Diskussion
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des Modells ist dies an den Stellen unumgänglich, wo sich die Bodenfruchtbarkeit als kritischer Faktor in der Region darstellt.
Schlussfolgerungen und Ausblick
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Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe eines zu entwickelnden systemdynamischen Modells die Bedingungen zu ermitteln, die ein Bioenergiepotenzial ermöglichen, welches ausgewählte Nachhaltigkeitskriterien in einer Region erfüllt. Dazu sollten die Einflussfaktoren und die Wechselwirkungen der Systemelemente untersucht und quantifiziert werden.
Die qualitative Abbildung der Wirkungsstruktur schafft einen Überblick über die Einflussfaktoren und Systemzusammenhänge. Der hohe Grad an Komplexität, d.h., die starke Verknüpfung und Dynamik des Systems, wird dadurch verdeutlicht (Kapitel 3.2, S.
28). Dies bestätigt die Entscheidung, einen systemdynamischen Ansatz für die Untersuchung anzuwenden.
Die Systemzusammenhänge wurden im Modell quantifiziert. Bestandteil der Systemzusammenhänge sind Bedingungen, die ausgewählte regionale Nachhaltigkeitsziele darstellen. Sie fließen in Form von Einschränkungen in das Modellsystem ein. Die Nachhaltigkeitsziele spiegeln einen Teil der derzeit im wissenschaftlichen und politischen Diskurs betrachteten Nachhaltigkeitskriterien für Bioenergie wider.
Das entwickelte Modell erweist sich als geeignet zur Ermittlung eines nachhaltigen Bioenergiepotenzials in einer Region. Dies zeigt die Überprüfung der Struktur- und Verhaltensgültigkeit des entwickelten Modells am Beispiel der Provinz Meta in Kolumbien.
Dabei wurde das Systemverhalten in drei Szenarien simuliert, die sich durch ihre Rahmenbedingungen voneinander unterscheiden. Untersucht wurden die zeitliche Entwicklung der Systemgrößen, ihre Plausibilität anhand der Theorie und die Einhaltung der Bedingungen zur Erfüllung der regionalen Nachhaltigkeitsziele.
Die für die jeweiligen Szenarien ermittelten Bioenergiepotenziale ermöglichen die Erfüllung der ausgewählten Nachhaltigkeitsziele (Kapitel 4.3, S. 106). Engpässe treten bei der Versorgung mit bestimmten Nahrungsmitteln und der Verfügbarkeit von Wohn- und Infrastrukturfläche ein. Es wurde nachgewiesen, dass sich diese Engpässe aus modellexogenen Einschränkungen, wie beispielsweise den Importgrenzen und der begrenzten Umwandlung von landwirtschaftlichen Flächen in bebaute Flächen, ergeben.
Erforderliche Maßnahmen wurden hieraus abgeleitet.
Die Relevanz der Einflussfaktoren für das Bioenergiepotenzial wurde anhand der Beispielregion gezeigt (Kapitel 5.1.12). Gemäß der Untersuchung reagiert das Bioenergiepotenzial aus Primärbiomasse sehr sensitiv auf Änderungen in den
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Rahmenbedingungen der Tierhaltung. An zweiter Stelle der Relevanz steht die Änderung der Rahmenbedingungen des Ackerbaus. Das Bioenergiepotenzial reagiert zudem sensitiv auf Änderungen des Konsumverhaltens. Deren Einfluss rangiert an dritter Stelle. Auf das Bioenergiepotenzial aus Sekundärbiomasse wirken am stärksten die Änderungen der Parameter, die den Umgang mit Holzresten aus dem Wald charakterisieren.
Dies bedeutet für die Praxis, dass sich Maßnahmen, die an den genannten Stellen greifen, am stärksten auf das Bioenergiepotenzial auswirken. Gleichzeitig zeigt sich, dass bei einer praktischen Anwendung die Datenqualität der genannten Einflussfaktoren ergebnisrelevant ist.
Die Erweiterung des Anwendungsbereichs des vorliegenden Ansatzes ist durch folgende Modellanpassungen möglich:
- Eine getrennte Betrachtung der Ackerfläche für Nahrungsmittel einerseits und für landwirtschaftliche Rohstoffe andererseits. Die modellexogene Untersuchung der Flächennutzungskonkurrenz zwischen dem Anbau von nachwachsenden Rohstoffen für bestimmte Anwendungen und dem Energiepflanzenanbau wird so besser unterstützt.
- Voneinander unabhängige Ermittlung der Viehbestände zur Betrachtung von ungekoppelten Produktionssystemen für Fleisch und andere tierische Produkte.
- Einbeziehung von Systemzusammenhängen zur Ermittlung des Bioenergiepotenzials aus weiteren Biomasseströmen wie tierischen Exkrementen und Klärschlamm.
Durch weitere Forschungsarbeiten kann dieser Ansatz zum Werkzeug entwickelt werden, das u.a. die Festlegung von Bioenergieerzeugungszielen und die Steuerung von Bioenergiesystemen unterstützt.
Zusammenfassung
7 Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit werden die Bedingungen ermittelt, um ein nachhaltiges Bioenergiepotenzial in einer Region zu schaffen, welches die Erfüllung ausgewählter Nachhaltigkeitskriterien in einer Region ermöglicht bzw. nicht gefährdet. Zu diesem Zweck werden mit Hilfe der systemdynamischen Ansatz die Einflussfaktoren und Systemzusammenhänge der regionalen Bioenergiebereitstellung erfasst und in einem Modell quantifiziert.
Das Verhalten des Systems zur regionalen Bioenergiebereitstellung wird in Form von Flächennutzungen und Stoffströme zunächst anhand eines Wirkungsgraphs dargestellt.
Darauf aufbauend werden Teilsysteme und Subsysteme identifiziert und mit Hilfe von systemdynamischen Kriterien ihre Wirkungsstruktur weiter detailliert. Im Anschluss an die Nachbildung der Systemstruktur werden die Nachhaltigkeitskriterien und die dazu gehörenden Indikatoren ausgewählt. Sie bilden in Form von Einschränkungen die Bedingungen, die erfüllt werden müssen, um die nachhaltige Entwicklung in der Region nicht zu gefährden. Auf der Basis von Wirkungsgraphen für die jeweiligen Subsysteme und der
„Nachhaltigkeitsbedingungen“ wird ein computerunterstütztes dynamisches Modell erstellt.
Im Anschluss wird die Anwendbarkeit des Modells anhand der Beispielregion „Meta“ in Kolumbien geprüft.
Das entwickelte Modell erweist sich als geeignet zur Ermittlung eines nachhaltigen Energiepotenzials in einer Region. Die für die jeweiligen Szenarien ermittelten Bioenergiepotenziale ermöglichen die Erfüllung der ausgewählten Nachhaltigkeitsziele.
Engpässe treten bei der Versorgung mit bestimmten Nahrungsmitteln und der Verfügbarkeit an Wohn- und Infrastrukturfläche ein. Es wird nachgewiesen, dass sich diese Engpässe aus modellexogenen Einschränkungen, wie beispielsweise den Importgrenzen und der maximalen Umwandlung von landwirtschaftlichen Flächen in bebaute Flächen, ergeben.
Erforderliche Maßnahmen werden hieraus abgeleitet.
Die Relevanz der Einflussfaktoren für das Bioenergiepotenzial wurde für das Beispiel gezeigt. Das Bioenergiepotenzial aus Primärbiomasse reagiert in steigender Sensitivitätsreinfolge auf Änderungen in den Rahmenbedingungen der Tierhaltung, des Ackerbaus und des Konsumverhaltens. Auf das Bioenergiepotenzial aus Sekundärbiomasse wirken am stärksten die Änderungen der Parameter, die den Umgang mit Holzresten aus dem Wald charakterisieren.
Zusammenfassung
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Durch weitere Forschungsarbeiten kann dieser Ansatz zum Werkzeug entwickelt werden, dass u.a. die Festlegung von Bioenergieerzeugungsziele und die Steuerung des Bioenergiesystems unterstützt.
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