Ermittlung des Potentials des ungenutzten Zuwachses

Um das Potential des ungenutzten Zuwachses zu ermitteln muss als erstes der Gesamtzuwachs an oberirdischer Biomasse ermittelt und um elementare Restriktionen (Nutzungsverzichte für Na-turschutzflächen, Aufbaubetrieb, Totholzanteil im Wald) gemindert werden. Danach wird von die-sem Gesamtproduktionswaldzuwachs die oberirdischen Biomassen des statistisch erfassten sowie statistisch nicht erfassten Einschlages abgezogen. Aus dem ermittelten ungenutzten Zuwachs der oberirdischen Biomasse können dann die Fraktionen Derbholz und Reisholz berechnet und mit bundeslandspezifischen Nutzungsprozenten belegt werden (Gl. 11).



_{Derb uZ isi uZ}

 f

_atro

H

u

- technisches Brennstoffpotential des ungenutzten Zuwachses [PJ/a];

- Volumen des Derbholzes des ungenutzten Zuwachses [m³/a];

V

Volumen des Reisigs des ungenutzten Zuwachses [m³/a]; - Umrechnungsfaktor von m³ Waldrestholz in tatro; - unterer Heizwert von Holz [MJ/kg];

-Nutzungsprozent des Derbholzes des ungenutzten Zuwachses; Nutzungsprozent des Reisigs des ungenutzten Zuwachses;

V

- Volumen des Zu-wachses an Derbholz des deutschen Produktionswaldes [m³/a];

V

- Volumen des Zuwachses an Reisig des deutschen Produktionswaldes [m³/a];

V

- Volumen des

sta-uZ

Forstwirtschaftliche Biomassen

tistisch erfassten Derbholzeinschlages [m³/a]; - Volumen des nicht statis-tisch erfassten Derbholzeinschlages [m³/a]; - Volumen des Reisigs [m³/a];

- Volumen des Reisigs des nicht erfassten Einschlages [m³/a]

t

Um den Gesamtzuwachs der oberirdischen Biomasse zu bestimmen wurden drei bundeslandspe-zifische Modellwälder geschaffen: ein "Modellwald Laubwald", ein "Modellwald Nadelwald" und ein

"Modellwald Mischwald", welche einen „Modellwald Gesamtwald“ eines Bundeslandes bilden.

Der "Modellwald Laubwald" basiert auf den Werten der Eiche und Buche. Der "Modellwald Nadel-wald" basiert auf den Werten der Baumartengruppen Fichte und Kiefer und der "Modellwald Mischwald" basiert auf den Ergebnissen des "Modellwaldes Laubwald" und des "Modellwaldes Nadelwald". Alle Werte der Baumartengruppen, die das Modell unterfüttern, wurden gewichtet:

 die Mischungsverhältnisse (nach Anteil der Hauptbaumartengruppen am Gesamtwald bzw.

Laub- und Nadelwald)

 die laufend jährlichen Zuwächse (nach Altersklasse und Hauptbaumarten-Flächenanteil, Mischungsverhältnis).

Auf Basis von Waldflächenangaben aus der Bundeswaldinventur² /13/ sowie prognostizierten Zu-wächsen des Derbholzes aus den Ergebnissen der BWI² können die gewichteten laufend jährli-chen Zuwächse für die Baumartengruppe Eiche, Buche und Fichte, Kiefer ermittelt werden. Alle anderen Baumartengruppen werden nur insofern berücksichtigt, als dass ihre Flächenanteile antei-lig gewichtet den Hauptbaumarten zugeordnet werden. Dabei wird das bundeslandspezifische Mischungsverhältnis der Baumartengruppen Eiche, Buche, Fichte und Kiefer beachtet. Eingang in das Modell findet zudem die bundeslandspezifische Altersklassenverteilung der Baumartengrup-pen, indem eine Gewichtung der laufenden Zuwächse für jede Altersklasse mit dem prozentualen Anteil der Altersklasse der Baumart an der Waldfläche des Bundeslandes vorgenommen wird. Aus der Summe aller einzelnen gewichteten Zuwächse an Derbholz der Altersklassen werden die je-weiligen Zuwächse für Baumholz und Reisholz berechnet (angepasste bundeslandspezifische Verteilungsfunktionen, welche wiederum die Baumartenverteilung und Altersklassenstruktur der einzelnen Bundesländer widerspiegeln, wurden hierzu abgeleitet) /13/.

Im nächsten Schritt werden die Zuwächse an Baumholz bzw. die seiner Kompartimente Derbholz und Reisholz der Baumartengruppen Eiche, Buche, Fichte, Kiefer unter Beachtung der Mi-schungsverhältnisse für den „Modellwald Laubwald“, den „Modellwald Nadelwald“ und den „Mo-dellwald Mischwald“ gewichtet. Anschließend werden die Laub-, Nadel- und Mischwaldanteile des Bundeslandes mit den gewichteten Zuwächsen an Baumholz zum gewichteten Zuwachs des Ge-samtwaldes des Bundeslandes verrechnet.

Um die Produktionswaldflächen zu ermitteln, auf denen keine oder nur beschränkte Nutzung statt-findet, werden Waldflächen von verschiedenen Naturschutzkategorien mittels eines Geoinformati-onssystem (GIS) ausgewertet. Berücksichtigt werden jedoch nur Flächen von Nationalparken, Biosphärenreservaten und Naturschutzgebieten. Zum einen ergibt sich dies aus den hohen Schutzwerten der Kategorien. Zum anderen aus der Trennung von Totalverzichtszonen und be-schränkten Nutzungszonen. Die Angaben hierzu werden für alle Flächen der jeweiligen Kategorie zusammen ausgewertet. Berücksichtigung findet weiterhin die Entwicklung der Flächenanteile von Totalverzichtszonen und beschränkten Nutzungszonen. Am Ende wird ein prozentualer Wert für

Forstwirtschaftliche Biomassen den Nutzungsverzicht ermittelt. Somit kann aus der statistischen Waldfläche jedes Bundeslandes die jeweilige Produktionswaldfläche des Bundeslandes berechnet werden.

Die Summe aus Produktionswaldfläche und den laufend jährlichen Zuwächsen der Baumkompar-timente der einzelnen Bundesländer ergibt die Zuwachsmassen an oberirdischer Biomasse und somit an Derbholz, Reisig und Laub/Nadel. Diese muss dann um weitere ökologische Restriktio-nen (Verbleib von 3 % Totholzanteil im Wald; Verzicht auf 10 % des Zuwächsen um den forstli-chen Aufbaubetrieb zu sichern) gemindert werden. Die sich daraus ergebenen Zuwächse an Derbholz und Reisig werden dann in die oben beschrieben Formel eingesetzt und somit das tech-nische Brennstoffpotential des ungenutzten Zuwachses bestimmt.

3.2 Ergebnisse

Aus den Berechnungen zum forstlichen Potenzial in Deutschland ergibt sich insgesamt ein maxi-males technisches Brennstoffpotenzial von 546 PJ/a (im Durchschnitt 511 PJ/a). Den größten An-teil am forstwirtschaftlichen Potenzial nimmt das bereits energetisch genutzte Waldholz mit einem technischen Brennstoffpotenzial von 246 PJ/a ein. Das Waldrestholz weist ein maximales Potenzi-al von 191 PJ/a auf, wobei der Derbholzanteil am WPotenzi-aldrestholz davon maximPotenzi-al 132 PJ/a (im Durchschnitt 111 PJ/a) und der Reisholzanteil maximal 59 PJ/a (im Durchschnitt 53 PJ/a) ein-nimmt. Auch der momentan noch ungenutzte Zuwachs des Waldholzes bietet mit maximal 108 PJ/a (im Durchschnitt 101 PJ/a) noch ein großes Nutzungspotenzial (siehe Abb. 7)

Abb. 7: Zusammensetzung des technischen Brennstoffpotenzials von forstwirtschaftlichen Bio-massen (Quelle: eigene Berechnungen)

Betrachtet man die einzelnen Bundesländer im Detail (siehe Abb. 8), so ist zu erkennen, dass die flächenreichsten Bundesländer (Bayern, Baden-Württemberg) die größten technischen Brennstoff-potentiale besitzen. Im Detail, Bayern und Baden-Württemberg zusammen stellen schon über 40%

des gesamtdeutschen Potentials. Es ist aber auch erkenntlich, dass die Bundesländer Hessen, NRW, Rheinland-Pfalz, Bayern und Thüringen schon heute Großteile ihrer Nutzungsreserven in Form des ungenutzten Zuwachses nutzen. Die größten Nutzungsreserven befinden sich zurzeit in Niedersachsen, Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Baden-Württemberg (zusammen ca. 4,7 Millionen Tonnen atro).

Forstwirtschaftliche Biomassen

technisches Brennstoffpotential [ Mio. t atro/a]

0

Bereits energetisch genutzt + Rinde + n.v. [t atro/a] Waldrestderbholz [t atro/a]

Waldrestreisholz [t atro/a] ungenutzter Zuwachs [t atro/a]

technisches Potential in PJ/a

Abb. 8: Verteilung der technischen Brennstoffpotentialen in den Bundesländern pro Jahr (Durch-schnitt von 2002 – 2008) (Quelle: eigene Berechnungen)

Abb. 9 und Abb. 10, sowie die Tab. 5 zeigen die Ergebnisse noch einmal in grafischer und tabella-rischer Form.

Forstwirtschaftliche Biomassen Tab. 5: Technische Brennstoffpotentiale der Forstwirtschaft in tatro und PJ/a (Quelle: eigene

Be-rechnungen)

Bundesland bereits energ. genutztes MinMaxMinMaxStammholz + n.v. + RindeMinMaxMinMaxMinMaxMinMax [t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro][t atro] Hessen1.908.7582.210.178319.702399.6271.245.076663.681965.101319.702399.627002.228.4602.609.805 Schleswig-Holstein390.804437.01059.16273.953147.84440.37559.56927.01133.764234.737269.786449.966510.963 Niedersachsen, Hamburg, Bremen1.671.7521.882.771368.457460.571844.539293.095432.898201.946252.432700.629813.4732.040.2092.343.343 NRW1.137.6631.274.846217.144271.430851.403286.260423.443217.144271.430001.354.8071.546.277 Rheinland Pfalz1.533.7661.741.292210.852263.5661.075.825457.941665.467210.852263.566001.744.6192.004.857 Baden Württemberg2.883.2203.230.738655.607819.5091.930.651680.700991.969360.590450.738566.885676.8883.538.8274.050.246 Bayern6.163.2876.830.628668.752835.9414.677.8121.485.4762.152.816668.752835.941006.832.0407.666.569 Saarland241.221271.10036.42245.52797.74733.38948.58915.41419.267131.093151.023277.643316.627 Berlin, Brandenburg1.544.0981.758.063299.159373.948604.049266.868391.076144.072180.090828.267956.7961.843.2572.132.011 Mecklenburg-Vorpommern1.022.4691.156.894175.037218.796332.419124.953184.03378.67098.338661.462760.9001.197.5051.375.690 Sachsen1.084.0021.226.402170.912213.641230.09987.825128.08147.31159.139889.6791.022.7231.254.9141.440.042 Sachsen-Anhalt1.005.8351.139.962175.714219.642270.745107.651158.11962.31077.887740.844852.8541.181.5491.359.604 Thüringen675.326763.406118.862148.578486.649188.677276.757118.862148.57800794.188911.984 Deutschland21.262.20223.923.2913.475.7824.344.72812.794.8594.716.8906.877.9192.472.6373.090.7964.753.5985.504.44424.737.98428.268.018 Bundesland bereits energ. genutztes MinMaxMinMaxStammholz + n.v. + RindeMinMaxMinMaxMinMaxMinMax [PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a][PJ/a] Hessen35,941,66,07,523,412,518,26,07,50,00,042,049,1 Schleswig-Holstein7,48,31,11,42,80,81,10,50,64,45,18,59,6 Niedersachsen, Hamburg, Bremen32,836,97,29,016,65,78,54,04,913,715,940,045,9 NRW21,424,04,15,116,05,48,04,15,10,00,025,529,1 Rheinland Pfalz28,932,84,05,020,38,612,54,05,00,00,032,937,8 Baden Württemberg54,461,012,415,536,412,818,76,88,510,712,866,876,4 Bayern118,7131,612,916,190,128,641,512,916,10,00,0131,6147,7 Saarland4,55,10,70,81,80,60,90,30,42,42,85,25,9 Berlin, Brandenburg31,836,26,27,712,55,58,13,03,717,119,738,044,0 Mecklenburg-Vorpommern20,222,83,54,36,62,53,61,61,913,015,023,627,1 Sachsen21,424,23,44,24,51,72,50,91,217,520,124,728,4 Sachsen-Anhalt20,022,73,54,45,42,13,21,21,614,817,023,527,1 Thüringen12,914,62,32,89,33,65,32,32,80,00,015,117,4 Deutschland410462678424691132475994108477546

technisches Potenzial (t atro) technisches Potential [PJ] Einteilung nach StärkeEinteilung nach Nutzung Insgesamt DerbholzReisholzWaldrestderbholzWaldrestreisholzungenutzter Zuwachs

Einteilung nach StärkeEinteilung nach Nutzung DerbholzReisholzWaldrestderbholzWaldrestreisholzungenutzter ZuwachsInsgesamt

Forstwirtschaftliche Biomassen

Abb. 9: Technische Brennstoffpotentiale in der Forstwirtschaft in Tonnen atro pro Jahr (Quelle:

eigene Berechnung)

Forstwirtschaftliche Biomassen

Abb. 10: Technische Brennstoffpotentiale in der Forstwirtschaft in PJ pro Jahr (Quelle: eigene Be-rechnungen)

Forstwirtschaftliche Biomassen 3.2.1 Diskussion

Wie bereits erwähnt, wurde zur Ermittlung des gewichteten Zuwachses Daten aus der BWI² ge-nutzt. Zum einen war dies die Waldfläche, zum anderen die prognostizierten Zuwächse. Auch wenn die BWI² bereits 2002 stattfand, wurde auf sie zurückgegriffen, um statistisch abgesicherte und vergleichbare Daten für alle Bundesländer zu erhalten.

Da die hier benutzte Methode neben dem Derbholz auch das Reisig nutzt, muss zur Validierung der Ergebnisse diese Komponente unberücksichtigt bleiben. Zur Validierung wurde auf die Studie von ARETZ & HIRSCHL zurückgegriffen, da diese eine Übersicht maßgeblicher Studienergebnis-se gibt. Darin werden Energiepotenziale für Deutschland von Minimum 322 PJ bis Maximum 450 PJ genannt. /3/

Werden nun nur die Faktionen berücksichtigt, die auch in der Studie von ARETZ & HIRSCHL be-nannt sind, so ergibt sich ein technisches Brennstoffpotential von 265 bis 317 PJ/a /3/. Somit lie-gen die Ergebnisse noch unter den dort beschriebenen Minimalwerten für das technische Brenn-stoffpotential in der Forstwirtschaft.

Abschließend kann gesagt werden, dass mit dem erstellten Modell flexibel auf eine veränderte Datenlage reagiert werden kann. Die neuen Daten werden in das Modell eingegeben, die Berech-nungen der neuen Ergebnisse für das energetisch-technische Potenzial erfolgt unkompliziert.

Reststoffe

4 RESTSTOFFE

Zu den Reststoffen werden im Rahmen dieser Untersuchungen landwirtschaftliche, forstwirtschaft-liche und sonstige Reststoffe unterschieden. Zu den ersteren zählen Stroh und Exkremente aus der Nutztierhaltung, also Gülle, Einstreu und Festmist. Unter sonstigen Reststoffen werden Indust-rierestholz, Bio- und Grünabfälle und Altholz verstanden. Zu diesen Biomassefraktionen wird je-weils das jeweilige Mengenaufkommen und daraus resultierend das technische Biomassepotenzial ermittelt.

Im Dokument Globale und regionale räumliche Verteilung von Biomassepotenzialen (Seite 32-40)