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5/26/2018 Zwischenbericht Grnlandenergie Final FKZ 03KB035A
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Grnlandenergie Havelland
Entwicklung von bertragbaren Konzepten zur
naturvertrglichen energetischen Nutzung von Gras und
Schilf am Beispiel der Region Havelland
1.Zwischenbericht
Thilo Seidenberger
Eric Billig
Jakob Bosch
Claudia Kirsten
Thomas Zeng
Sven Schicketanz
Wolfgang Peters
Yulia Lochmann
August 2011
5/26/2018 Zwischenbericht Grnlandenergie Final FKZ 03KB035A
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Zuwendungsgeber: Bundesministerium fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
BMUBerlin
Projekttrger JlichForschungszentrum Jlich GmbH
Zimmerstrae 26-27
10969 Berlin
Zuwendungsnehmer: Deutsches BiomasseForschungsZentrum
gemeinntzige GmbHTorgauer Strae 116
04347 Leipzig
Tel.: +49-341-2434-112
Fax: +49-341-2434-133
E-Mail: [email protected]
Internet: www.dbfz.de
Projektpartner:
Ansprechpartner:
Bosch & Partner GmbH, Berlin
Leibniz-Institut fr Agrartechnik
Potsdam-Bornim
Dipl.-Ing. agr. Thilo SeidenbergerTel.: +49-341-2434-461
E-Mail: [email protected]
Dr.-Ing. Daniela ThrnTel.: +49-341-2434-435
E-Mail: [email protected]
Erstelldatum: 18.08.2011
Projektnummer DBFZ: 3330009
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Inhalt
II
Inhalt
Inhalt ................................................................................................................................................... IIAbkrzungsverzeichnis...................................................................................................................... IV1 Einleitung ....................................................................................................................................... 62 Potenzialanalyse ............................................................................................................................. 72.1 Ziel der Potenzialanalyse ........................................................................................................... 82.2 Allgemeines zu Analysemethoden ............................................................................................. 8
2.2.1 Methodenkonzept.............................................................................................................. 92.2.2 Datengrundlagen ..............................................................................................................102.2.3 Schwankungsbreiten ........................................................................................................11
2.3 bertragbare Methoden zur Analyse der Biomassepotenziale ...................................................122.3.1 Methodik der Potenzialanalyse von Grnlandbiomasse.....................................................122.3.2 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse aus der Gewsserunterhaltung ...................222.3.3 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse der besonderen Biotope .............................30
2.4 Regionale Anwendung der Analysemethoden ...........................................................................312.4.1 Potenziale des landwirtschaftlichen Grnlands .................................................................312.4.2 Potenziale aus der Gewsserunterhaltung .........................................................................492.4.3 Potenziale von besonderen Biotopflchen (Kompensationsflchen, Feuchtwiesen, usw.) ..58
2.5 Gesamtpotenzial fr die energetische Nutzung ..........................................................................622.6 Methodendiskussion, Forschungs- und Handlungsbedarf ..........................................................653 Regionsanalyse ..............................................................................................................................693.1 Ziel der Analyse .......................................................................................................................693.2 Untersuchungsregion ................................................................................................................693.3 Methodik bei Recherche und Berechnung .................................................................................723.4 Wrmesenken in der Projektregion ...........................................................................................83
3.4.1 Ergebnisse der Befragung ................................................................................................843.4.2 Ergebnisse der Berechnung ..............................................................................................88
3.5 Vorhandene Biomasseverbrennungsanlagen .............................................................................933.6 Ergebnisse der Akteursanalyse .................................................................................................953.7 Zusammenfassung Regionsanalyse ...........................................................................................964 Nutzung von Gras in der Biogasproduktion .............................................................................. 1014.1 Datenerhebung im Untersuchungsgebiet ................................................................................. 1014.2 Standorte und Gre der Biogasanlagen im Havelland ............................................................ 1014.3 Substrateinsatz im Havelland und in Deutschland ................................................................... 1044.4 Einsatz von Gras in havellndischen Biogasanlagen ............................................................... 1064.5 Grnland im Untersuchungsgebiet .......................................................................................... 1094.6 Wrmenutzung in havellndischen Biogasanlagen .................................................................. 1114.7 Mglichkeiten und Grenzen der Grasnutzung in Biogasanlagen .............................................. 112
4.7.1 Gras in Biogasanlagen.................................................................................................... 1124.7.2 Eigenschaften von Gras .................................................................................................. 1124.7.3 Anforderungen an den Grprozess .................................................................................. 1134.7.4 Technische Anforderungen der Grasvergrung ............................................................... 114
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Inhalt
III
4.7.5 Praxisbeispiele ............................................................................................................... 1154.7.6 Fazit .............................................................................................................................. 116
5 Nutzung von Gras in der Verbrennung ..................................................................................... 1185.1 Hintergrund ............................................................................................................................ 1185.2 Hauptproblemfelder bei der Verbrennung von Heu ................................................................. 1185.3 Rechtliche Rahmenbedingungen ............................................................................................. 1215.4 Stand der Technik .................................................................................................................. 1225.5 Fazit ....................................................................................................................................... 1346 Pelletierung ................................................................................................................................. 1356.1 Mglichkeiten der Brennstoffaufbereitung .............................................................................. 1356.2 Stand der Wissenschaft und Technik ...................................................................................... 136
6.2.1 Technik zur Herstellung von Heupellets ......................................................................... 1366.2.2 Stand der Halmgutpelletierung ....................................................................................... 142
6.3 Konzepte fr eine Heupelletierung im Untersuchungsgebiet ................................................... 1446.4 Praktische Versuche zur Herstellung von Heupellets ............................................................... 155
6.4.1 Zielstellung .................................................................................................................... 1556.4.2 Prozessschritte der Pelletierung ...................................................................................... 1566.4.3 Bewertung der physikalisch-mechanische Brennstoffeigenschaften ................................ 1596.4.4 Schlussfolgerungen und weitere Schritte ........................................................................ 161
7 Veranstaltungen im Rahmen des Projekts ................................................................................. 1638 Ausblick zur weiteren Projektbearbeitung ................................................................................ 164Abbildungsverzeichnis ...................................................................................................................... 165Tabellenverzeichnis........................................................................................................................... 168Literaturverzeichnis ......................................................................................................................... 170A.1 Checkliste II fr wichtige Einflussgren fr die Bestimmung des technischenBiomassepotenzials ........................................................................................................................... 178A.2 Ertragsdatenbank................................................................................................................. 180A.3 Fragebogen zur Kategorisierung des Gewssernetzes zur Abschtzung des technischenRohstoffpotenzials ............................................................................................................................. 191A.4 Gemeinden im Untersuchungsgebiet ................................................................................... 203A.5 Fragebogen, Beherbergungsgewerbe ................................................................................... 204A.6 Fragebogen, Landwirtschaft ................................................................................................ 206A.7 Fragebogen, Biomasseheizwerke ......................................................................................... 208A.8 Datenbltter zu ausgewhlten Hckselgutfeuerungen ........................................................ 210A.9 bersicht zu Schadstoffemissionen ausgewhlten Hckselgutfeuerungen ......................... 216A.10 bersicht zu Pelletkesselanlagen ......................................................................................... 220
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Abkrzungsverzeichnis
IV
Abkrzungsverzeichnis
Abkrzung Erklrung
a JahrAP Arbeitspaket
BbgNatSchG Gesetz ber den Naturschutz und die Landschaftspflege im Land Brandenburg
BBH Brandenburg an der Havel
BGA Biogasanlage
BHKW Blockheizkraftwerk
BMHKW Biomasseheizkraftwerk
BMHW Biomasseheizwerk
BMU Bundesministerium fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
BtL Biomass-to-Liquid
BK Bodenbersichtskarte
DGV e.V. Deutscher Grnlandverband e.V.
DIN Deutsches Institut fr Normung
EEG Erneuerbare Energien Gesetz
ETI Brandenburgische Energie Technologie Initiative
FFH Flora-Fauna-Habitat
FNR Fachagentur nachwachsende Rohstoffe
GIS Geografisches Informationssystems
GVE Grovieheinheit
GW Grundwasser
HHS Holzhackschnitzel
HT Hochtemperatur
HVL Havelland
IaG Institut fr angewandte Gewsserkologie
InVeKoS Integriertes Verwaltungs- und Kontrollsystems
ISO Internationale Organisation fr Normung
K Kalium (Dnger)
KTBL Kuratorium fr Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft
KWK Kraft-Wrme-Kopplung
LBGR Landesamt fr Bergbau, Geologie und Rohstoffe
LELF Landesamt fr Lndliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung
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Abkrzungsverzeichnis
V
LGB Landesvermessung und Geobasisinformation Brandenburg
LK Landkreis
LRT Lebensraumtyp
LUGV Landesamt fr Umwelt, Gesundheitsschutz und Verbraucherschutz (Brandenburg)
MA Mitarbeiter
MMK Mittelmastbige Landwirtschaftliche Kartierung
mN3 auf 0C und 1.013 mbar normierte Kubikmeter
MT Mitteltemperatur
N Stickstoff (Dnger)
NT Niedrigtemperatur
OH OberhavelOPR Ostprignitz-Ruppin
ORC Organic Rankine Cycle
P Phosphor (Dnger)
PD Potsdam
PM Potsdam-Mittelmark
RMP Ringmatrizenpresse
SRT Standortregionaltyp
N bernachtung
ZALF Leibniz-Zentrum fr Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.
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Einleitung
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1 Einleitung
Die energetische Nutzung von biogenen Reststoffen gewinnt aufgrund vielfltiger Entwicklungen im
Bereich von Energieerzeugung und Umweltschutz zunehmend an Bedeutung. Vor allem aber die
Tatsache, dass Reststoffe oft in bereits konzentrierter Form vorliegen und eine weitere Nutzung nichtgegeben ist, macht sie interessant fr eine energetische Verwertung. Hier knpft das Projekt
Grnlandenergie Havelland an, welches die energetische Nutzung von Landschaftspflegeheu und
Schilf aus der Havelregion in Brandenburg zum Inhalt hat. Dabei erfolgt eine Gesamtbetrachtung des
Themenkomplexes, begonnen mit einer Rohstoffpotenzialanalyse, ber die Analyse der Region in
Hinblick auf Wrmesenken fr eine potenzielle Nutzung der vorhandenen Biomassen und
Nutzungsmglichkeiten in Biogasanlagen, bis hin zu praktischen Versuchen zur Pelletierung und
Verbrennung von Heu.
Das gewhlte Untersuchungsgebiet Havelland setzt sich aus den vier Landkreisen Ostprignitz-Ruppin
(OPR), Oberhavel (OH), Havelland (HVL) und Potsdam-Mittelmark (PM) sowie den beiden kreisfreienStdten Potsdam (PD) und Brandenburg an der Havel (BBH) zusammen und ist geprgt von
ausgedehnten Grnlandflchen in den Niederungen und groen Ackerflchen auf den hheren Lagen.
Das Havelland und die umliegende Region innerhalb des Untersuchungsgebiets umfassen eine
Gesamtflche von knapp 70.000 ha Grnland. Dies entspricht knapp 30 % der landwirtschaftlich
genutzten Flche des Projektgebiets. Mit Schwerpunkten zusammenhngender Bereiche im Rhinluch, im
Havellndischen Luch und der Unteren Havelniederung erstrecken sich Grnlnder ber die gesamte
Region. Die Landschaft ist durchzogen von Kanlen, die teilweise als Wasserstraen ausgebaut sind. Als
Folge dieser Flchenstruktur kommt es zu einem erheblichen Aufkommen von Gras und Heu sowie
Materialien aus der Gewsserpflege (z.B. Schilf). Das landwirtschaftlich gewonnene Gras diente lange
Zeit als Viehfutter. Durch einen Rckgang der Viehwirtschaft und durch eine zunehmende Nutzung
anderer Futterpflanzen wird ein groer Teil der vorhandenen Wiesen nicht mehr fr die Futterproduktion
genutzt. Aus Naturschutzgrnden und als Voraussetzung fr den Erhalt der flchenbezogenen
Direktzahlungen mssen die Flchen jedoch regelmig gepflegt werden, wobei der Grnschnitt von den
Flchen entfernt wird. Aufgrund nicht vorhandener Nutzung werden die Materialien hufig z.B. als
Ballen an den Rndern der Flchen abgelegt, wo sie im Laufe der Zeit zersetzt werden, so dass es nicht
selten zu unerwnschten Nhrstoffeintrag kommt. Materialien aus der Gewsserpflege fallen bei den
stattfindenden Pflegearbeiten der Kanle an. Hierzu zhlt z.B. das Mhen der Gewsserrandstreifen. Eine
Nutzung dieser Biomasse findet bisher nicht statt, sie verbleibt hufig im Bereich der Gewsserrnder.
In dem vorliegenden Zwischenbericht wird der aktuelle Stand der Projektbearbeitung ausfhrlich
dargestellt. Die Arbeiten an der Potenzial- und Regionsanalyse sind abgeschlossen, ebenso wie die
Recherchen zur bereits stattfindenden Nutzung der betrachteten Biomassen in Biogasanlagen des
Untersuchungsgebiets. Ebenfalls erfolgt ist die Darstellung von mglichen Pelletierungs- und
Verbrennungsverfahren von Heu. Die entsprechenden praktischen Arbeiten zur Pelletierung von Klein-
und Grochargen sind weitestgehend abgeschlossen, aktuell laufen die Vorbereitungen fr die
Durchfhrung von Verbrennungsversuchen am Technikum des DBFZ.
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Potenzialanalyse
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2 Potenzialanalyse
Die Entwicklung von Konzepten zur energetischen Nutzung von Gras und Schilf auf regionaler Ebene
erfordert zunchst die Durchfhrung spezifischer Potenzialanalysen. Deren Ergebnisse bilden die
Grundlage der konkret mglichen energetischen Verwertungspfade. In der vorliegenden Potenzialanalysewird zwischen den folgenden Flchenkategorien unterschieden:
Landwirtschaftliches Grnland
Gewsserrnder, Uferbschung
Besondere Biotopflchen (Kompensationsflchen, Feuchtwiesen, Rhrichte usw.)
Im Folgenden werden die Zielstellung, das Methodenkonzept und die ermittelten Biomassepotenziale
dargelegt und erlutert. Dabei wird zunchst das allgemeine Methodenkonzept und im Anschluss die
bertragbaren Methoden fr die drei Flchenkategorien vorgestellt. Darauf aufbauend werden die
entwickelten Analysemethoden in der Untersuchungsregion angewendet und so die Biomassepotenzialezur energetischen Nutzung ermittelt (Abbildung 2-1). Abschlieend wird das Methodenkonzept, die
Vorgehensweise und das Ergebnis im Kontext des Projekts und des Frderprogramms diskutiert.
Abbildung 2-1: bersicht zur Gliederung des Kapitels 1 Potenzialanalyse
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Potenzialanalyse
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2.1 Ziel der Potenzialanalyse
Potenzialanalysen im Bereich Biomasse sind von einer Vielzahl von Faktoren und der
Betrachtungsebene abhngig und zum Teil von groen Unsicherheiten geprgt. Insbesondere die
Betrachtung von Landschaftspflegematerial sowie landwirtschaftlichem Grnland auf Landesebeneerfolgte bisher berwiegend durch eine berschlgige Abschtzung von Biomasseertrgen ohne die
rumliche Verteilung der unterschiedlichen Potenziale zu bercksichtigen. Dabei wird fr bestimmte
Grnlandtypen einer Region ein Ertragswert ber alle Flchen gemittelt (vgl. [6]). Eine rumliche
Abgrenzung von Bereichen mit hohem Biomassepotenzial und entsprechenden Gebieten mit geringem
Potenzial, erfolgt zum Teil auf regionaler Ebene (vgl. [9]). Um den Grundstein fr eine qualifizierte
weiterfhrende Regionalanalyse zu legen, bedarf es konkreter Aussagen zur rumlichen Verteilung von
Biomassepotenzialen. Ein hnliches Bild zeigt sich bei der Betrachtung der Potenziale aus der
Gewsserunterhaltung oder besonderen Biotopen. Hier liegen nur wenige Ergebnisse zu erwarteten
Ertrgen und deren rumliche Verteilung vor (vgl. bspw. [8]).
Das Ziel der Potenzialanalyse ist die rumlich differenzierte Darstellung der Biomassepotenziale auf
regionaler Ebene. Dabei soll fr jede Fraktion und jeden Flchentyp im Untersuchungsgebiet zunchst
das theoretische und unter Beachtung restriktiver Kriterien das technische Potenzial ausgewiesen
werden. Bei der Betrachtung des technischen Potenzials wird ggf. zwischen verschiedenen
Ausprgungen unterschieden. Zum einen wird das zur Verwertung in einer Biogas- oder
Verbrennungsanlage verfgbare Potenzial vor dem Hintergrund von Nutzungskonkurrenzen bestimmt.
Zum anderen wird das mobilisierbare Potenzial, vor dem Hintergrund der technisch-logistischen
Zugnglichkeit ermittelt, da besonders bei Reststoffen und Material aus der Landschaftspflege die
Mobilisierbarkeit eine wichtige Rolle spielt. Die rumliche Verteilung der Ergebnisse soll schlielich
Aussagen zu Bereichen mit besonders hohem Biomasseaufkommen (Biomassehotspots) liefern,welche im weiteren Projektverlauf genauer betrachtet werden. Dabei sind die Aussagen rumlich so
aufzubereiten, dass sie mit den Resultaten der Regionalanalyse (Kapitel 3) fr die weiterfhrende
Auswertungen kompatibel sind.
Ein weiteres grundlegendes Ziel stellt die bertragbarkeit der entwickelten Methoden zur
Potenzialanalyse auf andere Regionen dar. Zur Gewhrleistung der bertragbarkeit fr alle drei
Flchenkategorien, sollen allgemeingltige Parameter und Einflussfaktoren der Biomassepotenziale
ermittelt und verwendet werden. Zudem soll die Analyse mit Hilfe eines geografischen
Informationssystems (GIS) mit technisch reproduzierbaren Analyseschritten durchgefhrt werden.
2.2 Allgemeines zu Analysemethoden
Berechnungsmethoden zur Ermittlung von Biomassepotenzialen sind mageblich von der Art der
zugnglichen Daten abhngig. Zudem sind fr die Ertrge unterschiedlicher Flchenkategorien jeweils
andere Einflussfaktoren ausschlaggebend. Aufgrund dessen besteht eine Vielzahl von Methoden zur
Ermittlung von Biomassepotenzialen, deren verschiedene Anstze sich durch unterschiedliche
Datengrundlagen, Zielstellungen und Terminologien begrnden.
Im Rahmen des BMU Frderprogramms Optimierung energetischer Biomassenutzung wurde eine
Definitions- und Methodenharmonisierung angestrebt, um die Vergleichbarkeit und Genauigkeit vonPotenzialstudien zu erhhen. Das erarbeitete Methodenhandbuch definiert grundlegende Terminologien
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Potenzialanalyse
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und stellt eine Checkliste fr relevante Einflussgren zur Bestimmung des Biomassepotenzials zur
Verfgung [1]. Die ausgefllte Checkliste fr dieses Projekt befindet sich im Anhang A.1.
Gleichermaen verweist es auf die Notwendigkeit der projektspezifischen Anpassung der Analyse.
Die Entwicklung der im Weiteren vorgestellten Methode zur Potenzialanalyse verlief parallel und imAustausch zu den Harmonisierungsanstzen des Frderprogramms. Definitionen und methodische
Anstze aus dem Methodenhandbuch wurden als rahmengebende Konstitution beachtet.
2.2.1 Methodenkonzept
Aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften der Flchenkategorien und unterschiedlicher Perspektiven
(Bundesebene, regionale Ebene oder kommunale Ebene) sind verschiedene methodischen
Lsungsanstzen notwendig. In Abhngigkeit der betrachteten Biomasse sind jeweils andere
Einflussgren relevant. Die Vergleichbarkeit der Methode und ihre bertragbarkeit auf andere
Regionen stellt im Projekt jedoch eine wichtige Anforderung dar. Um dies grundstzlich zu
gewhrleisten wurde ein Set von Parametern identifiziert, welches als Ausgangspunkt zur Ermittlung derPotenziale von Biomassen herangezogen werden kann und je nach Betrachtungsebene, Flchenkategorie
und konkreter Datenlage spezifisch abgebildet werden muss. Das Biomassepotenzial ist grundstzlich
ber folgende Parameter definiert:
Biomasseertrag (Basispotenzial) (davon abhngig: alle weiteren Potenziale)
Biomassequalitt (davon abhngig: die grundstzlich mglichen technischen
Verwertungsoptionen)
Biomasseverluste (u. a. Werbungs- und Ernteverluste) (davon abhngig: die erforderliche
Reduktion des Basispotenzials)
Nutzungskonkurrenzen (davon abhngig: die erforderliche Reduktion des Basispotenzials) rumliche Lage der Biomasse (davon abhngig: Bergungs-/Transportkostenfaktor)
Die konkrete Ausprgung jedes Parameters wird durch unterschiedliche Einflussfaktoren bestimmt (vgl.
Abbildung 2-2). Jeder Flchenkategorie sind im Rahmen des bertragbaren Methodenteils verschiedene
Einflussfaktoren zugeordnet (bspw. der Standorttyp als ein Einflussfaktor des Biomasseertrags), die
ortsunabhngig gelten (vgl. Kap. 2.3) und operationalisiert werden mssen. Der Wert und der rumliche
Bezug werden ber die Quantitt und Qualitt der Indikatoren hergestellt, die abhngig von der
betrachteten Kategorie sowie der regionalen Datengrundlage im Einzelfall zu ermitteln sind (bspw. der
Bodentyp als ein Indikator des Standorttyps). Dabei spiegelt die Auswahl der Einflussfaktoren den
aktuellen Stand des Wissens wider.
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Potenzialanalyse
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Abbildung 2-2: Methodengerst zur Analyse von Biomassepotenzialen
Die Analyse der Biomassepotenziale erfolgt statistisch und unter Anwendung eines GIS. In diesem
Rahmen werden die bei der Auswertung ermittelten Einflussfaktoren in eine Datenbank bertragen, um
sie mit einer GIS-Software weiter verarbeiten und in ihrer rumlichen Verteilung darstellen und
analysieren zu knnen. ber die Qualifizierung und rumliche Abbildung der Einflussfaktoren werdendie fr die Potenzialermittlung erforderlichen Parameter definiert, so dass sie einer raumbezogenen
Analyse und Bewertung unterzogen werden knnen. Hierbei wird eine mastabs- und blattschnittfreie
Visualisierung der Ergebnisse ermglicht.
2.2.2 Datengrundlagen
Das Vorhandensein relevanter Daten zur Quantifizierung der Einflussfaktoren ist Voraussetzung fr die
Anwendung des Methodenkonzepts und hat zentraler Wirkung auf den Detailgrad der Potenzialanalyse.
Die Zugnglichkeit von Datengrundlagen nahm in der Konzeptentwicklung einen wichtigen Aspekt ein.
Als Grundvoraussetzung wurde die GIS-Kompatibilitt, also die Mglichkeit der rumlichen Zuordnung
der Daten, in den Vordergrund gestellt. Diese sollten in ihrer Detailschrfe der regionalen Ebene
angepasst sein. Informationen ber Standort, Bewirtschaftung und weitere Faktoren, welche die
Ertragsbildung und Qualitt der Biomasseaufwchse mageblich beeinflussen, sind auf regionaler Ebene
im Bundesgebiet unterschiedlich verfgbar. Ertrags- und Qualittswerte knnen insbesondere durch
Literaturrecherche und die Abfrage von Expertenwissen konkretisiert werden.
Die Einflussfaktoren sind grundstzlich regionsunabhngig gltig, wohingegen die Auswahl der zur
Bestimmung ihrer Ausprgung heranzuziehenden Indikatoren einzelfallabhngig erfolgen muss. Generell
ist festzustellen, dass die Datenverfgbarkeit zur Abbildung der einzelnen Parameter je nach
Flchenkategorie unterschiedlich zu bewerten ist. Fr die Biomasse landwirtschaftlich genutzter
Grnlandflchen liegen bspw. in Zusammenhang mit den europischen Frderprogrammen im Rahmen
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Potenzialanalyse
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der Datenbank des Integriertes Verwaltungs- und Kontrollsystems (InVeKoS) detaillierte Informationen
vor. Anders ist die Datenlage im Bereich Gewsser und Landschaftspflegematerial von besonderen
Biotopen zu beurteilen. Hier ist die Dichte der Informationen deutlich geringer (vgl. auch Kap. 2.4).
Hinweise fr die bertragung der MethodenGrundlegend ist anzumerken, dass Daten regional unterschiedliche Informationsgehalte aufweisen und
jeweils zielfhrend ermittelt und verwendet werden sollten. Dadurch kann es in Einzelfllen dazu
kommen, dass ggf. einzelne Schritte der Methodik an die Datenlage anzupassen sind oder bersprungen
werden knnen.
Im Allgemeinen sind Informationen ber Grnlandertrge und Biomasseaufkommen aus der
Gewsserunterhaltung oder von besonderen Biotopen hufig einzelfallbezogen. Aus diesem Grund sollte
bei der Anwendung der Methoden eine zweiseitige Herangehensweise gewhlt werden. Auf der einen
Seite gilt es, relevante und mglichst detailreiche Daten zu identifizieren. Auf der anderen Seite sollte
sichergestellt werden, dass eine ausreichende Datengrundlage zur rumlichen Qualifizierunggewhrleistet ist. Neben der Recherche vorhandener Daten ist dem Expertenwissen eine wichtige Rolle
zugeordnet.
2.2.3 Schwankungsbreiten
Potenzialanalysen, insbesondere von Reststoffbiomassen, erfolgen stets im Rahmen verschiedener
Unsicherheiten. Es ist unter Verwendung derzeit vorhandener Daten und Informationen nicht mglich,
exakte Biomassepotenziale zu ermitteln. Bei der Bestimmung von Ertragsgren herrscht einerseits
Analyseunsicherheit, da nicht alle Einflussfaktoren realittsgetreu abgebildet werden knnen.
Beispielweise knnen unterschiedliche Eigenschaften innerhalb zusammengefasster Standorttypen in der
Realitt zu einer Schwankungsbreite von 20 % und mehr des mittleren Ertrags fhren. Andererseits istgrundlegend mit jhrlichen Verschiebungen des Biomasseertrags zu rechnen. Durch die klimatisch
unterschiedlichen Bedingungen knnen in extremen Jahren Schwankungen von ber 50 % [2,3]
hervorgerufen werden.
Die Bercksichtigung der Schwankungsbreiten erfolgt innerhalb der folgenden Methoden in zwei
Anstzen. Zum einen wird bezglich jhrlichen Schwankungen unterstellt, dass es im langjhrigen Mittel
zu einem Ausgleich durch Lagerung der Biomasseertrge kommt. Hier knnen Ertragsspannen von
ertragsarmen bis zu ertragsreichen Jahren abgeschtzt werden, die jedoch fr die weitere
Potenzialanalyse vernachlssigbar sind.
Zum anderen wird bezglich der weiteren unsicherheitsbedingten Schwankungen ein deutlich restriktiver
Ansatz gewhlt. Beispielsweise werden Ertragsdaten verwendet, die am unteren Ende des Mittelwertes
liegen oder Konkurrenznutzungen werden mit berdurchschnittlichen Anteilen in die Ermittlung
einbezogen. Durch die Betrachtung eines restriktiv ausgerichteten Biomassepotenzials knnen auch hier
Ertragsspannen vernachlssigt und ein Einzelwert verwendet werden. Bei der konkreten Betrachtung
einzelner Anlagenstandorte in der weiterfhrenden Regionalanalyse (Kapitel 3) sind Aspekte von
Ertragsspannen ggf. in die Detailbetrachtung einzubeziehen.
Auswirkungen von Extremereignissen und der Entwicklung von Preisniveaus unterschiedlicher
Biomassen wurden in der Analyse nicht betrachtet. Relevante Extremereignisse sind bspw. Hochwasser,
wie 2007 im Havelland. Diese knnen im Bereich Grnland zu hohen Ertragsausfllen fhren, wenn die
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Potenzialanalyse
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Bewirtschaftung der Flchen nicht weiter mglich ist oder das Material mageblich an Qualitt verliert.
Eine nderung der Preisniveaus im Bereich Grnschnitt kann dazu fhren, dass Flchen, die bisher
aufgrund des geringen Nutzens kaum oder nicht gedngt wurden und damit deutlich an Qualitt und
Ertragspotenzial verloren haben, wieder intensiver bewirtschaftet werden. Dies wrde zumindest zu
einem deutlichen Anstieg des theoretischen Potenzials fhren. Welche Auswirkungen sich im konkretenFall fr das technische Potenzial einstellen wrden, ist situationsabhngig. hnliches kann fr die
Ertrge aus der Gewsserunterhaltung angenommen werden. Dort werden Unterhaltungsmanahmen
bevorzugt, die einen geringen Aufwuchs begnstigen und im Falle der gewollten Verwertung des
Materials umgekehrt, also zur Begnstigung eines hohen Ertrags durchgefhrt werden knnten.
2.3 bertragbare Methoden zur Analyse der Biomassepotenziale
Die bertragbaren Methoden stellen den standortunabhngigen Teil der Vorgehensweise dar. Es werden
die relevanten Einflussfaktoren und ihre Bedeutung fr die Ausprgung der Parameter erlutert.
2.3.1 Methodik der Potenzialanalyse von Grnlandbiomasse
Zur Ermittlung des Biomassepotenzials von Grnlandflchen wurde das definierte Set von Parametern
(vgl. Kap. 2.2.1) durch fr Grnland allgemein relevante Einflussfaktoren in einem Grundkonzept
konkretisiert. Fr Biomasse von Grnland liegen keine umfassenden Ertragsdaten vor, wie sie fr andere
landwirtschaftliche Erzeugnisse bspw. Getreidearten blich sind. Die Entwicklung einer bertragbaren
Methode zur Ermittlung des Parameters Biomasseertrags von Grnlandflchen auf der Grundlage
allgemein vorhandener Daten stellte daher eine zentrale Aufgabe dar.
Es wurden insbesondere Einflussfaktoren aus zugnglichen und gut handhabbaren Datenbestnden
gewhlt, um auf diese Weise die bertragbarkeit der Methodik weitreichend gewhrleisten zu knnen.Die relevanten Einflussfaktoren und beispielhafte Indikatoren werden im Folgenden erlutert.
Die Entwicklung der Methode und des Analyseprozesses wurden parallel durch unterschiedliche
Expertengruppen im Rahmen von Workshops und Sitzungen begleitet und die Ergebnisse abschlieend
diskutiert. Mit dem Deutschen Grnlandverband (DGV e.V.) und dem brandenburgischen Landesamt fr
Lndliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung (LELF) wurden grundlegende Anstze
errtert und die Auswahl relevanter Einflussfaktoren sowie mglicher Indikatoren abgestimmt.
Abschlieend wurde die Methodik sowie die Ergebnisse auch Landwirten der Region vorgestellt und zur
stichpunktartigen Validierung vorgelegt. Die Auswahl der Einflussfaktoren zur Qualifizierung der
Parameter spiegelt den aktuellen Stand der Forschung wider, erhebt dabei jedoch keinen Anspruch aufVollstndigkeit. Aufgrund der regional unterschiedlichen Datenlage wird empfohlen im Einzelfall,
weitere ggf. relevante Faktoren in die Analyse zu integrieren.
Im Folgenden wird die allgemeine Vorgehensweise fr die Ermittlung der energetisch nutzbaren
Biomassepotenziale von Grnlandflchen erlutert.
bertragbares Konzept der Analyse
Die Methodik zur Ermittlung des Biomassepotenzials von landwirtschaftlichen Grnlandflchen und der
rumlichen Verteilung umfasst zwei Stufen. Auf der ersten Stufe wird die Ausprgung der Parameter
Biomasseertrag, rumliche Lage der Biomasse und Biomassequalitt zur Bestimmung des theoretischenPotenzials abgeschtzt. Die Berechnung des technischen Potenzials, unter besonderer Bercksichtigung
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Potenzialanalyse
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der fr die Zuordnung von Verwertungspfaden ntigen Angaben zur Biomassequalitt und zur Logistik,
erfolgt auf der zweiten Stufe. Dort werden die Parameter Biomasseverluste und Nutzungskonkurrenzen
in ihrer Ausprgung ermittelt. Die Schritte der Potenzialanalyse sind in folgender Abbildung dargestellt.
Abbildung 2-3: Schematische Darstellung der Potenzialanalyse von Grnlandbiomasse in zwei Stufen(theoretisches und technisches Potenzial).
Ermittlung des theoretischen Potenzials (Stufe 1)
Auf der ersten Stufe werden die Menge und Qualitt an Material ermittelt, welches erwartungsgem
unter definierten Verhltnissen auf bestimmten Flchen aufwchst. Im Allgemeinen ist davonauszugehen, dass Ertrags- und Qualittsdaten mit konkretem Flchenbezug fr Grnland fehlen. Um
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Potenzialanalyse
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Aussagen zu Ertrgen und ihrer Qualitt sowie rumlichen Verteilung vornehmen zu knnen, kommen
verschiedene methodische Anstze in Frage:
Fr die Parameter Biomasseertrag und -qualitt kann die Ermittlung der Ertrags- und Qualittswerte
durch bestehende Berechnungsmodelle, durch die manuelle Zuordnung von Ertrags- und Qualittswertenzu bestimmten Standort- und Bewirtschaftungstypen sowie durch die Abfrage des regionalen
Expertenwissens erfolgen. Dazu kann auf bestehende Modelle, wie bspw. das Ertragsmodell des ZALF
([4]) zurckgegriffen werden, welche den erwarteten Biomasseertrag und -qualittsgrad unterschiedlicher
Grnlandtypen berechnen. Das Modell bezieht sich mageblich auf die Einflussfaktoren:
Standortbedingungen, Bewirtschaftungsweisen und vorherrschende Pflanzengesellschaften [4,5]. Im
Zuge der Analyse des Parameters Biomassequalitt wird zwischen verschiedenen Substratqualitten vor
dem Hintergrund der Verwertungspfade Biogas und Verbrennung unterschieden. Einfluss auf die
Qualitt haben vornehmlich die angewandte Dngung und die Anzahl der Schnitte. Das Material aus
intensiver Nutzung besitzt aufgrund der kurzen Schnittzyklen und intensiveren Dngung eine hohe
Futter- und gleichzeitig Biogasqualitt. Von extensiv genutzten Flchen sind unterschiedliche Qualittenzu erwarten. Das berstndige Gras des ersten, spten Schnitts besitzt aufgrund des hohen Rohfaser- und
Trockenmassegehalts [6] eine geringe Futter- und Biogasqualitt, dagegen aber eine hohe
Verbrennungsqualitt [4].
Vor diesem Hintergrund und in Anlehnung an durchgefhrte Potenzialabschtzungen [5] knnen die
Ertrge und Qualitten auch ohne Ertragsmodell auf der Grundlage des Standorts und der
Bewirtschaftung abgeschtzt werden, wenn nicht alle ntigen Informationen fr das Modell vorhanden
sein sollten. In Verbindung wird ergnzend das regionale Expertenwissen der landwirtschaftlichen
Verwaltung und der Landwirte abgefragt. Letztlich bietet auch die alleinige Befragung der Experten die
Mglichkeit den Grasertrag sowie seine Qualitt und rumliche Verteilung abzuschtzen.
Im ersten Schritt werden die regionalen Datengrundlagen mit Relevanz fr die Potenzialanalyse ermittelt
und auf ihre Verwendbarkeit zur rumlichen Differenzierung von Biomassepotenzialen geprft.
Aufgrund der vorhandenen Daten ist ber den Detailgrad und die Schritte der Potenzialanalyse zu
entscheiden.
Im Anschluss wird die Ausprgung der relevanten Einflussfaktoren Pflanzengesellschaft sowie Standort-
und Bewirtschaftungstyp im zweiten Schritt ermittelt. Die Quantifizierung und die rumliche
Differenzierung erfolgt mittels regional ausgewhlter Indikatoren (vgl. Kap. 2.4.1, 2.4.2 und 2.4.3).
Entscheidendes Kriterium fr die Wahl geeigneter Indikatoren ist dabei die Mglichkeit der rumlichenAnalyse in einem GIS. Die Spanne der Ausprgung jedes Einflussfaktors ist in einer Ordinalskala
abzutragen (bspw. fnfstufig von sehr hoher Ertrag bis sehr geringer Ertrag). Je mehr Typen
unterschieden werden knnen, desto genauer kann die rumliche Differenzierung der
Biomassepotenziale erfolgen. Die Bildung der Ertrags- und Qualittsklassen wird dabei vor dem
Hintergrund der im anschlieenden Schritt definierten Zuordnung spezifischer erwarteter Ertrags- und
Qualittswerte erfolgen.
Sofern im dritten Schritt fr die Ermittlung der durchschnittlich erwarteten Ertrags- und Qualittswerte
keine Ertragsmodelle angewendet werden knnen, werden als Grundlage fr die Zuordnung
Forschungsergebnisse und Expertenwissen herangezogen. Fr den erwarteten Biomasseertrag werden
Werte in dt TM/ha und Jahr angegeben. Wobei die Unterscheidung der Qualitt von Grnlandbiomasse
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zumindest zwischen geeignet und ungeeignet in Bezug auf die Verwertungspfade erfolgt. Es ist im
Weiteren empfehlenswert, die ermittelten Werte fr die Region in einem parallelen Prozess mit
regionalen Experten zu verifizieren.
Im vierten Schritt werden der erwartete jhrliche Biomasseaufwuchs in dt TM und die Ausprgung derQualitt fr die konkreten Flchen berechnet. Die Ergebnisse werden in ihrer rumlichen Verteilung im
GIS dargestellt.
Als Zwischenergebnis liegt das theoretische Biomassepotenzial von Grnlandflchen vor. Es beinhaltet
Aussagen zur rumlichen Verteilung der potenziellen Biomasseertrge und -qualitten auf
Feldblockebene. In Vorbereitung auf die weiteren Schritte der Potenzialanalyse wird das
Biomassepotenzial, wenn nicht bereits dort berechnet, auf Gemeindeebene aggregiert.
Ermittlung des technischen Potenzials (Stufe 2)
Das ermittelte theoretische Potenzial von Grnlandflchen steht nicht in vollem Umfang fr dieEnergiegewinnung zur Verfgung. Fr das technische, zur energetischen Nutzung verfgbare
Biomassepotenzial, sind die Verluste und bereits gebundene Kapazitten vom theoretischen Potenzial
abzuziehen. Zur Berechnung des nutzbaren Anteils werden auf der zweiten Stufe die Ausprgung der
Parameter Biomasseverlust und Nutzungskonkurrenz in die Analyse einbezogen. Fr Material von
landwirtschaftlichen Flchen ist grundstzlichen von der technischen Mobilisierbarkeit auszugehen.
Entscheidend bei der Quantifizierung der relevanten Einflussfaktoren ist auch hier deren rumliche
Differenzierung.
Im ersten Schritt wird die Ausprgung des Parameters Biomasseverluste bestimmt. Zu bercksichtigende
Einflussfaktoren sind Werbungs- und Lagerungsverluste der Biomasse, deren Hhe durchunterschiedliche Indikatoren definiert werden kann. Entsprechend der Werbungs- und
Lagerungstechniken sowie der Substrateigenschaften sind den entsprechenden Flchen prozentuale
Abschlge ihres theoretischen Potenzials zuzuordnen. In vielen Bundeslndern liegen bereits
zusammenfassende Angaben zu Biomasseverlusten vor (vgl. bspw. [7,8]). Bei der Verwendung solcher
allgemeiner Angaben wird die Konkretisierung durch regionales Expertenwissen empfohlen.
Die Ausprgung des Parameters Nutzungskonkurrenzen wird in Schritt zwei berechnet. Entscheidend ist,
die Nachfrage von Gras zu ermitteln. Als Einflussfaktoren gelten die Futternutzung und die bereits
bestehende energetische sowie stoffliche Nutzung von Grnland. Dabei wird zunchst der Futterbedarf
errechnet und anschlieend die bereits anderweitig verwendeten Kapazitten der berschssigenBiomasse abgeschlagen. Da Informationen zu Tierbestnden fr die Bundesrepublik umfassend
vorliegen [9,10], wird die Berechnung der zur Deckung des Futterbedarfs ntigen Biomasse auf
Gemeindeebene durchgefhrt. Besonders zu beachten ist die Zusammensetzung der Grundfutterrationen,
welche sich weitgehend nach der regionalen Verfgbarkeit des Futters richten. Angaben zur stofflichen
oder energetischen Nutzung in der Region sind in der Regel ber Befragungen zu akquirieren. Im dritten
Schritt findet die Berechnung der berschssigen Biomasse statt.
Als Ergebnis liegt das technische, zur energetischen Nutzung verfgbare Biomassepotenzial von
Grnland in der betrachteten Region auf Gemeindeebene vor.
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bertragbare Einflussfaktoren und Indikatoren der Methode
Die Ausprgungen, der in Kapitel 2.2.1 definierten Parameter knnen fr Grnland ber unter-
schiedliche Einflussfaktoren bestimmt werden. Im Folgenden werden die bei der Anwendung der
entwickelten Methode relevanten Einflussfaktoren sowie beispielhafte Indikatoren dargestellt (vgl.
Abbildung 2-4) und ihre Bedeutung erlutert. Es wird kein Anspruch auf Vollstndigkeit der Tabelleerhoben, die Auswahl der konkreten Indikatoren ist vor dem jeweiligen regionalen Hintergrund
durchzufhren.
Der Parameter rumliche Lage der Biomasse wird ber die Verteilung der jeweiligen Ausprgung der
Einflussfaktoren/Indikatoren abgebildet. Es wird dabei nach unterschiedlichen Qualitten und Ertrgen
unterschieden. Fr die Abbildung im GIS werden die digitalen Grundlagen der verwendeten Indikatoren
herangezogen. Im Zuge der Flchenermittlung mit Hilfe des GIS ist die rumliche Lage der Potenziale
im Ergebnis darstellbar.
Einflussfaktoren Stufe 1
Abbildung 2-4: Parameter und Einflussfaktoren der Stufe 1 fr Grnlandbiomasse
In den folgenden Tabellen werden die Bedeutungen der Einflussfaktoren hinsichtlich der jeweiligen
Ausprgung der Parameter Biomasseertrag und -qualitt erlutert sowie eine beispielhafte Auswahl
relevanter Indikatoren angefhrt. Der Parameter Biomasseertrag ist abhngig vom Standort- und
Bewirtschaftungstyp sowie der Pflanzengesellschaft. Ebenfalls von den Faktoren Bewirtschaftungstypund Pflanzengesellschaft ist die Biomassequalitt beeinflusst.
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Tabelle 2-1: Bedeutung des Einflussfaktors Standorttyp
Einflussfaktor: Standorttyp
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Die Ertragspanne von Gras hngt wesentlich vonregional vorhandenen Standorttypen ab. Dieseknnen sich regional zum Teil kleinflchigunterscheiden und sind selbst durch eine Vielzahlvon Indikatoren bestimmt.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Bodentyp Nhrstoffhaltige Bden beeinflussen den Ertragpositiv. Organische Bden mit hohemHumusgehalt und geringem Degradierungsgradsind besonders ertragreich. Beim Bodentyp sindinsbesondere organische und mineralische Bden,
unterschiedliche Degradierungsgrade von Moorenund Humusgehalte zu unterscheiden.
mittlerer Grundwasserstand Ertrge sind in hohem Mae von derBodenfeuchte abhngig. Mig frische bis feuchteStandorte sind gnstig fr die Ertragsbildung [4].Betrachtet wird vornehmlich der mittlereGrundwasserstand im Frhling. Dieser ist imBereich bis zu einem Meter relevant. TiefereStnde besitzen vermindernden Einfluss auf denGrnlandertrag.
Wasserregulation Eine gut wasserregulierte Flche besitzt die
hchsten Ertragspotenziale. Sowohl Staunsse alsauch zu geringe GW-Stnde bewirken geringereErtrge.
klimatische Indikatoren Zu den klimatischen Indikatoren zhleninsbesondere die Temperatur und dieNiederschlagswerte. Sie wirken jeweilsregionaltypisch auf den Ertrag.
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Tabelle 2-2: Bedeutung des Einflussfaktors Pflanzengesellschaft
Einflussfaktor: Pflanzengesellschaft
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Zu erwartenden Ertrge unterscheiden sich untergleichen Standort- undBewirtschaftungsverhltnissen aufgrund derPflanzengesellschaften zum Teil deutlich (vgl. [4]).
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Hauptart der Gesellschaft Pflanzengesellschaften auf Grnlandstandortenvariieren von sehr homogenen und reinenBestnden der intensiven Nutzung bis zuheterogenen, mit krautigem Anteil versetztemBestand auf extensiv genutzten Standorten. Dieartenrmsten Pflanzengemeinschaften findet man
auf frischen oder nassen bis sehr nassen, dieartenreichsten auf trockenen und wechselfeuchtenFlchen [1].
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomassequalitt Qualitten der Pflanzengesellschaftenunterscheiden sich aufgrund ihrer spezifischenZusammensetzungen.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Heterogenitt des Bestands Homogene Bestnde reiner Futtergrser besitzenhufig einen hohen Methangehalt. Sie eignen sichfr die Biogasnutzung. Heterogene Bestnde mitzum Teil krautigem Material eigenen sich aufgrundihrer Struktur und erhhter Rohfasergehalte eherfr die Verbrennung.
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Tabelle 2-3: Bedeutung des Einflussfaktors Bewirtschaftungstyp
Einflussfaktor: Bewirtschaftungstyp
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Vor allem durch die unterschiedliche Intensitt derBewirtschaftung hervorgerufen, treten innerhalbderselben Pflanzengesellschaft hufig starkeErtragsstreuungen auf. Als mgliche Indikatorenknnen die Schnitthufigkeit sowie der Grad desDngemitteleinsatzes dienen.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Schnitthufigkeit Die Anzahl der Schnitte kann in die folgenden zweiKategorien gegliedert werden: Erstens Flchen miteins bis zwei Schnitten pro Jahr, welche einengeringeren Ertrag erwarten lassen, als zweitens
die Flchen mit drei und mehr Schnitten pro Jahr.
Dngung Der Grad der Dngewirkung kann je nach Standortund Pflanzengesellschaft unterschiedlichenEinfluss haben. Ausschlaggebend in Bezug aufDngemittelgaben ist die Unterscheidungzwischen NPK, PK, K und ohne Dngung. Flchenmit NPK-Dngung besitzen mit wenigenAusnahmen das grte Ertragspotenzial, Flchenohne Dngung das geringste Potenzial.
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomassequalitt Die Biomassequalitt hngt stark vomSchnittzeitpunkt und der Anzahl der Schnitte ab.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Schnittzeitpunkt in Verbindung mit derSchnitthufigkeit
Frh und damit einhergehend hufiggeschnittenes, frisches Gras hat eine hoheFutterqualitt und hohe Methanausbeute. Eseignet sich demnach fr die Biogasgewinnung.Dahingegen hat spt geschnittenes Gras einendeutlich hheren Rohfasergehalt der als positiveEigenschaft fr die Verbrennung zu bewerten ist.Der zweite Schnitt bei extensiver Nutzung erfolgtmeist bei frischem Bestand mit Biogasqualitt.berschlgig wird angenommen, dass beiextensiver Nutzung eine Qualitt im Verhltnis von60 % (Verbrennung) zu 40 % (Biogas) vorliegt.
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Einflussfaktoren Stufe 2
Abbildung 2-5: Parameter und Einflussfaktoren der Stufe 2 fr Grnlandbiomasse
In den folgenden Tabellen werden die Bedeutungen der Einflussfaktoren hinsichtlich der jeweiligen
Ausprgung der Parameter Biomasseverluste und Nutzungskonkurrenzen erlutert sowie eine
beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren angefhrt. Der Parameter Biomasseverluste ist in seiner
jeweiligen Ausprgung von den Werbungs- und Lagerungsverlusten bestimmt. Die Faktoren
Futternutzung sowie bestehende energetische und stoffliche Nutzung beeinflussen den Parameter
Nutzungskonkurrenzen.
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Tabelle 2-4: Bedeutung des Einflussfaktors Werbungs- und Lagerungsverluste
Einflussfaktor: Lagerungsverluste
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseverluste Die Werbung und Lagerung von Biomasse besitzteinen erheblichen Einfluss auf den Verlustfaktor.Die zu erwartenden Werbungsverluste sindentscheidend von den Ernteverfahren und derverwendeten Technik abhngig. Ohne optimaleLagerung kann es bei Heu zu erheblichenAuswaschungen und Schimmelverlusten kommen.Bei Silage ist mit Grverlusten zu rechnen.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Ernteverfahren Bei der Ernte wird zwischen den Verfahren zurGewinnung von Silage und von Heu
unterschieden. Whrend die Mahd und Silierungder Biomasse zu geringen Verlusten fhrt, kommtes aufgrund der notwendigen Trocknung des Heuszu zum Teil hohen Streuverlusten.
Grverluste bei Silierung Die Verluste werden ber Durchschnittswerte ausder Literatur abgebildet und sind ggf. regionalanzupassen. Allgemein gilt, dass durch dieRestatmung der Pflanze mit unterschiedlichenVerlusten zu rechnen ist. VerschiedeneLagerungsbedingungen und -verfahren knnen dieHhe der Grverluste bei der Silierungbeeinflussen. Je nach Verweilzeit auf dem Feld
und Lagerbedingungen und -standort kann es beiHeu zu unterschiedlichen Verlusten durchSchimmel und zu Brckelverlusten kommen.
Restatmung der Pflanze
Brckel- und Schimmelverlust
Tabelle 2-5: Bedeutung des Einflussfaktors Futternutzung
Einflussfaktor: Futternutzung
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Nutzungskonkurrenz Die Futternutzung als traditioneller
Verwertungspfad von Gras macht den grtenAnteil andere Nutzungen aus. Ihre Ausprgunghngt mageblich vom Tierbestand ab.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Tierbestand Tierbestnde sind regional sehr unterschiedlichverteilt. Mit steigender Anzahl sinkt gleichzeitig dieberschssige Grasmenge.
Grundfutterration Die Futterrationen werden in den meisten Fllenregional und ggf. saisonal den verfgbarenFutterpflanzen angepasst. Dabei kann ein
erheblicher Anteil von Gras Bestandteil sein.
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Tabelle 2-6: Bedeutung des Einflussfaktors Bestehende energetische Nutzung
Einflussfaktor: Bestehende energetische Nutzung
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Nutzungskonkurrenz Die Konkurrenz durch bereits bestehendeenergetische Nutzung der Biomasse hngt starkvom Bedarf der vorhandenen Bioenergieanlageneiner Region ab. Dabei ist entscheidend, welchesMaterial grundstzlich in den Bioenergieanlageneingesetzt wird.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Anzahl der Bioenergieanlagen / Biomassebedarfder Bioenergieanlagen
Die Anzahl der Bioenergieanlagen in einer Regionund die bereits verwendeten Grasmengen sowiedie theoretischen Kapazitten zum Einsatz vonGras bestimmen den Grad der Konkurrenz durch
die bestehende energetische Nutzung.
2.3.2 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse aus der Gewsserunterhaltung
Zur Ermittlung des Biomassepotenzials aus der Gewsserunterhaltung sind die in Kapitel 2.2.1
definierten Parameter Biomasseertrag, -qualitt und -verluste, Nutzungskonkurrenz und rumliche Lage
der Biomasse in ihrer Ausprgung zu bestimmen. Die erarbeiteten relevante Einflussfaktoren und
zugehrige Indikatoren werden im Anschluss an die Vorstellung der entwickelten Berechnungsmethodik
dargestellt.
Insgesamt liegen Erkenntnisse zu Biomassepotenzialen aus der Gewsserunterhaltung bisher nur
begrenzt aus Forschungsvorhaben und der Literatur (vgl. [11], [12] und [13]) vor. Auch die bekannten
Datenbanken der fr die Unterhaltung der Gewsser zustndigen Institutionen sind nicht auf die Abfrage
von Biomassepotenzialen ausgelegt und enthalten keine Angaben zu Ertrgen oder Qualitten. Aufgrund
insgesamt nur vereinzelter konkreter Daten und Informationen ber Biomasseertrge und -potenziale
wurde das Analysekonzept eng an die Datenerhebung gekoppelt. Im Zuge der notwendigen
Kategorisierung und GIS-gesttzten Erfassung der Gewsser hinsichtlich der Ertrge, der Qualitten,
deren rumlicher Lage sowie mglicher Biomasseverluste und Konkurrenznutzungen, wurde eine
Expertenbefragung zur Schaffung der ntigen Datenbasis fr die Analyse durchgefhrt. Die Befragung
wurde dazu auf die relevanten Einflussfaktoren und Indikatoren abgestimmt.
In Zusammenarbeit mit den Wasser- und Bodenverbnden (WBV) Groer Havellndischer Hauptkanal
- Havelkanal - Havelseen und Rhin-/Havelluch, die als regionale Kooperationspartner fungierten,
wurden parallel zur Entwicklung des Fragebogens relevante Einflussfaktoren zur Ermittlung der
Biomassepotenziale erarbeitet. Im Zuge einer ersten Abstimmungsrunde mit Vertretern weiterer WBV
wurden insbesondere umfassende Grundlagen zur Kategorisierung des Gewssernetzes diskutiert und
festgelegt. Zentrale Ergebnisse waren zunchst, dass bei der Potenzialanalyse zwischen Gewssern I. und
II. Ordnung sowie Netz- und Punktquellen zu unterscheiden sei. Im Weiteren wurden folgende Punkte
als relevant benannt:
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Gre und Lage des Gewssernetzes
Breite der Gewsserrnder
Gestalt und Aufwuchs der Gewsserrnder
Art und Intensitt der Unterhaltungsmanahmen
Menge und Qualitt des Mahdgutes aktuelle Verwertung der Biomasse
Das entsprechende Grundkonzept der Analysemethode wird im Folgenden definiert.
bertragbares Konzept der Analyse
Die Methode zur Ermittlung des Biomassepotenzials aus der Gewsserunterhaltung und der rumlichen
Verteilung umfasst drei Schritte. Vor dem Hintergrund des spezifischen Datenbedarfs wird im ersten
Schritt der Analyse zunchst eine Recherche vorhandener Daten ber das Gewssernetz und zu den
durch Unterhaltungsmanahmen anfallenden Biomassen durchgefhrt. Relevante Ansprechpartner
stellen die Wasser- und Naturschutzbehrden sowie WBV dar. Bei unzureichender Datenlage und ggf.zur Konkretisierung der Daten ist im zweiten Schritt zur Analyse des Potenzials eine Befragung zur
Kategorisierung des Gewssernetzes und zur Abschtzung der Ertrge sowie Qualitten bei den
regionalen Experten durchzufhren. Dazu wird der entwickelt Fragebogen regional angepasst. Ein
Schwerpunkt stellte die rumliche Verortung der Informationen dar (Anhang A.3).
Abbildung 2-6: Schematische Darstellung der Potenzialanalyse aus der Gewsserunterhaltung (theoretisches undtechnisches Potenzial)
Durch die Abfrage des Expertenwissens sollen den Gewssern folgende Rahmendaten zugeordnet
werden: rumlich differenzierte Angaben zur Unterhaltungsintensitt sowie der anfallenden
Biomassemenge und -qualitt. Dabei werden auch die derzeitigen Verwertungswege und -techniken
abgefragt und Konkurrenzen der energetischen Nutzungspfade beurteilt, so dass im dritten Schritt die
energetisch verwertbaren Biomassepotenziale abgeschtzt werden knnen.
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Fr die Analyse wird das Gewssernetz zu Beginn des dritten Schritts entsprechend der Erkenntnisse aus
der Datenakquise und Expertenbefragung kategorisiert. Ein praktikabler Ansatz ist beispielhaft in Kapitel
2.4.1 dargestellt. Im Anschluss wird der theoretische Aufwuchs an Biomasse fr die unterschiedlichen
Gewsserkategorien berechnet. Parallel erfolgt die Ermittlung des Parameters Biomassequalitt.
Abschlieend wird ber die Bestimmung der Ausprgung der Parameter Nutzungskonkurrenz undBiomasseverluste abgeschtzt, welche Anteile des Materials fr die energetische Nutzung zur Verfgung
stehen.
Im Folgenden werde die, fr die Vorgehensweise relevante Einflussfaktoren und deren zugehrige
Indikatoren vorgestellt.
bertragbare Einflussfaktoren und Indikatoren der Methode
Zur Bestimmung der Ausprgungen der einzelnen Parameter stehen unterschiedliche Einflussfaktoren
zur Verfgung. Die ermittelten Faktoren und ihre Bedeutung sowie relevante Indikatoren werden im
Folgenden erlutert. Im Sinne der bertragbarkeit ist grundlegend anzumerken, dass Daten regionalunterschiedliche Informationsgehalte aufweisen und jeweils zielfhrende Datengrundlagen zu ermitteln
und zu verwenden sind. Fr die Anwendung der entwickelten Methode in anderen Regionen kann der
erarbeitete Fragebogen unter Anpassung an die regionalen Verhltnisse verwendet werden.
Vorwiegend sind die Ertrge und Qualitten von den Standortbedingungen und der Unterhaltung der
Gewsserabschnitte bestimmt. Im Zuge der Methodenentwicklung konnten folgende Einflussfaktoren
identifiziert werden:
Flchengre
Unterhaltungsintensitt Substrattypen(-gruppe)
Erwartete Biomasseertrge
Bergungsaufwand/-kosten
Unterhaltungszeitpunkt
Aktuelle Verwertung der Biomasse
Werbungs- und Lagerungsverluste
Die rumliche Lage der Biomassepotenziale entspricht der Verteilung der Einflussfaktoren bzw. der
Verteilung deren Indikatoren. Entscheidend sind die Gewsserkategorie, die Unterhaltungsintensitt und
die erwarteten Biomasseertrge. Fr die Abbildung im GIS werden die digitalen Grundlagen der
verwendeten Indikatoren herangezogen. Im Zuge der Flchenermittlung mit Hilfe des GIS ist die
rumliche Lage der Potenziale im Ergebnis darstellbar.
Fr die Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials sind der Aufwand und die Kosten mglicher
Biomassebergungen sowie der bestehenden Unterhaltungskosten wesentliche Grundlage. Im Weiteren
sind Angaben zu den mglichen Transportwegen (Strae, Schiene oder Wasser) abzufragen. Ein
wesentlicher Faktor ist auch die technische Ausstattung der Dienstleister. Relevant ist insbesondere, ob
neue Technik fr die Bergung des Materials zur energetischen Nutzung notwendig wird.
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Abbildung 2-7: Parameter und Einflussfaktoren fr Biomasse aus der Gewsserunterhaltung
In den folgenden Tabellen werden die Bedeutungen der Einflussfaktoren hinsichtlich der jeweiligen
Ausprgung der Parameter erlutert sowie eine beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren angefhrt.
Der Parameter Biomasseertrag ist abhngig von der Flchengre, dem Substrattyp sowie der erwarteten
Biomasseertrge. Der Substrattyp wirkt sich neben dem Unterhaltungszeitpunkt und der -intensitt auf
die Qualitt aus. ber die aktuelle Verwertung der Biomasse wird der Parameter Nutzungskonkurrenz
bestimmt. Whrend die Werbungs- und Lagerungsverluste die Ausprgung der Biomasseverlustebestimmen.
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Tabelle 2-7: Bedeutung des Einflussfaktors Werbungsverluste
Einflussfaktor: Flchengre
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Die Flchengre und damit das Flchenpotenzialstellt die grundlegende Angabe fr die weitereErmittlung des Biomassepotenzials dar. ZurBestimmung des Flchenpotenzials werdenAngaben zur Sohlbreite, Bschungslnge undLnge der entsprechenden Gewsserabschnittebentigt.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Sohlbreite Die Flchengre der unterhaltenen Gewsser I.und II. Ordnung sind im Allgemeinen sehrheterogen und fr die Abschtzung der
Flchengre den Kategorien: ganzjhrig wasserfhrende Vorfluter
Meliorationsgrben
und Ackergrben (nur zeitweise
wasserfhrend)
zuzuordnen.
Bschungslnge
Lnge des Gewsserabschnitts
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Tabelle 2-8: Bedeutung des Einflussfaktors Substrattypen(-gruppe)
Einflussfaktor: Substrattypen(-gruppe)
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Das Substrat hat groen Einfluss auf dasErtragsvolumen. Es ist zwischen Punkt- undNetzquellen zu unterscheiden.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Pflanzengesellschaft in Verbindung mit demQuellentyp
An Punktquellen (Biomasse fllt bei derSohlkrautung von Gewssern I. Ordnung an undwird zentral entsorgt) sind jhrlich konstanteMengen zu erwarten. Aus Netzquellen fllt siedezentral an und unterliegt jhrlichenErtragsschwankungen.
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomassequalitt Das Substrat bestimmt direkt die Qualitt desMaterials.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Pflanzengesellschaft in Verbindung mit demQuellentyp
Aus Gewssern I. Ordnung ist homogeneBiomasse und aus Netzquellen deutlichheterogener zu erwarten.
Bergungsmanahmen Entsprechend der Substrate undBergungsmanahmen besitzt das Materialunterschiedliche Qualitten, je nach Feuchtegrad.Schilf besitzt, wenn es weitgehend trocken und freivon mineralischen Bestandteilen geborgen werdenkann, eine gute Qualitt fr die Pelletierung undVerbrennung. Im Gegenteil dazu ist das feuchteMaterial fr die Biogasanlage geeignet.
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Tabelle 2-9: Bedeutung des Einflussfaktors Erwartete Biomasseertrge
Einflussfaktor: Erwartete Biomasseertrge
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Als Ertragseinheit werden Kubikmeter (m)Frischmasse (FM) verwendet. Gegebenenfallssollte zwischen verschiedenen Standorttypen mitAuswirkungen auf den Ertrag unterschiedenwerden. Die Biomasseertrge sind fr dieeinzelnen Quellen mglichst exakt anzugeben. BeiPunktquellen an Gewssern I. Ordnung werdenhufig konkrete Angaben erhoben, wohingegenbei den brigen Quellen die Abschtzung derExperten herangezogen werden muss.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Hauptart der Pflanzengesellschaft Zwischen den Hauptarten derPflanzengesellschaften, welche bei derGewsserunterhaltung anfallen bestehen zum Teilgroe Ertragsunterschiede.
Verschattung Verschattete Flchen weisen im Verhltnis zubesonnten einen geringen Ertrag auf.
Nhrstoffgehalt des Standortes Standorte die durch Nhrstoffeintrag aus derLandwirtschaft geprgt sind, weisen einenerhhten Biomasseertrag auf.
Tabelle 2-10: Bedeutung des Einflussfaktors Unterhaltungszeitpunkt
Einflussfaktor: Unterhaltungszeitpunkt
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomassequalitt Der Unterhaltungszeitpunkt hat Einfluss auf dieQualitt der Biomasse. Je spter Material geerntetwird, desto geringer sind die Methanausbeute.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Zeitpunkt der Manahmen Aus Unterhaltungsplnen knnen hufig Angabenber den Zeitraum der Manahmen entnommenwerden. blicherweise werdenUnterhaltungsmanahmen zwischen Oktober undMai durchgefhrt. Zudem sind ggf.naturschutzfachliche oder andere Vorgabenvorhanden. Es ist zu beachten, dass die Verteilungder Unterhaltungsmanahmen ber ein Jahr starkvon Witterungsverhltnissen bestimmt wird.
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Tabelle 2-11: Bedeutung des Einflussfaktors Unterhaltungsintensitt
Einflussfaktor: Unterhaltungsintensitt
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseertrag Das Ertragsvolumen hngt zum Teil von derBewirtschaftungsintensitt ab, wobei einegesteigerte Intensitt (bspw. zwei Schnitte anstatteinem oder beidseitig anstatt einseitig) zu hherenErtrgen fhrt.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Anzahl der Manahmen pro Jahr Manahmen werden einmal und zum Teil zweimaljhrlich durchgefhrt. Im Einzelfall auchbedarfsgerecht alle drei bis fnf Jahre. Ebenfallsrelevant sind kurzzeitige Einschrnkungenaufgrund der Vorkommen geschtzter Arten
(bspw. bestimmter Muschelarten).
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomassequalitt Die Intensitt (insbesondere die jeweiligeFrequenz) der Unterhaltungsmanahmen hatmageblichen Einfluss auf die Biomassequalitt.Allgemein gilt, dass lteres und trockeneresSubstrat eher fr die Verbrennung geeignet ist.Dagegen ist feuchtes und frisches Substrat eher inder Biogasanlage zu verwerten.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Frequenz Es ist zwischen einseitiger und zweiseitigerBschungsmahd sowie der Sohlkrautung zuunterscheiden. Dabei bestimmt der Abstandzwischen den Schnitten die Qualitt des Substartsmit.
Tabelle 2-12: Bedeutung des Einflussfaktors Bestehende Verwertung der Biomasse
Einflussfaktor: Bestehende Verwertung der Biomasse
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Nutzungskonkurrenzen Die aktuelle Verwertung des anfallenden Substratsbeschrnkt dessen mgliche energetischeNutzung. Zu prfen sind stoffliche sowie weiterebestehende energetische Nutzungen.
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Bestehende energetische oder stofflicheNutzungen
Material aus der Gewsserunterhaltung wirdbereits kompostiert. Entscheidend ist dasMaterialvolumen.
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Tabelle 2-13: Bedeutung des Einflussfaktors Werbungs- und Lagerungsverluste
Einflussfaktor: Werbungs- und Lagerungsverluste
Einfluss auf die Ausprgung des Parameters:
Biomasseverluste Bei der Werbung und Lagerung von Biomasse istmit anteiligen Verlusten zu rechnen. DieAusprgung ist je nach Ernte- undLagerungsverfahren unterschiedlich
Beispielhafte Auswahl relevanter Indikatoren:
Ernte- und Lagerungsverfahren Je nachdem ob die Unterhaltung mit Mhbootenoder anderer Technik durchgefhrt wird, sindunterschiedliche Verluste zu erwarten. Dazu liegenjedoch bisher keine Erkenntnisse vor.
2.3.3 Methodik der Potenzialanalyse von Biomasse der besonderen Biotope
Vor dem Hintergrund des mglichen Beitrags der besonderen Biotope (bspw. Salzbinnenwiesen,
Feuchtwiesen oder Groseggenwiesen) zum Gesamtpotenzial aller Flchenkategorien werden in einer
groben Analyse zunchst die Bereiche identifiziert, welche das theoretische Potenzial bestimmen.
Die Methodik zur Ermittlung des theoretischen Biomassepotenzials von besonderen Biotopen und deren
rumliche Verteilung entspricht grundlegend der Stufe 1 der in Kapitel 2.3.1 vorgestellten Methode fr
Biomassepotenzial von Grnlandflchen. Fr geschtzte Biotope und weitere naturschutzfachlich
bedeutende Flchen mit Pflegeauflagen liegen jedoch nur sehr wenige Informationen zu Ertrgen oder zu
Qualitten der Biomasse mit Bezug zur energetischen Verwertung [14,15] vor.
Die allgemeine Vorgehensweise fr die Ermittlung des theoretischen Biomassepotenzials von
besonderen Biotopen wird nachfolgend dargestellt.
bertragbares Konzept der Analyse
Die Analyse der theoretischen Potenziale von besonderen Biotopen erfolgt durch die einheitliche
Abschtzung des Flchenpotenzials ohne Differenzierung verschiedener Biomassefraktionen in drei
Schritten (vgl. Abbildung 2-8).
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Abbildung 2-8: Schematische Darstellung der Grobanalyse von besonderen Biotopen (theoretisches Potenzial).
Im ersten Schritt werden die zur Verfgung stehenden Daten zu geschtzten Biotopen,
Kompensationsflchen und weiteren besonderen Biotopen ermittelt, die noch nicht durch eine andere
Flchenkategorie abgedeckt wurden. Auf dieser Grundlage werden im zweiten Schritt alle Flchentypen
mit halmgutartigem Substrat herausgefiltert und deren Gesamtflche berechnet. Aufgrund der sehr
heterogenen Biotopeigenschaften in Kombination mit hufig unzureichenden Datengrundlagen wird fr
die Grobanalyse ein gemittelter Ertragswert verwendet. Dazu wird ggf. eine Literaturrecherche oder
Expertenbefragung durchgefhrt.
Im dritten Schritt der Grobanalyse wird das theoretische Potenzial anhand des ermittelten Ertragswertes
berechnet. Die rumliche Verteilung der Flchen besonderer Biotope wird im GIS dargestellt. Das
Ergebnis stellt die im Rahmen einer Machbarkeitsstudie einzubeziehenden Flchen dar.
2.4 Regionale Anwendung der Analysemethoden
2.4.1 Potenziale des landwirtschaftlichen Grnlands
Im Folgenden wird die Vorgehensweise in der Untersuchungsregion dargelegt und als Ergebnis dieermittelten Potenziale vorgestellt.
Beschreibung der Grnlandflchen
Das Havelland und die umliegende Region innerhalb des Untersuchungsgebiets umfassen eine
Gesamtflche von rund 68.300 ha Grnland (nach InVeKoS-Daten 2009). Dies entspricht knapp 30 %
der landwirtschaftlich genutzten Flche des Projektgebiets. Mit Schwerpunkten zusammenhngender
Bereiche im Rhinluch, im Havellndischen Luch und der Unteren Havelniederung erstrecken sich
Grnlnder ber die gesamte Region (vgl. Abbildung 2-9 und Abbildung 2-10).
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Abbildung 2-9: Grnlandflchen im Havelland.
Die Grnlandbereiche sind berwiegend durch Niedermoor-, Auenlehm- sowie Auentonstandorte
geprgt und im Untersuchungsgebiet selten auf mineralischen, sanddominierten Standorten vorhanden.Zum Teil durchragen Talsande die Niederungen und Luchgebiete. Die Wasserverhltnisse sind
mitentscheidend fr die Ertragsbildung und Bewirtschaftbarkeit des Grnlandes. Innerhalb des letzten
halben Jahrhunderts kam es durch Meliorationsmanahmen mit dem Ziel einer ertragsbezogenen
Optimierung der Standortverhltnisse zur nachhaltigen Vernderung der Wasserverhltnisse. Rund 90 %
der Grnlandflchen waren 1990 mit Ent- und/oder Bewsserungsanlagen ausgestattet (vgl. [5]). Die
aktiven Manahmen der Wasserregulation wie die Unterhaltung der Wehre und die Pflege der Grben
sind jedoch einerseits aufgrund fehlender Finanzmittel und andererseits aus Naturschutzgrnden seit
1990 kontinuierlich zurckgefahren worden und teilweise vollstndig zum Erliegen gekommen [2].
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Abbildung 2-10: Nutzung der landwirtschaftlichen Flche im Untersuchungsgebiet, dargestellt in den KategorienAcker und Grnland (InVeKoS, LGB).
Die Landwirtschaftsbetriebe sind im Bereich Grnland mit durchschnittlich rund 200 ha land-
wirtschaftliche Flche1 sowie einem hohen Grnlandanteil im Vergleich zu anderen Regionen
Deutschlands sehr flchenstark (vgl. [17] in Verbindung mit InVeKoS). Mit wenigen Ausnahmen
werden alle Grnlandflchen bewirtschaftet, der grere Anteil davon mit rund 45.100 ha extensiv.
Unter extensiver Grnlandwirtschaft ist der bewusste Verzicht auf die Ausschpfung des
standortspezifischen Optimalertrags durch verminderten Einsatz an Produktionsmitteln (Dnger,
Pflanzenschutzmittel) und Schnitthufigkeit zu verstehen [5], meist aufgrund verschiedener
naturschutzfachlicher Auflagen. Darunter fallen insbesondere Vorgaben der Agrarumweltmanahmen zu
Schnittzeitpunkten, -hufigkeiten und dem Einsatz von Dngemitteln. Auch diese als extensiv
kategorisierten Flchen werden in Abstnden beweidet. Der Ertrag von Teilen dieser Flchen imUntersuchungsgebiet kann hnlich wie auch in anderen Grnlandregionen auf Grund der
naturschutzfachlich optimierten Mahdtermine begrenzt in die landwirtschaftlichen Betriebsablufe
integriert werden (vgl. Abbildung 2-11). Diese berschssige Biomasse steht daher grundstzlich fr
eine energetische Nutzung zur Verfgung steht. Zudem sind diese Flchen von besonderer
naturschutzfachlicher Bedeutung, so dass die dort anfallende Biomasse nach dem derzeitigen Stand der
Empfehlung der EEG-Clearingstelle beim Einsatz als vergtungsfhiges Landschaftspflegematerial
(i.S.d. Landschaftspflege-Bonus) zu bewerten ist [18]. Die weiteren Flchen sind als Intensivgrnland
eingestuft und werden vornehmlich zur Futtermittelproduktion genutzt. Im letzten Jahrzehnt ist der
1In Brandenburg werden rund 50 % der landwirtschaftlichen Flche durch Betriebe mit einer Gre zwischen 500und 2.000 ha bewirtschaftet, wobei der Durchschnitt bei rund 200 ha je Betrieb liegt ([16]).
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Bedarf an hochwertigem Grnschnitt im Zuge des Rckgangs der Milchproduktion und Viehwirtschaft
gesunken. In Brandenburg ist die Zahl der Milchkhe zwischen 1999 und 2010 von rund 206.500 [9] auf
rund 149.000 [10] deutlich gesunken, ebenso ist die Nutzung als Dauerweide zwischen 2003 und 2009
um rund 25 % zurckgegangen (vgl. [16]). Diese Entwicklung hat regional unter anderen zwei relevante
Konsequenzen:
Es entsteht ein berschuss an Biomasse, der damit einer energetischen Nutzung zugnglich
gemacht werden kann.
Da hier aktuell kein wirtschaftlicher Nutzen mehr besteht, werden die nicht bentigten,
ursprnglich intensiv genutzten Grnlandflchen nicht extensiv bewirtschaftet.
Letztere fhrt zum Teil zu deutlichen Ertragsverlusten der Flchen [19].
Abbildung 2-11: Verrottende Heuballen am Rand einer Grnlandflche im Havelland.
Anwendung der Methode im Untersuchungsgebiet
Im Folgenden wird die Anwendung der in Kapitel 2.3.1 dargestellten Methoden zur Ermittlung des
theoretischen und des technischen Biomassepotenzials von Grnlandflchen fr das Untersuchungsgebiet
vorgestellt.
Es ist anzumerken, dass mageblich auf die langjhrigen Erkenntnisse des Landesamtes fr Lndliche
Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung (LELF) aufgebaut wurde. Um die Biomassepotenziale
der Grnlandflchen in ihrer rumlichen Verteilung mglichst konkret ermitteln zu knnen wurde zu
Beginn der Potenzialanalyse eine Datenrecherche durchgefhrt. Eine bersicht der verwendeten Daten
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zeigt Tabelle 2-14. Fr das Untersuchungsgebiet erlaubte der Datenbestand keine Anwendung des
Ertragsmodells des ZALF, da rumliche Aussagen zu Pflanzengesellschaften nicht verfgbar waren.
Tabelle 2-14: berblick der Verwendeten Daten mit Bezug zum Einflussfaktor.
Einflussfaktor Indikator Datengrundlage (Quelle)
Standorttyp Bodentyp MMK (LBGR)
mittlerer Grundwasserstand MMK (LBGR)
Wasserregulation Befragung (WBV)
Bewirtschaftungstyp Schnittzahl pro Jahr InVeKoS (LELF)
Schnittzeitpunkt InVeKoS (Landwirte, LELF)
Dngung InVeKos (Landwirte, LELF)
Werbungsverluste Ernteverfahren KTBL, Befragung (Landwirte)
Lagerungsverluste Lagerungssttte KTBL, Befragung (Landwirte)
Futternutzung Tierbestnde InVeKoS (LELF)
Futterrationen [20-22], Befragung (Landwirte)
BestehendeEnergetische Nutzung
Biogasanlagen Befragung (Landwirte)
MMK - Mittelmastbige landwirtschaftliche Standortkartierung; LBGR - Landesamt fr Bergbau, Geologie und Rohstoffe;
LELF - Landesamt fr Lndliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung; KTBL - Kuratorium fr Technik und
Bauwesen in der Landwirtschaft
Die Ermittlung des energetisch nutzbaren Biomassepotenzials und dessen rumliche Verteilung erfolgten
GIS-gesttzt. Als zentrale Berechnungseinheit wurden die Feldblcke entsprechend der InVeKoS-Daten
2009 gewhlt. So konnte die rumliche Verteilung der Potenziale differenziert abgebildet werden. Die
Ergebnisse waren damit auch gemeinde- und landkreisbezogen oder fr das gesamte
Untersuchungsgebiet generierbar.
Ermittlung des theoretischen Potenzials (Stufe 1)
Im zweiten Schritt der Potenzialanalyse wurde der Parameter Biomasseertrge (Basispotenzial) ermittelt.
Dieser diente als Berechnungsgrundlage fr alle weiteren auszuweisenden Potenziale. ber die
Einflussfaktoren Standort- sowie Bewirtschaftungstyp und die anschlieende Verknpfung mit den zuerwartenden Ertrgen konnte der theoretische Biomasseaufwuchs der einzelnen Flchen bestimmt
werden.
Die Forschungsergebnisse des LELF definieren Standorttypen der Grnlandflchen fr Brandenburg
([5], vgl. auch [6]), gekennzeichnet durch Bodentyp, mittleren Grundwasserstand und Wasserregulation.
Sie geben fr jeden Standorttyp unter Beachtung der Bewirtschaftungsintensitt erwartete Ertrge an. In
Anlehnung an diese Klassifizierung wurden fnf Standorttypen gebildet die mit den zugnglichen GIS-
Daten in ihrer rumlichen Verteilung dargestellt werden konnten (vgl. Tabelle 2-15). Die Verortung der
Standorttypen im Untersuchungsgebiet erfolgte durch die Zuordnung eines Standortregionaltyps (SRT)
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der digitalen Mittelmastbigen Landwirtschaftlichen Standortkartierung (MMK)2Brandenburgs. Dabei
konnte die exakte bereinstimmung nicht fr alle Indikatoren gewhrleistet werden und es wurde der
jeweils in seiner Gesamtheit passende Standortregionaltyp gewhlt. Zur weiteren Bearbeitung wurden
die flchenhaften Daten der MMK im GIS nach Standorttypen aggregiert (vgl. Abbildung 2-14).
Tabelle 2-15: Standorttypen der Grnlandflchen
StandorttypIndikator
Zuweisungvon MMKSRT
Bodentyp mittlerer GW-Stand
Wasser-regulation
Iberwiegend homogene Nieder-moore
40 60 cmgut wasser-reguliert
Mo2b
IIhumose bis schwach humose Sandebis Anmoore, grundwasservernssteAuenstandorte, schwach degradierteNiedermoore
30 80 cmmig bisgut wasser-reguliert
Mo2c,Al3b5-9,Al1b3-6
III
Sandunterlagerte Niedermoore mitteilweiser Vernssung, grundwas-serbeeinflusste Sande der Nie-derungen, grundwasserbeeinflusstehumose, z.T. lehm- und schluff-haltige Sande der Niederungsrnder,mig grundwasserbeeinflussteAuenstandorte
60 - > 100 cmnicht/schwerregulierbar
Mo1c,Al3b3-4,Al1b1,D2b1-6,D3b1-5,D4b1-7,D5b9-10
IV
mig grundwasserbeeinflusste San-de der Niederungsrnder oder ver-nssungsfreie Lehme, schwach bismig grundwasserbeeinflussteAuen, stark vernsste Bden (GW-Stand > 40cm)
60 - > 100 cm -
Al1c,Al3c7,D4b8-9,D5b7-8,D6b2+6
Vgrundwasserferne Sande (Hutungen,Trockenrasen, Streuwiesen)
> 200 cm -D1a, D2a,D3a, D4a,D5a, D5b3
Mit den InVeKoS-Daten liegen Informationen zur Bewirtschaftung der Grnlandflchen feldblockscharfvor. Auf dieser Grundlage konnten rumlich differenziert Aussagen zum Grnland getroffen werden. Fr
jeden Feldblock ist angegeben, welcher Anteil der Flche extensiv und welcher intensiv genutzt wurde.
Aus diesen Angaben konnte der Rckschluss zur ungefhren Anzahl der Schnitte sowie der Dngung
erfolgen. Diese Indikatoren dienten als Schlssel fr den Einflussfaktor Bewirtschaftungstyp (vgl.
Tabelle 2-16).
2Neben der MMK stellt die Bodenbersichtskarte (BK) eine alternative Datengrundlage dar. Sie ist aktueller alsdie MMK, die Bodeneigenschaften werden auf andere Art und Weise dargestellt und zusammengefasst. Zuknftigwird das bodengeologische Kartenwerk BK 50, derzeit in Bearbeitung, als Grundlage zur Verfgung stehen.
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Tabelle 2-16: Bewirtschaftungstypen des Grnlands
Indikator
Nutzung Anzahl der Schnitte Dngung* Zuordnung von InVeKoS-Daten
intensiv 3-5-schnittig Dngung (NPK) Grnland ohne Nutzungsauflagen
extensiv 1-2(3)-schnittig Dngung (nur PK) Grnland mit Nutzungsauflagen
* Bemessen am Nhrstoffentzug und im Boden verfgbaren Nhrstoffen
Als nchster Schritt wurde eine Literaturrecherche zu Grnlandertrgen unter Einbeziehung aktueller
Forschungsergebnisse durchgefhrt. Aus der erstellten Ertragsdatenbank (vgl. Anhang A.2) wurden
anschlieend ausschlielich Werte ber die Region herangezogen. Die Ergebnisse der Ertragsdatenbank,
insbesondere der Versuchsdaten des LELF, dienten als Grundlage fr die Zuordnung erwarteter Ertrge
zu jeder der zehn Kombinationen der beiden definierten Einflussfaktoren Standort- und
Bewirtschaftungstyp (vgl. Tabelle 2-17). Dabei bilden die zugeordneten Ertragserwartungen ab, wie vielBiomasse unter genannten Bedingungen auf den Flchen im Durchschnitt aufkommen kann. In weiteren
Schritten wurden die Ertragszahlen durch Expertenbefragungen (Herr Dr. Priebe, LELF, Herr Dr.
Hochberg, TLL und Vorsitzender des Deutschen Grnlandverbands e.V. sowie Landwirte der Region)
angepasst und validiert. Insgesamt wurden restriktive Ertragswerte angenommen, die das untere Mittel
der durchschnittlichen Ertrge abbilden. So kann der geringen Informationsdichte zu Grnlandertrgen
Rechnung getragen und Analyseunsicherheiten ausgeglichen werden.
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Tabelle 2-17: Erwartete Grasertrge nach Standort- und Bewirtschaftungstyp im Untersuchungsgebiet
Bewirtschaftung (Schnittzahl, Dngung*)
Durchschnittlicher erwarteter Ertrag dt TM/ha*a
(die Ertragsdaten beruhen auf Angaben des LVLF [5,6]sowie der Ertragsdatenbank, siehe Anhang A.2)
3-5-schnittig,Dngung (NPK)
1-2(3)-schnittig,Dngung (nur PK)
intensive Nutzung extensive Nutzung
Standorttypen(Boden,mittlererGW-Stand)
berwiegend homogene Niedermoore
GW-stand 40 60 cmTyp I 105 60
humose bis schwach humose Sande bisAnmoore, grundwasservernssteAuenstandorte, heterogene Niedermoore
GW-stand 30 90 cm
Typ II 90 50
sandunterlagerte Niedermoore mitteilweiser Vernssung,
grundwasserbeeinflusste Sande derNiederungen, grundwasserbeeinflusstehumose, z.T. lehm- und schluffhaltigeSande der Niederungsrnder, miggrundwasserbeeinflusste Auenstandorte
GW-stand 60 - >100 cm
Typ III 75 35
mig grundwasserbeeinflusste Sandeder Niederungsrnder odervernssungsfreie Lehme, schwach bismig grundwasserbeeinflusste Auen,starkvernsste Bden (GW-Stand> 40 cm)
GW-Stand 60 - > 100 cm
Typ IV 65 40
grundwasserferne Sande (Hutungen,Trockenrasen, Streuwiesen)
GW-stand > 200 cmTyp V 45 25
* Bemessen am Nhrstoffentzug und im Boden verfgbaren Nhrstoffen
Die gewhlten Ertragsannahmen lassen bei extensiv genutzten Grnlandflchen auf ertragsstarken
Standorten (insbesondere Niedermoore) im Mittel 60 dt/ha und Jahr Biomasse erwarten. Bei intensiver
Nutzung kann auf diesen Standorten im Mittel mit 105 dt/ha und Jahr gerechnet werden. Fr
Grnlandflchen deren Standorte ber die MMK nicht bestimmt werden konnten, wurde der mittlereWert von 75 dt/ha*a (intensiv) bzw. 35 dt/ha*a (extensiv) angesetzt.
Der Parameter Biomassequalitt wurde durch den Bewirtschaftungstyp abgebildet. Unter der Annahme,
dass Biomasse von intensiv genutzten Flchen vornehmlich Futtermittelqualitt und damit Biogasqualitt
besitzt, wurde diese Eignung fr alle intensiven Flchen angenommen. Betrachtet man extensiv
genutztes Grnland, spielen die Schnittzeitpunkte eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der
Qualitt. Es wurde davon ausgegangen, dass der erste spte Schnitt extensiver Flchen nicht fr die
Futter- oder Biogasnutzung in Betracht kommt, da der Rohfasergehalt hoch und der Methangehalt
niedrig ist ([5] und [6]). Es wurde angenommen, dass rund 60 % des Ertrags bei extensiver Nutzung auf
den ersten Schnitt entfallen. Der zweite in krzerem Abstand und damit frischere Schnitt besitzt dagegengeringere Rohfaser- und hhere Methangehalte und kann daher in einer Biogasanlage oder als
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Futtermittel eingesetzt werden. Entsprechend macht er rund 40 % des Gesamtertrags aus. Eine weitere
Rolle spielt die Heterogenitt der Pflanzengesellschaft: je reiner der Bestand ist, desto besser eignet er
sich als Futtermittel oder Biogassubstrat. Dieser Aspekt konnten aufgrund fehlender Daten nicht in die
Analyse einbezogen werden.
Die Ermittlung des theoretischen Biomassepotenzials erfolgte mit Hilfe eigens entwickelter GIS-
Modelle, die eine Berechnung unter Einbeziehung aller relevanten Indikatoren erlauben. Im wesentlichen
Schritt wurden dabei Informationen ber die Standorttypen mit den Angaben zur
Bewirtschaftungsintensitt verschnitten. Anschlieend wurde die Ergebnisdatenbank zur besseren
Handhabbarkeit bereinigt; es wurden zuerst alle bei der Verschneidung erzeugte Kleinstflchen
< 100 m, die berwiegend auf automatische Verschneidungsfehler zurckzufhren sind ausgelagert. Im
Anschluss wurde die Datenbank einer stichpunktartigen Plausibilittsprfung hinsichtlich der Ertrge
und Flchengren unterzogen. Dabei wurden weitere Flchen (insg. 15) aufgrund fehlerhafter
Ausgangsdaten ausgelagert.
Den Flchen konnte nun entsprechend Tabelle 2-15 die erwartete Ertragszahl (dt/ha*a) zugewiesen und
der jeweilige erwartete Gesamtaufwuchs (t/a), das theoretische Biomassepotenzial, berechnet werden.
Ermittlung des technischen Potenzials (Stufe 2)
Auf der zweiten Stufe wurden die Biomasseverluste sowie der durch Konkurrenznutzungen gebundene
Biomasseanteil auf Gemeindeebene ermittelt. Um das technische Biomassepotenzial berechnen zu
knnen, mussten die feldblockscharfen Ertragsdaten des theoretischen Potenzials zunchst fr jede
Gemeinde zusammengefasst werden.
Das ermittelte theoretische Potenzial von Grnlandflchen steht nicht in vollem Umfang fr dieEnergiegewinnung zur Verfgung. Von den zu erwartenden Biomasseertrgen wurden im ersten Schritt
die Ernte- und Lagerungsverluste abgezogen. Diese Verluste werden von einer Reihe Faktoren
beeinflusst. Dazu gehren die unterschiedlichen Pflanzengesellschaften und deren Entwicklungsstadiu