Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

102 6 Modellierung des globalen Potenzials von Energiepflanzen
Kasten 6.1-1
Potenzialdefinitionen
Zur Diskussion der Potenziale verschiedener Energieträger
werden meist folgende Begriffe zugrunde gelegt: theoretisches
Potenzial, technisches Potenzial, wirtschaftliches
und nachhaltiges Potenzial (WBGU, 2003a). Im Rahmen
dieses Gutachtens werden dabei folgende Definitionen
unterschieden:
Theoretisches Potenzial
Das theoretische Potenzial bezeichnet die physikalische
Obergrenze der aus einer bestimmten Quelle zur Verfügung
stehenden Energie. Im Fall der Sonnenenergie wäre
dies die gesamte, auf die jeweils betrachtete Fläche einfallende
solare Strahlung. Dieses Potenzial berücksichtigt
also weder Flächennutzungseinschränkungen noch die Wirkungsgrade
der Konversionstechnologien.
Technisches Potenzial
Das technische Potenzial ist technologiespezifisch definiert
und leitet sich über den Jahreswirkungsgrad der jeweiligen
Umwandlungstechnologie aus dem theoretischen Potenzial
ab. Zusätzlich werden Einschränkungen bezüglich der für
die Energiegewinnung realistischerweise zur Verfügung
stehenden Flächen berücksichtigt. Die bei der Flächenauswahl
zugrunde gelegten Kriterien werden in der Literatur
nicht einheitlich gehandhabt. Technische, strukturelle und
ökologische Restriktionen sowie gesetzliche Vorgaben
werden hierbei zum Teil berücksichtigt. Die Höhe des technischen
Potenzials der verschiedenen Energiequellen ist
flächen zur Bewahrung der biologischen Vielfalt und
der Ökosystemfunktionen ausgeschlossen wurden.
Frühere Studien zum globalen Potenzial von Bioenergie
kommen zu einer weiten Spanne von Ergebnissen.
So zeigt ein Vergleich von Studien zum Beitrag
der Bioenergie in künftigen Energiesystemen,
dass Schätzungen für das Jahr 2050 von 47 EJ pro
Jahr bis 450 EJ pro Jahr reichen (Berndes et al.,
2003). Der vergleichsweise niedrige Wert des WBGU
ist auf die angesprochene Berücksichtigung von konkurrierenden
Landnutzungsansprüchen sowie auf
die Annahme zum Teil unrealistisch hoher Erträge
anderer Abschätzungen zurückzuführen (WBGU,
2003a). Im Folgenden soll eine Auswahl neuerer Studien
zum globalen Bioenergiepotenzial diskutiert
werden. Bei allen Potenzialzahlen handelt es sich um
den Bruttoenergiebetrag, d. h. eventuelle Umwandlungsverluste
bei der Konversion zur Endenergie
sind nicht berücksichtigt.
Hoogwijk et al. (2003) werten bestehende Studien
aus und untersuchen den Einfluss verschiedener Faktoren
auf den Anteil der Bioenergie aus unterschiedlichen
Quellen an der globalen Energieerzeugung
im Jahr 2050. Die zugrunde liegenden Studien variieren
für ihre Abschätzung den zukünftigen Nahrungsbedarf
der Menschheit (beeinflusst von Bevölkerungsentwicklung
sowie Ernährungsgewohnhei-
demnach kein scharf definierter Wert, sondern von zahlreichen
Randbedingungen und Annahmen abhängig.
Wirtschaftliches Potenzial
Dieses Potenzial bezeichnet den unter den ökonomischen
Rahmenbedingungen (zu einem bestimmten Zeitpunkt)
wirtschaftlich nutzbaren Anteil des technischen Potenzials.
Für Biomasse werden hierunter beispielsweise jene Mengen
verstanden, die in Konkurrenz mit anderen Produkten
und Landnutzungen wirtschaftlich erschließbar sind. Die
ökonomischen Rahmenbedingungen sind insbesondere
durch politische Maßnahmen deutlich beeinflussbar.
Nachhaltiges Potenzial
Dieses Potenzial einer Energiequelle berücksichtigt alle
Dimensionen der Nachhaltigkeit. Hierzu müssen in der
Regel verschiedene ökologische und sozioökonomische
Aspekte bewertet werden. Die Abgrenzung des nachhaltigen
Potenzials ist unscharf, da je nach Autor auch beim
technischen oder wirtschaftlichen Potenzial bereits ökologische
Aspekte berücksichtigt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen
Potenzialdefinitionen aufgrund sehr unterschiedlicher
Definitionen verschiedener Autoren nicht notwendigerweise
eine schrittweise Verschärfung in der obigen Reihenfolge
implizieren. So bestimmt die in diesem Kapitel
beschriebene, vom WBGU in Auftrag gegebene Modellierung
beispiels weise ein „technisches nachhaltiges Potenzial“,
da eine gleichzeitige Bewertung der Wirtschaftlichkeit
aufgrund fehlender integrierter Modelle leider nicht
erfolgen kann.
ten), unterschiedliche Anbausysteme für Nahrungs-
und Futtermittel (intensiver und extensiver Anbau)
sowie unterschiedliche Annahmen über Produktivität,
Landverfügbarkeit sowie Bedarf für stoffliche
Biomassenutzung. Nur bereits bestehende Naturschutzflächen
werden von der Bioenergieproduktion
ausgenommen. Die resultierenden Abschätzungen
für das Jahr 2050 spannen einen weiten Bereich
von möglichen Werten von 33–1.135 EJ pro Jahr auf.
Aufschlussreich ist die Verteilung dieses Bioenergiepotenzials
auf die verschiedenen Quellen: Schätzungen
für Bioenergieproduktion auf bestehenden
landwirtschaftlichen Flächen (nach Deckung des
Nahrungsmittelbedarfs der wachsenden Weltbevölkerung)
reichen von 0–988 EJ pro Jahr (der Wert 0
kommt unter der Annahme zustande, dass alle bestehenden
Agrarflächen für die Nahrungsmittelproduktion
benötigt werden), auf degradierten Böden
von 8–110 EJ pro Jahr sowie aus biogenen Abfällen
und Reststoffen (land- und forstwirtschaftliche
Reststoffe, Dung, organische Abfälle) von 62–108 EJ
pro Jahr. Werte für die stoffliche Nutzung von Biomasse
reichen von 83–116 EJ pro Jahr (Hoogwijk et
al., 2003). Diese Zahlen machen die Bedeutung von
Annahmen über den zukünftigen Flächenbedarf zur
Sicherung der Ernährung der Menschheit deutlich.
Sehr hohe Potenziale (etwa im Bereich von 1.000 EJ