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
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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
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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
