Post on 05-Apr-2015
© FH-Prof. Dr. Bernhard Zimmer – Regensburg, 15.10.2011
Holz und Klimaschutz
Welche Bedeutung hat der Rohstoff Holz
Bernhard Zimmer
Bayerisches Institut für Nachhaltige Entwicklung
Hosemannstraße 2883451 Piding
zimmer@bifne.de
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Nachhaltigkeit
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Nachhaltigkeit„Sustainable development meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.“(Brundtland Report 1987)
Nachhaltig ist eine Entwicklung,
„die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht,
ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebensstil zu wählen.“
(Brundtland Bericht I (1987))
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Nachhaltige Entwicklung – ein Prozess
Ökonomie:wirtschaftlich sinnvoll
Ökologie:integrierbar in natürliche Kreisläufe
Soziales:gleiches Recht für Alle: fair
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Holz - Zusammensetzung
Eine Tonne Holzatro:
– 500 kg Kohlenstoff
– 430 kg Sauerstoff
– 60 kg Wasserstoff
– 10 kg andere Elemente
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Holzbildung durch Photosynthese
•Photosynthese:
•6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
•Modellrechnungzur Berechnung der Massenströme beim Aufbau von Holz:
•8,4 CO2 + 12 H2O C8,4H12O5,4 + 8,7 O2 + 6 H2O
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Zukunft der Holzverwendungnach Prof. Dr. Horst Schulz (1978)
Schulz, H. (1978): Holz als Rohstoffreserve der Zukunft. Forstw. Cbl., 97: 57-66
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Holz der nachwachsende Rohstoff
Holznutzung
Nutzholz
Energieholz
Zement
Rohstahl
Primäraluminium
Kunststoffe Produktionsmenge [t]
Quellen: FAO (2007); IAI (2009); VDZ (2009);worldsteel (2009);
•Produktion weltweit für das Jahr 2007:
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Holz der nachwachsende Rohstoff
Holznutzung
Nutzholz
Energieholz
Zement
Rohstahl
Primäraluminium
KunststoffeProduktionsmenge [m³]
Quellen: FAO (2007); IAI (2009); VDZ (2009);worldsteel (2009);
•Produktion weltweit für das Jahr 2007:
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Vielfalt: Baum- und Holzarten
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Vielfalt: Strukturen und Eigenschaften
• Photos: B. Zimmer
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Einschnitt mittels einer mobilen Bandsäge
• EU-alfa-Projekt: Incorporating Wood Properties into Forest Tree Breeding Programs „GEMA – Genetic de la Madera“
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Chacte’ cokCoxmocalix spectabilis Standl. (Rubiaceae)
ChechemMetopium brownei (Jacq.) Urban (Anacardiaceae)
• EU-alfa-Projekt: Incorporating Wood Properties into Forest Tree Breeding Programs „GEMA – Genetic de la Madera“
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Qualität:
• Photos oben: B. Zimmer; Photo unten: HAF
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Holzqualität
• Photos oben: B. Zimmer
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Holz- und Verarbeitungsqualität:
• Photos oben: B. Zimmer
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Kohlenstoffspeicher sowie deren jährliche Änderung
Ozeane(38000 Gt)
W älder(1648 G t)
Landpflanzen(2060 G t)
Atmosphäre(750 Gt)
+3
+2
+2
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Kohlenstoffspeicher „Holzprodukte“
W älder(1648 G t)
Landpflanzen(2060 G t)
+2
Ozeane(38000 Gt)
Holzprodukte(14 Gt )
Atmosphäre(750 Gt)
+3(+2)
+0,5(+1,4)
+2
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Lebenszyklus von Produkten (Gebäuden)
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Der Lebensweg aller Holzprodukte beginnt im Wald
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Sachbilanz der Photosynthese
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Primärwälder - Urwälder
Bio
ma
sse
Ze it
C O -Inp ut = C O -O utp ut2 2
Ke ine Ho lznutzung
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WirtschaftswälderBi
om
ass
e
Ze itHo lznutzung
C O -Inp ut > C O -O utp ut2 2
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Life Cycle Assessment (LCA)Bewertung der ökologischen Qualität
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Die Sachbilanz
•Erfassung aller Input- und Outputströme
– Energie
– Betriebsstoffe
– Hilfsstoffe
– Emissionen aller Art
E n e r g i e , f o s s i l
E n e r g i e , r e g e n e r a t i v
W a s s e r
B e t r i e b s -s t o f f
H i l f s s t o f f
I n p u t
E m i s s i o n ,g a s f ö r m i g
E m i s s i o n ,f l ü s s i g
E m i s s i o n ,f e s t
W a s s e r
A b w ä r m e
L ä r m
O u t p u t
A l t h o l z A l t f e n s t e r . . . . . . . . . .
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Kohlenstoffkreislauf (Holzbau):
Wirkungskategorie:
Treibhauspotenzial
GWP100
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Das Treibhauspotential (GWP100)
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
Beton Ziegel Kalksandstein Porenbeton Schnittholz(u=30-40%)
GW
P [
kg
]
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Nachhaltige Holznutzung
Holz ist ein nachwachsender Rohstoff
Holz ist auch ein nachwachsender Energieträger
Holz ist ein regional verfügbarer und wertvoller Roh-, Bau- und Werkstoff
Holz ist aber auch ein „begrenzter“ Rohstoff
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Hohe Rohstoffausnutzung
Die während der Produktion anfallenden Resthölzer sind entweder Rohstoff für andere Produkte oder können zur Energieerzeugung eingesetzt werden.
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Forstliche Produktion
Bestandesbegründung
Kulturpflege
Jungwuchspflege
Läuterung
Durchforstung - ErnteDurchforstung - Rücken
Endnutzung - ErnteEndnutzung - Rücken
KalkungPestiz ideinsatzW egebauEntrindung
K o h l e n s t o ff s p e i c h e rF i c h t e n h o l z
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Holztransporte
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Holz braucht keine langen Transportwege
Holz wächst dezentral und braucht deshalb keine langen Transportwege
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Energieeffizienz
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Späne undHackschnitzel
SonstigesRestholz
Schnittholz, frisch Schnittholz, frischund imprägniert
Schnittholz,technischgetrocknet
Schnittholz,getrocknet und
imprägniert
Hobelware, frisch Hobelware,technischgetrocknet
Schnittholzproduktion (regenerativ)
Schnittholzproduktion (fossil)
Rundholztransport
Forstwirtschaft
Die Holzbe- und -verarbeitung ist energieeffizient; der Anteil an erneuerbaren Energieträgern ist überdurchschnittlich groß.
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Schnittholzherstellung
Verbrauch an fossiler Prim ärenergie
Forstliche Produktion
Rundholztransport (300km)
Rundholztransport (50km)
Einschnitt
Technische Trocknung
K o h l e n s t o ff -s p e i c h e r
F i c h t e n h o l z
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Kohlenstoffspeicher HolzBeispiel: GWP
100 für Furnierschichtholz (Kerto)
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Kohlenstoffspeicher HolzGWP100
für die Produktion eines Fertighauses
(Haas)
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Materialvergleiche
Masse Primärenergieverbrauch Energie-
[kg]
fossil [MJ]
erneuerbar [MJ]
gesamt [MJ]
inhalt [MJ]
Brettschichtholz 2398 25317 10850 36167 39802
Stahl 3980 51740 2388 54128 0
Stahlbeton 14838 15816 890 16706 0
Tab. 1: Materialvergleich für einen 20 m Dachbinder
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Holz als Energieträger – vom Wald direkt in den Ofen (BHKW) ?
Waldhackschnitzel
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Holz als Energiequelle im Haus
o Scheitholz
o Holzbriketts
o Hackschnitzel
o Holzpellets
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Ökobilanz (LCA) - Pelletherstellung
Quelle: Witzlinger (2002)
81%
19%
o Energieeinsatz versus Energieinhalt (Hu)
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Effizienz: Bereitstellung von Waldhackgut
Einsatz von Primärenergie im Verhältnis zum Heizwert (Hu)
Holzernte
Rücken
Hacken
Transport zum Heizkraftwerk
Holz:
Energiespeicher
Szenario für Nadelholz (x=50%):
Kleinprivatwald – Waldrestholz
Feller-Buncher Vollbaumnutzung
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Effizienz: Bereitstellung von Waldhackgut
0
10
20
30
40
50
60
70
Prim
ären
ergi
e-E
insa
tz [k
Wh/
MW
h]
T ransport 2 21,1 32,3 5,8 8,9 2,6 4,0 2,6 4,0 2,6 4,0
Transport 1 3,5 5,4
Hacken 10,9 16,6 3,8 5,8 3,0 4,7 3,0 4,7 3,0 4,7
Rücken 6,3 9,7 2,7 4,2 2,4 3,7 3,2 4,9 6,9 9,7
Holzernte 3,9 6,0 3,9 6,0 5,1 7,8 5,1 7,8 5,1 7,8
LH-30% NH-50% LH-30% NH-50% LH-30% NH-50% LH-30% NH-50% LH-30% NH-50%
Kleinprivatwald-Waldrestholz
Profi-Waldrestholz Profi mit Zwischenlager im
Wald
Profi mit Holzlogistik-Zentrum
Feller-Buncher - Vollbaumnutzung
Einsatz von Primärenergie für Waldhackschnitzel-Sortimente in den einzelnen Szenarien in kWh pro MWh (Hackschnitzel) dargestellt für die wesentlichen Prozesse. Deutlich wird der Einfluss der Holzarten
• Zimmer B. (2010): Wie umweltfreundlich ist die Energie aus Biomasse? AFZ-DerWald, Heft 6, S. 14-17.
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Treibhauspotenzial (GWP100) – der „Carbon Footprint“
Szenario: "Kleinprivatwald" - MIX-50%
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2
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l
Saldo GWP100
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
[kg
CO
2-Ä
qu
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len
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ro M
Wh
Bre
nn
sto
ff]
• Zimmer B. (2010): Wie umweltfreundlich ist die Energie aus Biomasse? AFZ-DerWald, Heft 6, S. 14-17.
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Grüne Energie für Berlin?
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Vielfalt: Holznutzung und Holzverwendung
• Photos: B. Zimmer
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Nachhaltigkeit, weil wir haben die Erde nur geborgt von unseren Kindern.
Vielen Dank
für Ihre
Aufmerksamkeit !