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Kurzumtriebsplantagen, Potenziale und SynergienR. Wirkner
05.12.2012, Großenhain
Gliederung
� Einleitung
� Holzmarktentwicklung
� Vorteilhaftigkeit von Agrarholz
� Status Quo des KUP-Anbaus in Deutschland
� Entscheidungsparameter des Bewirtschafters
� Fazit und Folgerungen
2222
Einleitung
Bioenergie: Das Multitalent
3…und kein Königsweg
V i e l f ä l t i g e R o h s t o f f e
V i e l f ä l t i g e E i n s a t z m ö g l i c h k e i t e nViele Wege …
V i e l f ä l t i g e T e c h n o l o g i e n (teilweise noch in Entwicklung)
Einleitung
Bioenergie in Deutschland
2000
Anteil EE: 3,8 % Anteil EE: 12,2 %
2011
Anteil EE: 30 %
Ziel 2030
WärmeStrom Kraftstoffe
Exklusiv!
Strom
Strom
Strom
Beitrag aus erneuerbaren Energien zur Endenergiebereitstellung in Deutschland 2011 [TWh] (Gesamt: 294,6 TWh)
Schlüsselrohstoff „Holz“
�Sowohl stoffliche als auch energetische Nutzung
�Möglichkeit der Substitution fossiler, C-intensiver Produkte
�Multifunktionalität bedingt steigende Nachfrage
�Zunehmende Verknappung des Rohholzangebotes
�Steigende stoffliche und energetische Konkurrenzen
Entwicklung stoffliche und energetische
Holznutzung in Deutschland
Quelle: MANTAU, U. (2012): Holzrohstoffbilanz Deutschland 6666
Holzaufkommen und –bedarf
bis zum Jahr 2020
Quelle: DBFZ 2010 7777
ErhErhErhErhööööhung des Rohholzangebotes (klimahung des Rohholzangebotes (klimahung des Rohholzangebotes (klimahung des Rohholzangebotes (klima----/energiepolitisch)/energiepolitisch)/energiepolitisch)/energiepolitisch)
�Mobilisierung vorhandener nachhaltig nutzbarer Potenziale (Wald-,
Landschaftspflegeholz, Resthölzer)
�Forcierte standortangepasste Etablierung von Agrarholz
�Langfristige Anpassung bestehender Waldbaukonzepte (Kompromiss
zwischen Nutzungsintensität und C-Speicherung)
�Steigerung der Holzimporte (Wertschöpfung, Transportwege, Nachhaltigkeit)
Mögliche Ansätze der Holzmobilisierung
8888
Hemmnisse der Waldholzmobilisierung
9999Quelle: SPELLMANN 2008
Bewertung Agrarholz (Effizienz)
10101010Quelle: Bemmann, Große 2011
Ergebnisse Klimagasbilanzen Bioenergiesysteme
Wärmebereitstellung
Quelle: DBFZ 2010
� deutliche Einsparung von THG-Emissionen gegenüber fossilen Energieträgern
19
72
11
10
10
11
0 20 40 60 80 100 120 140
Waldrestholz
Industrierestholz
Gehölzschnitt
Kurzumtrieb
Scheitholz
Erdgas
Braunkohle
Bio
ma
sse
fossil
Treibhausgaspotenzial kg CO2-Äquivalente / GJ th
Rohstoffbereitstellung
Hilfsenergie
direkte Emissionen
infrastrukturelle
Aufwendungen
Entsorgung Reststoffe
fossiler Brennstoff-einsatz
145
Ergebnisse Klimagasbilanzen Bioenergiesysteme
Strombereitstellung
Quelle: DBFZ 2010
� deutliche Einsparung von THG-Emissionen gegenüber fossilen Energieträgern
120
160
20
12
44
26
73
58
0 20 40 60 80 100 120 140 160
nur Strom
KWK
nur Strom
KWK
nur Strom
KWK
Gas-GUD-KW
Strommix
Rest-
/
Gebra
ucht-
holz
Kurz
um
trie
bs-
pla
nta
ge
Bio
gas /
Mais
ilage
fossil
Treibhausgaspotenzial kg CO2-Äquivalente / GJel
Rohstoffbereitstellung
Hilfsenergie
direkte Emissionen
infrastrukturelle
Aufwendungen
Entsorgung Reststoffe
fossile Brennstoffe
Durchschnittlicher kalkulatorischer Gewinnbeitrag
einer Fruchtfolge (ø 2006-2010 Sachsen)
13131313
Variable Variable Variable Variable Einheit Einheit Einheit Einheit WinterrapsWinterrapsWinterrapsWinterraps WinterweizenWinterweizenWinterweizenWinterweizen WintergersteWintergersteWintergersteWintergerste
Durchschnittsertrag dt ha -1 45,00 80,00 80,00
Durchschnittserlös € dt-1 32,17 17,03 13,88
Marktleistung € ha-1 1.447,65 1.362,40 1.110,40
Gesamtkosten € ha-1 1.348,00 1.202,00 1.148,00
Ergebnis € ha-1 99,65 160,40 -37,60
Fruchtfolgeanteil % 25,00 50,00 25,00
Ergebnis FruchtfolgeErgebnis FruchtfolgeErgebnis FruchtfolgeErgebnis Fruchtfolge €€€€ hahahaha----1111 2006200620062006----2010201020102010 95,7195,7195,7195,71
2011 170,04
Vergleich KUPVergleich KUPVergleich KUPVergleich KUP 172-405€/ha
� DLG-Standard zur Kalkulation einer Kurzumtriebsplantage (Merkblatt 372)
� KUP-Rechner auf www.energieholz-portal.de oder http://www.bioenergie-portal.info
Quelle: Wagner 2012, Degner 2010, 2011
14141414
Brennstoffanforderungen KUP-HS EN 14961- 4 (Holzhackschnitzelstandard)
Eigenschaften Einheit
HolzhackschnitzelEN 14961-4
KUP
EN 14961-1
A (A1 / A2)
B (B1 / B2) (Weide / Pappel)
Herkunft
Ganze Bäume,
Stammholz,
chemisch
unbehandeltes
Gebrauchtholz
Ganze Bäume, Stammholz,
chemisch unbehandeltes
Gebrauchtholz, sortiertes
Holz aus Gärten, Parks, der
Straßenrandpflege,… Weide/Pappel
Heizwert MJ/kg ≥ 13,0 / 11,0 muss angegeben werden 18,4
Wassergehalt Ma.-%≤ 25 / 35 muss angegeben werden 40 – 60
20-30 (lutro)
Aschegehalt Ma.-% (wf) ≤ 1,0 / 1,5 ≤ 3,0 2,0
Stickstoff, N Ma.-% (wf) - 1,0 0,4-0,5
Schwefel, S Ma.-% (wf) - 0,05 0,03-0,05
Chlor, Cl Ma.-% (wf) - 0,05 0,01-0,03
gezielte Trocknung notwendig!?
15151515
Brennstoffanforderungen KUP-HS EN 14961- 4 (Holzhackschnitzelstandard)
Eigenschaften Einheit
HolzhackschnitzelEN 14961-4
KUP
EN 14961-1
(Weide / Pappel)A
(A1 / A2)B
(B1 / B2)
Arsen, As mg/kg (wf) - 1 < 0,1
Cadmium, Cd mg/kg (wf) - 2 0,5 - 2
Chrom, Cr mg/kg (wf) - 10 1
Kupfer, Cu mg/kg (wf) - 10 3
Blei, Pb mg/kg (wf) - 10 0,1
Quecksilber, Hg mg/kg (wf) - 0,005 < 0,03
Nickel, Ni mg/kg (wf) - 10 0,5
Zink, Zn mg/kg (wf) - 100 50-70
Brennstoffanforderungen KUP-Pellets EN 14961-2 (Holzpelletstandard)
Brennstoffanforderungen für Holzpellets nach EN 14961-2 im Vergleich zu
typischen Rohmaterialkennwerten für KUP nach EN 14961-1
� Brennstoffeigenschaften von KUP-Holz vergleichbar mit
Waldhackschnitzeln (u.U. besser)
� durch hohen Rindenanteil unter Umständen erhöhte Asche- und Schwermetallgehalte
(klon-/ standortspezifisch)
� Brennstoffanforderungen gemäß 14961 (B, ± A2)
� Forschung aktuell an torrefizierter Biomasse
(kürzere C-Moleküle, einheitlicheres Reaktionsverhalten)
Anwendungsbeispiele Agrarholz- Hühnerhaltung und Energieholz-
Quelle: Spangenberg et al. 2012 17171717
Synergien:
�Artgerechte und bodenschonende Hühnerhaltung
�Sicht und Windschutz
�Erzeugung nachwachsender Rohstoffe
�Herbizidverzicht (Bioland-Anforderungen)
�Anteilige Stickstoffaufnahme durch Energieholz
�Landschaftliche Integration in FFH-Gebiet
Anwendungsbeispiele Agrarholz
- Ackerbau und Energieholzstreifen -
Quelle: Bärwolff , TLL 2012. 18181818
Synergien:
�Wind- und Erosionsschutz
�Reduktion unproduktiver Verdunstung
�Bessere Landschaftsintegration als reine KUP
�Höhere Naturschutzwirkung (Biodiversität)
�Produktionsfunktion dennoch im Vordergrund
Priorisierung der Flächenziele…
Quelle: Vetter, TLL 2012, angepasst 19191919
FeldgehFeldgehFeldgehFeldgehöööölzelzelzelze ProduktionProduktionProduktionProduktion BiodiversitBiodiversitBiodiversitBiodiversitäääät t t t ErosionsschutzErosionsschutzErosionsschutzErosionsschutz
Windschutzstreifen -/+ + ++
Uferrandstreifen - ++ ++
Landschaftselemente
• Einzelbäume - + -
• Hecken - ++ ?
• Streuobstwiesen ? ++ -
Straßenbegleitgrün - + ?
Obstplantagen ++ ? -
KurzumtriebsplantagenKurzumtriebsplantagenKurzumtriebsplantagenKurzumtriebsplantagen ++++++++ ---- ++++
Uferrandstreifen KUP Uferrandstreifen KUP Uferrandstreifen KUP Uferrandstreifen KUP ++++ ++++ ++++++++
AgroForstEnergieAgroForstEnergieAgroForstEnergieAgroForstEnergie ++++++++ ++++++++ ++++++++
Anbau NawaRo 2012– speziell Energiepflanzen –
20
Energiepflanzen Energiepflanzen Energiepflanzen Energiepflanzen 2011201120112011 2012*2012*2012*2012*
Rapsöl für Biodiesel / Pflanzenöl 910.000 913.000
Pflanzen für Bioethanol 240.000 243.000
Pflanzen für Biogas 900.000 962.000
Pflanzen für Festbrennstoffe
(KUP, Miscanthus)
6.000 6.500
GesamtanbauflGesamtanbauflGesamtanbauflGesamtanbauflääääche in Hektarche in Hektarche in Hektarche in Hektar 2.056.0002.056.0002.056.0002.056.000 2.124.5002.124.5002.124.5002.124.500
Status Quo der
KUP-Flächen in Deutschland
21212121
Entscheidung des Bewirtschafters ist
abhängig von…
�Größe des längerfristigen Vorteils der Anbaumethode
�Kompatibilität mit den bisherigen Bedingungen des landwt. Betriebes
�Mit seiner Einführung verbundenen Risikos
�Erprobbarkeit der neuen Bedingungen
�Beherrschbarkeit der Umstellnotwendigkeiten (Personal, Technik etc.)
22222222
?? EU-Agrarreform ab 2013 ??Direktzahlungen �Stärkere Ausrichtung auf soziale und ökologische Kriterien (Greening)
�Besondere Berücksichtigung von Kleinlandwirten
Ländliche Entwicklung �Herausforderungen (Klimawandel, EE, Artenrückgang, Wasser)
�Landbewirtschaftung in benachteiligten Gebieten
Quellen: Rogers, E.M. (1995), http://ec.europa.eu/agriculture/cap-post-2013/index_en.htm
Risikofaktoren Begleitwuchs
und Wildverbiss
23232323
Extensivkultur– aber nicht während
der Etablierungsphase !!
Fazit und Folgerungen
Holz obliegt im Bereich der NawaRo insbesondere bei der
Wärmebereitstellung eine Schlüsselposition
Zunehmende Verknappung des Rohholzangebotes
�Steigende Konkurrenzen zwischen stofflicher und energetischer Holznutzung
�Verstärkter Druck auf die nachhaltig, ökologisch orientierte
Waldbewirtschaftung
Optionen zur Erhöhung des Angebotes
�Mobilisierung vorhandener nachhaltig nutzbarer Potenziale (Wald-,
Landschaftspflegeholz, Resthölzer)
�Etablierung standortsangepasster Landnutzungskonzepte mittels
Kurzumtriebsplantagen bzw. Agroforstsystemen
Chancen Nutzen!!Chancen Nutzen!!Chancen Nutzen!!Chancen Nutzen!!
� Diversifizierung des Betriebes mit Low-Input-System
� Ausschöpfung von Synergien (Erosionsschutz, NawaRo, Greening?, etc.)
� Flächenoptimierung (Grenzertragsstandorte, hofferne Lagen, belastete Böden)
� Integration in regionale Wertschöpfungsketten
DBFZ Deutsches
Biomasseforschungszentrum
gemeinnützige GmbH
Torgauer Straße 116
D-04347 Leipzig
Tel.: +49 (0)341 2434 – 112
E-Mail: [email protected]
www.dbfz.de
Forschung für die Energie der Zukunft –
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Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Ronny, Wirkner
Tel. +49 (0)341 2434 – 458
E-Mail: [email protected]