Institut für Ökonomie der Forst- und Holzwirtschaft

Bewirtschaftung von Kurzumtriebsplantagen

‐

eine ökologische und ökonomische Optimierung ‐

Anne Rödl 

LCA‐Werkstatt, Freising 5.‐7. Oktober 2009

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Gliederung

•

Aufgabenstellung 

•

Projekt und Allgemeines zu Kurzumtriebsplantagen

•

Systemgrenzen, funktionelle Einheit, Varianten

•

Ökobilanz des KUP‐Anbaus

•

Ökonomische Bewertung ‐

Ausblick

3

Problemfeld

•

steigender Bedarf an Holz durch verschiedene nationale und 

europäische Gesetze und Fördermaßnahmen 

•

zukünftige Holzknappheit aus forstlichen Quellen in Deutschland 

(OCHS et al. 2007)

•

Zunahme der Plantagenfläche (CARLE 2008)

•

Aktivitäten deutscher Energie‐

und Automobilkonzerne im Bereich 

Kurzumtriebsplantagen (Bsp. Anlage von 10.000 ha KUP in Deutschland)

•

langfristige Flächen‐

und Kapitalbindung bei Agrarholzanbau im 

landwirtschaftlichen Betrieb

?

Wie sehen die ökologischen aber auch ökonomischen Auswirkungen aus    ?

→

Versuch einer möglichst ganzheitlichen Bewertung und Optimierung

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Was sind Kurzumtriebsplantagen ?

KUP

• Anbau schnellwachsender Baumarten wie Pappel, Weide oder Robinie auf landwirtschaftlichen Flächen

• Begründung durch Pflanzung von ca. 10.000 Steckhölzern/Stecklingen pro Hektar

• Umtriebszeiten meist 3-4 Jahre

• Wiederausschlag aus dem beernteten Wurzelstock

• zumeist Erzeugung von Holzhackschnitzeln für die energetische Verwertung

• bei längeren Umtriebszeiten (>10 Jahre) auch Stammholz für die Holzwerkstoff-, Zellstoff- und Papierindustrie

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Projekt

Wissenschaftliche Untersuchung und praktische Umsetzung des Anbaus 

von schnellwachsenden Bäumen auf landwirtschaftlichen Flächen

ökologische Bewertung ‐

LCA

Projekt

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Systemgrenzen

fossile Energiequellen Düngemittel

sonst. Materialien und HilfsstoffeHerbizide

Sonnenenergieatm. Gase (CO2

etc.) Wasser MaschinenGebäude/

Infrastruktur

Emissionen in

Luft

Wasser

Boden

Abfälle und Reststoffe

Systemgrenze

AnbauErnte/

RekultivierungTrocknung/LagerungTransport NutzungTransport

• 1 GJ Nutzenergie im Holz (LCA)

• 1 ha (ökonomische Bewertung)

funktionelle Einheiten:

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Bewirtschaftungsvarianten

I Grundvariante; unbewurzelte Steckhölzer, maschinell gepflanzt; vollflächige 

Bodenbearbeitung; Ernte mit Feldhäcksler;  sofort Transport ins Kraftwerk

II bewurzelte Steckhölzer (8.300 Stk/ha), maschinell gepflanzt; streifenweise Fräsen

III Setzstangen (3.300 Stk/ha) maschinell gepflanzt; streifenweise Tiefenlockerung

IV Setzstangen (3.300 Stk/ha), aber manuell gepflanzt; streifenweise Tiefenlockerung

V Setzstangen, maschinell gepflanzt; lange Umtriebszeit; Ernte mit

Harvester; 

gleichzeitige Erzeugung von Industrieholz 

VI Grundvariante, aber mit Lagerung der Hackschnitzel am Feldrand

VII Grundvariante, aber Ernte mit Fäller‐Bündler, Bündel werden erst im Kraftwerk gehackt

VIII Grundvariante, aber Ernte motormanuell mit Kettensägen im 2‐Mann Verfahren

8

4‐jähriger Umtrieb, 5 Rotationen 

Ertrag: 8t atro/ha*a

Ernte: selbstfahrender Feldhäcksler

50 km Transport ins Kraftwerk

Basisvariante 

Verteilung des Verbrauchs nicht‐erneuerbarer Energie 

Ökobilanz KUP

47%

18%

7%

28%

Flächenanlage undPflege

Ernte

Rekultivierung

Transport

9

0,0E+00

2,0E-13

4,0E-13

6,0E-13

8,0E-13

1,0E-12

1,2E-12

1,4E-12

1,6E-12

EP HTP POCP TETP GWP AP

norm

alis

iert

e W

erte

CM

L200

1, D

euts

chla

nd p

ro J

ahr

[kg-

Äqv

./GJ

(Nut

z)]

Flächenanlage und PflegeErnteRekultivierungTransport

Ergebnisse Wirkungsbilanz

Umweltwirkungen der betrachteten Wirkungskategorien, nach Teilprozessen je GJ Nutzenergie (normalisiert) 

Ökobilanz KUP

EP: Eutrophierung

HTP: Humantoxizität

POCP: Sommersmog

TETP: Ökotoxizität

GWP: Klimawandel

AP: Versauerung

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Vergleich Umweltwirkungen

Vergleich der betrachteten Umweltwirkungen:

Energiepflanzenanbau Basis KUP vs. Raps und Winterweizen je GJ Nutzenergie (normalisiert) 

EP: Eutrophierung

HTP: Humantoxizität

POCP: Sommersmog

TETP: Ökotoxizität

GWP: Klimawandel

AP: Versauerung

EPHTP

POCPTETP

GWPAP

KUP

Weizen

Raps0,0E+00

5,0E-10

1,0E-09

1,5E-09

2,0E-09

2,5E-09

3,0E-09

3,5E-09

4,0E-09

4,5E-09

norm

alis

iert

e W

erte

, Deu

tsch

land

07

[kg-

Äqv

./MJ

Nut

zene

rgie

]

KUP

Weizen

Raps

Raps (u=8%)

: 

24, 3 MJ/kg; 3,8 t/ha 

Winterweizen (u=15%):

14,3 MJ/kg; 6,1 t/ha*a

KUP (u=100%):

8,0 MJ/kg; 16 t/ha*a (8t atro/ha*a)

Quelle: eigene Berechnung nach Agra‐Europe 41/2008; GaBi‐Datenbank 2008

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Bewirtschaftungsvarianten

I Grundvariante; unbewurzelte Steckhölzer, maschinell gepflanzt; vollflächige 

Bodenbearbeitung; Ernte mit Feldhäcksler;  sofort Transport ins Kraftwerk

II bewurzelte Steckhölzer (8.300 Stk/ha), maschinell gepflanzt; streifenweise Fräsen

III Setzstangen (3.300 Stk/ha) maschinell gepflanzt; streifenweise Tiefenlockerung

IV Setzstangen (3.300 Stk/ha), aber manuell gepflanzt; streifenweise Tiefenlockerung

V Setzstangen, maschinell gepflanzt; lange Umtriebszeit; Ernte mit

Harvester; 

gleichzeitige Erzeugung von Industrieholz 

VI Grundvariante, aber mit Lagerung der Hackschnitzel am Feldrand

VII Grundvariante, aber Ernte mit Fäller‐Bündler, Bündel werden erst im Kraftwerk gehackt

VIII Grundvariante, aber Ernte motormanuell mit Kettensägen im 2‐Mann Verfahren

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Ökologische Bewertung: Ergebnisse (vorläufig)Vergleich der ausgewählten Varianten:

Verbrauch nicht‐erneuerbare Energie je GJ Nutzenergie

20

25

30

35

40

45

50

I Basis

II bew. Stecklinge

VI mit Lagerung

V Setzstangen,

Harvesterernte

MJ(Input)/GJ(Nutz)

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Ökonomische Bewertung: Annuitäten‐Kalkulation

( )( ) 111

−++⋅

⋅= T

T

rrrKc

JahreTZinssatzr

tKapitalwerKAnnuitätc

====

•

erster Schritt betriebswirtschaftliche Bewertung

•

Investitionsentscheidung mit unterschiedlichen Zahlungsströmen zu verschiedenen 

Zeitpunkten der Investitionsperiode

•

Umrechnung von unregelmäßigen ungleichen Zahlungen in regelmäßige jährliche Zahlungen

•

Investitionsrechnung mit Hilfe der Kapitalwertmethode und Berechnung der Annuität:

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Ökonomische Bewertung: Ergebnisse (vorläufig)

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

I Basis

II bew. Stecklinge

VI mit Lagerung

V Setzstangen,

Harvesterernte, nurHackschnitzel

EUR/

ha

Vergleich der ausgewählten Varianten:

Annuitäten je ha 

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Ökonomische Bewertung: Ausblick

•

LCA und betriebswirtschaftliche Bewertung sollen in eine ganzheitliche  ökonomische Bewertung münden

•

Verknüpfung der betriebswirtschaftlichen und der ökologischen Analyse 

•

geeignetes Bewertungssystem ?

•

(monetäre) Bewertung der Umweltleistungen und ‐wirkungen ? 

•

wie sind die Ergebnisse unter verschiedenen Rahmenbedingungen zu bewerten  

Institut für Ökonomie der Forst- und Holzwirtschaft

Vielen Dank für‘s

Zuhören

Anne Rödl

LCA‐Werkstatt, Freising 5.‐7. Oktober 2009