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1 Beitrag der Biomasse zum Klimaschutz Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

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Präsentation zum Thema: "1 Beitrag der Biomasse zum Klimaschutz Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)"—  Präsentation transkript:

1 1 Beitrag der Biomasse zum Klimaschutz Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

2 Zuviel CO 2 in der Atmosphäre Wohin also mit dem Kohlenstoff? 2

3 3 Nach Prof. Dr. Wolfgang Oschmann et al. (2000) Institute of Geosciences, Universität Frankfurt 3

4 4 Kleine Flussraten werden gegenüber den großen weggelassen 4

5 5 Kohlendioxid- zufuhr von der Atmosphäre zum Ozean und umgekehrt heben sich gegenseitig auf und werden weggelassen 5

6 6 6 Ausschnittsvergrößerung Der biogene kurzfristige Kohlenstoffkreislauf an Land ist von den anderen Kreisläufen praktisch entkoppelt. 6

7 7 0,2 Photosynthese Respiration 0,1 Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen 7

8 8 0,2 Photosynthese Respiration 0,1 Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen 8

9 Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen Netto-Photosynthese 0,1 9 9

10 10 0,6 10 g C Kohlenstoff in der lebenden Biomasse

11 11 Lebende Biomasse: 1 Masse der Kohlenstoffatome in der lebenden Biomasse wird zu 1 gesetzt 11

12 12 Lebende Biomasse: 1 Abgestorbene Biomasse: 2,6 Masse der Kohlenstoff- atome in der abgestor- benen Biomasse ist 2,6 mal so groß, sie wird zu 2,6 gesetzt 12

13 13 Lebende Biomasse: 1 Abgestorbene Biomasse: 2,6 Atmosphäre: 1,3 Masse der Kohlenstoffatome in der Atmosphäre ist 1,3 mal so groß wie in der lebenden Biomasse. Sie wird zu 1,3 gesetzt 13

14 14 Masse aller Kohlenstoffatome im Kreislauf m = 1 + 1,3 + 2,6 m = 4,9 Lebende Biomasse: 1 Abgestorbene Biomasse: 2,6 Atmosphäre: 1,3 14

15 Und wo ist der Kohlenstoff? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre 15

16 Lebende Biomasse: 1 Abgestorbene Biomasse: 2,6 Atmosphäre: 1,3 16

17 V e r r o t t e n 0,1 17

18 V e r r o t t e n 0,1 Die drei Massenströme sind gleich. Deshalb ändert sich die Zahl der Kohlenstoffatome in den drei Speichern nicht. Lebende Biomasse: 1 Abgestorbene Biomasse: 2,6 Atmosphäre: 1,3 18

19 V e r r o t t e n 0,1 19

20 V e r r o t t e n 0,1 20

21 V e r r o t t e n 0,1 Stationärer Kreislauf bzw. Fließgleichgewicht 21

22 V e r r o t t e n 0,1 Stationärer Kreislauf bzw. Fließgleichgewicht 22

23 Die Verweildauer der Kohlenstoffatome in den einzelnen Speichern ergibt sich (solange das Fließgleichgewicht andauert) aus der Masse der dort befindlichen Atome geteilt durch den Stoffstrom 23

24 V e r r o t t e n 0,1 In der lebenden Biomasse beträgt z.B. die durch- schnittliche Verweildauer D = 1 / 0,1 Lebende Biomasse: 1 D = 10 Jahre 24

25 V e r r o t t e n 0,1 In der abgestorbenen Biomasse beträgt die durchschnittliche Verweildauer D = 2,6 / 0,1 Abgestorbene Biomasse: 2,6 D = 26 Jahre 25

26 Die Verweildauer der Kohlenstoffatome in den einzelnen Speichern ergibt sich (solange das Fließgleichgewicht andauert) aus der Masse der dort befindlichen Atome geteilt durch den Stoffstrom. Eine Änderung der Verweildauer wirkt sich auf die Verteilung der Kohlenstoffatome in den drei Speichern aus. 26

27 Die Verweildauer der Kohlenstoffatome in den einzelnen Speichern ergibt sich (solange das Fließgleichgewicht andauert) aus der Masse der dort befindlichen Atome geteilt durch den Stoffstrom. Eine Änderung der Verweildauer wirkt sich auf die Verteilung der Kohlenstoffatome in den drei Speichern aus. Verlängerung der Verweildauer in der Biomasse (lebende oder tote) verringert die CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre 27

28 Menschliche Eingriffe in das Fließgleichgewicht 28

29 V e r r o t t e n 0,1 Menschliche Eingriffe in das Fließgleichgewicht 29

30 30 V e r r o t t e n 0,1 Kappen und Rückschnitt 30

31 31 Das gekappte Blattgrün fehlt bei der Photosynthese

32 32 Kappen und Rückschnitt erhöht den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre

33 33 Schreddern beschleunigt das Verrotten

34 Wo ist der Kohlen- stoff der gekappten Zweige jetzt? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre 34

35 Kohlenstoff auf der Erde behalten! Stoffliche Nutzung! 35

36 Stoffliche Nutzung V e r r o t t e n 0,08 Holzbau statt Beton 36

37 Stoffliche Nutzung V e r r o t t e n 0,08 Holzbau statt Beton Pflanzenöl statt Erdöl 37

38 38

39 Aufforstung vergrößert die terrestrische Biomasse und verringert damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 39

40 Und Aufforstung vergrößert die Photosynthese und verringert damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 40

41 Und nun das Gegenteil: Umwandlung von Wald in Acker- oder Weideland 41

42 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 47

48 48

49 Ackerbau 49

50 Wo ist die Biomasse geblieben? 50

51 Wo ist die Biomasse geblieben? Und wo ist der Kohlenstoff jetzt? 51

52 Wo ist die Biomasse geblieben? Wo ist der Kohlenstoff? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre 52

53 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht Humusvernichtung durch Bodenbearbeitung 53

54 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht Pflügen Pflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff 54

55 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht Pflügen Pflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff 55

56 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht Pflügen Pflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff 56

57 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht 57

58 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht 58

59 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht 59

60 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht 60

61 Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 61

62 62 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht 62

63 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus mineralisiert Nährstoffe werden ausgewaschen Kohlenstoffgehalt geht zurück 63

64 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Kohlenstoffarme Deckschicht Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus mineralisiert Nährstoffe werden ausgewaschen Kohlenstoffgehalt geht zurück CO 2 64

65 Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus mineralisiert Nährstoffe werden ausgewaschen Kohlenstoffgehalt geht zurück 65

66 Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 66 Wo bleibt der Kohlenstoff? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre

67 67 SOC = gelöster organischer Kohlenstoff in Gramm pro qm bis in 20 cm Bodentiefe 1910 bis 1950 Rückgang infolge konventioneller Bodenbearbeitung Ab 1970 Erholung nach Einführung der minimalen Bodenbearbeitung

68 V e r r o t t e n 0,08 Dauerhumus Öko-Landbau und Null-Bodenbearbeitung erhöhen den Kohlenstoffgehalt der Böden und verringern damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 68

69 69 4 m 3 m 2 m

70 V e r r o t t e n 0,08 Dauerhumus Naturwald erhöht den Kohlenstoff- gehalt der Böden und verringert damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 70

71 Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird 71 Drei positive Maßnahmen

72 Gleichwertig: Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird 72 Drei positive Maßnahmen

73 Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird 73 Drei positive Maßnahmen

74 Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt Gleichwertig Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird 74 Drei positive Maßnahmen

75 Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt Wenn die Verweildauer der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird 75

76 76 Soja Photo- synthese Futter-Importe Massen- tierhaltung Gülle CO 2

77 77 Soja Photo- synthese Futter-Importe Massen- tierhaltung Gülle CO 2 Zeitspanne bis zur CO2-Emission aus der Gülle ist auf ca. 1 Jahr verkürzt. Zum Vergleich: Durchschnittliche Verweildauer in der lebenden Biomasse 10 Jahre, in der toten Biomasse 26 Jahre. Insgesamt also 36 Jahre.

78 Verzögerung der CO 2 -Emissionen bei der energetischen Nutzung von Tierexkrementen Beispiel für stoffliche Verwertung von Biomasse Umwandlung von Gülle in Dünger 78 Stall

79 Gülle C O 2 Stall Bodenverdichtung Auswaschung ins Grundwasser Verätzung der Wurzeln Ammoniak 79 Wald- schäden

80 StallFermenterGasmotorGenerator 80

81 _ Methan-Ausstoß wird verhindert Ammoniak-Ausstoß wird verhindert Stickstoff wird pflanzenverfügbar gemacht CO 2 -Ausstoß wird verzögert Deshalb begrüßt der SFV Biogasanlagen zur Umwandlung von Exkrementen. Zusätzlichen Einsatz von dafür angebauten Energiepflanzen lehnt der SFV jedoch ab. 81 CO 2

82 Verbrennen V e r r o t t e n 0,1 CO 2 82

83 Verbrennen V e r r o t t e n 0,1 CO 2 Verbrennen schafft unter Umgehung der abgestorbenen Biomasse CO 2 in die Atmosphäre 83

84 Verbrennen V e r r o t t e n 0,1 Damit verkürzt sich die Verweildauer in der Biomasse 84

85 85 Verweildauer des Kohlenstoff in der abgestorbenen Biomasse Jahre

86 86 Verrotten dauert somit durchschnittlich Jahre

87 87 Verrotten dauert durchschnittlich Jahre Energetische Nutzung beschleunigt den Vorgang

88 Verbrennen V e r r o t t e n 0,1 CO 2 Damit verlängert sich die Verweil- dauer und Masse des CO 2 in der Atmosphäre 88

89 Alternativen? - Kommen wir ohne energetische Biomassenutzung aus? Es gibt genügend Wind- und Sonnenenergie für die komplette Energieversorgung - Wird uns Bioenergie fehlen, wenn Sonne und Wind schwächeln? Zeiten mit wenig Wind und Sonne können durch gespeicherte Wind- und Sonnenenergie von sonnig-windigen Tagen überbrückt werden. - Können wir ohne Biomasse den Autoverkehr antreiben? Elektrofahrzeuge können mit Stromüberschuss aus windigen und sonnigen Tagen aufgeladen werden. 89

90 Lohnt energetische Nutzung der Biomasse? Wie können wir auf den knappen Bodenflächen möglichst viel Energie ernten? Jahres-Energieerträge MWh/qkm Mögliche Energieernte auf 1 qkm 90

91 91 Wie können wir auf den knappen Bodenflächen möglichst viel Energie ernten? PV Raps Leindotter Mischfrucht 115 Miscanthus Wind PV Jahres-Energieerträge MWh/qkm

92 92 Jahres-Energieerträge MWh/qkm PV Raps Leindotter Mischfrucht 115 Miscanthus Wind PV Photovoltaik hat zwar den höchsten Flächenertrag, aber es gibt genügend bereits versiegelte freie Flächen für Solarzellen auf Dächern und Fassaden

93 93 Raps und Miscanthus bringen erheblich weniger als Windenergie Und sie blockieren die Fläche für Anbau von Nahrungspflanzen und Wald Raps Leindotter Mischfrucht 115 Miscanthus Wind Jahres-Energieerträge in MWh/qkm

94 94 Leindotter hat zwar nur einen geringen Flächenertrag, aber als Mischfrucht erlaubt er gleichzeitig Anbau von Getreide oder Erbsen, ohne deren Erträge zu schmälern Leindotter Mischfrucht 115 Mittelfristig lässt sich kaltgepresstes Leindotteröl energetisch verwerten. Langfristig empfiehlt der SFV eine stoffliche Nutzung in der organischen Chemie als Nachfolger für Erdöl.

95 95

96 96 Windenergie erlaubt zusätzlich beliebige land- oder forst- wirtschaftliche Nutzung unter den Windanlagen Für den Landbesitzer ergibt sich eine doppelte Einnahmequelle. Aus Windernte allein in den ersten fünf Jahren Einnahmen von ca. 10 Mio. Euro auf 100 Hektar Wind

97 97 Wind, die Wunschenergie für Land- und Forstwirtschaft! PV Raps Leindotter Mischfrucht 115 Miscanthus PV Wind Jahres-Energieerträge in MWh/qkm

98 98 Wind, die Wunschenergie für Land- und Forstwirtschaft! Wind Aber ist Windenergie für die Verbraucher nicht zu teuer? Siehe dazu den Vortrag: Wind- und Solarenergie senken den Strompreis Jahres-Energieerträge in MWh/qkm

99 Einkaufspreis Strom- menge Preis Windstrom Einsparung durch Windstrom 99 Einsparen beim Einkauf Einspeise- vergütung Nachfrage Wind- strom- kosten

100 100 Windanlagen auf 13 % der deutschen land- und forstwirtschaftlichen Flächen könnten das Doppelte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern.

101 101 Windanlagen auf 13 % der deutschen land- und forstwirtschaftlichen Flächen könnten das Doppelte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern. Der Umstieg auf Erneuerbare Energien verändert das Bild unserer Landschaften. Die bedrückenden Bilder vom Durchwühlen der Erde bei der Suche nach Braunkohle können bald der Vergangenheit angehören. Wir wollen sie nicht ersetzen durch Bilder unendlicher Zuckerrohr- oder Mais- oder Rapsmonokulturen für die Energiegewinnung. Die Einführung der Windenergie ändert an der Substanz einer gewachsenen Kulturlandschaft nur wenig, sie ergänzt sie aber optisch durch ein belebendes Element. Die großen modernen Windanlagen mit den majestätisch langsam drehenden Rotoren vermitteln unmittelbar einen Eindruck von den gewaltigen Energiemengen, die uns die Natur umweltfreundlich zur Verfügung stellt. Wir sollten sie nutzen!

102 102 Solarstromanlagen auf allen Dächern, Fassaden und Lärmschutzwänden könnten die Hälfte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern.

103 Straßenverkehr umstellen: Elektroantrieb mit aufladbaren Batterien Kein Erdöl mehr! Riesige Stromüberschüsse 103

104 Was tun, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht? 104 Siehe dazu gesonderten Vortrag

105 105 Verbrennen von Biomasse schadet dem Klima Biomasse sollte man lieber stofflich nutzen Es gibt bessere Alternativen als Biomasse verbrennen Wind- und Sonnenenergie können mehr als das Doppelte des derzeitigen Stromverbrauchs bereitstellen. Wind- und Sonnenenergie verbilligen schon jetzt den Strom Fahrzeugverkehr auf Stromüberschüsse aus Wind und Sonne umstellen Stromspeichergesetz als Anreiz zur Weiterentwicklung der Speichertechnik Zusammenfassung (Stichworte)

106 Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern

107 Zu 1. Alles Tageslicht soll abgefangen werden, bevor es den Boden erreicht. Versiegelte Böden dicht begrünen! Bepflanzung dicht staffeln. Bäume und Buschwerk auf Mittel- und Seitenstreifen der Autobahnen! Anpflanzung von Wäldern! 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 107

108 Weitere Vorschläge zu 1. Kein Boden ohne Grün! Wildkräuter zulassen. Einstellung zum Unkraut überprüfen. Höhenwachstum zulassen und fördern. Pflanzen dicht verschlungen um Licht kämpfen lassen. Der Natur nicht ins Hand- werk pfuschen. Ästhetische Vorstellungen überprüfen. 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 108

109 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlen- stoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 109

110 Zu 2. Lebende Pflanzen nur zurückschneiden, wenn unumgänglich! Mehrjährige Pflanzen bevorzugen! 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlen- stoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 110

111 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 111

112 Zu 3. Bio-Landbau zur Vergrößerung der Dauerhumusschicht! Vermehrt Holz als Baumaterial nutzen! Chemische Produkte, wie Plastik, Textilien, Kohlefasern, Arzneimittel usw. nicht mehr aus Erdöl, sondern aus Biomasse herstellen. 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 112

113 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 113

114 Zu 4. Energetische Nutzung - wenn Kompostierung nicht möglich - wenn stoffliche Nutzung nicht möglich - wenn Aufbewahrung Probleme bereitet, z.B. Gülle, Schlachtabfälle … 1. Photosynthese durch mehr Grün unterstützen! 2. Verweilzeit des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse verlängern! 3. Tote Biomasse möglichst stofflich nutzen! 4. CO 2 -Bildung aus Biomasse hinauszögern! Verweildauer in der Biomasse verlängern 114

115 115 Ersatz für Erdöl und Erdgas Im Gegensatz zu Sonnen- und Wind- energie speicherbar Flächenkonkurrenz zum Nahrungsmittelanbau zum Urwald zur stofflichen Verwertung Biomasse Energetische Nutzung ProContra

116 116 Ersatz für Erdöl und Erdgas Im Gegensatz zu Sonnen- und Wind- energie speicherbar Flächenkonkurrenz zum Nahrungsmittelanbau zum Urwald zur stofflichen Verwertung Biomasse Energetische Nutzung ProContra Klimaschädlich

117 Aspekte des Klimaschutzes CO 2 - Entnahme aus der Atmosphäre vermehren Mehr Photosynthese, mehr Blattgrün, mehr mehrjährige Pflanzen, mehr Wald Kohlenstoff in Pflanzen binden und gebunden halten Absterben und Verrotten von Pflanzen verzögern. Schreddern unterlassen, Pflanzenrückschnitt nur, wo er den Ertrag steigert (z.B. Obstbäume) Pflanzenbewuchs vermehren – Höhenwachstum erlauben Wald statt Raps, hochwachsendes Grün in der Stadt und an den Verkehrswegen. Einjährige Pflanzen - nur wo unvermeidbar (Nahrungsmittelproduktion), Dauerhumus vermehren Ökologischer Landbau, Null-Bodenbearbeitung Pflanzenmaterial konservieren stoffliche Nutzung (anstelle von Erdöl u. Beton) CO 2 -Emissionen verringern Fossile Verbrennung stoppen – aber nicht durch Biomasseverbrennung ersetzen 117

118 118 Fossile Verbrennung stoppen – aber nicht durch Biomasseverbrennung ersetzen


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