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Frank Burger und Janine Schweier
Die Ökobilanz der Kurzumtriebsplantagen - LWF Wissen 79

Die Methode der Ökobilanz wurde angewandt, um den extensiven Charakter des Landnutzungssystems Kurzumtriebsplantage (KUP) zu veranschaulichen. Dazu wurde der Aufwand an fossiler Energie quantifiziert, der in die Bewirtschaftung von KUP für die Erzeugung von Energie-Hackschnitzeln gesteckt werden muss.
Der Input an Energie liegt, je nachdem wie die Plantage geerntet wird, zwischen rund 330 und 800 Megajoule (MJ) und reicht bis zu 1.600 MJ, bei zusätzlicher Düngung und Bewässerung pro Tonne produzierter trockener KUP-Hackschnitzel.

Das Verhältnis von Input zu Output (dem unteren Heizwert [Hu] der erzeugten Tonne Hackschnitzel) ergibt eine sehr weite Spanne. Landwirtschaftliche Energiekulturen erreichen keine derart günstigen Verhältnisse. Ernte, Rodung und Transport verursachen den höchsten Energieaufwand. Begründung und Pflege der Plantage fallen dagegen kaum ins Gewicht. Vollautomatische Mähhäcksler und Anbau-Mähhacker haben die geringsten Energie-Inputs. Gehölzmähhäcksler arbeiten ebenfalls sehr energieeffizient.
Leistungsfähige Erntemaschinen können wegen ihrer enormen Produktivität also trotz hohen Kraftstoffverbrauchs günstige Umweltwirkungen je Einheit aufweisen.

Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die Hackschnitzel möglichst nicht über eine Entfernung von 20 km transportiert werden sollten, um die gute Energieeffizienz des Anbaus von KUP optimal zu nutzen. Neben dem Energieaufwand wurden für die Kurzumtriebsplantagen auch potenzielle Umweltwirkungen in den Kategorien Klimaänderung und Eutrophierung ermittelt. Auch hier sind die Resultate wesentlich günstiger im Vergleich zu landwirtschaftlichen Kulturen wie Winterraps, Zuckerrübe und Silomais.

Einleitung

Die Ökobilanz (Life Cycle Assessment, LCA) ist eine normierte Methode zur Analyse der Umweltwirkungen von Produkten. Um einen einheitlichen Standard zu gewährleisten, orientiert man sich bei der Ökobilanzierung an den internationalen Normenwerken ISO 14040 und 14044 (NAGUS 2006). Ökobilanzen liefern neben Aussagen zu potentiellen Umweltwirkungen wie Klimawirksamkeit oder Eutrophierung auch Daten zu Energie-Inputs und -Outputs, die bei der Herstellung und der Anwendung der untersuchten Produkte entstehen.

Im vorliegenden Beitrag wird zunächst auf den Energiebedarf der technischen Bewirtschaftung von Kurzumtriebsplantagen eingegangen. Das heißt, es wird in der sogenannten Sachbilanz ermittelt, wieviel fossile Energie aufgewendet werden muss, um eine KUP anzulegen, zu pflegen und nach einigen Jahren die Bäume zu fällen, zu rücken und zu hacken. Anschließend wird erfasst, wieviel Energie für den Transport der Hackschnitzel zum Heizwerk nötig ist und natürlich muss auch das Heizwerk gebaut und Jahre später wieder abgerissen werden.

Das Verhältnis dieser Energie-Inputs zum Energieinhalt der erzeugten Hackschnitzel ergibt die Energiebilanz. Anschließend folgt in der sogenannten Wirkungsabschätzung die Darstellung der potentiellen Umweltwirkungen; bei der Bewirtschaftung von Kurzumtriebsplantagen sind die wichtigsten Kategorien die Klimaänderung und die Eutrophierung.

Methodik

Die erforderlichen Daten zur Berechnung der Ökobilanz von Kurzumtriebsplantagen wurden in Arbeitszeitstudien bei der Bewirtschaftung von KUP im Flachland und im Mittelgebirge gewonnen (Burger 2010; Schweier 2013). Die meisten derzeit gängigen Erntelinien konnten auf diese Weise analysiert werden.

Sie reichen von der motormanuellen Fällung über den Einsatz von hochmechanisierter Forsttechnik bis hin zum Einsatz landwirtschaftlicher Mähtechnik. Die Datenaufnahme fand in kleinstrukturierten landwirtschaftlichen Gebieten Süddeutschlands statt. Wichtig dabei war ein praxisnaher Einsatz der Maschinen, um repräsentative Ergebnisse mit hoher Aussagekraft zu erhalten.

In dieser Arbeit werden alle während der Bewirtschaftung der KUP anfallenden In- und Output-Flüsse in Bezug zum Produkt Hackschnitzel gesetzt. Bei der Energiebilanz der Hackschnitzel wird wegen der unterschiedlichen Heizwerte nach den reell gemessenen Wassergehalten differenziert, die hier zwischen 24 % und 60 % lagen.

Mit dem Ziel einer möglichst umfassenden Darstellung der Umweltwirkungen und Energieverhältnisse wurden den Vorgaben der DIN EN ISO folgend die Vorketten, auch »graue Energie« genannt, in die Betrachtung mit einbezogen. Gemeint ist damit die Energie, die beispielsweise zur Produktion der Maschinen, sowie der Treib- und Schmierstoffe aufgewendet werden muss (Daten aus ecoinvent 2010).

Ergebnisse

Systeminputs
Betrachten wir zunächst die Inputseite der Bewirtschaftung. Der Aufwand für Anlage und Pflege der KUP wird als konstant gesehen. Differenziert wird nach den Erntelinien, nach der Transportentfernung der Hackschnitzel, nach Düngung und Bewässerung.

Tabelle 1 zeigt den Kraftstoffeinsatz von fünf verschiedenen Erntelinien zur Produktion einer Tonne absolut trockener KUP-Hackschnitzel frei Feldrand. Im fünfjährigen Umtrieb sind drei Erntelinien dargestellt, von motormanueller Fällung mit mobilem kranbeschicktem Hacker (Linie 1) über Fäller-Bündler-Einsatz mit Rücken und Hacken (Linie 2) bis zum vollautomatischen Anbau- Mähhacker, der die Bäume in einem Arbeitsgang vom Stock trennt und hackt (Linie 3).

Außerdem sind zwei Erntelinien im zehnjährigen Umtrieb dargestellt: die motormanuelle Fällung (Linie 4) und die mechanisierte Fällung mit Harvester (Linie 5), beides mit anschließendem Rücken und Hacken am zentralen Platz. Es fällt auf, dass der Kraftstoffbedarf beim Einsatz des vollautomatischen Anbau-Mähhackers im fünfjährigen Umtrieb (Linie 3) am niedrigsten ist. Wenig Kraftstoff wird auch bei der motormanuellen Fällung im zehnjährigen Umtrieb verbraucht (Linie 4); der Grund dafür ist in der höheren Effektivität der eingesetzten Maschinen bei der Ernte der – im Vergleich zum fünfjährigen Umtrieb – wesentlich stärkeren zehn Jahre alten Bäume zu suchen.

Fünf beispielhafte Erntelinien

Tabelle 1: Beispielhafte Übersicht von fünf Erntelinien inklusive Kraftstoffverbrauch, bezogen auf eine produzierte Tonne absolut trockener (tatro) Hackschnitzel (Quelle: Zeitstudien der Autoren)
Diagramm, das den Energieaufwand verschiedener Erntelinien darstellt.Zoombild vorhanden

Abb.1: Energie-Input bei Anbau und Ernte von KUPs (Grafik: LWF)

Abbildung 1 zeigt den Energie-Input aller notwendigen Bewirtschaftungsprozesse, von der Flächenvorbereitung über die Pflanzung bis zum Hacken der Bäume und zur Rodung der Fläche (in Megajoule pro produzierte Tonne absolut trockener Hackschnitzel frei Feldrand). Differenziert wird wieder nach den fünf vorgestellten Erntelinien.

Den geringsten Energieaufwand mit 330 MJ/tatro erfordert der Anbau von KUP im fünfjährigen Umtrieb mit vollautomatischer Ernte durch den Anbau-Mähhacker (Linie 3), gefolgt vom zehnjährigen Umtrieb mit motormanueller Ernte und anschließendem Rücken und Hacken (345 MJ/tatro, Linie 4). Den höchsten Energie-Input mit über 600 MJ/tatro benötigt der fünfjährige Umtrieb bei Ernte mit einem Fäller-Bündler Aggregat und Rücken und Hacken an einem zentralen Platz (Linie 2).

Vergleicht man die beiden Umtriebszeiten miteinander, so ist der durchschnittliche Energiebedarf bei einer Bewirtschaftung in der zehnjährigen Rotation geringer als in der fünfjährigen. Auffallend hoch ist in jedem Fall der Anteil der für Ernte und Rodung aufgewendeten Energie im Verhältnis zu dem als konstant betrachteten Energieeinsatz der anderen Bewirtschaftungsprozesse. Ernte und Rodung sind in allen Fällen zu über 95 % für den Energie-Input verantwortlich.
Gelber Gehölzmähhäcksler mit Traktor an seiner rechten Seite. Erntet gerade eine Kurzumtriebsplantage.Zoombild vorhanden

Abb.2: Gehölzmähhäcksler (Foto: F. Burger)

Abbildung 4 zeigt die Ergebnisse einer weiteren Untersuchung zum Energieaufwand der Produktion von Hackschnitzeln aus KUP. Hier wurden zwei verschiedene Erntelinien analysiert, diesmal einschließlich der notwendigen Energie für den Transport zum Abnehmer in 50 km Entfernung. In der Linie 1 erfolgt die Ernte durch einen über 500 PS starken vollautomatischen Gehölzmähhäcksler, der die Bäume bis zu einem Durchmesser am Schnitthals von ca. 15–17 cm fällt und sofort hackt (Abbildung 2).

Die Hackschnitzel werden mit kleinen, von landwirtschaftlichen Schleppern gezogenen Containern zu einem nahe gelegenen Zwischenlager gebracht und von dort per LKW zum Endabnehmer transportiert. In der Erntelinie 2 werden die Bäume bis zu einem Durchmesser am Schnitthals von ca. 20 cm mit einem Mähsammler gefällt, gesammelt und am Rand des Felds abgelegt (Abbildung 3). Dort trocknen sie vier bis sechs Monate und werden anschließend von einem mobilen Hacker gehackt und ebenfalls per LKW zum Endabnehmer transportiert.
Roter Traktor mit grünem Sammelanhänger in Winterlandschaft

Abb.3: Mähsammler (Foto: F.Schweier)

Diagramm, das Energieaufwand bei der Produktion darstellt

Abb.4: Energie-Input (Grafik: LWF)

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Diagramm, das Energieaufwand auf bewässerter und gedüngter KUP angibtZoombild vorhanden

Abb. 5: Energie-Input (Grafik: LWF)

Auch bei den beiden hier untersuchten Erntelinien dominieren die Energie-Inputs für die Prozesse Ernte und Rodung gegenüber den übrigen Arbeiten auf der KUP. Der Gehölzmähhäcksler hat zwar einen höheren Kraftstoffbedarf als der Mähsammler, erzielt aber auch eine höhere Ernteleistung. Das Erntegut ist zudem bereits gehackt – im Gegensatz zum Mähsammler ist kein zweiter Arbeitsschritt mehr notwendig. Allerdings erfordert der Gehölzmähhäcksler den permanenten Einsatz von Schlepper-Container-Gespannen für die Abfuhr der Hackschnitzel.

Bezieht man zusätzlich den im Durchschnitt 50 km langen Transport der Hackschnitzel zum Zielort mit in die Betrachtung ein, so wird deutlich, dass dann der Transport der energieintensivste Prozess ist (Abbildung 4). In der Erntelinie 1 ist der Anteil des Transports an der gesamten eingesetzten Energie höher als bei der zweiten Erntelinie, da hier frische Hackschnitzel mit 55 % Wassergehalt transportiert werden müssen. In der Erntelinie 2 ist der Wassergehalt der Hackschnitzel durch die Lufttrocknung auf 30 % reduziert, wodurch die Anzahl der Tonnenkilometer deutlich sinkt und die Produktionslinie mit dem Mähsammler beim Gesamtenergieverbrauch besser abschneidet als die Linie mit dem Gehölzmähhäcksler.

Die Transportdistanz hat also einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch. Berechnungen mit alternativen Distanzen zeigten, dass der Energieverbrauch in Erntelinie 1 bei einer Erhöhung der Transportdistanz von 50 km auf 100 km um 49 % (von 809 auf 1.201 MJ/tatro) zunimmt. Bei einer kürzeren Transportdistanz verringert er sich entsprechend. So sinkt der Energieverbrauch in Erntelinie 2 von 704 MJ z. B. auf 541 MJ/tatro , wenn die Distanz auf 20 km verringert wird.

Die Notwendigkeit von Bewässerung und Düngung von Kurzumtriebsplantagen mit dem Ziel einer höheren Biomasseproduktion wird immer wieder diskutiert. Abbildung 5 stellt die Effekte dieser Maßnahmen auf den Input an Energie anhand einer Kurzumtriebsplantage am Hang beispielhaft dar. Durch den unterstellten Mehrzuwachs von 12 anstatt vorher 7,6 Tonnen atro je Jahr und Hektar fällt der Energie-Input je Tonne atro für die Bewirtschaftungsprozesse von der Bodenvorbereitung bis zum Endtransport im Vergleich zu dem Ergebnis in Abbildung 4 etwas geringer aus.

Unter Berücksichtigung der Bewässerung einer KUP über ein Tröpfchen-Bewässerungssystem steigt der Energieverbrauch pro Tonne atro insgesamt deutlich an (Abbildung 5). Verantwortlich ist vor allem der Stromverbrauch für die Pumpen der Bewässerungsanlage. Dieser war im untersuchten Fall mit 1,5 kWh je Kubikmeter Wasser überdurchschnittlich hoch, da die Förderhöhe des Wassers im Mittel bei 30 m lag. Zudem war die ausgebrachte Wassermenge verhältnismäßig hoch (510 m3/a*ha).

Wie das Beispiel zeigt, ist eine intensive Bewässerung auf hanglagigen Flächen aus energetischer Sicht nur dann empfehlenswert, wenn sie unter Ausnutzung der Schwerkraft »von oben« erfolgt und die verfügbare Wassermenge dafür auch ausreicht. Eine ergänzende Berechnung mit einem durchschnittlichen Stromverbrauch der Pumpen ergab immer noch einen Energie-Input von rund 400 MJ je Tonne atro alleine für die Bewässerung. Daraus würde sich bei Bewässerung der KUP ein Gesamtenergieverbrauch für die Produktion und den Transport der Hackschnitzel von rund 1.100 MJ/tatro ergeben.

Die zusätzliche Ausbringung von Dünger führt zu einem Gesamtenergiebedarf der KUP, der mit rund 1.600 MJ/tatro doppelt so hoch ist wie der Vergleichswert ohne Bewässerung und Düngung. Die Düngung hat natürlich auch Auswirkungen auf das Eutrophierungspotenzial: es steigt etwa um das sechsfache gegenüber der Variante ohne Düngung oder Bewässerung. Dies ist einerseits durch die »graue Energie«, die im Dünger steckt (Aufwand für Herstellung) und andererseits durch die zusätzliche Nitratauswaschung zu erklären.



Die Energiebilanz von Kurzumtriebsplantagen

Diagramm, das Energiebilanz von KUPs anzeigtZoombild vorhanden

Abb.6: Verhältnis Energie-Input zu -Output (Grafik: LWF)

Setzt man die Energie-Inputs der Bewirtschaftung der Kurzumtriebsplantage (Abbildung 1) in das Verhältnis zu der gewonnenen Energie (Output), so erhält man die Energiebilanz des Anbaus von KUP. Abbildung 6 zeigt den Output in Form des unteren Heizwerts (MJ) von einer Tonne absolut trockenem Holz. Der untere Heizwert ist natürlich nur eine modellhafte Annahme und wird in der Praxis wegen des im Holz vorhandenen Wassers nicht ganz erreicht. In Abbildung 7 wird der Wassergehalt der Hackschnitzel in die Betrachtung mit einbezogen.

Der Vergleich Input-Output macht den extensiven Charakter der Bodennutzungsart Kurzumtriebsplantage deutlich. Die Energieverhältnisse bewegen sich in einem Rahmen von 1 : 55 (Linie 3, Ernte mit dem Anbau- Mähhacker) und 1 : 29 (Linie 2, Ernte mit dem Fäller- Bündler und anschließendem Rücken und Hacken). Biedermann et al. (2010) ermittelten für den Anbau von Winterweizen zur energetischen Verwertung Energie- Input-Output-Verhältnisse, die ebenfalls die Vorketten von Maschinen und Kraftstoffen einbeziehen und daher gut mit den in Abbildung 6 gezeigten Werten vergleichbar sind.

Die Input-Output-Verhältnisse von Winterweizen reichen von ca. 1 : 15 für den günstigsten Standort bis ca. 1 : 6,5 für den schlechtesten Standort und sind damit wesentlich ineffizienter als bei Kurzumtriebsplantagen.
Diagramm, das Gesamtenergiebilanz anzeigtZoombild vorhanden

Abb.7: Verhältnis von Gesamtenergie- Input/-Output (Grafik: LWF)

Tabelle 2 gibt die bei der KUP-Ernte aufgewendete Energie in absoluten Werten und als Prozentsatz der erzeugten Energie an. Die in den Vorketten verbrauchte Energie ist getrennt dargestellt. Dadurch wird ein direkter Vergleich mit Energiebilanzen der Produktion von Waldhackschnitzeln (Zimmer 2009) möglich. Bei diesen wurde der Primärenergieeinsatz bei der Bereitstellung von Waldhackschnitzeln für verschiedene Mechanisierungsvarianten berechnet. Die bei den Kurzumtriebsplantagen direkt eingesetzte Energie schwankt in einem Bereich von 1,13 % bis 2,57 % der im absolut trockenen Holz enthaltenen Energie (Tabelle 2).

Dies entspricht in etwa den Energieeinsätzen der Profi-Szenarien von Zimmer (2009), die sich in einem Bereich von 1,4 % bis 2,5 % des unteren Heizwerts bewegen. Wesentlich höher fällt bei demselben Autor der Energiebedarf der Kleinwald-Szenarien aus, der in einem Rahmen zwischen 4,3 % und 6,5 % liegt. Bezieht man beide Szenarien in den Vergleich mit ein, so ist der Energie-Input bei der Produktion von Waldhackschnitzeln im Durchschnitt höher als bei der Gewinnung von Hackschnitzeln aus Kurzumtriebsplantagen.
Die kahlschlagartige Ernte der KUP sowie die exakte räumliche Ordnung erhöhen die Produktivität der eingesetzten Maschinen, was sich vorteilhaft auf die Energiebilanz auswirkt.
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Tabelle 2 gibt die bei der KUP-Ernte aufgewendete Energie in absoluten Werten und als Prozentsatz der erzeugten Energie an. Die in den Vorketten verbrauchte Energie ist getrennt dargestellt. Dadurch wird ein direkter Vergleich mit Energiebilanzen der Produktion von Waldhackschnitzeln (Zimmer 2009) möglich. Bei diesen wurde der Primärenergieeinsatz bei der Bereitstellung von Waldhackschnitzeln für verschiedene Mechanisierungsvarianten berechnet. Die bei den Kurzumtriebsplantagen direkt eingesetzte Energie schwankt in einem Bereich von 1,13 % bis 2,57 % der im absolut trockenen Holz enthaltenen Energie (Tabelle 2).

Dies entspricht in etwa den Energieeinsätzen der Profi-Szenarien von Zimmer (2009), die sich in einem Bereich von 1,4 % bis 2,5 % des unteren Heizwerts bewegen. Wesentlich höher fällt bei demselben Autor der Energiebedarf der Kleinwald-Szenarien aus, der in einem Rahmen zwischen 4,3 % und 6,5 % liegt. Bezieht man beide Szenarien in den Vergleich mit ein, so ist der Energie-Input bei der Produktion von Waldhackschnitzeln im Durchschnitt höher als bei der Gewinnung von Hackschnitzeln aus Kurzumtriebsplantagen.
Die kahlschlagartige Ernte der KUP sowie die exakte räumliche Ordnung erhöhen die Produktivität der eingesetzten Maschinen, was sich vorteilhaft auf die Energiebilanz auswirkt.

Geht man einen Schritt weiter und bezieht die Verbrennung in einem Heizkraftwerk mit ein, so erhält man die Gesamtenergiebilanz (Abbildung 7). Der Energie- Input, hier blau dargestellt, ist im Vergleich zu dem in Abbildung 6 gezeigten Input angestiegen. Das liegt am Energieaufwand, der für den Transport der Hackschnitzel, den Bau des Heizkraftwerks, die Entsorgung der Asche usw. aufgewendet werden muss (ecoinvent 2010). Dem gegenüber stehen die Outputs von Wärme (blau dargestellt) und Strom (gelb dargestellt).

Die Verhältnisse von Energie-Input zu -Output reichen von 1:16 bei der Erntelinie mit dem Fäller-Bündler im fünfjährigen Umtrieb (Linie 2) und 1:26 bei motormanueller Fällung und anschließendem Rücken und Hacken am zentralen Platz in der zehnjährigen Rotation (Linie 4). Es fällt auf, dass nicht nur die Energie-Inputs variieren, sondern auch die Outputs. Dies liegt daran, dass bei der ersten, dritten und fünften Erntelinie frische Hackschnitzel mit einem Wassergehalt von 60 % verwertet wurden. Bei der zweiten und vierten Linie lagen die Wassergehalte der Hackschnitzel nach einer gewissen Trocknungszeit bei 55 % bzw. 24 %, wodurch höhere Energie-Outputs resultieren.

Es lässt sich leicht erkennen, dass die Mehrausbeute an Energie bei einem Vielfachen des Inputs liegt. Aus Sicht der Energieeffizienz lohnt es sich also, die Bäume auf der Fläche oder im Polter abtrocknen zu lassen. Zu beachten sind hierbei jedoch auch Biomasseverluste, die während der Trocknung durch mikrobiologische Prozesse auftreten und je nach Trocknungsmethode stark variieren. Diese wurden in der hier dargestellten Bilanz nicht berücksichtigt.

Tabelle, die Energieinput der Ernte von KUP darstellt

Tabelle 2: Energie-Input der Ernte von KUP differenziert nach direkt eingesetzter Energie und Vorketten, dargestellt am Beispiel von fünf Erntelinien, angegeben in MJ pro Tonne absolut trockener Biomasse und in % der erzeugten Energie (Hu)

Die Umweltwirkungen von Kurzumtriebsplantagen

Um die Umweltrelevanz von Kurzumtriebsplantagen abzuschätzen, bezieht man die bei der Bewirtschaftung entstehenden Energie- und Stoffströme auf bestimmte Umweltkategorien. Die allgemein bekannte Wirkungskategorie Klimaänderung ist definiert als der Einfluss menschlich bedingter Emissionen auf die Strahlungsabsorption der Atmosphäre. Dies führt zu einer verminderten langwelligen Abstrahlung in das Weltall und damit zu einer Aufheizung des Weltklimas. Den verschiedenen Treibhausgasen, wie Kohlendioxid, Lachgas oder Methan werden in Charakterisierungsmodellen unterschiedliche Klimawirksamkeiten zugeordnet; das addierte Ergebnis nennt man »Treibhauspotenzial «. Es hat die Einheit »Kilogramm CO2-Äquivalente«, hier pro Jahr und Hektar dargestellt.

Abbildung 8 stellt die Klimawirksamkeit von Kurzumtriebsplantagen der des Anbaus der landwirtschaftlichen Energiekulturen Winterraps, Zuckerrübe und Silomais gegenüber. Auch hier wird der extensive Charakter des KUP-Anbaus deutlich. Die CO2-Äquivalent- Emissionen beim Anbau der Feldfrüchte übersteigen die von KUP um ein Vielfaches. Am schlechtesten schneidet der Anbau von Zuckerrüben mit einem Output von knapp 10.000 CO2-Äquivalenten pro Jahr und Hektar ab.

In Tabelle 3 ist die CO2-Äquivalent-Bilanz der Bewirtschaftung von KUP dargestellt. Referenzsystem ist die Verbrennung von Heizöl. In Holz ist eine große Menge an CO2-Äquivalenten gespeichert (–18.504 kg CO2-Äq./a*ha), die später bei der Verbrennung der Hackschnitzel wieder freigesetzt wird. In diesem Fall wurde Heizöl durch die thermische Verwertung der Hackschnitzel ersetzt, so dass eine Gutschrift für die entsprechend substituierte Menge Heizöl erfolgt (–13.500 kg CO2-Äq./a*ha). Von der Gutschrift werden die CO2-Äquivalent-Emissionen abgezogen, die durch die Bewirtschaftung (Anlage, Pflege, Ernte und Rodung) entstanden sind. Das resultierende Gesamtergebnis (»Saldo«) entspricht der Netto-CO2-Ersparnis (–13.087 kg CO2-Äq./a*ha) und zeigt, dass der Anbau von KUP und die Verwertung der Hackschnitzel zur Energieproduktion vorteilhaft gegenüber dem fossilen Energieträger Heizöl ist.
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Um die Umweltrelevanz von Kurzumtriebsplantagen abzuschätzen, bezieht man die bei der Bewirtschaftung entstehenden Energie- und Stoffströme auf bestimmte Umweltkategorien. Die allgemein bekannte Wirkungskategorie Klimaänderung ist definiert als der Einfluss menschlich bedingter Emissionen auf die Strahlungsabsorption der Atmosphäre. Dies führt zu einer verminderten langwelligen Abstrahlung in das Weltall und damit zu einer Aufheizung des Weltklimas. Den verschiedenen Treibhausgasen, wie Kohlendioxid, Lachgas oder Methan werden in Charakterisierungsmodellen unterschiedliche Klimawirksamkeiten zugeordnet; das addierte Ergebnis nennt man »Treibhauspotenzial «. Es hat die Einheit »Kilogramm CO2-Äquivalente«, hier pro Jahr und Hektar dargestellt.

Abbildung 8 stellt die Klimawirksamkeit von Kurzumtriebsplantagen der des Anbaus der landwirtschaftlichen Energiekulturen Winterraps, Zuckerrübe und Silomais gegenüber. Auch hier wird der extensive Charakter des KUP-Anbaus deutlich. Die CO2-Äquivalent- Emissionen beim Anbau der Feldfrüchte übersteigen die von KUP um ein Vielfaches. Am schlechtesten schneidet der Anbau von Zuckerrüben mit einem Output von knapp 10.000 CO2-Äquivalenten pro Jahr und Hektar ab.

In Tabelle 3 ist die CO2-Äquivalent-Bilanz der Bewirtschaftung von KUP dargestellt. Referenzsystem ist die Verbrennung von Heizöl. In Holz ist eine große Menge an CO2-Äquivalenten gespeichert (–18.504 kg CO2-Äq./a*ha), die später bei der Verbrennung der Hackschnitzel wieder freigesetzt wird. In diesem Fall wurde Heizöl durch die thermische Verwertung der Hackschnitzel ersetzt, so dass eine Gutschrift für die entsprechend substituierte Menge Heizöl erfolgt (–13.500 kg CO2-Äq./a*ha). Von der Gutschrift werden die CO2-Äquivalent-Emissionen abgezogen, die durch die Bewirtschaftung (Anlage, Pflege, Ernte und Rodung) entstanden sind. Das resultierende Gesamtergebnis (»Saldo«) entspricht der Netto-CO2-Ersparnis (–13.087 kg CO2-Äq./a*ha) und zeigt, dass der Anbau von KUP und die Verwertung der Hackschnitzel zur Energieproduktion vorteilhaft gegenüber dem fossilen Energieträger Heizöl ist.
Diagramm, das die Treibhauspotentiale miteinander vergleicht

Abb.8: Treibhauspotenzial von KUP (nach Bystricky 2009, vgl. Bystricky 2015)

Diagramm, das die Eutrophierungspotentiale miteinander vergleicht

Abb.9: Eutrophierungspotenzial von KUP (nach Bystricky 2009, vgl. Bystricky 2015)

Tabelle, die die Kohlenstoffdioxid-Äquivalent-Bilanz von KUPs angibt

Tabelle 3: CO2-Äquivalent-Bilanz des Anbaus von KUP (Grafik: LWF)

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