Ein schmelzender Eisberg am 19. Juli 2007 vor der Insel Ammassalik in Ostgronland. Nach dem dramatischen Gipfel auf der indonesischen Ferieninsel Bali vor einem Jahr haben die Verhandlungen ueber einen neuen globalen Klimapakt längst die Mühen der Ebene erreicht. Im polnischen Posen (Poznan) versuchen Experten aus aller Welt ab Montag (1.12.) erste Pfloecke einzurammen, um den hoch komplizierten Vertrag bis Ende 2009 fertig zu bekommen.

Bioenergie – im Spannungsfeld zwischen Klimaschutz und Klimawandel


2.3.2009
Bioenergie ist seit einigen Jahren eine wesentliche Größe unter den erneuerbaren Energien geworden. Die Bioenergieerzeugung hat Potenzial, neue Pflanzensorten versprechen gute Erträge. Aber die drohende Klimaveränderung birgt Gefahren – und Chancen.

Ein Landwirt besprüht bei Herzfelde östlich von Berlin mit einem Spezialfahrzeug ein Rapsfeld mit Pflanzenschutzmittel.Raps ist die wichtigste Pflanze bei der Produktion von Biodiesel. (© AP)

Veränderung durch Klimawandel und Anpassungsbedarf



Dass der Klimawandel ein Fakt ist, lässt sich spätestens seit dem letzten Sachstandsbericht des UN-Klimarates nicht mehr leugnen. Ein zügiges Handeln ist dringend geboten. Unter diesem Gesichtspunkt sollen die folgenden Ausführungen beleuchten, welchen Beitrag erneuerbare Energien im Allgemeinen und Bioenergie im Speziellen zum Klimaschutz leisten können. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erzeugung und Nutzung von Bioenergie in Deutschland. Der Import von Biomasse oder insbesondere von Biokraftstoffen unterliegt ab dem kommenden Jahr 2009 einer Zertifizierung, welche die Nachhaltigkeit des Anbaus und der Umwandlung sicherstellen soll. Kann ein solches Zertifikat nicht vorgelegt werden, muss im schlimmsten Fall davon ausgegangen werden, dass mit der Nutzung dieser Bioenergie sogar eine Mehrbelastung von Klima und Umwelt aufgrund nicht-nachhaltiger Anbaumethoden einhergehen kann. Auf diese Aspekte kann im Folgenden aber nicht näher eingegangen werden.

Dargestellt wird, welche Optionen und Chancen sich aus der Nutzung von Bioenergie für die deutsche Landwirtschaft ergeben; beleuchtet werden soll aber auch, welche Risiken der Klimawandel selbst für den Ausbau der Nutzung von Bioenergie mit sich bringt.

Bioenergie als Baustein im Energiesystem



Die energetische Nutzung von Biomasse ist ein wichtiger Baustein für den Aufbau von zukunftsfähigen Energiesystemen und gewinnt national wie international zunehmend an Bedeutung. Insbesondere vor dem Hintergrund des Klimawandels sowie der zunehmenden Verknappung fossiler Ressourcen stellt der Einsatz erneuerbarer Energien - neben der notwendigen Steigerung der Energieeffizienz in allen Bereichen - eine wichtige Säule des Klimaschutzes dar.

Derzeit liefern erneuerbare Energiequellen in Deutschland rund sechs Prozent des Primärenergieverbrauchs. Biomasse als Energieträger spielt dabei mit einem Anteil von rund 70 Prozent eine Hauptrolle. Diese wird dadurch gefestigt, dass Biomasse als einzige unter den Erneuerbaren Energien flexibel im Strom-, Wärme und Kraftstoffsektor eingesetzt werden kann.

Politische Ausbauziele für Bioenergie



Den flexiblen Einsatzmöglichkeiten entsprechend, wurde der Bioenergie durch die Bundesregierung ein besonderer Stellenwert im Maßnahmenpaket zur Förderung der erneuerbaren Energieträger eingeräumt. Für die Bioenergie relevant sind dabei

  • die Novelle des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG), die zum Ziel hat, deren Anteil an der Stromerzeugung bis 2020 auf bis zu 30 Prozent zu erhöhen,
  • das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, mit dem Ziel über eine Nutzungspflicht im Neubau den Anteil Erneuerbarer bis 2020 auf 14 Prozent anzuheben und schließlich
  • die Novellierung des Biokraftstoffquotengesetzes, um den Anteil der Biokraftstoffe bis 2020 auf 20 Volumenprozent (17 Prozent energetisch) anzuheben.
Diese Maßnahmen sind ein Teil des Integrierten Energie- und Klimaprogramms der Bundesregierung, das eine 36-prozentige Minderung der Treibhaugasemissionen bis zum Jahr 2020 (im Vergleich zu 1990) zum Ziel hat. In allen Sparten (Wärme, Strom und Kraftstoffe) sind Ausbauziele benannt, es muss jedoch die Frage gestellt werden, in wie weit insbesondere die Erzeugungspotenziale der Bioenergie in Deutschland ausreichen, ihren postulierten Beitrag zu decken. Bis ein geeignetes Nachhaltigkeits-Zertifikat vorliegt welches die Erzeugung und Umwandlung von Biomasse nur in dem Umfang und mit den Methoden erlaubt, die sowohl positive Effekte für Klima und Umwelt sicherstellt als auch Sekundäreffekte durch die Verdrängung konventioneller Landwirtschaft ausschließt, muss von einem Import von Biomasse oder Biokraftstoffen aus Drittländern abgeraten werden. In diesem Artikel wird daher nur die Erzeugung und Nutzung von Bioenergie in Deutschland betrachtet.


Potenziale der Bioenergieerzeugung auf deutschen Ackerflächen



Bereits heute existiert eine Vielzahl an Optionen, unterschiedliche Biomasse-Rohstoffe in feste, flüssige oder gasförmige Form umzuwandeln und anschließend energetisch zu nutzen. Im Jahr 2007 sind bereits über 2 Millionen Hektar für den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen zur stofflichen und energetischen Nutzung belegt worden. Das entspricht rund 17 Prozent der gesamten Ackerfläche in Deutschland.

Entwicklung der Flächenbelegung für Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland. Quelle: Wuppertal Institut nach "Statistik der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR", 2007.Entwicklung der Flächenbelegung für Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland. Quelle: Wuppertal Institut nach "Statistik der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR", 2007.
Unter den Anwendungen, die auf dem gezielten Anbau von Energiepflanzen basieren, hat Raps für die Produktion von Biodiesel derzeit die größte Bedeutung. Deutschlandweit sind zu diesem Zweck im Jahr 2007 rund 1,2 Millionen Hektar Fläche oder 9 Prozent des Ackerlandes belegt worden. Die geschätzte nachhaltige pflanzenbauliche Obergrenze (aufgrund von Fruchtfolgebeschränkungen, Bodeneignung etc.) von bundesweit einer Millionen Hektar ist damit bereits überschritten; eine Ausweitung des Rapsanbaus ist daher nicht zu erwarten.

Auch die Kultivierung von Energiepflanzen für die Biogasproduktion nimmt bereits einen beachtlichen Anteil der Fläche ein: etwa 3,5 Prozent oder 400.000 Hektar waren es bundesweit in 2007. Dabei hat die Biogasbranche im vergangenen Jahr 2006 einen regelrechten Boom erlebt. Die Anzahl der Biogasanlagen ist stark angestiegen. Die installierte Leistung hatte sich seit dem Jahr 2004 mehr als verdoppelt, so dass allein dieser Teil der Biomassenutzung bereits mehr als ein Prozent der gesamten deutschen Stromerzeugung bereitstellte.

Für die Produktion von Biogas aus fermentativen Prozessen wird - neben der Nutzung von Gülle - vor allem Mais als Substrat verwendet. Diese C4-Pflanze eignet sich für die Fermentation zu Biogas in besonderer Weise. Weniger häufig kommen heute Getreide- und Grassilagen als Substrate zum Einsatz. Das Einsatzspektrum wird sich längerfristig deutlich ausweiten lassen: bisher weniger beachtete Sorten wie Sorghumhirsen, etwa Sudangras und Zuckerhirse, sowie Topinambur können zukünftige Energiepflanzen zur Biogasproduktion sein.

Der starke Anstieg der Produktion von Pflanzen für die Bereitstellung von Biodiesel und Biogas in den letzten Jahren hat dazu beigetragen, eine regelrechte Goldgräberstimmung auszulösen: Bioenergie schien der Ausweg aus der ökonomischen Krise vieler Landwirte zu sein. Entsprechend hoch werden die Potenziale der Bereitstellung oft geschätzt: Mit 4 Millionen Hektar soll gut ein Drittel der gesamten Ackerfläche in Deutschland für die Erzeugung von Bioenergie freigestellt werden können.

Angesichts dieser Ausbauziele mahnen nicht nur Umweltschützer zur Vorsicht: Eine Konkurrenz um die nur begrenzt verfügbare Anbaufläche besteht nicht nur zwischen Bioenergie (und hier den verschiedenen Einsatzoptionen wie z.B. Biodiesel, Bioethanol und Biogas) und dem Nahrungsmittelsektor. Auch Aspekte des Naturschutzes müssen weiterhin beachtet werden. So steht in Frage, ob ein intensiver Anbau von Energiepflanzen auf Stilllegungsflächen mit ökologischem Wert (z.B. Biodiversität, Schutz von Lebensräumen für Flora und Fauna, etc.) nachhaltig erfolgen kann.

Der Einsatz von Bioenergie stellt eine wesentliche Größe unter den erneuerbaren Energien dar – der Ausbau dieser Option sollte aber in jedem Fall mit Augenmaß und unter Berücksichtigung aller Auswirkungen auf Umwelt und Klima erfolgen.

Bioenergie und Einfluss des Klimawandels; Anpassungsbedarf



Im vorhergehenden Abschnitt wurde die besondere Bedeutung der Bioenergie zur Erreichung der Klimaschutzziele dargestellt. Nun stellt sich die Frage, welche Folgen der Klimawandel selbst auf die Produktionsbedingungen der Bioenergie hat: Ob er diese beeinträchtigt oder begünstigt und gegebenenfalls Anpassungsmaßnahmen notwendig macht. Grundsätzlich ist zu differenzieren zwischen Auswirkungen auf die Sicherheit und die Dimensionierung der Anlagen des Energiesystems einerseits und die Ertragsfunktion der jeweiligen Quelle erneuerbarer Energie andererseits. Mit Blick auf landwirtschaftlich produzierte Biomasse erscheint es sinnvoll, hier lediglich den letzten Aspekt in den Fokus zu nehmen.

Der auslösende Parameter der klimatischen Veränderungen ist die atmosphärische Temperatur, über sie ergeben sich weitere Veränderungen, so z.B. des Niederschlages und des Windes. Im globalen Durchschnitt wird die Temperatur in den kommenden Jahrzehnten deutlich ansteigen; ein tatsächliches Ausmaß um den Faktor zwei ist bereits unvermeidlich, das Ausmaß darüber hängt davon ab, auf welchem Level es uns gelingt, den Anstieg unserer Treibhausgaskonzentration zu begrenzen. Die regionalen Klimamodelle weisen dementsprechend für Deutschland einen deutlichen Temperaturanstieg aus. Verglichen mit dem Zeitraum von 1961 bis 1990 werden die Temperaturen um die Mitte dieses Jahrhunderts vor allem im Sommer, Herbst und Winter deutlich, zum Teil über 2 Grad, ansteigen. Im Süden und Osten des Landes wird das tendenziell stärker der Fall sein als in den übrigen Teilen des Landes.

Eine Temperaturerhöhung um zwei Grad in 70 Jahren mag auf den ersten Blick gering erscheinen, möglicherweise sogar als positiv empfunden werden. Es muss jedoch vor Augen geführt werden, dass die Erhöhung der Durchschnittstemperatur zugleich eine Erhöhung des auftretenden Werts im Falle von Temperaturextremen bedeutet. Zuletzt erlebbar war ein solches Temperaturextrem im Sommer 2003, mit gravierenden Folgen für die europäische Landwirtschaft. Im Jahr 2060 wird der Hitzesommer 2003 ein statistisch "kalter Sommer" sein.

COPA/COGECA weisen die Auswirkungen des Hitzesommers 2003 detailliert aus. Europaweit (EU 15) verursachten die klimatischen Bedingungen des Sommers 2003 Ausfälle in der landwirtschaftlichen Produktion in Höhe von mehr als 23 Millionen Tonnen, entsprechend einem Rückgang um rund 10 Prozent. Eine ähnliche Größenordnung hatten auch die Ausfälle in der deutschen Rapsproduktion.

Weitere Nebeneffekte der klimatologischen Veränderungen, wie Bodenerosion, Überflutung, Waldbrände und ähnliches sind in diese Berechnungen noch nicht mit einbezogen, könnten die Produktionsrückgänge in Zukunft jedoch weiter verstärken.

Auch für die zweite aus, landwirtschaftlicher Sicht wichtige klimatische Einflussgröße, den Niederschlag, stehen deutliche Veränderungen an. Da die Aufnahmefähigkeit wärmerer Luft für Feuchtigkeit in dritter Potenz (!) steigt, hat die Erhöhung der Temperaturen einen unmittelbaren Einfluss auf das Niederschlagsgeschehen. Aufgrund der hohen Sensitivität ist die regionale Ausdifferenzierung bei diesem Parameter jedoch ungleich komplexer als im einfacheren Fall der Temperatur. Dennoch lassen sich auch für die Niederschläge (statistische) Prognosen für Deutschland ableiten. Es zeichnet sich ab, dass die Niederschlagsmengen im Frühjahr und Herbst zukünftig in weiten Teilen Deutschlands zunehmen werden. Der Anstieg liegt zwischen fünf und zehn Prozent, im Herbst deutlich darüber. Wie bei der Temperatur, so gilt auch bei den Niederschlägen, dass eine Erhöhung der durchschnittlichen Regenmengen auch eine Zunahme von Extremereignissen, in diesem Fall Starkregen oder extrem lang anhaltende Niederschläge, mit sich bringt. Es wird deswegen häufiger zu Hochwasserereignissen kommen, die Folgen für die landwirtschaftliche Produktion liegen auf der Hand.

Während die Szenarien für Deutschland in den Wintermonaten kaum veränderte Niederschlagsmengen aufzeigen, muss für die Sommermonate mit, teilweise erheblichen, Rückgängen der Regenniederschläge gerechnet werden. Besonders im Süden des Landes können diese in einigen Gebieten zwischen 20 und 30 Prozent liegen. Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen haben sich mit der Frage befasst, was die beschriebenen Veränderungen der klimatologischen Parameter für die landwirtschaftliche Produktion und ihren Ertrag in Deutschland bedeuten.

Der Pflanzenertrag ist vor allem eine Funktion der Bodenqualität und des Niederschlags - er nimmt mit sinkendem Niederschlag ab. Kulturen auf lehmigen Böden reagieren aufgrund der besseren Speicherkapazität etwas weniger stark auf verringertes Wasserangebot.

Neben dem verfügbaren Niederschlag während der Vegetationsperiode müssen auch Wetterereignisse im Frühjahr und in der Erntezeit berücksichtigt werden. Starkregen etwa kann kleine Pflanzentriebe schädigen, indem diese geknickt werden und sich nicht wieder aufrichten; der Boden kann unterspült und damit schlechter befahrbar werden, so dass die Ernte erschwert wird und der Ertrag sinkt.

Aber der Auslöser des Klimawandels kann auch einen positiven Einfluss auf das Pflanzenwachstum haben. In einem mehrjährigen Versuch zur Freiland-Anreicherung von CO2 sind verschiedene, teils gegenläufige Effekte einer erhöhten Kohlendioxidkonzentration auf Getreide und Zuckerrübe festgestellt worden. Da CO2 als Dünger wirkt, der die Photosynthese anregt, wird die Biomassebildung gesteigert. Während in der Zuckerrübe die Bildung von Zucker gefördert wird, sinkt andererseits die Qualität des Getreides durch einen Rückgang der Rohproteinbildung ab. Die Eignung der Umsetzung zu Energie wird dadurch aber weniger beeinträchtigt als die Bereitstellung von Nahrungsmitteln.

Insgesamt kann aus dem Ergebnis des Freiland-Anreicherungsversuchs unter günstigsten Bedingungen eine Steigerung der Getreide- und Zuckerrübenerträge abgeleitet werden. Eine genaue Untersuchung aller überlagerten Effekte, die mit dem Klimawandel verbunden sind, steht aber bislang noch aus. Dazu sind insbesondere auch die regionalen Aspekte der Bodenbeschaffenheit und der Wasserverfügbarkeit zu berücksichtigen.

Fazit



Bioenergie ist bereits eine wesentliche Größe im deutschen Energiesystem und ihre Bedeutung wird in den kommenden Jahren weiter zunehmen. Um diese Nutzungsausweitung nachhaltig zu gestalten, gilt es, wesentliche Rahmenbedingungen in den Blick zu nehmen. Die Produktionsflächen in Deutschland sind begrenzt, die Verwendungsmöglichkeiten der Biomasse zahlreich und ein wesentlicher Einflussfaktor - das Klima - wird sich in den kommenden Jahren deutlich verändern. Wie sich positive und negative Effekte des Klimawandels letztendlich quantitativ auf die produzierbaren Mengen auswirken werden, ist derzeit noch schwer abzuschätzen. Als gesichert kann jedoch bereits heute angesehen werden, dass die postulierten Ziele zum Ausbau der Bioenergienutzung einer kritischen Prüfung hinsichtlich der Stabilität unter Klimawandelbedingungen unterzogen werden müssen.

Aktuelle Diskussionen um notwendige Nachhaltigkeitsbestimmungen insbesondere für verarbeitete Biomasse, wie z.B. Biokraftstoffe aus heutigen Schwellen- und Entwicklungsländern zeigen, dass die Lösung für die Begrenzung des Potenzials in Deutschland auf keinem Fall im unkontrollierten Import liegen kann. Wenn nicht durch ein anerkanntes Zertifikat nachgewiesen werden kann, dass die Biomasse unter nachhaltigen Bedingungen erzeugt und umgewandelt worden ist, könnten im Endeffekt statt Klima- und Umweltentlastungen sogar Mehrbelastungen entstehen.



 

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