Beitrag der Biomasse zum Klimaschutz SolarenergieFrderverein Deutschland SFV
Beitrag der Biomasse zum Klimaschutz Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV) 1
Zuviel CO 2 in der Atmosphäre Wohin also mit dem Kohlenstoff? 2
Nach Prof. Dr. Wolfgang Oschmann et al. (2000) Institute of Geosciences, Universität Frankfurt 3 3
Kleine Flussraten werden gegenüber den großen weggelassen 4 4
Kohlendioxidzufuhr von der Atmosphäre zum Ozean und umgekehrt heben sich gegenseitig auf und werden weggelassen 5 5
Ausschnittsvergrößerung Der biogene kurzfristige Kohlenstoffkreislauf an Land ist von den anderen Kreisläufen praktisch entkoppelt. 6 6 6
Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen e s e h t n y s to o h 0, 2 P n o i at 0, 1 ir p es R 7 7
Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen e s e h t n y s to o h 0, 2 P s e R 8 0, 1 n o i t a r pi 8
Photosynthese und Respiration (Atmung) lassen sich zur Netto-Photosynthese zusammenfassen , 1 0 e s e h t n y s to o h P o t t Ne 9 9
Kohlenstoff in der lebenden Biomasse 18. 0, 6 10 g C 10 10
Masse der Kohlenstoffatome in der lebenden Biomasse wird zu 1 gesetzt Lebende Biomasse: 1 11 11
Lebende Biomasse: 1 Masse der Kohlenstoffatome in der abgestorbenen Biomasse ist 2, 6 mal so groß, sie wird zu 2, 6 gesetzt Abgestorbene Biomasse: 2, 6 12 12
Masse der Kohlenstoffatome in der Atmosphäre ist 1, 3 mal so groß wie in der lebenden Biomasse. Sie wird zu 1, 3 gesetzt Lebende Biomasse: 1 Atmosphäre: 1, 3 Abgestorbene Biomasse: 2, 6 13 13
Masse aller Kohlenstoffatome im Kreislauf m = 1 + 1, 3 + 2, 6 m = 4, 9 Lebende Biomasse: 1 Atmosphäre: 1, 3 Abgestorbene Biomasse: 2, 6 14 14
Und wo ist der Kohlenstoff? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre 15
Atmosphäre: 1, 3 Lebende Biomasse: 1 Abgestorbene Biomasse: 2, 6 16
17 Ve rro tte n 0, 1
Atmosphäre: 1, 3 tte rro Ve Lebende Biomasse: 1 n 0, 1 Die drei Massenströme sind gleich. Deshalb ändert sich die Zahl der Kohlenstoffatome in den drei „Speichern“ nicht. Abgestorbene Biomasse: 2, 6 18
19 Ve rro tte n 0, 1
20 Ve rro tte n 0, 1
Ve rro tte n 0, 1 „Stationärer Kreislauf“ bzw. „Fließgleichgewicht“ 21
Ve rro tte n 0, 1 „Stationärer Kreislauf“ bzw. „Fließgleichgewicht“ 22
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
n tte rro Ve Lebende Biomasse: 1 D = 10 Jahre 0, 1 In der lebenden Biomasse beträgt z. B. die durchschnittliche Verweildauer D = 1 / 0, 1 24
Ve rro tte n 0, 1 In der abgestorbenen Biomasse beträgt die durchschnittliche Verweildauer D = 2, 6 / 0, 1 Abgestorbene Biomasse: 2, 6 D = 26 Jahre 25
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
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
Mensc hliche das Fl Eingri ießgle ffe in ichgew icht 28
0, 1 n tte Ve rro Mensc hliche das Fl Eingri ießgle ffe in ichgew icht 29
0, 1 Ve rro tte n Kappen und Rückschnitt 30 30
Das gekappte Blattgrün fehlt bei der Photosynthese 31
Kappen und Rückschnitt erhöht den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 32
Schreddern beschleunigt das Verrotten 33
Wo ist der Kohlenstoff der gekappten Zweige jetzt? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre 34
Kohlenstoff auf der Erde behalten! Stoffliche Nutzung! 35
Ve rro tte n 00, , 008 8 Holzbau statt Beton Stoffliche Nutzung 36
Holzbau statt Beton Ve rro tte n 00, , 008 8 Pflanzenöl statt Erdöl Stoffliche Nutzung 37
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Aufforstung vergrößert die terrestrische Biomasse und verringert damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 39
Und Aufforstung vergrößert die Photosynthese und verringert damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 40
Und nun das Gegenteil: Umwandlung von Wald in Acker- oder Weideland 41
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Ackerbau 49
Wo ist die Biomasse geblieben? 50
Wo ist die Biomasse geblieben? Und wo ist der Kohlenstoff jetzt? 51
Wo ist der Kohlenstoff? Wo ist die Biomasse geblieben? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre 52
Humusvernichtung durch Bodenbearbeitung Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 53
Pflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 54
Pflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 55
Pflügen bringt kohlenstoffhaltigen Dauerhumus in Verbindung mit dem Luftsauerstoff Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 56
Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 57
Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 58
Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 59
Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 60
Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 61
Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 62 62
Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus „mineralisiert“ Nährstoffe werden ausgewaschen Kohlenstoffgehalt geht zurück Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 63
Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus „mineralisiert“ Nährstoffe werden ausgewaschen Kohlenstoffgehalt geht zurück CO 2 Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 64
Unter Sauerstoffeinfluss wird der Dauerhumus „mineralisiert“ Nährstoffe werden ausgewaschen Kohlenstoffgehalt geht zurück Kohlenstoffarme Deckschicht Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 65
Wo bleibt der Kohlenstoff? Nur drei Möglichkeiten: - Lebende Biomasse - Tote Biomasse - Atmosphäre Kohlenstoffhaltiger Dauerhumus 66
SOC = gelöster organischer Kohlenstoff in Gramm pro qm bis in 20 cm Bodentiefe 1910 bis 1950 Rückgang infolge konventioneller Bodenbearbeitung 67 Ab 1970 Erholung nach Einführung der minimalen Bodenbearbeitung
Dauerhumus Ve rro tte n 0, 08 Öko-Landbau und Null-Bodenbearbeitung erhöhen den Kohlenstoffgehalt der Böden und verringern damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre 68
2 m 3 m 4 m 69
0, 08 n tte Ve rro Naturwald erhöht den Kohlenstoffgehalt der Böden und verringert damit den CO 2 -Gehalt der Atmosphäre Dauerhumus 70
Drei positive Maßnahmen Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird 71
Drei positive Maßnahmen Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird Gleichwertig: 72
Drei positive Maßnahmen Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt 73
Drei positive Maßnahmen Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt Gleichwertig 74
Drei positive Maßnahmen Wenn die Photosynthese verstärkt oder das Absterben oder das Verrotten verlangsamt wird Wenn die Zahl der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt Wenn die Verweildauer der Kohlenstoffatome in der Biomasse (lebend oder tot) zunimmt 75
Photosynthese CO 2 Futter-Importe Soja Massentierhaltung Gülle 76
Photosynthese CO 2 Futter-Importe Soja Zeitspanne bis zur CO 2 -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. Massentierhaltung Gülle 77
Beispiel für stoffliche Verwertung von Biomasse Umwandlung von Gülle in Dünger Stall Verzögerung der CO 2 -Emissionen bei der energetischen Nutzung von Tierexkrementen 78
Stall CO 2 Ammoniak Waldschäden G e l l ü Verätzung der Wurzeln Bodenverdichtung Auswaschung ins Grundwasser 79
Stall Fermenter Gasmotor Generator 80
Methan-Ausstoß wird verhindert Ammoniak-Ausstoß wird verhindert Stickstoff wird pflanzenverfügbar gemacht CO 2 -Ausstoß wird verzögert CO 2 _ Deshalb begrüßt der SFV Biogasanlagen zur Umwandlung von Exkrementen. Zusätzlichen Einsatz von dafür angebauten „Energiepflanzen“ lehnt der SFV jedoch ab. 81
0, 1 n tte rro Verbrennen Ve CO 2 82
tte Ve Verbrennen rro CO 2 n 0, 1 Verbrennen schafft unter Umgehung der abgestorbenen Biomasse CO 2 in die Atmosphäre 83
rro Ve Verbrennen tte n 0, 1 Damit verkürzt sich die Verweildauer in der Biomasse 84
Verweildauer des Kohlenstoff in der abgestorbenen Biomasse 26 Jahre 85 85
Verrotten dauert somit durchschnittlich 26 Jahre 86 86
Energetische Nutzung beschleunigt den Vorgang Verrotten dauert durchschnittlich 26 Jahre 87 87
rro Ve Verbrennen tte n CO 2 0, 1 Damit verlängert sich die Verweildauer und Masse des CO 2 in der Atmosphäre 88
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
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
Jahres-Energieerträge MWh/qkm PV Wie können wir auf den knappen Bodenflächen möglichst viel Energie ernten? 50000 Wind Miscanthus Leindotter Mischfrucht 115 Raps 1100 8000 24000 PV 91
Jahres-Energieerträge MWh/qkm PV Photovoltaik hat zwar den höchsten Flächenertrag, aber es gibt genügend bereits versiegelte freie Flächen für Solarzellen auf Dächern und Fassaden 50000 Wind Miscanthus Leindotter Mischfrucht 115 Raps 1100 8000 24000 PV 92
Raps und Miscanthus bringen erheblich weniger als Windenergie Und sie blockieren die Fläche für Anbau von Nahrungspflanzen und Wald Wind Miscanthus Leindotter Mischfrucht 115 24000 Raps 8000 1100 Jahres-Energieerträge in MWh/qkm 93
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. 94
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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 24000 96
Wind, die Wunschenergie für Land- und Forstwirtschaft! PV 50000 Wind Miscanthus Leindotter Mischfrucht 115 24000 Raps 8000 PV 1100 Jahres-Energieerträge in MWh/qkm 97
Wind, die Wunschenergie für Land- und Forstwirtschaft! Aber ist Windenergie für die Verbraucher nicht zu teuer? Siehe dazu den Vortrag: Wind- und Solarenergie senken den Strompreis Wind 24000 Jahres-Energieerträge in MWh/qkm 98
Preis Einsparung durch Windstrom Einsparen beim Einkauf Wind. Einkaufspreis Einspeisevergütung stromkosten Windstrom Strommenge Nachfrage 99
Windanlagen auf 13 % der deutschen land- und forstwirtschaftlichen Flächen könnten das Doppelte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern. 100
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 101 Natur umweltfreundlich zur Verfügung stellt. Wir sollten sie nutzen!
Solarstromanlagen auf allen Dächern, Fassaden und Lärmschutzwänden könnten die Hälfte des jährlichen derzeitigen Strombedarfs liefern. 102
Riesige Stromüberschüsse Straßenverkehr umstellen: Elektroantrieb mit aufladbaren Batterien Kein Erdöl mehr! 103
Was tun, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht? Siehe dazu gesonderten Vortrag 104
Zusammenfassung (Stichworte) 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 105
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 106
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 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! 10
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 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 Handwerk pfuschen. Ästhetische Vorstellungen überprüfen. 10
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 10
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! Zu 2. Lebende Pflanzen nur zurückschneiden, wenn unumgänglich! Mehrjährige Pflanzen bevorzugen! 11
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 11
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 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. 11
Verweildauer in der Biomasse verlängern 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! 11
Verweildauer in der Biomasse verlängern Zu 4. Energetische Nutzung 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! - wenn Kompostierung nicht möglich - wenn stoffliche Nutzung nicht möglich - wenn Aufbewahrung Probleme bereitet, z. B. Gülle, Schlachtabfälle … 11
Biomasse Energetische Nutzung Pro Ersatz für Erdöl und Erdgas Contra Flächenkonkurrenz zum Nahrungsmittelanbau Im Gegensatz zu Sonnen - und Wind-energie zum Urwald speicherbar zur stofflichen Verwertung 115
Biomasse Energetische Nutzung Pro Contra Ersatz für Erdöl und Erdgas h c i l d ä h c s a Im Gegensatz zu Sonnen m i l K- und Wind-energie Flächenkonkurrenz zum Nahrungsmittelanbau zum Urwald speicherbar zur stofflichen Verwertung 116
Aspekte des Klimaschutzes CO 2 - Entnahme aus der Atmosphäre vermehren Mehr Photosynthese, mehr Blattgrün, 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
Fossile Verbrennung stoppen – aber nicht durch Biomasseverbrennung ersetzen 118
- Slides: 118
