabelle 2-12: Bedeutung des Einflussfaktors Bestehende Verwertung der Biomasse

Einflussfaktor: Bestehende Verwertung der Biomasse


Nutzungskonkurrenzen Die aktuelle Verwertung des anfallenden Substratsbeschrnkt dessen mgliche energetischeNutzung. Zu prfen sind stoffliche sowie weiterebestehende energetische Nutzungen.


Bestehende energetische oder stofflicheNutzungen

Material aus der Gewsserunterhaltung wirdbereits kompostiert. Entscheidend ist dasMaterialvolumen.


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Tabelle 2-13: Bedeutung des Einflussfaktors Werbungs- und Lagerungsverluste

Einflussfaktor: Werbungs- und Lagerungsverluste


Biomasseverluste Bei der Werbung und Lagerung von Biomasse istmit anteiligen Verlusten zu rechnen. DieAusprgung ist je nach Ernte- undLagerungsverfahren unterschiedlich


Ernte- und Lagerungsverfahren Je nachdem ob die Unterhaltung mit Mhbootenoder anderer Technik durchgefhrt wird, sindunterschiedliche Verluste zu erwarten. Dazu liegenjedoch bisher keine Erkenntnisse vor.

2.3.3 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse der besonderen Biotope

Vor dem Hintergrund des mglichen Beitrags der besonderen Biotope (bspw. Salzbinnenwiesen,

Feuchtwiesen oder Groseggenwiesen) zum Gesamtpotenzial aller Flchenkategorien werden in einer

groben Analyse zunchst die Bereiche identifiziert, welche das theoretische Potenzial bestimmen.

Die Methodik zur Ermittlung des theoretischen Biomassepotenzials von besonderen Biotopen und deren

rumliche Verteilung entspricht grundlegend der Stufe 1 der in Kapitel 2.3.1 vorgestellten Methode fr

Biomassepotenzial von Grnlandflchen. Fr geschtzte Biotope und weitere naturschutzfachlich

bedeutende Flchen mit Pflegeauflagen liegen jedoch nur sehr wenige Informationen zu Ertrgen oder zu

Qualitten der Biomasse mit Bezug zur energetischen Verwertung [14,15] vor.

Die allgemeine Vorgehensweise fr die Ermittlung des theoretischen Biomassepotenzials von

besonderen Biotopen wird nachfolgend dargestellt.


Die Analyse der theoretischen Potenziale von besonderen Biotopen erfolgt durch die einheitliche

Abschtzung des Flchenpotenzials ohne Differenzierung verschiedener Biomassefraktionen in drei

Schritten (vgl. Abbildung 2-8).


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Abbildung 2-8: Schematische Darstellung der Grobanalyse von besonderen Biotopen (theoretisches Potenzial).

Im ersten Schritt werden die zur Verfgung stehenden Daten zu geschtzten Biotopen,

Kompensationsflchen und weiteren besonderen Biotopen ermittelt, die noch nicht durch eine andere

Flchenkategorie abgedeckt wurden. Auf dieser Grundlage werden im zweiten Schritt alle Flchentypen

mit halmgutartigem Substrat herausgefiltert und deren Gesamtflche berechnet. Aufgrund der sehr

heterogenen Biotopeigenschaften in Kombination mit hufig unzureichenden Datengrundlagen wird fr

die Grobanalyse ein gemittelter Ertragswert verwendet. Dazu wird ggf. eine Literaturrecherche oder

Expertenbefragung durchgefhrt.

Im dritten Schritt der Grobanalyse wird das theoretische Potenzial anhand des ermittelten Ertragswertes

berechnet. Die rumliche Verteilung der Flchen besonderer Biotope wird im GIS dargestellt. Das

Ergebnis stellt die im Rahmen einer Machbarkeitsstudie einzubeziehenden Flchen dar.

2.4 Regionale Anwendung der Analysemethoden

2.4.1 Potenziale des landwirtschaftlichen Grnlands

Im Folgenden wird die Vorgehensweise in der Untersuchungsregion dargelegt und als Ergebnis dieermittelten Potenziale vorgestellt.

Beschreibung der Grnlandflchen

Das Havelland und die umliegende Region innerhalb des Untersuchungsgebiets umfassen eine

Gesamtflche von rund 68.300 ha Grnland (nach InVeKoS-Daten 2009). Dies entspricht knapp 30 %

der landwirtschaftlich genutzten Flche des Projektgebiets. Mit Schwerpunkten zusammenhngender

Bereiche im Rhinluch, im Havellndischen Luch und der Unteren Havelniederung erstrecken sich

Grnlnder ber die gesamte Region (vgl. Abbildung 2-9 und Abbildung 2-10).


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Abbildung 2-9: Grnlandflchen im Havelland.

Die Grnlandbereiche sind berwiegend durch Niedermoor-, Auenlehm- sowie Auentonstandorte

geprgt und im Untersuchungsgebiet selten auf mineralischen, sanddominierten Standorten vorhanden.Zum Teil durchragen Talsande die Niederungen und Luchgebiete. Die Wasserverhltnisse sind

mitentscheidend fr die Ertragsbildung und Bewirtschaftbarkeit des Grnlandes. Innerhalb des letzten

halben Jahrhunderts kam es durch Meliorationsmanahmen mit dem Ziel einer ertragsbezogenen

Optimierung der Standortverhltnisse zur nachhaltigen Vernderung der Wasserverhltnisse. Rund 90 %

der Grnlandflchen waren 1990 mit Ent- und/oder Bewsserungsanlagen ausgestattet (vgl. [5]). Die

aktiven Manahmen der Wasserregulation wie die Unterhaltung der Wehre und die Pflege der Grben

sind jedoch einerseits aufgrund fehlender Finanzmittel und andererseits aus Naturschutzgrnden seit

1990 kontinuierlich zurckgefahren worden und teilweise vollstndig zum Erliegen gekommen [2].


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Abbildung 2-10: Nutzung der landwirtschaftlichen Flche im Untersuchungsgebiet, dargestellt in den KategorienAcker und Grnland (InVeKoS, LGB).

Die Landwirtschaftsbetriebe sind im Bereich Grnland mit durchschnittlich rund 200 ha land-

wirtschaftliche Flche1 sowie einem hohen Grnlandanteil im Vergleich zu anderen Regionen

Deutschlands sehr flchenstark (vgl. [17] in Verbindung mit InVeKoS). Mit wenigen Ausnahmen

werden alle Grnlandflchen bewirtschaftet, der grere Anteil davon mit rund 45.100 ha extensiv.

Unter extensiver Grnlandwirtschaft ist der bewusste Verzicht auf die Ausschpfung des

standortspezifischen Optimalertrags durch verminderten Einsatz an Produktionsmitteln (Dnger,

Pflanzenschutzmittel) und Schnitthufigkeit zu verstehen [5], meist aufgrund verschiedener

naturschutzfachlicher Auflagen. Darunter fallen insbesondere Vorgaben der Agrarumweltmanahmen zu

Schnittzeitpunkten, -hufigkeiten und dem Einsatz von Dngemitteln. Auch diese als extensiv

kategorisierten Flchen werden in Abstnden beweidet. Der Ertrag von Teilen dieser Flchen imUntersuchungsgebiet kann hnlich wie auch in anderen Grnlandregionen auf Grund der

naturschutzfachlich optimierten Mahdtermine begrenzt in die landwirtschaftlichen Betriebsablufe

integriert werden (vgl. Abbildung 2-11). Diese berschssige Biomasse steht daher grundstzlich fr

eine energetische Nutzung zur Verfgung steht. Zudem sind diese Flchen von besonderer

naturschutzfachlicher Bedeutung, so dass die dort anfallende Biomasse nach dem derzeitigen Stand der

Empfehlung der EEG-Clearingstelle beim Einsatz als vergtungsfhiges Landschaftspflegematerial

(i.S.d. Landschaftspflege-Bonus) zu bewerten ist [18]. Die weiteren Flchen sind als Intensivgrnland

eingestuft und werden vornehmlich zur Futtermittelproduktion genutzt. Im letzten Jahrzehnt ist der

1In Brandenburg werden rund 50 % der landwirtschaftlichen Flche durch Betriebe mit einer Gre zwischen 500und 2.000 ha bewirtschaftet, wobei der Durchschnitt bei rund 200 ha je Betrieb liegt ([16]).


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Bedarf an hochwertigem Grnschnitt im Zuge des Rckgangs der Milchproduktion und Viehwirtschaft

gesunken. In Brandenburg ist die Zahl der Milchkhe zwischen 1999 und 2010 von rund 206.500 [9] auf

rund 149.000 [10] deutlich gesunken, ebenso ist die Nutzung als Dauerweide zwischen 2003 und 2009

um rund 25 % zurckgegangen (vgl. [16]). Diese Entwicklung hat regional unter anderen zwei relevante

Konsequenzen:

Es entsteht ein berschuss an Biomasse, der damit einer energetischen Nutzung zugnglich

gemacht werden kann.

Da hier aktuell kein wirtschaftlicher Nutzen mehr besteht, werden die nicht bentigten,

ursprnglich intensiv genutzten Grnlandflchen nicht extensiv bewirtschaftet.

Letztere fhrt zum Teil zu deutlichen Ertragsverlusten der Flchen [19].

Abbildung 2-11: Verrottende Heuballen am Rand einer Grnlandflche im Havelland.

Anwendung der Methode im Untersuchungsgebiet

Im Folgenden wird die Anwendung der in Kapitel 2.3.1 dargestellten Methoden zur Ermittlung des

theoretischen und des technischen Biomassepotenzials von Grnlandflchen fr das Untersuchungsgebiet

vorgestellt.

Es ist anzumerken, dass mageblich auf die langjhrigen Erkenntnisse des Landesamtes fr Lndliche

Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung (LELF) aufgebaut wurde. Um die Biomassepotenziale

der Grnlandflchen in ihrer rumlichen Verteilung mglichst konkret ermitteln zu knnen wurde zu

Beginn der Potenzialanalyse eine Datenrecherche durchgefhrt. Eine bersicht der verwendeten Daten


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zeigt Tabelle 2-14. Fr das Untersuchungsgebiet erlaubte der Datenbestand keine Anwendung des

Ertragsmodells des ZALF, da rumliche Aussagen zu Pflanzengesellschaften nicht verfgbar waren.

Tabelle 2-14: berblick der Verwendeten Daten mit Bezug zum Einflussfaktor.

Einflussfaktor Indikator Datengrundlage (Quelle)

Standorttyp Bodentyp MMK (LBGR)

mittlerer Grundwasserstand MMK (LBGR)

Wasserregulation Befragung (WBV)

Bewirtschaftungstyp Schnittzahl pro Jahr InVeKoS (LELF)

Schnittzeitpunkt InVeKoS (Landwirte, LELF)

Dngung InVeKos (Landwirte, LELF)

Werbungsverluste Ernteverfahren KTBL, Befragung (Landwirte)

Lagerungsverluste Lagerungssttte KTBL, Befragung (Landwirte)

Futternutzung Tierbestnde InVeKoS (LELF)

Futterrationen [20-22], Befragung (Landwirte)

BestehendeEnergetische Nutzung

Biogasanlagen Befragung (Landwirte)

MMK - Mittelmastbige landwirtschaftliche Standortkartierung; LBGR - Landesamt fr Bergbau, Geologie und Rohstoffe;

LELF - Landesamt fr Lndliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung; KTBL - Kuratorium fr Technik und

Bauwesen in der Landwirtschaft

Die Ermittlung des energetisch nutzbaren Biomassepotenzials und dessen rumliche Verteilung erfolgten

GIS-gesttzt. Als zentrale Berechnungseinheit wurden die Feldblcke entsprechend der InVeKoS-Daten

2009 gewhlt. So konnte die rumliche Verteilung der Potenziale differenziert abgebildet werden. Die

Ergebnisse waren damit auch gemeinde- und landkreisbezogen oder fr das gesamte

Untersuchungsgebiet generierbar.

Ermittlung des theoretischen Potenzials (Stufe 1)

Im zweiten Schritt der Potenzialanalyse wurde der Parameter Biomasseertrge (Basispotenzial) ermittelt.

Dieser diente als Berechnungsgrundlage fr alle weiteren auszuweisenden Potenziale. ber die

Einflussfaktoren Standort- sowie Bewirtschaftungstyp und die anschlieende Verknpfung mit den zuerwartenden Ertrgen konnte der theoretische Biomasseaufwuchs der einzelnen Flchen bestimmt

werden.

Die Forschungsergebnisse des LELF definieren Standorttypen der Grnlandflchen fr Brandenburg

([5], vgl. auch [6]), gekennzeichnet durch Bodentyp, mittleren Grundwasserstand und Wasserregulation.

Sie geben fr jeden Standorttyp unter Beachtung der Bewirtschaftungsintensitt erwartete Ertrge an. In

Anlehnung an diese Klassifizierung wurden fnf Standorttypen gebildet die mit den zugnglichen GIS-

Daten in ihrer rumlichen Verteilung dargestellt werden konnten (vgl. Tabelle 2-15). Die Verortung der

Standorttypen im Untersuchungsgebiet erfolgte durch die Zuordnung eines Standortregionaltyps (SRT)


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der digitalen Mittelmastbigen Landwirtschaftlichen Standortkartierung (MMK)2Brandenburgs. Dabei

konnte die exakte bereinstimmung nicht fr alle Indikatoren gewhrleistet werden und es wurde der

jeweils in seiner Gesamtheit passende Standortregionaltyp gewhlt. Zur weiteren Bearbeitung wurden

die flchenhaften Daten der MMK im GIS nach Standorttypen aggregiert (vgl. Abbildung 2-14).

Tabelle 2-15: Standorttypen der Grnlandflchen

StandorttypIndikator

Zuweisungvon MMKSRT

Bodentyp mittlerer GW-Stand

Wasser-regulation

Iberwiegend homogene Nieder-moore

40 60 cmgut wasser-reguliert

Mo2b

IIhumose bis schwach humose Sandebis Anmoore, grundwasservernssteAuenstandorte, schwach degradierteNiedermoore

30 80 cmmig bisgut wasser-reguliert

Mo2c,Al3b5-9,Al1b3-6

III

Sandunterlagerte Niedermoore mitteilweiser Vernssung, grundwas-serbeeinflusste Sande der Nie-derungen, grundwasserbeeinflusstehumose, z.T. lehm- und schluff-haltige Sande der Niederungsrnder,mig grundwasserbeeinflussteAuenstandorte

60 - > 100 cmnicht/schwerregulierbar

Mo1c,Al3b3-4,Al1b1,D2b1-6,D3b1-5,D4b1-7,D5b9-10

IV

mig grundwasserbeeinflusste San-de der Niederungsrnder oder ver-nssungsfreie Lehme, schwach bismig grundwasserbeeinflussteAuen, stark vernsste Bden (GW-Stand > 40cm)

60 - > 100 cm -

Al1c,Al3c7,D4b8-9,D5b7-8,D6b2+6

Vgrundwasserferne Sande (Hutungen,Trockenrasen, Streuwiesen)

> 200 cm -D1a, D2a,D3a, D4a,D5a, D5b3

Mit den InVeKoS-Daten liegen Informationen zur Bewirtschaftung der Grnlandflchen feldblockscharfvor. Auf dieser Grundlage konnten rumlich differenziert Aussagen zum Grnland getroffen werden. Fr

jeden Feldblock ist angegeben, welcher Anteil der Flche extensiv und welcher intensiv genutzt wurde.

Aus diesen Angaben konnte der Rckschluss zur ungefhren Anzahl der Schnitte sowie der Dngung

erfolgen. Diese Indikatoren dienten als Schlssel fr den Einflussfaktor Bewirtschaftungstyp (vgl.

Tabelle 2-16).

2Neben der MMK stellt die Bodenbersichtskarte (BK) eine alternative Datengrundlage dar. Sie ist aktueller alsdie MMK, die Bodeneigenschaften werden auf andere Art und Weise dargestellt und zusammengefasst. Zuknftigwird das bodengeologische Kartenwerk BK 50, derzeit in Bearbeitung, als Grundlage zur Verfgung stehen.


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Tabelle 2-16: Bewirtschaftungstypen des Grnlands

Indikator

Nutzung Anzahl der Schnitte Dngung* Zuordnung von InVeKoS-Daten

intensiv 3-5-schnittig Dngung (NPK) Grnland ohne Nutzungsauflagen

extensiv 1-2(3)-schnittig Dngung (nur PK) Grnland mit Nutzungsauflagen

* Bemessen am Nhrstoffentzug und im Boden verfgbaren Nhrstoffen

Als nchster Schritt wurde eine Literaturrecherche zu Grnlandertrgen unter Einbeziehung aktueller

Forschungsergebnisse durchgefhrt. Aus der erstellten Ertragsdatenbank (vgl. Anhang A.2) wurden

anschlieend ausschlielich Werte ber die Region herangezogen. Die Ergebnisse der Ertragsdatenbank,

insbesondere der Versuchsdaten des LELF, dienten als Grundlage fr die Zuordnung erwarteter Ertrge

zu jeder der zehn Kombinationen der beiden definierten Einflussfaktoren Standort- und

Bewirtschaftungstyp (vgl. Tabelle 2-17). Dabei bilden die zugeordneten Ertragserwartungen ab, wie vielBiomasse unter genannten Bedingungen auf den Flchen im Durchschnitt aufkommen kann. In weiteren

Schritten wurden die Ertragszahlen durch Expertenbefragungen (Herr Dr. Priebe, LELF, Herr Dr.

Hochberg, TLL und Vorsitzender des Deutschen Grnlandverbands e.V. sowie Landwirte der Region)

angepasst und validiert. Insgesamt wurden restriktive Ertragswerte angenommen, die das untere Mittel

der durchschnittlichen Ertrge abbilden. So kann der geringen Informationsdichte zu Grnlandertrgen

Rechnung getragen und Analyseunsicherheiten ausgeglichen werden.


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Tabelle 2-17: Erwartete Grasertrge nach Standort- und Bewirtschaftungstyp im Untersuchungsgebiet

Bewirtschaftung (Schnittzahl, Dngung*)

Durchschnittlicher erwarteter Ertrag dt TM/ha*a

(die Ertragsdaten beruhen auf Angaben des LVLF [5,6]sowie der Ertragsdatenbank, siehe Anhang A.2)

3-5-schnittig,Dngung (NPK)

1-2(3)-schnittig,Dngung (nur PK)

intensive Nutzung extensive Nutzung

Standorttypen(Boden,mittlererGW-Stand)

berwiegend homogene Niedermoore

GW-stand 40 60 cmTyp I 105 60

humose bis schwach humose Sande bisAnmoore, grundwasservernssteAuenstandorte, heterogene Niedermoore

GW-stand 30 90 cm

Typ II 90 50

sandunterlagerte Niedermoore mitteilweiser Vernssung,

grundwasserbeeinflusste Sande derNiederungen, grundwasserbeeinflusstehumose, z.T. lehm- und schluffhaltigeSande der Niederungsrnder, miggrundwasserbeeinflusste Auenstandorte

GW-stand 60 - >100 cm

Typ III 75 35

mig grundwasserbeeinflusste Sandeder Niederungsrnder odervernssungsfreie Lehme, schwach bismig grundwasserbeeinflusste Auen,starkvernsste Bden (GW-Stand> 40 cm)

GW-Stand 60 - > 100 cm

Typ IV 65 40

grundwasserferne Sande (Hutungen,Trockenrasen, Streuwiesen)

GW-stand > 200 cmTyp V 45 25

* Bemessen am Nhrstoffentzug und im Boden verfgbaren Nhrstoffen

Die gewhlten Ertragsannahmen lassen bei extensiv genutzten Grnlandflchen auf ertragsstarken

Standorten (insbesondere Niedermoore) im Mittel 60 dt/ha und Jahr Biomasse erwarten. Bei intensiver

Nutzung kann auf diesen Standorten im Mittel mit 105 dt/ha und Jahr gerechnet werden. Fr

Grnlandflchen deren Standorte ber die MMK nicht bestimmt werden konnten, wurde der mittlereWert von 75 dt/ha*a (intensiv) bzw. 35 dt/ha*a (extensiv) angesetzt.

Der Parameter Biomassequalitt wurde durch den Bewirtschaftungstyp abgebildet. Unter der Annahme,

dass Biomasse von intensiv genutzten Flchen vornehmlich Futtermittelqualitt und damit Biogasqualitt

besitzt, wurde diese Eignung fr alle intensiven Flchen angenommen. Betrachtet man extensiv

genutztes Grnland, spielen die Schnittzeitpunkte eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der

Qualitt. Es wurde davon ausgegangen, dass der erste spte Schnitt extensiver Flchen nicht fr die

Futter- oder Biogasnutzung in Betracht kommt, da der Rohfasergehalt hoch und der Methangehalt

niedrig ist ([5] und [6]). Es wurde angenommen, dass rund 60 % des Ertrags bei extensiver Nutzung auf

den ersten Schnitt entfallen. Der zweite in krzerem Abstand und damit frischere Schnitt besitzt dagegengeringere Rohfaser- und hhere Methangehalte und kann daher in einer Biogasanlage oder als


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Futtermittel eingesetzt werden. Entsprechend macht er rund 40 % des Gesamtertrags aus. Eine weitere

Rolle spielt die Heterogenitt der Pflanzengesellschaft: je reiner der Bestand ist, desto besser eignet er

sich als Futtermittel oder Biogassubstrat. Dieser Aspekt konnten aufgrund fehlender Daten nicht in die

Analyse einbezogen werden.

Die Ermittlung des theoretischen Biomassepotenzials erfolgte mit Hilfe eigens entwickelter GIS-

Modelle, die eine Berechnung unter Einbeziehung aller relevanten Indikatoren erlauben. Im wesentlichen

Schritt wurden dabei Informationen ber die Standorttypen mit den Angaben zur

Bewirtschaftungsintensitt verschnitten. Anschlieend wurde die Ergebnisdatenbank zur besseren

Handhabbarkeit bereinigt; es wurden zuerst alle bei der Verschneidung erzeugte Kleinstflchen

< 100 m, die berwiegend auf automatische Verschneidungsfehler zurckzufhren sind ausgelagert. Im

Anschluss wurde die Datenbank einer stichpunktartigen Plausibilittsprfung hinsichtlich der Ertrge

und Flchengren unterzogen. Dabei wurden weitere Flchen (insg. 15) aufgrund fehlerhafter

Ausgangsdaten ausgelagert.

Den Flchen konnte nun entsprechend Tabelle 2-15 die erwartete Ertragszahl (dt/ha*a) zugewiesen und

der jeweilige erwartete Gesamtaufwuchs (t/a), das theoretische Biomassepotenzial, berechnet werden.

Ermittlung des technischen Potenzials (Stufe 2)

Auf der zweiten Stufe wurden die Biomasseverluste sowie der durch Konkurrenznutzungen gebundene

Biomasseanteil auf Gemeindeebene ermittelt. Um das technische Biomassepotenzial berechnen zu

knnen, mussten die feldblockscharfen Ertragsdaten des theoretischen Potenzials zunchst fr jede

Gemeinde zusammengefasst werden.

Das ermittelte theoretische Potenzial von Grnlandflchen steht nicht in vollem Umfang fr dieEnergiegewinnung zur Verfgung. Von den zu erwartenden Biomasseertrgen wurden im ersten Schritt

die Ernte- und Lagerungsverluste abgezogen. Diese Verluste werden von einer Reihe Faktoren

beeinflusst. Dazu gehren die unterschiedlichen Pflanzengesellschaften und deren Entwicklungsstadiu

zwischenbericht grünlandenergie final fkz 03kb035a

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