Einsatz der Bioenergie in Abhangigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur: Warmetechnologien zwischen technischer Machbarkeit, okonomischer Tragfahigkeit, okologischer Wirksamkeit und sozialer Akzeptanz 3834808199, 9783834808196 [PDF]

Zitiervorschau

Till Jenssen Einsatz der Bioenergie in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur

VIEWEG+TEUBNER RESEARCH

Till Jenssen

Einsatz der Bioenergie in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur Wärmetechnologien zwischen technischer Machbarkeit, ökonomischer Tragfähigkeit, ökologischer Wirksamkeit und sozialer Akzeptanz

VIEWEG+TEUBNER RESEARCH

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades des Doktors der Ingenieurwissenschaften an der Fakultät Raumplanung der Technischen Universität Dortmund, 2009

1. Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg+Teubner | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2010 Lektorat: Ute Wrasmann | Britta Göhrisch-Radmacher Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0819-6

Bild: Christoph Kappler

Dank „Holzhacken ist deshalb so beliebt, weil man bei dieser Tätigkeit den Erfolg sofort sieht.“ Albert Einstein Um die Forschungen an dieser Dissertation abschließen zu können, benötigte ich Informationen, Konflikte, Empathie und Katharsis. Ich möchte mich deshalb bei all denjenigen bedanken, die mich auf die eine oder andere Weise unterstützt und somit letztendlich zum Gelingen dieser Untersuchung beigetragen haben. Die Arbeit ist während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am „Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung“ (IER) entstanden. Dafür, dass mir während dieser Zeit die notwendigen wissenschaftlichen Freiheiten eingeräumt, mannigfaltige Reibungsflächen angeboten sowie Chancen zur persönlichen Weiterentwicklung gegeben wurden, möchte ich mich insbesondere bei Alfred Voß bedanken. Für die Beratung und die engagierte Betreuung gilt Hans-Peter Tietz ein sehr großer Dank, denn er hat mir bei einigen Richtungsentscheidungen mit wichtigen Ratschlägen geholfen und mir vielfach den Mut für sinnvolle Vereinfachungen gegeben. Für seine wertvollen Anregungen und die bereichernde wie kreativ-kritische Unterstützung im Fortgang der Arbeit möchte ich mich bei Stefan Siedentop herzlich bedanken. Ein besonderer Dank geht an Ludger Eltrop, der mir bei der thematischen Ausrichtung stets die notwendige Rückendeckung gegeben und mich durch gelegentliche Meinungsverschiedenheiten zu weitergehenden Überlegungen angetrieben hat. Weiterhin gilt mein Dank Sabine Baumgart für die Übernahme der Prüferfunktion. Während der Erstellung dieser Arbeit bin ich an einer Reihe von Forschungsaufgaben beteiligt gewesen, insbesondere sind das von der Europäischen Union (EU) geförderte Projekt „POLYCITY“, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beauftragten Forschungsvorhaben „EnerKey“ und

VIII

Dank

„Energie nachhaltig konsumieren – Nachhaltige Energie konsumieren“ sowie die Erstellung des „Wärmeatlas Baden-Württemberg“ für das „Baden-Württemberg Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung“ (BWPLUS) zu nennen. Die Bearbeitung dieser Forschungsaufgaben sowie die Auseinandersetzung und Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen hat mir wichtige Impulse geliefert und mir zu einem breiteren und tiefgründigeren Verständnis der Bioenergie verholfen. Ich habe die vorliegende Untersuchung in einem bemerkenswerten Arbeitsumfeld mit sehr herzlichen Kollegen erstellen dürfen und möchte mich deshalb bei allen Mitarbeitern der Abteilung „Systemanalyse und Erneuerbare Energien“ (SEE) bedanken. Insbesondere gilt dies für Andreas König und Doruk Özdemir, die zur Diskussion meiner Fragen immer „available“ waren sowie für Daniel Zech, der sich um das Aufspüren von Fehlern in meinen excel-sheets verdient gemacht hat. Für die Gestaltung des Titelbildes geht großer Dank an meinen ehemaligen Mitbewohner Christoph, genau wie ich meinem guten Freund Nils für die Hilfe mit der Geutschen Sprache sehr danke. In diese Arbeit sind das Fachwissen und die Einstellungen vieler Interviewpartner eingeflossen, die mir für Experten- oder Bewohnerbefragungen zur Verfügung gestanden haben. Ohne sie wären viele Einblicke und die Bearbeitung des empirischen Analyseteils nicht möglich gewesen, dafür möchte ich mich herzlich bedanken. In vielen inhaltlichen und persönlichen Auseinandersetzungen haben meine Eltern Illa und Bernd ganz wesentlich dazu beigetragen, dass ich mich weiterentwickle und so letztendlich auch in die Lage versetzt werde, diese Arbeit zu verfassen. „For initiating change“ und noch viel mehr…möchte ich mich an dieser Stelle einmal ganz offiziell bedanken. Last but definitely not least möchte ich mich bei dir bedanken, honey…fürs fhätrauen und kritisieren, fürs fhästehen und aushalten und natürlich fürs dissertationsbedingte fhärnbeziehung führen…

Stuttgart, im Oktober 2009

Till Jenssen

Inhaltsverzeichnis Einführung

1

1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe

3

1.1 Zielsetzung und Fragestellung

6

1.2 Methodische Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

7

2 Bioenergie im System der Energieversorgung 2.1 Energie, erneuerbare Energie, Bioenergie

11 11

2.2 Umweltpolitische Aspekte

19

2.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauchs

21

2.4 Dezentrale Versorgungsinfrastruktur

26

2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung

31

2.6 Energiewissenschaftliche Schlussfolgerungen

38

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme41 3.1 Raum- und Siedlungsstrukturen

41

3.2 Entstehung von Raum- und Siedlungsstrukturen

44

3.3 Energie als treibende Kraft der Siedlungsentwicklung

49

3.4 Versorgung von Siedlungen

53

3.4.1 Soziale Stoffwechselprozesse

53

3.4.2 Siedlungen und ihre Belastungsüberschüsse

56

3.4.3 Versorgungsradien

60

3.5 Raumwissenschaftliche Schlussfolgerungen

64

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

67

4.1 Methodische Vorgehensweise und Bestimmung des Potenzialbegriffs 68 4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

72

4.2.1 Holzartige Biomasse

73

4.2.2 Halmgutartige Biomasse

78

4.2.3 Sonstige Biomasse

84

X

Inhaltsverzeichnis

4.2.4 Energieträger- und Energieerzeugungspotenzial 4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur

86 91

4.3.1 Raumtypisierung

92

4.3.2 Raumstrukturelle Auswertung des Energieträgerpotenzials

95

4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie

100

4.5 Entwicklungsperspektiven des Biomassepotenzials

108

4.6 Wechselwirkungen zwischen Raumstruktur und Biomasse

115

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien in verschiedenen Raum- und Siedlungsstrukturen

117

5.1 Methodische Vorgehensweise und Systemgrenzen

118

5.2 Technische Analyse

121

5.2.1 Versorgungsfälle

123

5.2.2 Brennstoffbereitstellung

132

5.2.3 Konversionstechnologien

134

5.2.4 Wärmeverteilung

141

5.3 Ökonomische Analyse

145

5.3.1 Relevante Kostengruppen 5.3.2 Tragfähigkeit der Bioenergie 5.4 Ökologische Analyse

146 152 161

5.4.1 Relevante Prozesse und Prozessketten

164

5.4.2 Wirksamkeit der Bioenergie

174

5.5 Ökonomisch-ökologische Bewertung

6 Bioenergie als sozialer Prozess

183

187

6.1 Methodische Vorgehensweise und Deutungskonzept

189

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien

191

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

200

6.3.1 Fallbeispiel Ökologischer Modellstadtteil

203

6.3.2 Fallbeispiel Bioenergiedorf

207

6.3.3 Fallbeispiel Bürgergutachten

211

6.3.4 Fallbeispiel Bürgerinitiative

215

Inhaltsverzeichnis

6.3.5 Fallbeispiel Genehmigungsverfahren 6.4 Nicht-technische Hemmnisse

XI

219 224

6.4.1 Ökonomische Hemmnisse

226

6.4.2 Personelle und institutionelle Hemmnisse

227

6.4.3 Standortbedingte Hemmnisse

228

6.4.4 Wohnsegmentbedingte Hemmnisse

229

6.4.5 Informationelle Hemmnisse

230

6.4.6 Nutzerbezogene Hemmnisse

230

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

232

6.5.1 Gefangendilemma

232

6.5.2 Investitionsdilemma

238

6.5.3 Eigner-Nutzer-Dilemma

239

6.5.4 Zieldilemma

241

6.5.5 NIMBY-Dilemma

242

6.5.6 Dilemmata in Bestand und Neubau

250

6.6 Erfahrungen aus den untersuchten Bioenergieprojekten: Lösungsansätze und Instrumente 6.7 Konfliktfelder und Rahmenbedingungen

7 Spannungsfeld Bioenergie 7.1 Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie

252 262

267 268

7.2 Kommunale Steuerungsmöglichkeiten

272

7.3 Zukünftige Aufgaben und und weitergehende Forschungsfelder

275

Quellenverzeichnis

281

Anhang

341

Anhang 4-1a Flächennutzung 2003

342

Anhang 4-1b: Flächennutzung 2007

343

Anhang 4-1c: Flächennutzung 2020

344

Anhang 5-1 Bewertungsmaßstab für die Wärmetechnologien

345

Anhang 5-2 Vollbenutzungsstunden und Gleichzeitigkeitsfaktoren

345

Anhang 5-3 Vor- und Nachlauf der Bereitstellungsketten

346

XII

Inhaltsverzeichnis

Anhang 5-4 Abschreibungsdauern

346

Anhang 5-5 Anlagenspezifischer Personalbedarf

347

Anhang 5-6 Spezifische Kosten für Hausanschlussstationen

347

Anhang 5-7 Kosten des konventionellen Referenzsystems

348

Gaspreis inklusive Verteilkosten

348

Leistungsspezifische Investitionskosten Brennwert-Kessel

348

Anhang 6-1 Fragebogen „Scharnhauser Park“

349

Anhang 6-2 Auflistung der Experteninterviews

351

Anhang 6-3: Leitfaden Experteninterviews

351

Anhang 6-4 Fragebogen „Bioprom“

355

Endnoten

359

Abbildungsverzeichnis Abbildung 1-1: Aufbau der Arbeit

8

Abbildung 2-1: Energiebasis

13

Abbildung 2-2: Verfahrensketten der Bioenergie

16

Abbildung 2-3: CO2-Kreislauf der Biomassenutzung

20

Abbildung 2-4: Primärenergieverbrauch in Deutschland

21

Abbildung 2-5: Anteil erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung

22

Abbildung 2-6: Endenergieverbrauch nach Sektoren und Anwendungsbereichen

23

Abbildung 2-7: Entwicklung von Wohnfläche und Wärmeverbrauch der Privathaushalte

24

Abbildung 3-1: Biet-Rente

45

Abbildung 3-2: System Zentraler Orte

48

Abbildung 3-3: Phasen der Siedlungsentwicklung

49

Abbildung 3-4: Austauschprozesse zwischen Mensch und Umwelt

54

Abbildung 3-5: Räumliche Ebenen von Stoffwechselprozessen

57

Abbildung 3-6: Linearer städtischer Metabolismus

58

Abbildung 3-7: Leben im Terrarium

59

Abbildung 3-8: Hinterland von Wien

62

Abbildung 4-1: Potenzialbegriffe

70

Abbildung 4-2: Anteile holzartiger-, halmgutartiger- und sonstiger Biomasse in Baden-Württemberg

86

Abbildung 4-3: Biomassepotenzialkarte auf Ebene der Stadt- und Landkreise – absolutes Potenzial

92

Abbildung 4-4: Raumtypen in Baden-Württemberg

94

Abbildung 4-5: Absolutes Biomassepotenzial nach Kreistypen

96

Abbildung 4-6: Einwohnerspezifisches Biomassepotenzial nach Kreistypen 96

XIV

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 4-7: Biomassepotenzialkarte auf Ebene der Stadt- und Landkreise – einwohnerspezifisches Potenzial

97

Abbildung 4-8: Streuung des einwohnerspezifischen Biomassepotenzials

98

Abbildung 4-9: Abhängigkeit des Biomassepotenzials von der Einwohnerund Siedlungsdichte

100

Abbildung 4-10: Möglichkeiten zur Deckung einer steigenden Nachfrage nach Biomasse

103

Abbildung 4-11: Getreide als Heizölersatz

105

Abbildung 4-12: Biomassepotenzialszenarien

111

Abbildung 4-13: Abhängigkeit des Biomassepotenzials vom Energiepflanzenanbau

114

Abbildung 5-1: Untersuchungsgegenstand und Systemgrenzen

119

Abbildung 5-2: Illustrationsbeispiele der Siedlungstypen

124

Abbildung 5-3: Verfahren zur Ermittlung der Dichtefunktionen

128

Abbildung 5-4: Städtebauliche Kennwerte in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte

129

Abbildung 5-5: Wärme- und Leistungsbedarf in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte

130

Abbildung 5-6: Schematische Darstellung einer Jahresdauerlinie sowie deren Abdeckung durch Grund- und Spitzenlastkessel

140

Abbildung 5-7: Arten von Versorgungsnetzen

142

Abbildung 5-8: Leitungsverluste in Abhängigkeit zur Anschlussdichte

143

Abbildung 5-9: Bereitstellungskosten in Abhängigkeit zum Transportmittel 148 Abbildung 5-10: Optimierte Kosten der Brennstoffbereitstellung

149

Abbildung 5-11: Investitionskosten für Konversionsanlagen

150

Abbildung 5-12: Kosten der Wärmeverteilung in Abhängigkeit von der Nennweite des Verteilnetzes

152

Abbildung 5-13: Gesamtkosten der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand

153

Abbildung 5-14: Gesamtkosten der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand bei verschiedenen Transportdistanzen

154

Abbildungsverzeichnis

XV

Abbildung 5-15: Gesamtkosten der Wärmeversorgung in verschiedenen Raumtypen

155

Abbildung 5-16: Gesamtkosten der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau bei verschiedenen Transportdistanzen Abbildung 5-17: Kostenstruktur in Bestand und Neubau

156 157

Abbildung 5-18: Spezifische Wärmebereitstellungskosten in Bestand und Neubau

158

Abbildung 5-19: Spezifische Wärmebereitstellungskosten in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte

159

Abbildung 5-20: Integration öffentlicher Einrichtungen und Reduktion der spezifischen Bereitstellungskosten

161

Abbildung 5-21: Bilanzierungsrahmen und Detailtiefe der Auswertung

162

Abbildung 5-22: CO2-Äquivalent-Emissionen durch Anbau, Ernte und Erfassung

165

Abbildung 5-23: CO2-Äquivalent-Emissionen beim Brennstofftransport

166

Abbildung 5-24: CO2-Äquivalent-Emissionen bei der Konversion

168

Abbildung 5-25: CO2-Äquivalent-Emissionen bei der Wärmeverteilung

169

Abbildung 5-26: Spezifische Staubemissionen

171

Abbildung 5-27: Nettohektarerträge frei Konversionsanlage

172

Abbildung 5-28: Kumulierte CO2-Äquivalent-Emissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand

175

Abbildung 5-29: Kumulierte CO2-Äquivalent-Emissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau

175

Abbildung 5-30: Transportabhängigkeit der CO2-Äquivalent-Emissionen bei der Wärmeversorgung

177

Abbildung 5-31: Exergetische und energetische Allokation der CO2-Äquivalent-Emissionen

178

Abbildung 5-32: Direkte Staubemissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand

179

Abbildung 5-33: Direkte Staubemissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau

179

XVI

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 5-34: Flächeninanspruchnahme der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand

181

Abbildung 5-35: Flächeninanspruchnahme der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau

181

Abbildung 6-1: Nutzerbezogene- und strukturelle Einflussfaktoren

188

Abbildung 6-2: Präferierte erneuerbare Energieträger

193

Abbildung 6-3: Nicht-technische Hemmnisse bei der Realisierung von Bioenergieprojekten

225

Abbildung 6-4: Rationalitätstypen

247

Abbildung 6-5: Wirkungsebenen der nicht-technischen Hemmnisse

263

Abbildung 7-1: Magisches Viereck der Bioenergie

276

Tabellenverzeichnis Tabelle 2-1: Kennwerte ausgewählter Szenarien

34

Tabelle 4-1: Energieträgerpotenzial in Baden-Württemberg

87

Tabelle 4-2: Energieerzeugungspotenzial in Baden-Württemberg

89

Tabelle 4-3: Systematik der Potenzialszenarien

110

Tabelle 4-4: Ergebnisse der Potenzialszenarien

112

Tabelle 5-1: Durchschnittliche Geschossflächendichte nach Raum- und Siedlungsstrukturtypen

126

Tabelle 5-2: Wärmebedarf öffentlicher Einrichtungen

131

Tabelle 5-3: Kennwerte der Brennstoffbereitstellung

134

Tabelle 5-4: Kennwerte der Konversionsanlagen

135

Tabelle 5-5: Kennwerte der Wärmeverteilung

144

Tabelle 5-6: Synopse der Wärmetechnologien

184

Tabelle 6-1: Befragungen zur Akzeptanz erneuerbarer Energien

192

Tabelle 6-2: Ökologisch orientierte Lebensstile

196

Tabelle 6-3: Charakteristika und Konfliktfelder der Fallbeispiele

200

Tabelle 6-4: Gefangenendilemma

233

Tabelle 6-5: Auszahlungsmatrix

234

Tabelle 6-6: Gefangenendilemma in Bestandsgebieten

235

Tabelle 6-7: Zieldilemmata von Bioenergieprojekten

242

Tabelle 6-8: Widersprüchliche Interessen der Hauptakteure

245

Tabelle 6-9: Widersprüchliche Rationalitäten und Wertvorstellungen der Hauptakteure

248

Tabelle 6-10: Wirkung der Dilemmata in Bestands- und Neubaugebieten

250

Tabelle 6-11: Lösungsansätze und Instrumente

253

Tabelle 7-1: Mögliche Instrumente zur Steuerung der Bioenergie

273

Abkürzungsverzeichnis a

Jahr

ALS

Airborne Laser Scanning

ATKIS

Amtliche Topographisch-Kartographisches Informationssystem

atro

absolut trocken (0% Wassergehalt)

B-BHKW

Biogasanlage

CH4

Methan

CO2

Kohlenstoffdioxid

CORINE

Coordination of Information on the Environment

DN

Nennweite, entspricht ungefähr dem Innendurchmesser in Millimeter. Internationale Kurzbezeichnung für Diameter Nominal

dT

Dezitonne

€

Euro

EFH

Siedlungstyp Einfamilienhausbebauung

el

elektrisch, Index für Energie- und Leistungsgrößen als Einheit für elektrische Arbeit beziehungsweise für elektrische Leistung)

EW

Einwohner

fm

Festmeter

FM

Frischmasse

GF

Geschossfläche

GFD

Geschossflächendichte

GIS

Geografisches Informationssystem

GVE

Großvieheinheit

HA

Hausanschlüsse

ha

Hektar

H-FKW/HFC Fluorchlorkohlenwasserstoffe HHKW

Holzheizkraftwerk

HHW

Holzheizwerk

XX

Abkürzungsverzeichnis

kg

Kilogramm

km²

Quadratkilometer

kW

Kilowatt (Einheit für Leistung: entspricht der geleisteten Arbeit pro verstrichener Zeit)

kWh

Kilowattstunde (Einheit für Arbeit: entspricht der Energie die eine Maschine mit einer Leistung von einem Kilowatt in einer Stunde abgibt)

m²

Quadratmeter

m³

Kubikmeter

MFH

Siedlungstyp Mehrfamilienhausbebauung

mg

Milligramm

MW

Megawatt (Einheit für Leistung: entspricht der geleisteten Arbeit pro verstrichener Zeit)

MWh

Megawattstunde (Einheit für Arbeit: entspricht der Energie die eine Maschine mit einer Leistung von einem Megawatt in einer Stunde abgibt)

N 2O

Distickstoffoxid (Lachgas)

NOx

Stickstoffoxide

ORC

Organic-Rankine-Cycle

P-BHKW

Palmöl-Blockheizkraftwerk

PH

Pelletheizung

Ref

Gas-Brennwert Kessel

RK

Szenario Räumliche Konkurrenz

SF6

Schwefelhexafluorid

SK

Szenario Stoffliche Konkurrenz

SHW

Strohheizwerk

SO2

Schwefeldioxid

t

Tonne

th

thermisch, Index für Energie- und Leistungsgrößen als Einheit für thermische Arbeit beziehungsweise für thermische Leistung)

TP

Basisszenario Technisches Potenzial

Abkürzungsverzeichnis

TS

Trockensubstanz

vEFH

Siedlungstyp verdichtete Einfamilienhausbebauung

Vfm

Vorratsfestmeter

vMFH

Siedlungstyp verdichtete Mehrfamilienhausbebauung

WB

Wärmebedarf

WE

Wohneinheit

WF

Wohnfläche

XXI

Einführung „Alles Gescheite ist schon gedacht worden, man muß nur versuchen, es noch einmal zu denken.“ Johann Wolfgang von Goethe Die vorliegende Arbeit analysiert die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie im Spannungsfeld ihrer technischen Machbarkeit, ökonomischen Tragfähigkeit, ökologischen Wirksamkeit und sozialen Akzeptanz. Sie verfolgt also das Ziel, die Bioenergie in einem möglichst ganzheitlichen Bild zu erfassen und geht damit über den klassischen Dreiklang energiewissenschaftlicher Analysen hinaus. Sie leistet einen Beitrag, ingenieurswissenschaftlich-technische und geisteswissenschaftliche Ansätze stärker miteinander in Einklang zu bringen und ermöglicht auf diese Weise einen interdisziplinären Diskurs zur räumlichen Dimension der Bioenergie. Eine grundsätzliche Schwierigkeit bei einer derart ausgerichteten Arbeit ist es, den Zielen und Methoden der jeweiligen Fachdisziplinen gerecht zu werden und sie miteinander zu verbinden. So wurde im Rahmen der Arbeit etwa die Erfahrung gemacht, dass der gewählte Forschungsansatz von einigen Stadt- und Regionalplanern als zu technologieorientiert eingestuft wurde, während einige Energiewissenschaftler die getroffenen technischen Annahmen als vereinfachend empfanden. Eine Herausforderung bei der Bearbeitung der Themenstellung liegt also auch in der Auseinandersetzung mit Erkenntnisinteresse, Methodenwahl sowie Erkenntnisvermittlung. Insgesamt leistet die Arbeit einen Spagat zwischen Raum- und Energiewissenschaften einerseits sowie zwischen Ingenieurs- und Geisteswissenschaften andererseits. Auf Grund des breiten Forschungsansatzes besteht das Hauptinteresse darin, Grundlagen zu schaffen, Themen wie Problemfelder aufzuzeigen sowie Wirkungszusammenhänge und deren Dimensionen zu erfassen. Die Raumplanung ist aus Sicht des Autors für die Thematisierung der Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie wegen ihres querschnittsorientierten sowie

2

Einführung

ressortübergreifenden Koordinations- und Forschungsauftrags auf den verschiedenen räumlichen Ebenen dafür prädestiniert, eine ganzheitliche Analyse und Planung der (Bio-)Energieversorgung vorzunehmen.

1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe „Ebenso wie Eiscreme gibt es Interdisziplinarität in unterschiedlichen Geschmacksrichtungen. Einige davon sind nur schwer zu verdauen, insbesondere wenn sie eine große Kluft zwischen Denkschemata, Sprachen und Begrifflichkeiten zu überwinden haben. Andere erscheinen uns so natürlich und bekömmlich wie das tägliche Leben.“ Christoph-Friedrich von Braun In Deutschland hat in den letzten Jahren unter hohen staatlichen Anstrengungen und kontroversen gesellschaftlichen Diskussionen ein deutlicher Anstieg der Nutzung erneuerbarer Energien stattgefunden: Ihr Anteil am Endenergieverbrauch hat sich seit 1998 mehr als verdreifacht (vgl. BMU 2008a: 11). Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Bioenergie zu, die gemessen an mit einem Anteil von über zwei Dritteln des Endenergieverbrauchs die wichtigste Rolle unter den erneuerbaren Energieträgern einnimmt, über ausgereifte Technologien verfügt sowie zur Wärme-, Strom- und Kraftstofferzeugung genutzt werden kann. Ihr Einsatz wird deshalb zunehmend als wichtige Möglichkeit gesehen, die konventionellen fossilbasierten Energieversorgungssysteme in Richtung einer zukunftsfähigen Energieversorgung weiterzuentwickeln. Um stetige Wachstumstrends zu sichern, hat die Politik auf verschiedenen Ebenen quantitative Zielvorgaben festgelegt: Die Kommission der Europäischen Union beispielsweise beabsichtigt, den Anteil regenerativer Energien am Endenergieverbrauch bis 2020 auf 20 % zu erhöhen (vgl. EU-Kommission 2007: 11; EU-Kommission 2005: 5; EU-Kommission 2004: 5). Auch die Bundesregierung hat sich im gleichen Zeitraum mit Anteilen von 14 % (an der Wärmeerzeugung) sowie 25 % bis 30 % (an der Stromproduktion) ambitionierte Ziele gesetzt (vgl. Bundesregierung 2007a). Während die Zielvorgaben auf übergeordneten Ebenen vorgenommen werden, geschieht die Implementierung erneuerbarer Energien auf lokaler Ebene, bei der Wärmeversorgung in aller Regel sogar in oder in un-

4

1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe

mittelbarer Nähe von Siedlungen. Dabei sind die Wandlungstechnologien erneuerbarer Energien von einer Vielzahl spezifischer (technischer wie nichttechnischer) Anforderungen geprägt, die zur erfolgreichen Realisierung beachtet werden sollten und mit den vorherrschenden Bedingungen in der jeweiligen Raum- und Siedlungsstruktur in Einklang zu bringen sind. Der Themenkomplex der Versorgung (von Städten) mit erneuerbaren Energien und der Bezug zu Raum- und Siedlungsstrukturen wird in den vielen Ansätze einseitig dargestellt: Theoretisch orientierte Studien, die erörtern, was eine „sustainable city“ ausmacht, bleiben auf einem hohen Abstraktionsniveau und wollen den vielen Dimensionen des Nachhaltigkeitsgedankens gerecht werden (zum Beispiel Freier/Kunsmann 2006; Niele 2006; IWU 2003; Roberts 2003; Wächter 2003; Brunner 2000; Guy/Marvin. 2000; Ravetz 2000; Haughton 1997; Arlt 1997; Wackernagel/Mathis 1997). Andere Vorhaben wiederum setzen sich in erster Linie mit der konkreten Umsetzung von Modellprojekten auseinander, wobei Fragen der Übertragbarkeit und die theoretische Ausarbeitung zu kurz greifen (wie Weisleder 2008; Brunner et al. 2006; EU-Kommission 2006a; IZNE 2006; Solarcomplex 2005; Hemmers 2006; Arbeitsgemeinschaft Neue Energie 2004). Schließlich blenden die meisten energiewissenschaftlichen Arbeiten die räumliche Dimension durch Punktmodellierungen weitestgehend aus oder beschränken sich (zum Beispiel bei Potenzialerhebungen und Wärmeatlanten) auf eine rein technische Sichtweise (etwa IER 2008a; IER 2007; Leible et al. 2008; Kaltschmitt 2007; Hepperle/Teuffel 2007; Ifeu 2005; Blesl 2002; IER 2002; WI 2002). Siedlungen werden bei der letztgenannten Herangehensweise überwiegend als technische Konstrukte und nicht – beziehungsweise nur in einem sehr geringen Maß – als soziale Gebilde aufgefasst. Dabei nimmt die soziale Dimension bei erneuerbaren Energien unter anderem auf Grund der Nähe der Konversionstechnologien zum Verbraucher eine besondere Stellung ein. So zeigt sich immer wieder, dass es während Planung, Bau und Betrieb zu Konfliktsituationen mit Bewohnern kommt. Durch Nennung dieser Schwerpunkte wird schnell ersichtlich, dass einzelwissenschaftliche Forschungskonzepte die räumliche Dimension von Ener-

1.1 Zielsetzung FragestellungForschungsaufgabe 1 Bioenergie alsund interdisziplinäre

5

giesystemen (auf Basis erneuerbarer Energien) nicht hinreichend beantworten können, sondern eine ganzheitliche Sichtweise erforderlich ist. Daher wird ein Bogen von energietechnischen, über ökonomische und ökologische bis hin zu sozialwissenschaftlichen Themenstellungen gespannt. Um eine detaillierte Bearbeitung zu ermöglichen, fokussiert sich die Arbeit auf die Bioenergie. Drei zentrale Thesen bilden die wissenschaftliche Grundlage: x These 1: Das Angebot an energetisch nutzbarer Biomasse hängt auf Grund einer relativ geringen Energiedichte1 und einer unterschiedlich hohen Anzahl verfügbarer Anbau-/Ernteflächen in hohem Maße von der Raumstruktur ab. x These 2: Die ökonomische Tragfähigkeit und ökologische Wirksamkeit der Bioenergienutzung werden ganz wesentlich durch die Raumstruktur (Lage der Siedlung und Transportkosten) und die Siedlungsstruktur (Wärmebedarf, Leitungslängen, Leitungsverluste und Größe der Siedlung) bestimmt. x These 3: Die Verbreitung von Bioenergietechnologien ist nicht alleine von der technischen Machbarkeit und ihrer ökonomischen Tragfähigkeit abhängig, sondern wird auch von einer Vielzahl sozialer Faktoren beeinflusst. Die bestehenden Raum- und Siedlungsstrukturen werden in dieser Arbeit vorwiegend als Ausgangspunkt genommen: Es wird untersucht, welche Voraussetzungen für den Einsatz von Bioenergietechnologien im Hinblick auf die technische Machbarkeit, ökonomische Tragfähigkeit, ökologische Wirksamkeit und soziale Akzeptanz gegeben sind. Raum- und Siedlungsstrukturen entfalten aber nicht nur selber Wirkungen, sondern sind gleichzeitig auch das Ergebnis planerischer Eingriffe und ungeplanter äußerer Einflüsse. Zudem unterliegen sie fortlaufenden Veränderungen. Aus diesem Grund wird keine rein statische Sichtweise eingenommen, vielmehr werden auch äußere Wirkungen auf die Raum- und Siedlungsstruktur erfasst, etwa der Neubau mit verbesserten Wärmedämmstandards, die Entstehung neuer Konkurrenzen zu bestehenden Flächennutzungen

6

1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe

sowie die Steuerungsmöglichkeiten (zur Realisierung von Bioenergievorhaben) im Siedlungsneubau.

1.1 Zielsetzung und Fragestellung Ziel ist es, den Zusammenhang zwischen der Raum- und Siedlungsstruktur – also unterschiedlichen Größen, Dichten und Lagen von Siedlungen – und den Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie im Hinblick auf Angebot und räumliche Verteilung der Biomasse, ihre ökonomische Tragfähigkeit und ökologische Wirksamkeit sowie ihre soziale Akzeptanz herauszuarbeiten. Es sollen die räumlichen Voraussetzungen der Bioenergienutzung zur Deckung des Brauchwasserund Heizwärmebedarfs2 in Wohngebäuden analysiert werden. Ausgehend von einer Auseinandersetzung mit den grundlegenden Aspekten der Versorgung von Siedlungen sollen insbesondere mögliche Restriktionen (zum Beispiel Flächenverfügbarkeiten, Geruchs- und Geräuschemissionen) und Chancen (zum Beispiel Skaleneffekte bei Konversionsanlagen, Leitungslängen, Emissionen) der Bioenergie systematisch reflektiert werden. Um die unterschiedlichen Dimensionen dieses Themas zu beleuchten, nähert sich der verwandte Forschungsansatz der Zielsetzung mit Hilfe konkreter Fragen, die aus den drei zuvor genannten Thesen entwickelt wurden. Sie werden im Folgenden als Forschungsleitfragen formuliert, dem jeweiligen Analysekapitel zugeordnet und zum Abschluss des jeweiligen Kapitels beantwortet. Es werden folgende Forschungsleitfragen bearbeitet: x Forschungsleitfrage 1: Welche Abhängigkeiten und Wechselwirkungen bestehen zwischen der Raumstruktur und der energetisch nutzbaren Biomasse? (Kapitel 4) x Forschungsleitfrage 2: Welche ökonomisch-ökologischen Voraussetzungen zur Nutzung der Bioenergie sind in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur gegeben? (Kapitel 5)

1.2 Methodische Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

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x Forschungsleitfrage 3: Welche nicht-technischen Hemmnisse und Rahmenbedingungen sind bei der Realisierung von Bioenergievorhaben von Bedeutung? (Kapitel 6)

1.2 Methodische Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit Als Grundlage für die Analyse wird in den Kapiteln 2 und 3 zunächst eine Definition der grundlegenden Arbeitsbegriffe vorgenommen (Definition Bioenergie siehe Kapitel 2.1; Definitionen Siedlungen sowie Raum- und Siedlungsstruktur siehe Kapitel 3.1). Außerdem werden die Hintergründe, Fakten und Wirkungszusammenhänge zwischen Versorgungsströmen und Bioenergie einerseits sowie Siedlungen beziehungsweise Raum- und Siedlungsstrukturen andererseits durch eine ausführliche Literaturauswertung dargelegt. Anschließend werden die Forschungsleitfragen in den Analysekapiteln (Kapitel 4 bis 6) bearbeitet, bevor abschließend (siehe Kapitel 7) ein zusammenfassender Überblick über die verschiedenen Aspekte der Untersuchung gegeben wird sowie zukünftige Aufgaben und Forschungsfelder knapp thematisiert werden. Aufbau und Untersuchungsdesign der gesamten Arbeit sind zusammenfassend in Abbildung 1-1 dargestellt. Um dem Untersuchungsgegenstand gerecht zu werden, wird in den Analysekapiteln ein kombinierter Ansatz aus quantitativen und qualitativen Methoden gewählt. Ein solcher Multi-Methoden-Ansatz ermöglicht eine interdisziplinäre Auseinandersetzung mit der Bioenergie. Um einen Überblick auf die methodische Vorgehensweise zu geben, werden die angewandten Methoden im Folgenden kurz skizziert. Eine ausführliche Beschreibung der Methoden, deren Herleitung sowie die Begründung für deren Auswahl kann den Kapiteln 4.1, 5.1 und 6.1 entnommen werden. Mit Potenzialuntersuchungen steht der Energieforschung ein gängiges Instrumentarium zur Verfügung, um das energetisch nutzbare Biomasseaufkommen zu analysieren und abzuschätzen. Zur Beantwortung von Forschungsleitfrage 1 wird die Methode der Potenzialerhebungen in dieser Arbeit am Beispiel Baden-Württembergs angewandt; dabei werden eine Vielzahl statistischer Daten ausgewertet und die Ergebnisse anschließend in einem geografischen Informati-

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1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe

onssystem (GIS) dargestellt. Allerdings beschränkt sich die Untersuchung nicht auf eine reine Herleitung und Bilanzierung des Energieangebots, sondern ermittelt darüber hinaus das einwohnerspezifische Potenzial und führt eine raumstruturelle Auswertung der Biomassepotenziale durch. Zusätzlich wird sowohl theoriegeleitet als auch mit Hilfe von Szenarien dargestellt, wie sich verschiedene (stoffliche und räumliche) Konkurrenzsituationen auf die Potenziale auswirken können.

Theorie

- Definition der grundlegenden Arbeitsbegriffe - Hintergründe, Fakten und Wirkungszusammenhänge zwischen Versorgungsströmen/Bioenergie sowie Siedlungen/Raum- und Siedlungsstrukturen Technische Machbarkeit -Ermittlung des technischen Biomassepotenzials am Beispiel Baden-Württembergs -Räumliche Verteilung des Biomasseangebots -Qualitative und quantitative Darstellung der Auswirkungen verschiedener Konkurrenzsituationen

Ökonomische Tragfähigkeit – Ökologische Wirksamkeit -Siedlungstypisierung / Definition der Versorgungsfälle -Auswahl/Definition von Bioenergietechnologien -Vollkostenrechnung -Ökobilanzierung

Soziale Akzeptanz -Analyse nutzerbezogener Einstellungen und Verhaltensweisen -Identifikation und Charakterisierung zentraler Hemmnisse und Konfliktfelder -Ableitung von Erklärungsmustern im Rahmen theoretischer Konzepte

Teilziel

-Abhängigkeit der energetisch nutzbaren Biomasse von der Raumstruktur.

-Ökonomischökologische Voraussetzungen zur Nutzung der Bioenergie

-Identifikation und Charakterisierung nichttechnischer Faktoren und Rahmenbedingungen

Räumliche Ebene

-Raumstruktur

-Raumstruktur und Siedlungsstruktur

-Konkrete Fallbeispiele

Inhalt

Ziel

-Bewertung der räumlichen Voraussetzungen für die Nutzung der Bioenergie im Hinblick auf die räumliche Verteilung der Biomasse, die ökonomische Tragfähigkeit und ökologische Wirksamkeit sowie die soziale Akzeptanz. -Ableitung von Schlussfolgerungen und Identifikation eines Handlungsbedarfs für die Raumplanung.

Abbildung 1-1: Aufbau der Arbeit Quelle: eigene Darstellung

1.2 Methodische Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

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Im nächsten Schritt (Forschungsleitfrage 2) werden die ökonomischökologischen Voraussetzungen zur Nutzung der Bioenergie in unterschiedlichen Raum- und Siedlungsstrukturen thematisiert. Auf Grundlage einer Auswahl gängiger Technologien und deren Analyse, mit Hilfe einer Typisierung der wesentlichen Siedlungsformen des Wohnungsbaus3 sowie mit einem Mengen/Wertgerüst werden zunächst die Vollkosten ausgewählter Bioenergieträger berechnet. Die Kostenrechnung orientiert sich an einer volkswirtschaftlichen Sichtweise, ohne allerdings Kostenfaktoren wie die Infrastrukturanbindung ans Strom- und Straßennetz oder externe ökologische Effekte zu berücksichtigen. Anschließend wird für die definierten Versorgungsfälle eine ökologische Analyse vorgenommen. Dazu werden die treibhauswirksamen Emissionen über den gesamten Lebenszyklus, die direkten Staubemissionen bei der Konversion sowie die benötigte Flächeninanspruchnahme für den Aufwuchs der Biomasse bilanziert. Mit Forschungsleitfrage 3 wird eine weitere wichtige Rahmenbedingung thematisiert, die maßgeblich durch die räumliche Nähe der Konversionsanlagen zum Nutzer hervorgerufen wird. Denn den in der Regel hohen Zustimmungswerten für den Ausbau regenerativer Energien steht die Erkenntnis vieler bisheriger Vorhaben gegenüber, dass die jeweiligen Konversionsanlagen mit Akzeptanzproblemen zu kämpfen haben und es teilweise zu Widerständen seitens der betroffenen Bevölkerung kommt. Deshalb werden im Rahmen dieser Forschungsleitfrage die zentralen Hemmnisse und Konfliktfelder für die Realisierung von Bioenergievorhaben mit Hilfe von Fallbeispielanalysen identifiziert und charakterisiert. Für die in diesem Rahmen betrachteten Fallstudien werden vielfältige Methoden genutzt, so werden zum Beispiel Befragungen, Experteninterviews, Statistiken und Dokumentationen durchgeführt beziehungsweise ausgewertet. Anschließend werden die Ergebnisse der Fallbeispielanalyse im Rahmen eines theoretischen Erklärungskonzepts interpretiert und so Muster für die Entstehung von Hemmnissen bei der Umsetzung von Bioenergievorhaben abgeleitet. Die Gemeinsamkeit der angewandten Methoden besteht in der Abstraktion, denn erst durch sie wird es ermöglicht, die wesentlichen räumlichen Faktoren

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1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe

der Bioenergie zu identifizieren, die Implikationen ihrer Nutzung darzustellen und diese teilweise zu quantifizieren. Die wissenschaftliche Konzeption sieht vor, dass die Zwischenergebnisse der einzelnen Kapitel zueinander in Bezug gesetzt, miteinander verwoben und als Grundlage für die weiteren Untersuchungen herangezogen werden. Die Analyse wird folglich in einer zyklischen und rekursiven Auseinandersetzung mit theoriegeleiteten Konzepten, modellhaften Rechnungen und empirischen Methoden durchgeführt.

2 Bioenergie im System der Energieversorgung „Mit Energie können wir alles bewerkstelligen, ohne sie sind wir eine Art große Schimpansen.“ Euan Nisbet Unter den vielzähligen Möglichkeiten zur direkten oder indirekten Umwandlung der Sonnenstrahlung in Nutzenergie gehören die Technologien der Bioenergie zu den am meisten versprechenden, da sie weitestgehend marktreif und erprobt sind. Die Bioenergie erlebte deshalb in den letzten Jahren einen regelrechten Boom und gilt vor dem Hintergrund politischer Zielvorgaben und der Endlichkeit konventioneller Energieträger als eine zukunftsweisende Art der Energiegewinnung. Im Folgenden werden die energiewissenschaftlichen Grundlagen für eine interdisziplinäre Analyse der Bioenergie dargelegt und die für die Raumplanung relevanten Hintergründe, Fakten und Entwicklungsperspektiven durchleuchtet. Die Arbeit fokussiert sich auf die Wärmeversorgung des Wohnsektors, wobei die Erzeugung von Strom nur im Rahmen von Anlagen zur Kraft-WärmeKopplung berücksichtigt wird.

2.1 Energie, erneuerbare Energie, Bioenergie Etymologisch leitet sich der Begriff Energie aus dem Griechischen İȞ (in, innen) und İȡȖȠȞ (Werk, Wirken) ab und bedeutet eine Objekten innewohnende Wirksamkeit. Nach Max Planck kann sie als etwas verstanden werden, das in Arbeit umgewandelt werden kann; Energie beschreibt also die Fähigkeit eines Systems, eine äußere Wirkung zu erzielen (vgl. dtv 1990: 58). Es werden diverse Erscheinungsformen von Energie4 unterschieden: Energie, die durch natürlich vorkommende Energieträger zur Verfügung steht und noch keiner technischen Umwandlung unterworfen wurde, wird als Primärenergie bezeichnet (zum Beispiel Waldholz). In Abgrenzung dazu stellt Sekundärenergie ein Umwandlungsprodukt aus der Primärenergie dar, bei dessen Herstellung

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2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Umwandlungs- und Verteilungsverluste auftreten (zum Beispiel die in der Holzindustrie anfallende Sägespäne, aus denen Holzpellets erzeugt werden). Die Energie, die nach weiteren Umwandlungsprozessen und (Transport-)Verlusten vom Endverbraucher bezogen wird (zum Beispiel Holzpellets im Lagerraum des Verbrauchers vor der Verbrennung oder Nahwärme an der Hausstation), ist die Endenergie. Nutzenergie ist schließlich die Energie, die nach der letzten Umwandlung zur Verfügung steht und die jeweiligen Bedürfnisse des Nutzers (wie Raumwärme, Warmwasser) befriedigt. Sie kann in thermischer, mechanischer und elektrischer Form auftreten (vgl. Stark 2004: 37; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 1). Die gesamte Energie, die der Menschheit prinzipiell zur Verfügung steht, wird üblicherweise als Energiebasis bezeichnet. Sie setzt sich aus fossilen und rezenten Energievorräten einerseits sowie Energiequellen andererseits zusammen, wie die Übersicht in Abbildung 2-1 darstellt. Die fossilen Energievorräte wurden in vergangenen Zeiten durch biologische, geologische und geophysikalische Prozesse gebildet (Kohle, Erdöl, Erdgas); auch der Energiegehalt des Urans wird als fossil-mineralischer Energievorrat zu dieser Kategorie zugerechnet. Rezente Vorräte wiederum werden wie die Biomasse in gegenwärtig ablaufenden Prozessen gebildet. Im Gegensatz zu den fossilen Energievorräten stellen Energiequellen unerschöpfliche beziehungsweise unbegrenzte Energieströme dar, die in einem natürlichen technisch nicht steuerbaren Vorgang erzeugt werden (vgl. etz 2006:2; Schwarze 2005: 24). Erneuerbare beziehungsweise regenerative Energieträger werden fortlaufend aus den rezenten Energievorräten und den Energiequellen gespeist und gelten deshalb „gemessen an menschlichen Dimensionen als unerschöpflich“ (Kaltschmitt et al. 2003: 4). Sämtliche regenerative Energie auf der Welt wird entweder durch die eingestrahlte Energie der Sonne, den radioaktiven Zerfall im Erdinneren oder die Planetengravitation ermöglicht. Die jeweils vorhandenen Energiemengen weichen extrem voneinander ab: Den größten Anteil nimmt die solare Strahlung mit über 99,9 % ein. Die Erdwärme stellt mit 0,02 % die zweit-

2.1 Energie, erneuerbare Energie, Bioenergie

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nicht-erneuerbare Energie bzw. -träger

fossile Vorräte

•Uran •Thorium •Kohle •Erdöl •Erdgas

rezente Vorräte

•Biomasse

Energievorräte

Energiequellen

•Globalstrahlung •Verdunstung und Niederschlag •Wind •oberflächennahe Erdwärme •Atmosphärenwärme •Wellenbewegung •Meeresströmung

Kernspaltung vergangene solare Strahlung

gegenwärtige solare Strahlung

•oberflächenferne Erdwärme

radioaktiver Zerfall im Erdinneren

•Gezeitenenergie

Planetengravitation

nuklear

nichtnuklear

erneuerbare Energie bzw. -träger

Abbildung 2-1: Energiebasis Quelle: eigene Darstellung

größte Quelle dar, während die Gezeitenenergie (ausgelöst durch die Planetengravitation) lediglich 0,002 % beträgt (vgl. Kaltschmitt et al. 2003: 4). Erneuerbare Energien sind also zum größten Teil auf die solare Einstrahlung zurückzuführen; neben der solarthermischen- und photovoltaisch nutzbaren Energie werden auch Windenergie, Wasserkraft und Meeresströmungen sowie die Biomasse indirekt durch sie bereitgestellt. Das regenerative Energieangebot ist teilweise durch große Bandbreiten hinsichtlich Energiedichte, Fluktuation des Angebots und saisonaler Schwankungen geprägt. Daraus resultiert auch eine besondere Vielfalt an Konversionstechnologien. Die energetische Nutzung erneuerbarer Energien stellt keine Neuigkeit dar, denn bereits vor Jahrtausenden wurde auf diese Energieträger zurückgegriffen, etwa bei der Verbrennung von Holz, in Form von Wasserrädern zum Betrieb von

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2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Mühlen oder beim Segeln (vgl. Smil 1994: 93; Debeir et al. 1989: 118; Weber 1988: 2). Die Bereitstellung von Energie beruhte bis ins 19. Jahrhundert zu teilweise mehr als 99 % auf der Biomassenutzung5, Wind- und Wasserkraft nahmen in dieser Zeit zusammen maximal einen Anteil von 5 % ein (vgl. Brücher 2008: 6; Marcotullio/Schulz 2008: 83; Haberl 2006: 112; Sieferle et al. 2006: 198; Malanima 2001: 57). Mit der Erfindung der Dampfmaschine, dem Einsatz fossiler Brennstoffe und der industriellen Revolution begann ab Mitte des 18. Jahrhunderts ein Prozess der Verdrängung erneuerbarer Energieträger (siehe Kapitel 3.3). Niele bezeichnet diese Entwicklung, die zudem von einem extrem starken Anstieg des Energiekonsums gekennzeichnet ist, als „carbian explosion“ (Niele 2006: 71). Seit den 1970er Jahren wird die Rolle erneuerbarer Energien über die traditionelle Nutzung von Holz als Brennstoff und Wasserkraft zur Stromerzeugung hinaus politisch diskutiert und gefördert. Ausgelöst wurde dies vor allem durch die Energiekrise der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts und später durch die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl. Eine nennenswerte Rolle im Hinblick auf die Sicherstellung der zukünftigen Energieversorgung kommt den erneuerbaren Energien wiederum erst seit Mitte der 1990er Jahren zu (vgl. Stark 2004: 29; Weber 1995: 43). Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Betrachtung der Bioenergie, zu der der Begriff der Biomasse oft synonym verwendet wird. Das synonyme Begriffsverständnis wird beispielsweise in der Biomasseverordnung (BiomasseV) deutlich, die Biomasse als „Energieträger aus Phyto- und Zoomasse“ (BiomasseV 2001: 1) definiert. Problematisch ist der Biomassebegriff allerdings, weil er durch den Wortbestandteil „Masse“ den Eindruck einer massenhaften Verfügbarkeit erwecken kann. Da der Begriff Bioenergie zudem deutlicher auf die energetische Verwendung aufmerksam macht, wird vielfach eine Unterscheidung vorgenommen. Demnach kann Biomasse lediglich als unbehandelter organischer Rohstoff aufgefasst werden, der sowohl stofflich als auch energetisch genutzt werden kann. Bioenergie hingegen ist das energetische Umwandlungsprodukt, das aus dem Energieträger Biomasse gewonnen wird (vgl. IE 2006a: 7; FNR 2005a: 8; BMVEL 2004: 6; Bundesverband Pflanzenöle 2004: 1; website Um-

2.1 Energie, erneuerbare Energie, Bioenergie

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weltdatenbank; website Öko-Lexikon; website Informationskampagne für Erneuerbare Energien). In Anlehnung an dieses Verständnis wird im Folgenden primär der Begriff der Bioenergie verwendet. Lediglich an den Stellen, an denen explizit auf den Rohstoff verwiesen werden soll, wird der Begriff der Biomasse genutzt. Dies betrifft insbesondere die Analyse in Kapitel 4. Biomasse stellt gespeicherte Sonnenenergie beziehungsweise photosynthetisch fixierte Energie dar. Im Vergleich zu den anderen Energieträgern ist sie von einer besonders hohen Vielfalt gekennzeichnet, denn prinzipiell können alle Stoffe organischer Herkunft als Energieträger dienen. Zur Biomasse zählt grundsätzlich alle in der Natur lebende Phyto- und Zoomasse (Pflanzen und Tiere), aus ihr resultierende Rückstände, abgestorbene Phyto- und Zoomasse sowie im weiteren Sinn alle Stoffe die durch die technische Umwandlung der genannten Energieträger resultieren. Eine Abgrenzung der Biomasse von fossilen Energieträgern kann beim Torf getroffen werden, denn er ist das fossile Sekundärprodukt der Verrottung (Eisenbeiß/Wagner 2006: 1; Fritsche 2006: 4; Stark 2004: 84; Kaltschmitt et al. 2003: 2). Das Biomasseaufkommen wird über den Photosyntheseprozess maßgeblich durch die Solarstrahlung beeinflusst; zudem wirken sich zahlreiche lokal unterschiedliche Rahmenbedingungen wie Wasservorkommen, Bodengüte, Nährstoffzufuhr und Temperaturbedingungen auf das Wachstum biogener Stoffe aus (vgl. FNR 2005a: 4; Lewandowski 2001: 37). Ein wichtiges Charakteristikum von Biomasse ist, dass die (energetische) Nutzung räumlich und zeitlich (durch Transport und Lagerung) getrennt vom (Ort des) Aufwuchs vorgenommen werden kann und sich so tages- und jahreszeitliche Schwankungen beim Aufkommen ausgleichen lassen. Allerdings wird sie auf Grund der im Vergleich zu fossilen Energieträgern geringen Energiedichte in der Regel in kleinen und mittleren Anlagen in der Nähe zum Anbaugebiet genutzt. Im Hinblick auf die energetische Nutzung von Biomasse können vier Bereiche voneinander unterschieden werden, die in Abbildung 2-2 dargestellt sind: Als Energiepflanzen gelten die organischen Stoffe, die eigens produziert werden; in diese Kategorie gehören beispielsweise Hölzer aus Kurzumtriebsplantagen,

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2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Raps oder schnell wachsende Gräser. Als Ernterückstände werden organische Reststoffe angesehen, die bei der Bereitstellung land- und forstwirtschaftlicher Güter nicht genutzt werden. Dies ist zum Beispiel Derb- und Reisholz, das beim Holzeinschlag anfällt, Landschaftspflegeholz oder Stroh. Organische Nebenprodukte entstehen ebenfalls bei der Erstellung eines Primärproduktes: Im Gegensatz zu Ernterückständen fallen sie nicht bei der Bereitstellung sondern bei der Verarbeitung beziehungsweise der eigentlichen Herstellung eines Gutes an. Typische Nebenprodukte sind Gülle aus der Nutztierhaltung oder Resthölzer aus der industriellen Holzverarbeitung zu Möbeln. Organische Abfallstoffe wiederum schließen beispielsweise Klärschlamm oder Deponiegas ein, also Stoffe, die bei der Entsorgung auftreten. Eine andere, gängige Unterscheidungsmöglichkeit klassifiziert die Biomasse entsprechend ihres Ursprungsmaterials in holzartigehalmgutartige-, ölhaltige- und sonstige Biomasse (vgl. Hartmann/ Kaltschmitt 2000: 123; Staiß 2003: 26). Biomasse holzartig

Energiepflanzen Bereitstellung

halmartig

ölhaltig

Org. Nebenprodukte

Ernterückstände

Chinaschilf,Triticale usw.

sonstige

Stroh, Waldrestholz usw.

Organ. Abfälle Klärschlamm Schlachthofabfälle usw.

Gülle, Industrierestholz usw.

Anbau, Ernte und Erfassung Aufbereiten (pressen, trocknen, anfeuchten, vermischen, usw

direkte Verbr.

Festbrennstoff

Transport, LKW, Traktor, Förderband, Rohrleitung, Schiff, usw.)

thermochemische Konversion

phys.-chem. Konv. Pressung/Extraktion

Verkohlung

Vergasung

Kohle

Synthesegas

Verflüssigung

Lagerung (Tank, Flachlager, Feldmiete, usw.)

biochemische Konversion Alkoholgärung

Umesterung Pflanzenöl

Pyrolyseöl Methanol

PME

Ethanol

Enzymatischer Abbau

Anaerob. Abbau

Aerober Abbau

Biogas

Konversion fester Brennstoff

gasförmiger Brennstoff

flüssiger Brennstoff

Verbrennung

elektrische Energie

mechanische Energie Verteilung

Abbildung 2-2: Verfahrensketten der Bioenergie Quelle: Darstellung nach Kaltschmitt/Hartmann 2000

thermische Energie

2.1 Energie, erneuerbare Energie, Bioenergie

17

In Abbildung 2-2 sind zahlreiche Möglichkeiten der energetischen Nutzung der Biomasse und der mit ihnen verbundenen Verfahrensketten aufgeführt. Sie bestehen aus den Schritten der Bereitstellung, Konversion und Verteilung an den Nutzer, wobei jeweils verschiedene weitere Unterschritte notwendig sind wie Anbau, Ernte, Erfassung und Transport beim Verfahrensschritt Bereitstellung. Biomasse kann auf sehr unterschiedliche Weisen aufbereitet beziehungsweise genutzt werden: Während Primärprodukte die Energie durch den direkten photosynthetischen Prozess erlangen, beziehen Sekundärenergieträger ihre Energie nur indirekt durch Veredlungsverfahren. Am Ende einer Umwandlungskette steht die Endenergie, die in der Regel in thermischer, mechanischer und elektrischer Form vor liegt. Der einfachste und derzeit am häufigsten gebrauchte Modus zur Energiegewinnung ist die direkte Verbrennung von Festbrennstoffen. Für die direkte Verbrennung wird durch eine mechanische Verarbeitung zunächst ein Sekundärenergieträger (beispielsweise Stückholz, Holzbriketts, Holzhackschnitzel, Holzpellets oder halmgutartige Stück- und Schüttgüter) erzeugt. Bei der Verbrennung findet unter Zugabe von Sauerstoff eine nahezu vollständige Oxidation der organischen Substanz statt, bei der thermische Energie freigesetzt wird. Es werden Verbrennungsanlagen mit sehr unterschiedlichen Leistungen

angeboten,

die

von

Kleinanlagen

im

Hausheizungsbereich

über

Heiz(kraft)werke zur Versorgung industrieller oder kommunale Einzelobjekte bis hin zu Groß(heiz)kraftwerken reichen. Vorrangig wird Wärme bereitgestellt; bei der gekoppelten Erzeugung von Wärme und Strom können Wirkungsgrade von über 90 % erreicht werden (vgl. Bundesverband Kraft-Wärme Kopplung 2006: 4). Für viele Anwendungen ist es sinnvoll oder notwendig, vor der Konversion in Nutzenergie andere Sekundärenergieträger in fester, flüssiger oder gasförmiger Form herzustellen. Hierzu werden thermochemische, physikalischchemische oder biochemische Wandlungsverfahren angewendet. Nach einem solchen Konversionsschritt wird der erzeugte Sekundärenergieträger anschließend verbrannt (vgl. FNR 2005a: 8; Stark 2004: 85; Hartmann 2000: 123). Unter dem Einfluss von Wärme und gegebenenfalls unter Zuführung weiterer Stoffe kann die Biomasse in einer thermochemischen Umwandlung in einen

18

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Sekundärenergieträger überführt werden. Hierzu zählen die Verkohlung zu Holzkohle, die Verflüssigung (Pyrolyse) und die unterstöchiometrischer Vergasung. Die gewonnenen Energieträger können anschließend als Brennstoff in entsprechenden Feuerungsanlagen oder als Treibstoff in Motoren zur Kraft- beziehungsweise Kraft-Wärme-Bereitstellung eingesetzt werden; ihr Vorteil liegt in einer relativ hohen Energiedichte und einer daraus resultierenden guten Möglichkeit, diese zu lagern und zu transportieren. Insbesondere Vergasungsverfahren verfügen theoretisch über hohe Gesamtwirkungsgrade, die in einem kommerziellen, dauerhaften Betrieb bisher allerdings nicht realisiert werden konnten (vgl. FNR 2005b: 136; Hartmann 2002a: 158). Mit den Verfahren der physikalisch-chemischen Umwandlung werden Energieträger auf der Basis von Pflanzenölen bereitgestellt. Durch eine mechanische Pressung kann die Ölphase von der festen Phase abgetrennt werden und anschließend für die energetische Nutzung verfügbar gemacht werden. Das Verfahren wird insbesondere für die Herstellung von Kraftstoffen verwendet. Es kann aber auch für stationäre Anlagen zur Erzeugung von Wärme und Strom eingesetzt werden (Eisenbeiß/Wagner 2006: 4; Hartmann 2002a: 166). Bei der biochemischen Umwandlung werden Bakterien und andere Mikroorganismen genutzt, um die Biomasse mittel eines biologischen Prozesses in einen Sekundärenergieträger umzuwandeln. Die bekannteste Form ist die Gewinnung von Biogas durch eine Fermentation beziehungsweise einen anaeroben Abbauprozess (also unter Sauerstoffausschluss). Eine wichtige Bedingung für die Fermentation ist die Zugabe von Wärme. In einem gasdichten Reaktor kommt es unter diesen Voraussetzungen zu einer Zersetzung des biogenen Materials durch Bakterien, so dass Gas (Methan) entsteht. Die Biogasproduktion ist in der gängigen Praxis an die Rinder- und Schweinehaltung gekoppelt. In den meisten Biogasanlagen (über 93 %) werden Kosubstrate wie nachwachsende Rohstoffe und Ernterückstände beigemischt (vgl. IE 2002: 24). Das entstandene Biogas kann einem Brenner zugeführt werden oder zur Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden. Weitere biochemische Umwandlungsformen sind die alkoholische Gärung

2.2 Umweltpolitische Aspekte

19

zur Kraftstoffgewinnung und der aerobe Abbau (Kompostierung) (vgl. Kaltschmitt/Hartmann 2000: 662).

2.2 Umweltpolitische Aspekte Der Schwerpunkt, der seit Jahrzehnten geführten umweltpolitischen Diskussionen hat sich durch die aktuellen Debatten um den Klimawandel (vgl. IPCC 2008; IPCC 2007; Behringer 2007) von der ökotoxischen Wirkung von Luftschadstoffen zu der Klimarelevanz von (Bio-)Energieträgern verschoben. Neben Kohlenstoffdioxid (CO2) zählen auch Distickstoffoxid (N2O) und Methan (CH4) zu den wichtigsten klimawirksamen Gasen6, die gerade bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe aber auch bei der Bioenergienutzung freigesetzt werden und ihrerseits zum anthropogen verursachten Klimawandel beitragen. Da nicht alle Treibhausgase über die gleichstarke Wirkung verfügen, werden sie entsprechen ihrer Treibhauswirksamkeit auf einen Wert (CO2) normiert und als CO2Äquivalent-Emissionen bezeichnet (Faktor 25 für CH4 beziehungsweise Faktor 298 für N2O). Seit dem Kyoto-Protokoll werden sie als zentraler Indikator im Bereich des Klimaschutzes angesehen. Im globalen Maßstab kommt CO2 mit einem Anteil von rund zwei Drittel an allen freigesetzten Klimagasen die größte Bedeutung zu. Bioenergie gilt zunächst einmal als weitestgehend CO2-neutral, da die emittierte Menge an CO2 der Menge entspricht, die der Atmosphäre beim Pflanzenwachstum zuvor entzogen wurde. Der zu Grunde liegende CO2Kreislauf ist Abbildung 2-3 zu entnehmen. Wenn also nur die nachwachsende Menge an Biomasse genutzt wird, kann deshalb näherungsweise von einer CO2Neutralität gesprochen werden. Eine vollständige Neutralität ist aber nicht gegeben, da bei Anbau, Bereitstellung und Transport (zum Beispiel durch die Nutzung fossiler Energieträger) CO2 emittiert wird (vgl. Eltrop et al. 2006: 43; FNR 2005b: 98; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 27; siehe Kapitel 5.4). Mit Hilfe einer Lebenszyklusbetrachtung, lässt sich der CO2-Ausstoß der Bioenergie inklusive aller Prozessschritte „von der Wiege bis zur Bahre“ erfassen. Neben der CO2–Bilanz ist bei der Nutzung der Bioenergie auch der Ausstoß human- und ökotoxischer Emissionen von Bedeutung, der mit ihr verbunden ist.

20

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Dazu gehören unter Anderem Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxide (NOx) und Staub (besonders Feinstaub). Diese Emissionen üben eine schädliche Wirkung auf den Menschen und die natürliche Umwelt aus (beispielsweise in Form von Allergiesymptomen, Atemwegsbeschwerden, Lungenkrebs, erhöhter Mortalität oder der Entstehung von sauerem Regen). Problematisch sind bei der Bioenergie insbesondere die Feinstaubemissionen, die durch Nutzung neuer Feuerungstechniken und Filtersysteme allerdings deutlich verringert werden können (vgl. Nussbaumer 2007: 25; Nussbaumer/Klippel 2006: 7; Rawe et al. 2006: 18; FNR 2005b: 44; Regierungspräsidium Stuttgart 2005: 4). Die Höhe der ausgestoßenen Emissionen hängt von der Konversionstechnologie, dem Versorgungsfall und dem Energieträger ab. Eine Bilanzierung der Emissionen (CO2-Äquivalent-Emissionen und Staub) verschiedener Bioenergieanlagen wird in Kapitel 5.4 vorgenommen. Dort werden die Emissionen in Bezug zur Siedlungsstruktur und Transportdistanz gesetzt sowie ein Vergleich zu

Abbildung 2-3: CO2-Kreislauf der Biomassenutzung Quelle: eigene Darstellung

2.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauchs

21

konventionellen Energieträgern vorgenommen. Auf Grund der Vielfältigkeit der Bioenergie wird im weiteren Verlauf der Untersuchung eine Eingrenzung und Beschreibung der näher untersuchten Konversionstechnologien und ihrer systemtechnischen Elemente vorgenommen (siehe Kapitel 5.2).

2.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauchs Wie man der Abbildung 2-4 entnimmt, ist der Primärenergieverbrauch in Deutschland stabil bis leicht abnehmend. Im Vergleich zum Jahr 1990 hat er sich um 6 % auf 3.860 Millionen Megawattstunden verringert, der Endenergieverbrauch liegt bei 2.385 Millionen Megawattstunden. Neben Effizienzsteigerungen kann die Abnahme in erster Linie auf Einsparungen in den neuen Bundesländern in Folge des Strukturwandels nach der Deutschen Wiedervereinigung zurückgeführt werden. In den alten Bundesländern kam es im gleichen Zeitraum zu einem Anstieg des Primärenergieverbrauchs. Ob die leichten Abnahmen der letzten Jahren einen dauerhaften Trend darstellen, der sich in Zukunft fortsetzten wird, bleibt vor diesem Hintergrund abzuwarten. Während es bis zu der Ener-

Braunkohle Kernenergie

Steinkohle Wasserkraft*

Mineralöl Sonstiges

2006

2004

2002

2000

1998

1996

1994

1992

1990

1988

1986

1984

1982

4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 1980

n Millionen Megawattstunden

giekrise der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts zu einem deutlichen Anstieg des

Erdgas

Abbildung 2-4: Primärenergieverbrauch in Deutschland Quelle: AGEB *ab 1995 inkl. Windkraft und Photovoltaik

22

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Primärenergieverbrauchs kam (in West-Deutschland von 1.103 Millionen Megawattstunden 1950 auf 2.742 Millionen Megawattstunden 1970), ist seitdem weitestgehend eine Stagnation zu beobachten (website AGEB). Die Energieversorgung wird mit einem Anteil von 33,7 % vom Mineralöl dominiert. Die fossilen Brennstoffe Öl, Erdgas, Stein- und Braunkohle (zusammen 81,9 %) nehmen am Primärenergieverbrauch den mit Abstand größten Anteil ein, die Kernenergie liegt bei 11,0 %. Der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch beträgt 6,9 %, am Endenergieverbrauch nimmt er 9,8 % ein (vgl. BMU 2008a: 3). Auch wenn das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit den Anteil regenerativer Energien als positiv bewertet, wird die Dominanz konventioneller Energieträger deutlich. Von den erneuerbaren Energien haben Bioenergie, Wasserkraft und Windenergie bereits eine energiewirtschaftlich relevante Dimension erreicht, Solarenergie und Geothermie hingegen nicht. Die Anteile erneuerbarer Energieträger sind in den letzten Jahren kontinuierlich und signifikant gestiegen. In Abbildun-

100

16 14 12 10 8 6 4 2 0

80 60 40 20 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Anteil erneuerbarer Energien an der Primärenergie Anteil erneuerbarer Energien an der Endenergie Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmeerzeugung Anteil Bioenergie an der Stromerzeugung Anteil Bioenergie an der Wärmeerzeugung Anteil Bioenergie an der Stromerzeugung

Abbildung:2-5: Anteil erneuerbarer Energien an der Energiebereitstellung Quelle: BMU 2008a

Anteil Bioenergie [%] [%

Anteil erneuerbarer Energien [%] [%

gen 2-5 ist die Entwicklung der letzten Jahre (unterschieden nach Primär- und

2.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauchs

23

Endenergie) sowie die Struktur der Energiebereitstellung nach Strom und Wärme abgetragen. Auf der linken y-Achse sind die Anteile erneuerbarer Energieträger aufgeführt, auf der rechten y-Achse sind die Anteile der Bioenergie (am dem erneuerbaren Energien) zu sehen. Eine besondere Bedeutung an den erneuerbaren Energien kommt der Bioenergie zu, der ein Anteil von über 90 % der Wärmenergie und rund 26 % der Elektrizität unter den Erneuerbaren zukommt. Bei der Stromerzeugung nehmen die Wind - und Wasserkraft mit 45,7 % beziehungsweise 24,5 % die größten Positionen ein. Die Photovoltaik, Solarthermie und insbesondere die Geothermie spielen bisher lediglich eine marginale Rolle. Zusammen haben sie einen Anteil von 3,5 % an der Strom- und 6,0 % an der Wärmeerzeugung mit erneuerbaren Energieträgern. Im weltweiten Vergleich sind in Deutschland vor allem der hohe Anteil der Kernenergie (11,0 % zu 6,2 %) sowie der geringe Anteil erneuerbarer Energien (6,9 % zu 12,7 %) am Primärenergieverbrauch auffällig. Dies hängt auch mit einem hohen Potenzial für die Wasserkraft und einem gleichzeitig geringen ProKopf-Verbrauch in den Entwicklungsländern zusammen (vgl. BMU 2008a: 11; 63).

Millionen Megawattstunden

Aus Abbildung 2-6 wird insbesondere der hohe Anteil der Raum- und Warm800 700 600 500 400 300 200 100 0 Industrie

Gewerbe, Privathaushalte Verkehr Dienstleistung, Handel Raumwärme Warmwasser sonstige Prozesswärme mechanische Energie Beleuchtung

Abbildung 2-6: Endenergieverbrauch nach Sektoren und Anwendungsbereichen Quelle: BMWi 2008

24

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

wasserwärme am Endenergieverbrauch deutlich. Zusammen nehmen sie mehr als 35 % des gesamten Endenergieverbrauchs ein, bei den Privathaushalten beträgt dieser Anteil sogar über 80 %. Der gesamte Endenergieverbrauch von Industrie, Verkehr sowie der im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Privathaushalte liegt jeweils bei rund 28 %, Gewerbe, Dienstleistung und Handel liegen mit rund 15 % deutlich niedriger. Am Beispiel des Wärmebedarfs der Privathaushalte, in Abbildung 2-7 auf das Jahr 1995 indiziert dargestellt, wird ersichtlich, dass Effizienzsteigerungen alleine nicht zwangsläufig eine Reduktion des Wärmebedarfs herbeiführen müssen. So kam es von 1995 bis 2005 trotz Effizienzsteigerungen beim quadratmeterspezifischen Wärmeverbrauch (- 10,5 %) insgesamt zu einer Zunahme des Wärmeverbrauchs der Privathaushalte (+ 1,2 %), die in Zwischenjahren noch viel deutlicher ausgefallen ist. Grund hierfür ist der Anstieg der Wohnfläche (+ 13,1 %), der die Effizienzsteigerungen überkompensiert. Erst im letzten Jahr des Betrachtungszeitraums hat sich dieser Trend umgekehrt, so dass sowohl der Wärmeverbrauch pro Quadratmeter (- 17,4 %) als auch der Gesamtwärme-

Index (1995 = 100)

120,00

110,00 100,00

90,00 80,00 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Wohnfläche Wärmeverbrauch Gesamt

Wärmeverbrauch pro m²

Abbildung 2-7: Entwicklung von Wohnfläche und Wärmeverbrauch der Privathaushalte Quelle: Statistisches Bundesamt 2008; Statistisches Bundesamt 2006b

2.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauchs

25

verbrauch (- 6,0 %) gesunken sind, obwohl die Wohnfläche (+ 13,8 %) weiterhin angestiegen ist. Dies weckt zumindest die Hoffnung, dass zukünftig eine dauerhafte Reduktion möglich ist. Ein wichtiger Aspekt für die Energieversorgung sind die Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeiten von Energierohstoffen, die in den gleichnamigen Studien der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) analysiert werden. Es wird dabei zwischen den Reserven, also den bekannten und wirtschaftlich förderbaren Rohstoffvorräten einerseits, sowie zu heutigen Konditionen als unwirtschaftlich geltenden Ressourcen anderseits unterschieden. Dividiert man die Reserven beziehungsweise Ressourcen durch den jetzigen Verbrauch, erhält man die so genannte statische Reichweite, anhand derer Aussagen über die Endlichkeit von Energieträgern möglich werden. Vergleichsweise kurz ist die Reichweite der Uranreserven, welche bezogen auf den gegenwärtigen Verbrauch noch 68 Jahre verfügbar sind, Stein- und Braunkohle können mit aktuell 169 beziehungsweise 227 Jahren derzeit am längsten in Anspruch genommen werden (vgl. BGR 2003: 29; BMWi 2006: 4). Über die Reserven hinaus können bisher noch unrentable Ressourcen sowie unkonventionelle Vorräte (Ölsand, Schwer- und Schwerstöl) erschlossen werden. Beim Erdöl zum Beispiel bestehen neben den Reserven mit einer Reichweite von 42 Jahren noch zusätzliche Ressourcen von 21 Jahren, unkonventionelle Reserven (etwa Ölsande) von 17 Jahren sowie unkonventionelle Ressourcen mit einer Reichweite von insgesamt 83 Jahren (vgl. BMWi 2006: 6). Die Versorgung mit Rohstoffen kann kurzund mittelfristig also gewährleitstet werden. Nicht zuletzt, da sich die Höhe der Reserven seit Ende der 1980er Jahre nicht wesentlich verändert hat, weil die Suche nach neuen Lagerstätten und die technische Entwicklung positiv verlaufen sind (vgl. BGR 2008; BGR 2007; BGR 2005; BGR 2003). Die Endlichkeit der fossilen Energievorräte und die gemessen an erdgeschichtlichen Zeiträumen verschwindend geringen Reichweiten sind trotz neu entdeckter Lagerstätten unstrittig zumal sich die Kosten der Energiebereitstellung und damit auch die Gewährleistung der Versorgungssicherheit unter Knappheitsbedingungen maßgeblich verändern werden.

26

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

2.4 Dezentrale Versorgungsinfrastruktur Die Anlagen zur Erzeugung und Verteilung von Energie – und damit auch die Bioenergie – gehören neben denen der Wasserversorgung, Entsorgung und Nachrichtenübermittlung sowie den Verkehrseinrichtungen zu den klassischen Bestandteilen der technischen Infrastruktur. Über den technischen Bereich hinaus werden üblicherweise auch die staatliche Verwaltung sowie öffentliche und soziale Einrichtungen, gesetzliche Normen (institutionelle Infrastruktur) und die geistigen Fähigkeiten einer Gesellschaft (personale Infrastruktur) unter den Begriff Infrastruktur gefasst (vgl. Jochimsen 1966: 133). Der Infrastrukturbegriff ist vom lateinischen infra (unten, unterhalb) abgeleitet und ist fester Beststandteil des militärischen Sprachgebrauchs. Die North Atlantic Treaty Organization (NATO) versteht darunter Kasernen, Versorgungsanlagen und Kommunikationsnetze (vgl. Tietz 2007: 7; Scheele 2007: 37; Jenssen/Karakoyun 2005: 25; Jochimsen 1966: 100). In Anlehnung an dieses Verständnis wird der Begriff seit den 1960er Jahren von Ökonomen genutzt, um den „den dinglichen und institutionellen Unterbau einer Volkswirtschaft“ (Spitzer 1991: 194) zu beschreiben. Bei der Begriffserklärung Stohlers und Freys werden die Kosten der Infrastruktur betont, indem Infrastrukturkosten als Investitionen interpretiert werden, weil „gegenwärtigem Aufwand künftige Erträge gegenüberstehen“ (Stohler in Frey 1972: 1). Heldtkamp schließt sich dieser Auffassung an und bezeichnet Infrastruktur als den „Rahmen der ökonomischen Aktivitäten von Konsumenten [..] und Produzenten [..] der von der öffentlichen Hand zur Verfügung gestellt, deshalb aber keineswegs auch öffentlich produziert wird“ (Heldtkamp 1995: 62). Die Infrastruktur kann demnach als Basisfunktion einer Wirtschaft verstanden werden, die es ermöglicht, die Produktivkräfte voll zu entfalten und ein Wohlstandsoptimum zu erreichen (vgl. Jochimsen 1995: 490; Schätzl 2001: 35). Bökemann betont die Bedeutung der Infrastruktur als Grundlage für den hohen Grad der Arbeitsteilung moderner Ökonomien (vgl. Bökemann 1982: 53). Und tatsächlich ist die Bereitstellung von Infrastruktur zur Energieversorgung in der heutigen Form eine Errungenschaft der Moderne und wird ihrerseits erst durch die modernen Produktionsweisen ermöglicht (siehe Kapitel 2.1 und 3.3).

2.4 Dezentrale Versorgungsinfrastruktur

27

Allerdings hängt dies nicht nur mit den technischen Entwicklungen sondern auch mit sozialstaatlichen Organisationsformen zusammen: Mit den technischen Entwicklungen während des 19. Jahrhunderts ging die Herausbildung eines Wohlfahrtsstaats einher, in dessen Entwicklung der Gedanke der Daseinsvorsorge in die staatlichen Aufgaben aufgenommen wurde(vgl. Monstadt 2008: 191; Schiller 2004: 176; Gegner 2002: 6; Pfahl 2002: 10). Unter dem Begriff der Daseinsvorsorge kann die gemeinwohlorientierte „Darbietung von Leistungen, auf welche der in die modernen massentümlichen Lebensformen verwiesene Mensch lebensnotwendig angewiesen ist“ (Forsthoff 1938: 7) verstanden werden (vgl. Cox 2001: 27). Der Anspruch auf die Bereitstellung ist unabhängig davon, ob die Versorgungsdienstleistung durch öffentliche oder private Einrichtung erbracht wird (vgl. Tietz 2007: 10). Die Versorgung der Bevölkerung mit Energie ist unter diesem Gesichtspunkt ein Teilaspekt der Daseinsvorsorge (vgl. Bolay 2006: 42; Berschin 2000: 278). Dies impliziert die Notwendigkeit, die erforderliche Infrastruktur staatlich bereitzustellen oder bereitstellen zu lassen. Im Unterschied zur Verkehrsinfrastruktur sowie wie den anderen Bereichen der Ver- und Entsorgungsinfrastruktur wird die Energieversorgung in erster Linie nicht durch den Staat selbst durchgeführt. Vielmehr wird sie durch das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) in die Verantwortung der Versorgungsunternehmen gestellt, die dabei den Anschluss gewährleisten (§§ 17 und 18) und der Grundversorgungspflicht (§ 36) nachkommen müssen (vgl. EnWG). Dies ändert allerdings nichts daran, dass die Bereitstellung einer funktionsfähigen Energieversorgung eine notwendige gesellschaftliche Aufgabe ist und in den Bereich der öffentlichen Daseinsvorsorge fällt. Die Bioenergie als eine Möglichkeit der Energieversorgung weist ein weiteres wichtiges Charakteristikum auf. Denn für die meisten – wenn auch nicht für alle – Versorgungssysteme, die auf Bioenergie zurückgreifen, sind dezentral ausgerichtete Infrastrukturen eine wichtige Voraussetzung. Gleichwohl ist der Begriff an sich schon sehr umstritten, was mit dem schillernden und teils visionären Charakter des Begriffs sowie der impliziten Forderung nach einem Umbau der Energiesysteme und einer gesellschaftskritischen Auseinandersetzung zu-

28

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

sammenhängt. An einer Aussage Rifkins wird dies ersichtlich: „Der heutige zentralisierte Energiefluss von oben nach unten, der von global agierenden Ölgesellschaften und Stromerzeugern kontrolliert ist, wird entbehrlich. In der neuen Ära können Unternehmen, Stadtverwaltungen und auch Eigenheimbesitzer ihre Energie selbst produzieren – ‚distribuierte Stromerzeugung’ lautet der Fachbegriff“ (Rifkin 2006: 49). Diese Aussage steht stellvertretend für die Hoffnungen, die in vielen Bereichen der Politik und Wissenschaft mit diesem Infrastruktursystem verbunden werden, die aber auch dazu führt, dass der Begriff verwässert. Auch die Enquete-Kommission des 14. Deutschen Bundestages legt ihre Hoffnung in eine dezentral ausgerichtete Energieversorgungsinfrastruktur und sieht sie als eine der Kernvorrausetzungen für die Realisierung eines Energiesystems mit höheren Anteilen erneuerbarer Energien. Entsprechend ihres Verständnis sind zwei Eigenschaften von besonderer Bedeutung: Zum einen wird sie durch den Gegensatz zu der derzeitigen „großtechnischen Struktur“ konventioneller Energieträger charakterisiert und zum anderen ist sie durch eine „große Vielfalt von effizienteren Technologien“ (Enquete-Kommission 2002: 28) bestimmt. Es kann somit ein Gegensatzpaar von zentralen Großanlagen auf der einen Seite sowie kleinen und dezentralen Anlagen auf der anderen Seite ausgemacht werden. Vor diesem Hintergrund kommt es in der politischen- und wissenschaftlichen Auseinandersetzung zu Konflikten zwischen Befürwortern und Gegner einer dezentralen Energieinfrastruktur: Die Befürworter verweisen auf die Vielfalt, den modularen Einsatz verschiedener Technologien und eine bessere Ausnutzung der Primärenergie, die Gegner argumentieren mit der Versorgungszuverlässigkeit und den geringen spezifischen Kosten bei Groß-Anlagen (Skaleneffekte). Letzteres betrifft in Deutschland vor allen die Stromproduktion, denn sie beruht auf großen Kraftwerksblöcken mit einer Leistung von über 100 Megawatt: 90 % des Stroms werden in solchen Großkraftwerken erzeugt. Dies zieht eine Trennung von Stromerzeugung und Stromverbrauch sowie den Transport des Stromes zwischen diesen Orten nach sich. Die durchschnittliche Entfernung vom Generator bis zum Endkunden liegt bei annähernd 70 Kilometern7 (vgl. Brischke 2005: 10).

2.4 Dezentrale Versorgungsinfrastruktur

29

Neben diesen Aspekten sind die gekoppelte Produktion von Wärme und Strom und die mit ihr verbundenen hohen Gesamtwirkungsgrade von über 90 % wichtige Faktoren. Während Gust in diesem Zusammenhang zu Beginn der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts besonders konventionelle Energieträger nennt, wird in aktuellen Untersuchungen der Einsatz regenerativer Energieträger betont (vgl. Gust 2005: 209; Gust 1989; Scheer 2008: 19; Wigbels 2005: 106; EnqueteKommission 2002: 28; website Umweltlexikon-online; Bitsch et al. 2001: 21;). Für den stärkeren Einsatz erneuerbarer Energien wird deshalb von vielen Stellen eine „sukzessive Umstrukturierung“ (Hoppe-Kilper et al. 2001: 4; vgl. Bundesamt für Energie 2003: 13; website Universität Paderborn) der Energieversorgungsinfrastruktur als notwendig erachtet. In den genannten Auffassungen finden sich voneinander abweichende Verständnisse über die Begriffe der zentralen und dezentralen Energieversorgungsinfrastruktur wieder. Obwohl sie in Politik und Wissenschaft oft verwendet werden, hat sich eine klare allgemeine Begriffsbestimmung, etwa was die dazugehörigen Technologien und deren Leistungsbereiche anbelangt, bisher nicht etabliert. Das hängt auch mit der der politischen Sprengkraft der Begriffe und der daraus resultierenden politischen Lagerbildung zusammen (vgl. Rosenkranz 2006: 43; Winner 1982: 264). Inhaltlich liegen die Unklarheiten bei der Begriffsbestimmung darin begründet, dass gerade bei der Wärmeversorgung der Sprachgebrauch der Dezentralität missverständlich ist: Denn die derzeitige Wärmeversorgung wird im Regelfall mit individuellen Einzelfeuerungsanlagen für jede Wohneinheit gewährleistet8. Aber auch diese individuellen Heizungssysteme, wie die Gasversorgung oder Nachtspeicherheizungen, sind leitungsgebunden; der Sekundärenergieträger wird also zunächst über weite Strecken zum Nutzer geliefert und erst dort umgewandelt (vgl. Tietz 2007: 120; Menges et al. 2008: III-22). Es besteht daher eine Schwierigkeit, diese Versorgungssysteme den Kategorien „zentral“ oder „dezentral“ eindeutig zuzuordnen. Ein weiteres definitorisches Problem tritt bei der Abgrenzung zwischen der Nah- und Fernwärme auf (vgl. Lobinski 2007: 3), da entsprechend eines Urteils des Bundesgerichtshofs aus dem Jahr 1989 alle netzgebundenen Wärmeversor-

30

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

gungssysteme als Fernwärme definiert werden (vgl. BGH 1989). Dieser juristischen Interpretation steht die technische Auffassung gegenüber, den Bereich der Nahwärme, gekennzeichnet durch verhältnismäßig kurze Transportwegen, geringere Vorlauftemperaturen und einen geringeren Druck, separat zu betrachten (vgl. Blesl 2002: 48). Die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) wiederum stuft die Unterscheidung zwischen Nah- und Fernwärme als weitestgehend willkürlich ein und weist darauf hin, dass eine allgemein anerkannt Legaldefinition auf Basis technischer Merkmale nicht besteht (vgl. FNR 2005b: 148). An dieser Stelle wird folglich nicht der Versuch unternommen, einzelne (Bioenergie-) Technologien in die Schemata „dezentral“ oder „zentral“ zu pressen, da dies auf Grund der dargelegten Widersprüchlichkeiten nur zu unzufriedenstellende Ergebnisse führt. Allerdings lassen sich wichtige Charakteristika der Bioenergie herausgestellt werden, die in den späteren Kapiteln wieder aufgegriffen werden: x Die (Bio-)Energieversorgung ist ein Bestandteil der Daseinsvorsorge. Daraus erwächst eine staatliche Verantwortung zu ihrer Bereitstellung. x Die gesamte Bioenergie (inklusive individueller und netzgebundener Systeme) weist klassische Charakteristika von Infrastruktursystemen auf. x Zur Bioenergie gehört die Nutzung kleindimensionierter Anlagen mit einer Leistung im kW-Bereich bis hin zum kleinen zweistelligen MWBereich, oft mit einer gekoppelten Erzeugung von Wärme und Elektrizität (siehe Kapitel 5.2.3). x Bioenergieanlagen befinden sich in der Regel in unmittelbarer Nähe zum Verbraucher (im Falle individueller Heizungssysteme im/am Wohnhaus und bei netzgebundenen Lösungen innerhalb eines Umkreises von einigen hundert Metern).

2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung

31

2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung Aus dem Energiewirtschaftsgesetz ergeben sich drei Hauptziele der Energieversorgung, die teilweise in Zielkonflikt miteinander stehen, teilweise aber auch gemeinsam erreicht werden können (vgl. EnWG: § 1): x Umweltverträglichkeit, x Versorgungssicherheit und x Wirtschaftlichkeit. Da die Energieversorgung in Deutschland bisher von fossilen und nuklearen Energieträgern dominiert wird, können die Senkung der treibhauswirksamen Emissionen und die Entsorgung radioaktiver Abfälle als größte Herausforderungen im Umweltbereich angesehen werden. Mit der 1992 auf dem Weltgipfel in Rio vereinbarten und 1994 in Kraft getretenen Klimarahmenkonvention wurden deshalb quantitative CO2-Minderungsziele definiert, die die Industrieländer dazu anhalten, die CO2-Emissionen bis 2012 um 5 % im Vergleich zum Niveau von 1990 zu senken. Deutschland hat sich im Kyoto-Protokoll beziehungsweise im Rahmen der Lastenteilung der Europäischen Union dazu verpflichtet, im gleichen Zeitraum eine Reduzierung um 21 % herbeizuführen (vgl. BMU 2004a: 8). Auf der Klausurtagung in Meseberg hat das Bundeskabinett die Erhöhung dieser Zielvorgabe auf 40 % beschlossen (vgl. Bundesregierung 2007b: 1). Verbindliche internationale Festlegungen über den Ausstoß von CO2-Emissionen für die Zeit nach 2012 gestalten sich schwierig. Zwar wird als Ergebnis des G8Gipfeltreffens von Heiligendamm (2007) mindestens eine Halbierung des Ausstoßes an Treibhausgasen bis 2050 „ernsthaft in Betracht gezogen“ (website Bundesregierung), eine quantitative Zielvereinbarung konnte aber, wie auch auf der Weltklimakonferenz in Bali oder dem G8-Gipfeltreffen in Japan (2007), bisher nicht abgeschlossen werden. Bei der Versorgungssicherheit kann zwischen der technischen Versorgungszuverlässigkeit (Verfügbarkeit von Energieerzeugungsanlagen) und der nationalen Versorgungssicherheit (Abhängigkeit von Energieträgerimporten) unterschieden werden. Während die technische Versorgungszuverlässigkeit als weitgehend unproblematisch angesehen werden kann, ist die nationale Versorgungs-

32

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

sicherheit bei einer Importquote an Energieträgern von über 60 % kritisch zu hinterfragen, insbesondere da sich rund 65 bis 70 Prozent der bekannten Erdgasund Ölreserven in politisch instabilen Ländern befinden (vgl. BGR 2007: 1; BGR 2005: 3; BMWI 2003: 3; WBGU 2003: 33). Durch den Einsatz erneuerbarer Energien kann eine energiestrategische Diversifizierung erzielt werden, welche die Abhängigkeiten zu anderen Staaten verringert und gleichzeitig die nationale Versorgungssicherheit fördert. Ein weiteres Hauptziel ist die Wirtschaftlichkeit der Energieversorgung. Ihr hoher Stellenwert in den politischen und wissenschaftlichen Diskussionen wurde vor allem während der Energiekrise der 1970er Jahre deutlich. Besonders bei erneuerbaren Energieträger kommt den Kosten eine große Bedeutung zu, da sie derzeit in der Regel höher ausfallen als bei konventionellen Versorgungssystemen (vgl. Voß 2008: 18; Voß 2002: 22). Ein Ansatz zur Erklärung der Kosten ist die „Produktzyklus-Theorie“, nach der ein Produkt bezüglich der Herstellung und der Absatzbedingungen unterschiedlichen Phasen unterworfen ist. In der Entwicklungsphase eines Produktes werden besonders hohen Kosten hervorgerufen (vgl. Schätzl 2001: 211). Mittels eines Lernfaktors kann geschätzt werden, dass die Kosten erneuerbarer Energien durch technologische Fortschritte und eine breiten Markteinführung bis 2050 auf ein Niveau von 20 bis 50 Prozent der heutigen Gestehungskosten sinken können (vgl. DLR 2004: 24). Durch die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energieträger ist es also möglich, zwei der drei energiewirtschaftlichen Hauptziele zu verbessern, wobei auch die Wirtschaftlichkeit nicht per se verfehlt wird. Die Kosten verschiedener Bioenergietechnologien werden in Kapitel 5.3 detailliert untersucht. Aus diesen Gründen wird der stärkere Einsatz regenerative Energieträger in vielen europäischen Ländern von den verschiedenen politischen Ebenen gefordert. Dies spiegelt sich auch in klaren quantitativen Zielvorgaben wider. So fordert die EU-Kommission, den Anteil regenerativer Energien am Bruttoinlandsverbrauch bis 2010 auf 12 % beziehungsweise bis 2020 auf 20 % zu erhöhen. Der Anteil der Biomasse soll dabei im Zeitraum bis 2010 auf 8 % verdoppelt werden, Biokraftstoffe sollen einen Anteil von 5,75 % einnehmen (vgl. EU-Kommission 2007: 11; EU-

2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung

33

Kommission 2005: 5; EU-Kommission 2004: 5). Auch die Bundesregierung hat sich ein ambitioniertes Ziel gesetzt; der Anteil regenerativer Energieträger am Endenergieverbrauch soll bei der Wärmeproduktion von derzeit 5,8 % bis 2020 auf 14 % steigen. Für die Stromversorgung gilt ein Zielwert von 25 % bis 30 % (vgl. Bundesregierung 2007a). In seinem Energiekonzept gibt BadenWürttemberg das Ziel aus, bis 2020 einen Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch von 12 % zu erreichen. Der Stromverbrauch soll zu 20 % und die Wärmeerzeugung zu 16 % mit erneuerbaren Energieträgern sichergestellt werden (vgl. Landesregierung BW 2007: 21). In seinem Biomasseaktionsplan hat Baden-Württemberg zuvor bereits das Ziel ausgegeben, die installierte Leistung der Bioenergie-Konversionsanlagen (Wärme und Strom) bis 2010 zu verdoppeln sowie den Anteil von Biokraftstoffen in Anlehnung an die Ziele der EU-Kommission auf 5,75 % zu steigern (vgl. MLR BW 2006: 10). Es stellt sich die Frage, ob beziehungsweise wie diese Ziele in langfristiger Hinsicht erreichbar sind und welche gesellschaftlichen Implikationen damit verbunden sind. Im Bereich der Energiepolitik, Energieplanung, und Energiewirtschaft stellen computergestützte quantitativ-mathematische Modellierungen den üblichen methodischen Ansatz dar, um zukünftige Entwicklungen abzubilden. Sie bieten die Möglichkeit, direkt verwendbare und monetarisierte Entscheidungshilfen zu generieren. Bei diesem Vorgehen sind Vereinfachungen erforderlich, etwa eine geringe oder keine Raumauflösung (so genannte Punktmodelle) oder die weitgehende Nicht-Berücksichtigung des sozialen Verhaltens. Zudem ergibt sich das Problem der Nachvollziehbarkeit, denn nur für sehr spezialisierte Experten ist das methodische Vorgehen und die Produktion von Ergebnissen verständlich und überprüfbar (vgl. Weingart 2007: 3; Purner 2007: 263; Fromme 2005: 6; Hauenstein 2003: 1). Als alternativer oder ergänzender Modelltypus kann der quantitativen Modellierung der Typus der qualitativen Modellbildung entgegengestellt werden (vgl. Niele 2006: 88; Fürst/Scholles 2001: 296; Roth et al. 1977: 9). Hierbei werden vereinfachte schematische Erklärungszusammenhänge diskutiert und zueinander in Bezug gesetzt. Diese reichen zwar aus, die relevanten Prinzipien und Wir-

34

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

kungszusammenhänge zu erklären; quantitative oder monetarisierte Ergebnisse sind allerdings nicht zu erwarten. Um die Perspektiven für eine Energieversorgung mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien beurteilen zu können, werden an dieser Stelle die Ergebnisse ausgewählter Szenarien9 kurz vorgestellt, die sowohl mit dem Typus quantitativer als auch qualitativer Modelle erstellt wurden. Es existiert jedoch eine Vielzahl quantitativ-mathematischer Szenarien, deren umfassende Thematisierung den Rahmen dieser Arbeit sprengen würde. Deshalb werden in Tabelle 2-1 die Resultate von zwei sehr bekannten Studien beispielhaft dargestellt, die im Jahr 2002 für die Enquete-Kommission „Nachhaltige Energieversorgung im Zeichen von Liberalisierung und Globalisierung“ des 14. deutschen Bundestages erstellt wurden. Für die Bearbeitung wurden mit dem Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) und dem Wuppertal Institut (WI) zwei konkurrierende Gutachter beauftragt, das Refe-

Zeithorizont

Szenarioname

Primärenergie (Millionen MWh)

Endenergie (Millionen MWh)

Anteil erneuerbarer Energien an Primärenergie

CO2-Ausstoß (Millionen t)

-

-

-

3.845

2.887

6,9 %

981

Prognos 2002

2050

Referenz

3.153

2.280

15 %

716

IER

2002

2050

REG/REN

2.447

1.642

50 %

207

WI

2002

2050

REG/REN

1.878

1.432

50 %

213

DLR

2004

2050

Referenz

3.151

2.280

10 %

701

DLR

2004

2050

Basis I

1.877

1.360

44 %

195

Tatsächliche Werte 2007

Jahr der Erstellung

Tabelle: 2-1: Kennwerte ausgewählter Szenarien

Quelle: IER 2002; Prognos 2002; WI 2002; DLR 2004, website Umweltbundesamt-1

2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung

35

renzszenario wurde von der Prognos AG erarbeitet (vgl. Enquete-Kommission 2002). Aufbauend auf dem Vorgehen der Szenarien der Enquete-Kommission wurde das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) später vom Umweltbundesamt beauftragt, weitere Szenarien zu entwickeln. Sie bilden die Grundlage der Szenarien, die für die Untersuchung „Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland“ erstellt wurden (vgl. DLR 2004: 166). Eine Vergleichbarkeit ist insofern gegeben, als dass dieselben Grundlagendaten (Bevölkerungs- und Wirtschaftsentwicklung) verwendet wurden. Die untersuchten (regenerativen) Energieszenarien weisen markante Unterschiede und Widersprüche bei den wichtigsten Kriterien (Primärenergieverbrauch, Endenergieverbrauch, CO2-Emissionen) auf. Besonders deutlich wird dies bei den Kosten: Während das Wuppertal Institut für das RegenerativEnergieszenario lediglich kumulierte Mehrkosten von 201 Milliarden Euro bis 2050 (+ 1,0 % im Vergleich zum Referenzszenario) für realistisch hält, geht das IER von 617 Milliarden Euro (+ 3,2) aus (vgl. WI 2002: 102; IER 2002: 138). Als gemeinsames Ergebnis kann aus den vorliegenden Untersuchungen herausgelesen werden, dass bei der Ausgestaltung der zukünftigen Energieversorgung eine Doppelstrategie verfolgt werden sollte, bei der neben einer stärkeren Versorgung mit erneuerbaren Energien auch Energieeinsparmaßnahmen einen essentiellen Baustein darstellen. Die skeptischere Position in Bezug auf EnergieEffizienz Maßnahmen nimmt das IER ein, was sich in den Szenarien in einer stärkeren Umstrukturierung des Energiesystems äußert (Angebotsorientierung), wodurch auch räumlich stärkere Veränderungsprozesse zum Beispiel bei der Braunkohleförderung notwendig werden (vgl. Fromme 2007: 133; Fromme 2005: 50). Eine große Bedeutung kommt in allen Untersuchungen der Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung zu. Große Herausforderungen sind vor allem im Verkehrssektor zu erwarten, da hier ein Anstieg der Verkehrszahlen wahrscheinlich und eine Substitution durch erneuerbare Energieträger auf Grund geringer Energieeffizienzen umstritten ist (vgl. Tangermann 2007; Brändle et al. 2006; VCD 2005).

36

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Grundsätzlich zeigen die Szenarien, dass erneuerbare Energieträger in Zukunft sehr hohe Anteile am Energieverbrauch einnehmen können, so die Bewertung der Kommission: „der effizient-solare Entwicklungspfad zeigt beispielsweise, wie sich innerhalb eines halben Jahrhunderts der Wandel des Energiesystems vollziehen kann. Für diesen Pfad ist die massive Erhöhung der Effizienz des Energiesystems und die konsequente Einführung erneuerbarer Energien von zentraler Bedeutung. Gleichzeitig wird die großtechnische Struktur des Energiesystems schrittweise dezentralisiert, durch eine große Vielfalt von effizienteren Technologien ergänzt“ (Enquete-Kommission 2002: 28). Das DLR hält es unter günstigen Umständen – wenn der Energieverbrauch sehr stark reduziert werden kann – sogar für möglich, den Energiebedarf bis 2070 komplett durch erneuerbarer Energieträger bereitzustellen (vgl. DLR 2002: 86). Niele geht bei seinen (qualitativen) Szenarien von einer historischen und theoriegeleiteten Analyse der energetischen Nutzung seit der Erdentstehung aus und definiert zunächst eine Ausgangssituation, die er mit dem Begriff des „Carbon Valley“ umschreibt. Es ist von zentralisierten Erzeugungseinheiten und der Nutzung fossiler Brennstoffe geprägt. Auf Grund der Endlichkeit der fossilen Energieressourcen sieht er eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass diese Energieträger den weltweiten Bedarf an Energie in den nächsten hundert Jahren decken werden und skizziert drei unterschiedliche Entwicklungspfade (Niele 2006): x Nuclear Valley: In diesem Szenario nimmt die nukleare Energie, trotz der Endlichkeit von Uran, die wichtigste Rolle ein. Voraussetzung für dieses Szenario ist, dass neue nukleare Brennstoffe (wie Thorium) nutzbar gemacht werden und technologische Entwicklungen zur Marktreife gebracht werden. Denn wenn neue Brennstoffe für Kernspaltung oder Kernfusion genutzt werden könnten, stünden genügend Energievorräte zur Verfügung, um eine in menschlichen Dimensionen unendlich andauernde Versorgung zu gewährleisten10. Das Nuclear Valley behält die zentral ausgelegten Versorgungsstrukturen wegen ihrer Economies of Scale bei, kann allerdings auch in Kombination mit der Wasser-

2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung

37

stoffzelle (insbesondere im Verkehrssektor) eingesetzt werden und so eine bedarfsgerecht Versorgung mit Strom und Wärme ermöglichen. x Green Valley: Bei diesem Szenario wird der gesellschaftliche Wille zu einer Neuausrichtung entlang ökologischer Ziele vorausgesetzt. Basierend auf einem wirtschaftlichen Null-Wachstum liegt dem gesellschaftlichen Handeln das Streben nach einer Harmonie von Mensch und Natur zu Grunde. Die Energieversorgung von Green Valley beruht folglich auf der direkten und indirekten Nutzung der Solarenergie (also Photovoltaik, Solarthermie, Wasserkraft, Windenergie und Bioenergie). Niele beschreibt die Bewohner des Green Valley als technologische Pessimisten, die insbesondere eine Suffizienz-Strategie umsetzen, also ihren Konsum und Energieverbrauch reduzieren. Voraussetzung für die Realisierung des Szenarios ist ein gesteigertes ökologisches Bewusstsein, das sich auch durch die Nutzung kleinteiliger dezentraler Versorgungseinheiten ausdrückt und eine Minderung von Risiken in Bezug auf Investitionen und ökologische Folgen herbeiführt. x Sun Valley: Diese Szenario basiert auf der Nutzung von Wasserstofftechnologien in Kombination mit erneuerbaren Energien. Die Versorgungsinfrastruktur beruht in erster Linie auf kurzen Stoffkreisläufen und basiert auf einer kaskadischen Nutzung stofflich-energetischer Ressourcen, was seinerseits zu einer geringen Abfallmenge führt. Technologisch werden je nach regionaler Situation kleine, mittlere und große Erzeugungstechnologien gewählt, die im Rahmen der standörtlichen Bedingungen optimiert werden. Voraussetzung für Sun Valley ist, dass technologische Fortschritte im Hinblick auf Wirkungsgrade und Emissionen erzielt werden. Das Szenario kann als Synthese der beiden vorangegangen Entwicklungspfade aufgefasst werden, denn es beinhaltet sowohl eine ökologisch geprägte Grundhaltung, fußt aber gleichzeitig auf einer zustimmenden Haltung gegenüber technologischen Innovationen.

38

2 Bioenergie im System der Energieversorgung

Für 2050 erwartet Niele ein durch- und nebeneinander des „Carbon Valleys“ und der drei aufgeführten Entwicklungspfade: „I guess that a space traveller in 2050 looking at planet earth will observe a messy mix of Carbon Valley icons, with niches of Nuclear Valley, Green Valley and Sun Valley. If these niches stay small or even invisible, the traveller may see Carbon Valley in a state of decay, because the Earth could no longer carry the Carbian Explosion“ (Niele 2006: 147). Mit seiner Modellierung zeigt Niele vor allem die Änderungs- und Eingriffsmöglichkeiten als eine evolutionshistorische Chance des Menschen auf. Beide vorgestellten Modellansätze sind wegen der Unterschiedlichkeit von Methoden und Resultaten nicht direkt, das heißt ohne Übertragungsleistungen, miteinander in Einklang zu bringen obwohl einige Ergebnisse – etwa in Bezug auf die Herausbildung einer dezentralen Versorgungsinfrastruktur – teilweise in die gleiche Richtung deuten. Die beiden Vorgehensweisen spiegeln aber vor allem die Spannbreite und Widersprüchlichkeiten der methodischen Ansätze im Bereich der Energiewissenschaften wider, die ihrerseits zu extrem unterschiedlichen Ergebnisse führen können.

2.6 Energiewissenschaftliche Schlussfolgerungen Unter den erneuerbaren Energien sind eine Vielzahl an Energieträgern und Erscheinungsformen mit unterschiedlichen energetischen und technischen Eigenschaften sowie ökonomischen Implikationen vertreten. Die Bioenergie, die im Rahmen dieser Arbeit untersucht wird, nimmt schon heute eine signifikante Rolle an der Energieversorgung insbesondere, an der Wärmeerzeugung ein. Im Bereich der erneuerbaren Energieträger wurden von den verschiedenen politischen Institutionen ambitionierte Zielvorgaben gesetzt, die in den nächsten Jahren erreicht werden sollen. Die Umsetzbarkeit wurde in Form von Szenarien geprüft und grundsätzlich als machbar bewertet. Über die Implikationen einer Energieversorgung mit Schwerpunkt auf erneuerbaren Energieträgern – vor allem über die von ökonomischer Natur – werden Aussagen mit großen Spannbreiten getroffen. Diese Unsicherheiten bezüglich der zukünftigen Entwicklung sind auch Ausdruck einer Vielzahl von gesellschaftlichen Auseinandersetzungen

2.6 Energiewissenschaftliche Schlussfolgerungen

39

rund um die erneuerbaren Energien. Gegner und Befürworter teilen sich häufig in zwei Lager auf, die sich zum Teil unversöhnlich gegenüberstehen. Durch die Eigenschaften erneuerbarer Energien (natürliches Angebot, Energiedichte und die Konversion in räumlicher Nähe zum Nutzer) drängt sich eine intensive Thematisierung der Bedeutsamkeit von Raum- und Siedlungsstrukturen auf. In dieser Arbeit wird eine Fokussierung auf die Bioenergie vorgenommen. Mit Hilfe der drei gestellten Forschungsleitfragen werden Stand und Perspektiven der Bioenergie aufgezeigt.

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme “Movin' to the country, gonna eat a lot of peaches, Peaches come from a can, They were put there by a man, In A Factory down town” Presidents of the United States of America Nachdem im vorangegangenen Kapitel zunächst Hintergründe und Fakten der Energieversorgung – insbesondere der Bioenergie – diskutiert wurden, schließt sich in diesem Abschnitt eine Betrachtung der Raum- und Siedlungsstruktur im Hinblick auf ihre Versorgung und der dazu notwendigen technischen Infrastruktur an. Welche raum- und siedlungsstrukturellen Voraussetzungen zur Versorgung mit Bioenergie existieren und welche Wirkungen und Abhängigkeiten zwischen der Bioenergie sowie der Raum- und Siedlungsstruktur bestehen, ist bisher nicht ausführlich untersucht worden. Diese Lücke soll mit der vorliegenden Arbeit geschlossen werden. Im Folgenden werden deshalb eine Begriffsbestimmung von Raum- und Siedlungsstrukturen vorgenommen und die bestimmenden Einflussfaktoren zu ihrer Herausbildung diskutiert. Darauf aufbauend wird eine theoriegeleitete Analyse der Beziehungen des Siedlungssystems zu (Energie)Versorgungssystemen vorgenommen. Dabei wird auf Theorien und Arbeiten von Stadt- und Regionalplanern, Stadtökologen sowie auf raumbezogene Analysen von Energiewissenschaftlern zurückgegriffen.

3.1 Raum- und Siedlungsstrukturen Für die Befassung mit der Raum und Siedlungsstruktur ist es sinnvoll, sich zunächst mit Siedlungen und ihren Entstehungsursachen auseinanderzusetzen. „Jede Niederlassung, in der Menschen wohnen, miteinander verkehren und ihren Lebensunterhalt finden, einschließlich aller Bauten“ (Bertelsmann Lexikon

42

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

1996: 22) kann als Siedlung bezeichnet werden. Demnach sind sowohl Einzelund Gruppensiedlungen, also einzelne Wohnhäuser und Gehöfte aber auch ganze Dörfer und Städte inbegriffen (vgl. Spitzer 1991: 236). Boustedt hebt hervor, dass hier die Daseinsgrundfunktionen des Menschen erfüllt werden können (vgl. Boustedt 1975: 17). Bei den Daseinsgrundfunktionen handelt es sich um die Funktionen Wohnen, Arbeiten, Versorgung, Bildung und Erholung, die sich als dauerhafte Einrichtungen der gesellschaftlichen Raumnutzung manifestieren. Weil die Grundfunktionen einer Siedlung teilweise an verschiedenen Orten angesiedelt sind, ist es notwendig, sie durch Verkehrs- und Informationsinfrastruktur miteinander in Verbindung zu setzten (vgl. Eberle 1982: 241; Storbeck 1982: 7). Wenn man sich verschiedene Siedlungen in Deutschland anschaut, wird schnell deutlich, dass erhebliche Unterschiede bezüglich ihrer Größe, Dichte sowie dem Vorhandensein und der Anordnung der Daseinsgrundfunktionen bestehen. Eine herausragende Bedeutung nehmen hier Städte ein: Sie sind von spezifischen siedlungsstrukturellen Merkmalen, insbesondere bei Bevölkerung und Arbeitsplätzen, von einer Heterogenität an Lebensstilen, von einer ethnischen Vielfalt sowie von besonderen ökologischen Rahmenbedingungen geprägt (vgl. Wolf 1995: 871). In den gängigen Definitionen werden die Größe der Siedlung, ihre Geschlossenheit und die Konzentration sekundär- beziehungsweise tertiärwirtschaftlicher Aktivitäten als zentrale Kriterien der Stadt hervorgehoben (vgl. Wolf 1995: 871; Bähr 2003: 1; Wächter 2003: 10; Lichtenberger 1988: 31). Ein weiteres prägendes Merkmal ist, dass die Stadt von vielfältigen Nutzungen und starken Beziehungen zu ihrem Umland geprägt ist. Jacobs betont in diesem Zusammenhang vor allem die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit einer Stadt, da sie Wachstum beziehungsweise wirtschaftlichen Überschuss aus sich selbst heraus generieren kann (vgl. Jacobs 1970: 262). Diese Unterscheidungen zielen auf ein

Gegensatzpaar

des

städtisch-industriellen

Lebens

und

ländlich-

landwirtschaftlichen Lebens in Bezug auf Infrastrukturausstattung, Lebensstile sowie Wirtschafts- und Wohnformen ab. Diese althergebrachte Unterscheidung von Stadt und Land, beruhend auf einem System der Gegenpole, ist vor dem

3.1 Raum- und Siedlungsstrukturen

43

Hintergrund der heutigen Zeit allerdings praktisch überholt (vgl. Baumgart 2006: 216; Bähr 2003: 1; Müller-Ibold 1996: 16). Aus der vormaligen Dichotomie hat sich ein „Stadt-Land-Kontinuum“ gebildet, welches Nebeneinander und fließende Übergänge von Lebensformen beinhaltet (vgl. Spiegel 1995: 890; Tönnies 1995: 1010). Die Größe, Anordnung, Dichte und Lage verschiedener Siedlungen sowie die Anordnung und Verteilung der Daseinsgrundfunktionen kann als Raum- und Siedlungsstruktur bezeichnet werden. Dies wird beispielsweise aus der Beschreibung im Handwörterbuch der Raumordnung deutlich, in der Wolf die Siedlungsstruktur als die Gesamtheit der charakteristischen Elemente sowie ihrer Vernetzung charakterisiert (vgl. Wolf 1995: 872). Eberle wiederum bezeichnet die „Verteilung und Zuordnung“ (Eberle 1982: 241) von Bevölkerung und ihren Aktivitätsstätten als Siedlungsstruktur. Während Storbeck sie als Anordnung, Kombination und Verteilung der Daseinsgrundfunktionen ansieht, verweist das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) auf die Bedeutung der verschiedenen Flächennutzungsarten (Gebäude- und Freifläche, Betriebsfläche, Verkehrsfläche und Erholungsfläche) für das Grundgefüge von Siedlungen (vgl. IÖR 2003: 12). Maier und Tödtling weisen zu Recht darauf hin, dass Raum- und Siedlungsstrukturen mit den räumlichen Strukturen innerhalb einer Siedlung sowie der Entwicklung von Städtesystemen zwei Dimensionen umfassen (vgl. Maier/Tödtling 2001: 145). Die Siedlungsstruktur ist neben der Landschaftsstruktur, Wirtschaftsstruktur, Versorgungsstruktur nur ein Bestandteil der Raumstruktur. Die Raumstruktur ist somit als eine übergeordnete Kategorie anzusehen (vgl. Storbeck 1982: 7). Schwierigkeiten im Sprachgebrauch entstehen häufig dadurch, dass die Begriffe Raumstruktur und Siedlungsstruktur in einem Atemzug genannt werden. Eine Legaldefinition oder klar definierte Abgrenzung besteht nicht, was auch durch eine Vielzahl an auftretenden Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Elementen hervorgerufen wird (vgl. Müller-Ibold 1996: 140).

44

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Begriff Raumstruktur zur Charakterisierung von Siedlungssystemen für eine großräumige Unterscheidung auf einer regionalen Maßstabsebene genutzt. Hiermit sind vor allem Siedlungsgrößen und die Beziehungen verschiedener Siedlungen zueinander gemeint. Der Begriff Siedlungsstruktur wiederum meint eine kleinere Maßstabsebene und bezieht sich damit vor allem auf die innere Zusammensetzung einer Siedlung.

3.2 Entstehung von Raum- und Siedlungsstrukturen Die Raum- und Siedlungsstruktur wird durch die Anordnung der verschiedenen Daseinsgrundfunktionen und ihrer gegenseitige Vernetzung durch Verkehrs- und Telekommunikationsinfrastruktur bestimmt. Sie manifestiert sich in Form unterschiedlich hoher Gemeindegrößen, Siedlungs-, Bevölkerungs- und Geschossflächendichten sowie der Anteile der Siedlungs- und Verkehrsfläche. Die Herausbildung unterschiedlich gearteter Raum- und Siedlungsstrukturen kann in vielen Fällen auf spezifische Rahmenbedingungen wie topographische und klimatische Bedingungen zurückgeführt werden. Darüber hinaus existiert in den Raumwissenschaften eine Vielzahl an ökonomischen, ökologischen, sozialen und psychologischen Erklärungsansätzen (vgl. Jenssen/Karakoyun 2005: 16; Ravenstein 1972; Eibl-Eibelsfeldt 1985; Sly 1972). Vor diesem Hintergrund ist der auch heute noch gültige Hinweis Eberles zu verstehen, „dass es bisher nicht gelungen ist, die siedlungsstrukturelle Entwicklung in ihrer Gesamtheit theoretisch befriedigend zu erklären“ (Eberle 1982: 242). Im Folgenden wird aus der Vielzahl der Theorieansätze zunächst eine Auswahl ökonomischer Deutungen knapp vorgestellt. Die mit ihnen dargelegten raumwirtschaftlichen Rahmenbedingungen finden in vielen raumplanerischen Instrumenten, wie Landesentwicklungsplänen und –programmen, Regionalplänen sowie Flächennutzungsplänen ihren Niederschlag. Anschließend werden im folgenden Kapitel 3.3 einige energetische Erklärungskonzepte11 erläutert. Eine gute und vielfach verwandte theoretische Erklärungsgrundlage zur Analyse (städtischer) Siedlungsstrukturen ist das Grundrentenmodell Alonsos12. Im Prinzip ist es eine Fortführung des Modells von Thünen, das im Gegensatz zu

3.2 Entstehung von Raum- und Siedlungsstrukturen

45

Alonso allerdings auf den landwirtschaftlich-ländlichen Bereich und nicht auf eine städtische Umgebung bezogen ist (vgl. Thünen 1966). Im Modellverständnis Alonsos können die Nachfrager von Standorten ihre Wertschätzung für eine Fläche ausschließlich über ihr Gebot ausdrücken. Folglich kommt es zwischen ihnen zu einem Überbietungsprozess, der bei Flächen mit hoher Nachfrage zu steigenden lagebedingten Grundpreisen und -renten führt (vgl. Alonso 1975: 139). Die Bereitschaft für einen innenstadtnahen Standort hohe Kosten in Kauf zu nehmen, wird in Abbildung 3-1 nachvollzogen. Während eine Gerade ohne Steigung die absolute Indifferenz gegenüber dem Standort ausdrückt, signalisiert eine steile Kurve ein hohes Interesse. Wenn die Bietkurven verräumlicht dargestellt werden, wird ein Kern-Rand-Gefälle deutlich: Mit abnehmender Abhän-

€

Büro-/Geschäftsnutzung Innenstadtnahes Wohnen Industrie- und Gewerbe

x km

x km

y km

y km

z km

Abbildung 3-1: Biet-Rente Quelle: Darstellung nach Bracke 2004; Wolf 1995

z km

46

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

gigkeit einer Nutzung von einem zentrumsnahen Standort wird die Kurve flacher. Grundsätzlich sind Büros und Geschäfte, die auf Laufkundschaft angewiesen sind, durch eine große Fähigkeit gekennzeichnet, für Lagen im Zentrum der Stadt zu bieten. Privathaushalte können mit deren Geboten zwar nicht mithalten, können aber zumindest das flächenextensive Gewerbe überbieten (vgl. Alonso 1964: 83; Krätke 1995: 221, Bracke 2004: 86; siehe Kapitel 4.4). Das Erklärungsmodell Alonsos kann auch auf regionaler Ebene angewandt werden. Das beschriebene Gefälle der Grundrenten wird dann ausgehend vom Zentrum einer großen Stadt durch kleiner werdende Erhebungen bei den Umlandgemeinden unterbrochen. Ein Grund für die Ansiedlung von Gewerbe- und Industriebetrieben in Städten beziehungsweise in deren Umland stellen Lokalisations- und Urbanisationseffekte dar: Während Lokalisationseffekte zwischen Unternehmen der gleichen Branche generiert werden, werden Urbanisationsvorteile zwischen Unternehmen verschiedener Branchen wirksam. Lokalisationseffekte entstehen, wenn durch Spezialisierung (etwa bezüglich des Arbeitsmarktes, der Infrastruktur oder der Zulieferer) Vorteile realisiert werden können. Urbanisationseffekte hingegen werden zum Beispiel durch die Größe des Absatz- und Arbeitsmarktes sowie ein spezialisiertes Kultur-, Konsum- oder Warenangebot ausgelöst. Beide Faktoren werden unter dem Begriff Agglomerationseffekte zusammengefasst (vgl. Schätzl 2001: 35; Maier/Tödtling 2001: 108; Böventer 1995: 789; Jenssen 1987: 22). Agglomerationseffekte können, wie hier genannt, als Vorteile für Unternehmen auftreten und Anlass sein, einen Standort in Verdichtungsräumen anzustreben. Allerdings können sie auch eine negative Wirkung beispielsweise durch hohe Grundstückspreise oder hohe Schadstoffbelastungen erzeugen. Eine exakt quantifizierbare Messung der Vor- und Nachteile konnte bisher nicht zufriedenstellend durchgeführt werden (vgl. Schätzl 2001: 35; Jenssen 1987: 21). Spitzer interpretiert die zukünftige Entwicklung von Siedlungen grundsätzlicher, indem er nicht nur Unternehmen sondern auch Privathaushalte mit einbezieht. Die Verteilung von Bevölkerung, Häusern und Wirtschaftsbetrieben über den Raum

3.2 Entstehung von Raum- und Siedlungsstrukturen

47

wird demnach durch zwei Kräfte bestimmt: „Erstens die Kraft der Häufung oder Konzentration und zweitens die Gegenkraft der Streuung oder Dispersion“ (Spitzer 1991: 44). Bei ausschließlicher Wirkung der Häufung (Agglomerationsvorteile) würde sich alles an einem Punkt konzentrieren. Wenn nur die gegenteilige Kraft (Agglomerationsnachteile) wirkte, käme es zu einer Gleichverteilung über den Raum. Die tatsächliche Raum- und Siedlungsstruktur befindet sich zwischen diesen beiden Extremen. Den angesprochenen Argumentationen folgend kann die Siedlungsstruktur somit als sich dynamisch-veränderndes Ergebnis von Wirtschaftsinteressen beziehungsweise Gewinnerwartungen aufgefasst werden. Wolf bezeichnet sie deshalb auch als „steingewordenes Ergebnis der Interessen privater Initiativen“ (Wolf 1995: 872). Einen vom Prinzip her ähnlichen ökonomischen Ansatz verfolgt Christaller, um das Verhältnis zwischen Siedlungen – er bezeichnet sie als Orte mit unterschiedlichen Zentralitätsstufen – zueinander zu erfassen. Die Herausbildung eines Siedlungssystems erklärt er primär dadurch, dass Siedlungen die Funktion übernehmen, ihr Umland mit Gütern und Dienstleistungen zu versorgen. Die Bedeutung einer Siedlung ist entsprechend dieser Argumentation nicht primär von Einwohnerzahl und Lage abhängig, sondern von Anzahl und Reichweite der Zentralen Güter, mit denen sie ihr Umland versorgt. Durch sie erlangt eine Stadt einen Bedeutungsüberschuss beziehungsweise ihrer Zentralität (vgl. Christaller 1968). Wolf leitet aus der „Zentralen Orte“-Theorie ein weiteres Charakteristikum ab: „Die Stadt existiert nicht aus sich heraus, sondern lebt aus einem ihrer wesentlichen Merkmale, Mittelpunkt eines auf sie bezogenen Umlandes zu sein“ (Wolf 1995: 871). Dieser interessante Aspekt wird in Bezug auf Versorgung von Siedlungen später aus einem anderen Blickwinkel ausführlich diskutiert (siehe Kapitel 3.4). Die „Zentrale Orte“-Theorie ist auf die Reichweiten eines Produktes zurückzuführen: Zum einen existiert eine obere Reichweite, die durch die Neigung von Konsumenten, für ein Produkt eine bestimmte Distanz und damit verbundene Kosten auf sich zu nehmen, bestimmt wird. Zum anderen gibt es eine untere Reichweite, welche das Absatzgebiet umfasst, das zur Kostende-

48

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

ckung des Produzenten mindestens benötigt wird. Dabei bestehen für unterschiedliche Güter (etwa für Unterhaltungselektronik und Nahrungsmittel) auch unterschiedliche Reichweiten. Auf Basis dieses Ansatzes lässt sich die Herausbildung eines hierarchischen Systems Zentraler Orte erklären. Je größer die unterer Reichweite der produzierten Güter, desto höher ist auch die Zentralität eines Ortes. Dabei werden in jedem Ort auch die Güter der darunter liegenden Zentralitätsstufen angeboten. Als Resultat bildet sich insgesamt ein funktionales System aus Orten verschiedener Zentralitätsstufen heraus, wie es in Abbildung 3-2 illustriert ist (vgl. Christaller 1968: 77). Vor dem Hintergrund veränderter Bedingungen in der Mobilität und gesunkener Raumüberwindungskosten kommt es dazu, dass klar abgrenzbare Nachfragegebiete verloren gehen und, dass Raum- und Siedlungsstrukturen sowie Standortmuster sich teilweise stark verändern. Nutzungen, die ehemals nur im Zentrum befriedigt werden konnten, können nun auch auf der grünen Wiese stattfinden, wie die Ansiedlung von Shopping-Centern an Verkehrsknotenpunk-

Zentraler Ort 1. Ordnung Zentraler Ort 2. Ordnung Zentraler Ort 3. Ordnung Zentraler Ort 4. Ordnung

Abbildung 3-2: System Zentraler Orte Quelle: Darstellung nach Christaller 1968

3.3 Energie als treibende Kraft der Siedlungsentwicklung

49

ten belegt. Gleiches gilt für die Daseinsgrundfunktion Wohnen, deren Standortwahl unabhängiger geworden ist. Aus diesen Gründen werden die vereinfachten und idealtypischen Annahmen der dargestellten Modelle bei aktuelleren Ansätzen mit zahlreichen Modifikationen beispielsweise durch Mehrkernmodelle oder Einbezug anderer standortentscheidender Faktoren, wie Verkehrsachsen versehen. In der Praxis wird zudem vermehrt Wert darauf gelegt, die räumlichen Entwicklungen empirisch zu erfassen, anstatt theoretisch zufriedenstellende Erklärungsansätze zu erarbeiten. Die grundlegende Bedeutung der klassischen Modelle bleibt von diesen Entwicklungen allerdings unberührt.

3.3 Energie als treibende Kraft der Siedlungsentwicklung Eine Forschergruppe um van den Berg entwickelte in der 1980er Jahren ein Phasenmodell, um Gesetzmäßigkeiten und Phasen der Siedlungsentwicklung herauszuarbeiten. Bei diesem Modell werden implizit eine ganze Reihe an energetischen Einflussfaktoren auf die Siedlungsentwicklung berücksichtigt, ohne

Bevölkerungsentwicklung

Urbanisierung

Suburbanisierung

Deurbanisierung

gesamte Region

Reurbanisierung

? ?

Kernstadt

Umland

? Zeit

Abbildung 3-3: Phasen der Siedlungsentwicklung Quelle: Darstellung nach Berg et al. 1982

50

3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

dass diese allerdings im Vordergrund des Forschungsinteresses gestanden hätten und detailliert untersucht worden wären. Es wird eine Unterscheidung einer Region (functional urban region) in eine Kernstadt (core) und ihr Umland (ring) vorgenommen. Nach diesem Konzept ist die Siedlungsentwicklung nicht von Trends oder Brüchen, sondern von einem „cyclical process“ (Berg et al. 1987: 2) geprägt. Es kommt zu vier aufeinanderfolgenden Phasen13, die in Abbildung 3-3 veranschaulicht werden (vgl. Berg et al. 1982: 38). Die Betrachtung der Siedlungsentwicklung mit Hilfe dieses Phasenmodells beginnt im 19. Jahrhundert, als es im Zuge der Industrialisierung zunächst zu einer intensiven Urbanisierungsphase verbunden mit hohen Siedlungsdichten in den Städten kam. Da es zu Engpässen am Wohnungsmarkt kam und auch die qualitative Wohnansprüchen nicht mehr befriedigt werden konnten, veränderte sich dieser Prozess seit den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts. Infolge individuell und kollektiv höherer Einkommen und dem Entstehen eines staatlichen Sozialwohnungsbaus wurden das Wohnumfeld sowie die soziale und verkehrliche Infrastruktur verbessert (vgl. Berg et al. 1982: 30; Siedentop 2002: 43). Die Städte wuchsen nun langsamer und konsolidierten sich, wodurch die Phase der Suburbanisierung eingeleitet wurde (vgl. Spieckermann 1990: 13). In Europa trat sie – begünstigt von sinkenden Kosten der Raumüberwindung – erst seit den 60er Jahren verstärkt auf (vgl. Brake 2001: 16). Nach Friedrichs kann die Suburbanisierung allgemein als „Dekonzentration von Bevölkerung und Produktion, Verwaltung und Handel“ (Friedrichs 1984: 168) verstanden werden. Aus dieser Dekonzentration resultiert für die Kernstädte ein Bedeutungsverlust (vgl. Patz/Kuhpfahl 2000: 8). Seit den 80er Jahren verschärft sich der Dekonzentrationsprozess zu einer Entwicklung der Deurbanisierung, die von einem Rückgang beziehungsweise einem langsameren Anstieg der Bevölkerungszahl im Verdichtungsraum zu Gunsten des ländlichen Raumes gekennzeichnet ist (vgl. Beckmann 2001: 139). „Die höchste Dynamik der Bevölkerungsentwicklung findet an der Peripherie der Stadtregion „in zweiten, dritten oder vierten Ringen“ (Aring 1999: 3) statt. Der vorläufige Höhepunkt dieser Entwicklung wurde bereits 1997 erreicht (vgl.

3.3 Energie als treibende Kraft der Siedlungsentwicklung

51

Hallenberg 2002: 134). Ungeklärt bleibt, ob sich an die Phase der Deurbanisierung eine noch stärkere Auflösung der Kernstädte anschließt oder die Phase der Reurbanisierung einsetzt, welche van den Berg zur Diskussion stellt (vgl. Berg et al. 1982: 40). Dabei handelt es sich um einen Trend, der offensichtlich in einigen Städten – aber bei weitem nicht flächendeckend in allen Städten – bereits eingesetzt hat und von der Stadtplanung forciert wird. Ein weitergehendes Modell gesellschaftlicher Entwicklungen mit starken Wirkungen auf die räumliche Entwicklung verfolgt Niele. Auf Grundlage der Evolutionstheorie diskutiert er die Bedeutung der Energie für die gesellschaftliche Entwicklung: „I view evolution as the development in time of energy regimes characterised by distinct energy-dissipating structures“ (Niele 2006: XXI). Wie beispielsweise auch Smil und White führt er alle gesellschaftlichen Entwicklungen in letzter Konsequenz auf das jeweils vorherrschende EnergieRegime zurück, wobei dies auf einem Zusammenspiel natürlich-biologischer und anthropogener Kräfte beruht. „Energy ist the engine of evolution…all evolution“ (Niele 2006: XXI; Smil 1994: 1; White 1943: 355). Ein fundamentales Ereignis in der gesellschaftlichen Entwicklung war deshalb auch die Nutzbarmachung des Feuers14, welche die Vorherrschaft des Menschen über die Tiere ermöglichte (vgl. Niele 2006: 38; Sieferle et al. 2006: 14; Radkau 2002: 58; Debeir et al. 1989: 43). Die Zeitspanne seit dem 19. Jahrhundert (für die das Phasenmodell der Siedlungsentwicklung gilt) ist nach Niele von dem „carbo-energy regime“ geprägt. Die wesentliche Grundlage für dieses Regime war die Entwicklung der Dampfmaschine15 und ihre Befeuerung mit fossilen Brennstoffen16. Zum ersten Mal wurde es mit ihr ermöglicht, Wärme in Kraft umzuwandeln. Durch diesen technologischen Entwicklungsschub wurde die zentrale Grundlage für die Industrialisierung gebildet, denn bis dato waren alle wirtschaftlichen Prozesse auf den menschlichen und tierischen Krafteinsatz sowie die althergebrachte Nutzung von erneuerbaren Energieträgern (beispielsweise als Brennholz oder für den Betrieb von Mühlen und Segelschiffen) angewiesen (vgl. Brücher 2008: 5; Scheer 2008: 17; Droege 2006: 6; Schenk 2005: 233; Smil 1994: 161; Weber 1988: 3; Sieferle

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

1982: 61; Cottrell 1955: 80; White 1943: 345). Mit der Erfindung der Dampfmaschine – und das ist die Schnittstelle zwischen den Theorien Nieles und van den Bergs – wurde die Grundlage für die Industrialisierung und eine prosperierende Wirtschaft geschaffen. Während die Industrialisierung das auslösende Moment für die Urbanisierung ist, stellt die Erfindung der Dampfmaschine die wesentliche Ursache für die Industrialisierung dar. Die Verwendung der Kohle (als Gewichtsverlustmaterial) begünstigt es, dass sich die energieintensiven Brachen wie die Stahlproduktion in der Nähe des Fundortes ansiedelten. Sowohl die Energieverluste als auch die Transportkosten können in diesem Fall minimiert werden (vgl. Schätzl 2001: 41; Ganser 1980: 59; Mumford 1961: 469; Cotrell 1955: 81; Weber 1922). Durch das Energie-Regime wurde ab dem 19. Jahrhundert so ein sprunghaftes Wachstum und eine konzentrierende Wirkung auf die Siedlungsentwicklung ausgelöst. Auch Arbeiterwohnstätten und nachgelagerte Branchen siedelten sich in der Nähe der Stahlproduktion an und verstärken die Konzentrationswirkung. Die Industrialisierung in England – insbesondere die Entwicklung Londons – oder des Ruhrgebiets können für diese Entwicklungen als beispielhaft angesehen werden. Der Zusammenhang zwischen beiden Entwicklungen kann als „determinierte“ Abhängigkeit aufgefasst werden, das heißt ein energetisches Strukturmerkmal bedingt eine bestimmte Siedlungsstruktur17. Ähnlichkeiten bestehen zur Tierwelt, wenn etwa ein bestimmtes Futtervorkommen eine bestimmte Populationsdichte von Tieren hervorruft (vgl. Roth et al. 1977: 29). Auch andere Autoren betonen die eminent wichtige Bedeutung der Industrialisierung18 für die Urbanisierung (vgl. Jones 2004: 329; Droege 2004: 301; Loovas 2004: 764). Während der Phase der Industrialisierung wurde die ursprünglich landwirtschaftliche geprägte Wirtschaftsstruktur in eine industrielle Wirtschaftsstruktur transformiert. Zeitgleich konnten deutliche Fortschritte im Agrarsektor erzielt werden. So bedeutete die Entwicklung von Düngemitteln, Bewirtschaftungsmethoden sowie neuer Anbau- und Erntetechnologien einen Schritt zu seiner Industrialisierung, der gleichzeitig zu einer Freisetzung von Arbeitskräften führte (vgl. Spieckermann 1990: 12).

3.4 Versorgung von Siedlungen

53

Durch die räumliche Konzentration von Arbeitskräften wurde auch ein neues Niveau der Spezialisierung und Arbeitsteilung begünstigt, das sich schließlich im Ausbau eines Dienstleistungssektors niederschlug und schlussendlich zu einem Ausbau der Infrastruktursysteme führte (vgl. Jones 2004: 31; Mumford 1961: 102). Die Verbesserungen im Infrastrukturbereich, steigende Einkommen, der hohe Motorisierungsgrad sowie erschwingliche Kraftstoffpreise begünstigten schließlich die Phase der Suburbanisierung. Die gesunkenen Raumüberwindungskosten reduzierten die Standortbindungen und ermöglichten es, existierenden Wohnwünschen stärker nachzukommen. Der genaue Ursache-WirkungsZusammenhang zwischen Sub-/Deurbanisierung und der Mobilität ist teilweise umstritten und schwer zu beurteilen, was unter anderem damit zusammenhängt, dass es sich um eine „unscharf determinierte“ Abhängigkeit19 handelt (vgl. Roth et al. 1977: 22; Westphal 2007: 87; Droege 2006: 41; BMVBW 2005: 57; Mindali et al. 2004: 159; Newman/Kenworthy 1999: 31; Holz-Rau/Scheiner 1999: 67; Hesse 1999: 1; Brücher 1997: 331; Bergmann et al. 1993: 495; Sieferle 1982: 63): Verschiedene (siedlungsstrukturelle, energetische und andere) Faktoren überlagern sich. So ermöglicht ein hoher Motorisierungsgrad zwar die Zersiedlung, die allein ausschlaggebende Ursache für die Siedlungsentwicklung stellt er aber nicht dar.

3.4 Versorgung von Siedlungen In diesem Abschnitt wird die Versorgung von Siedlungen, insbesondere die räumlichen Implikationen der vorherrschenden Versorgungssysteme thematisiert. Der Begriff der Versorgung bezieht sich dabei nicht nur auf Energie, sondern schließt andere Güter und Stoffe (wie Nahrungsmittel und Baustoffe) ein. Eine Fokussierung auf die Bioenergie wird in den anschließenden Analysekapiteln vorgenommen.

3.4.1 Soziale Stoffwechselprozesse In vielen Untersuchungen über die Interaktionen zwischen Mensch und Natur werden Analogien zum Stoffwechsel (Metabolismus) im biologischen Sinn an-

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

gestellt. Im ursprünglichen Verständnis ist damit „die Gesamtheit der chemischen Umwandlungen im Organismus, der als offenes System mit seiner Umgebung in Material- und Energieaustausch steht“ (Bertelsmann Lexikon 1996: 220) gemeint. Die Austauschprozesse werden zur Aufrechterhaltung der Körperfunktionen benötigt und beinhalten die Aufnahme, den Transport und die Umwandlung von Stoffen im Organismus sowie die Abgabe an seine Umgebung. Wie in Abbildung 3-4 zu sehen, kann in Analogie dazu ein sozialer Metabolismus, also stoffliche Austauschprozesse zwischen Menschen und der natürlichen Umwelt betrachtet werden (vgl. Haberl 2001: 12). „Menschen müssen essen und brauchen Wasser und Luft, um weiterzuleben und sich fortzupflanzen. Maschinen brauchen Energie, Wasser, Luft und unzählige andere Stoffe wie Materialien, Chemikalien sowie biologische Produkte, um Waren und Dienstleistungen zu liefern und neue Maschinen herzustellen“ (Meadows/Meadows 1992: 69). Weil Rohstoffe und Materialien folglich für die Existenz und den Lebensstandard der Menschen – oder anders ausgedrückt zu ihrer Reproduktion – zwingend notwendig sind, werden sie der Erde zunächst entnommen, verarbeitet und anschließend der Erde wieder in Form von Abfällen zugeführt. Solarenergie

Quellen Materialien und fossile Brennstoffe

nutzbare Energie Wirtschaftliches Teilsystem (Bevölkerung und Kapital)

Abfälle und Schadstoffe

Abwärme

Senken

Wärmestrahlung ins Weltall

Abbildung 3-4: Austauschprozesse zwischen Mensch und Umwelt Quelle: Darstellung nach Meadows et al. 1992

3.4 Versorgung von Siedlungen

55

Der Fokus bisheriger Metabolismus-Studien liegt auf Input-OutputBetrachtungen der gesellschaftlichen Materialströme auf nationaler Ebene (vgl. Eurostat 2001). Der Ansatz kann aber auch auf die Ebene von Regionen, Städte und Siedlungen heruntergebrochen werden (vgl. Baccini/Bader 1996: 19). Die Besonderheiten von Stoffflüssen in Siedlungen werden von der ökologischen Stadtforschung untersucht, die sich fragt, wie sich die ökologischen, physischen und sozioökonomischen Besonderheiten einer Stadt auf das Ökosystem auswirken. Der Kenntnisstand über die Stoffwechselprozesse kann nicht zuletzt wegen der besonders hohen Komplexität als gering angegeben werden (vgl. Decker et al. 2000: 721; Collins et al. 2000: 1; website Baltimore ecosystem study). Dies hängt auch mit Schwierigkeiten bei der Datenverfügbarkeit zusammen. Bei der Betrachtung der Stadt als Ökosystem wird allgemein von einem offenen System ausgegangen, bei dem sowohl natürliche als auch anthropogene Stoffwechsel stattfinden und sich gegenseitig überlagern (vgl. Baccini/Bader 1996: 20). Diese Sichtweise auf die Stadt wird unter Ökologen bereits seit Mitte der 1960er Jahre thematisiert (vgl. Wächter 2003: 40). Als Pioniere in dieser Hinsicht können Wolman und Duvigneaud angesehen werden. Wolman veröffentlichte bereits 1965 den Artikel „The Metabolism of Cities“, in dem er die Stoffströme einer amerikanischen Modellstadt untersuchte (vgl. Wolman 1965: 179). Die erste konkrete europäische Untersuchung zum Verständnis einer Stadt als Ökosystem wurde von Duvigneaud am Beispiel der Stadt Brüssel durchgeführt (vgl. Duvigneaud 1977). Zentrales Element dieser Studie ist die Durchführung einer Stoffstrombilanz und der Versuch, Unterschiede zum natürlichen Ökosystem aufzudecken. Das städtische Ökosystem ist demnach von einer besonders hohen Komplexität und zahlreichen Subsystemen bestimmt. Diese These wird auch von Vester gestützt. Die Überlagerungerungen anthropogener und natürlicher Stoffkreisläufe sowie ihre vielfache Vernetzung sieht er als Ursache für eine wachsende Instabilität und die Abnahme einer natürlichen Pufferungsfähigkeit der ökologischen Trägermedien. Dies veranlasste Vester in den 1970er Jahren zu der Einschätzung, dass sich die „Ballungsgebiete in der Krise“ (Vester 1976) befinden.

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

Die Studie Duvigneauds ist insgesamt von einer stark beschreibenden Perspektive geprägt und die Ergebnisse sind als grobe Annäherungen zu verstehen. In den folgenden Jahren wurden mit dem gleichen Ansatz die Städte Sydney und Hongkong sowie die Insel Gotland untersucht (vgl. IWU 2003: 52; Boyden et al. 1981). Die Einfachheit der Abbildungen, der nicht bis ins letzte Detail durchgeführte ökosystemare Ansatz und der Abstraktionsgrad der Handlungsempfehlungen bei der Untersuchung von Duvigneaud erschwerte es, dass sich diese Verfahren weiter durchsetzen konnten. Beginnend mit der methodischen Weiterentwicklung hin zu stärker quantitativen Stoff- und Energieflussanalysen für Ökobilanzen und Lebenszyklusanalysen, wurde dieses Thema auch in Bezug auf städtische Ökosysteme wieder stärker in den Mittelpunkt gerückt. Allerdings bestehen zum Teil noch immer massive Probleme bei der Materialflussanalyse hinsichtlich der angewandten Methoden, Aggregationen und Einheiten (vgl. Huang et al. 2006: 167; Fischer-Kowalski 2003: 37; IWU 2003: 52; Wächter 2003: 80; Haberl 2002; Frostell 2000: 148). Als beispielhaft für die systematische Aufarbeitung regionaler Stoffströme können die Arbeiten Baccinis und Baders herangezogen werden. Ausgehend von den Aktivitätsfeldern Ernähren, Reinigen, Wohnen, Arbeiten und Transportieren werden die Stoff- und Energieflüsse berechnet und so mit konkret, bestimmbaren Nutzungen in Verbindung gebracht. Die Beschreibung städtischer oder regionaler Stoffströme erschwert es, verlässliche Ergebnisse zu erzielen, weil die genaue Abgrenzung unterschiedlicher Einheiten und die Verfügbarkeit und Bearbeitbarkeit der Daten enorme Probleme bereiten (vgl. Baccini/Bader 1996: 145; 152; Haberl 2001: 16).

3.4.2 Siedlungen und ihre Belastungsüberschüsse Der Stoffwechsel von Siedlungen kann mit verschiedenen Darstellungsformen und Maßstabsebenen illustriert werden: Wie in Abbildung 3-5 zu sehen, ist bei Ravetz das Individuum, das die Stoffwechsel ursächlich auslöst, Ausgangspunkt der Betrachtung. Als nächst höhere Ebenen können Haushalten und Quartiere

3.4 Versorgung von Siedlungen

57

Welt Nation Bundesland Region Stadt Quartier Haushalt Person >2 > 500 > 2.000 > 500.000 > 1 Mio. > 80 Mio. > 6 Mrd.

Abbildung 3-5: Räumliche Ebenen von Stoffwechselprozessen Quelle: Darstellung nach Ravetz 2000

angesehen werden. Während die Stadt als mittlere Ebene hervorgehoben wird, sind die Region, sowie die nationale- und kontinentale Ebene weitere Stufen auf dem Weg zu einer weltweiten Betrachtungsebene (vgl. Ravetz 2000: 11). Ein einfaches Modell wird von Wackernagel und Rees entworfen (vgl. Wackernagel/Rees 1997: 21): Für sie sind die natürlichen Kreislaufprozesse, mit denen das Leben in (Groß-)Städten eigentlich verbunden ist, durchbrochen worden beziehungsweise sie können nicht mehr als solche wahrgenommen werden. Es kommt deshalb zu einem linearen Stofffluss, bei dem die Güter und Stoffe in die wirtschaftliche Sphäre eingeführt werden, die notwendig sind, um das Leben in Siedlungen aufrechterhalten zu können. Nach Gebrauch werden die jeweiligen Stoffe als Abfall wieder in den natürlichen Kreislauf eingeführt. Einfache lineare Prozesse treten beispielsweise auf, wenn der Mülleimer vor die Tür gebracht oder ein elektrisches Gerät an die Steckdose angeschlossen wird. Trotzdem bleibt eine Einbindung und Abhängigkeit zu größeren komplexeren Versorgungssituationen und Kreisläufen bestehen. Wackernagel und Rees drücken dies so aus: „Das Großstadtleben bricht viele Materialkreisläufe der Natur und gibt uns wenig Aufschluss über unser intimes Verhältnis mit der Natur“ (Wackernagel/Rees 1997: 21). Ein ähnliches lineares Modell vertreten Guy und Marvin, wie es in Abbildung 3-6 veranschaulicht wird. Dem städtischen Metabolismus werden Ressourcen zugeführt, genutzt und schließlich an Senken

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

außerhalb des eigenen Territoriums abgegeben. Folglich kann eine solche Stadt als abhängig (externally dependant) bezeichnet werden (vgl. Guy/Marvin 2000: 11; Haughton 1997: 192; Tietz 2007: 26; Tarr 1996: 29). Die Siedlungen und die natürlichen Ressourcen werden durch die technische Ver- und Entsorgungsinfrastruktur (siehe Kapitel 2.4), die folglich einen „material mediator“ (Kaika/Swyngedouw 2000: 120) darstellt, miteinander verbunden. Das Institut Wohnen und Umwelt (IWU) bezeichnet solche Beziehungen als „Belastungsüberschuss“ (IWU 2003: 37), der ein Hauptcharakteristikum von Städten darstellt. Diese These stützt das IWU auf Ausführungen von Arlt, der Städten bei der Ver- und Entsorgungssituation „ein hohes Maß an Abhängigkeit“ (Arlt 1997: 117) bescheinigt und dies als Prinzip eines „Lebens zu Lasten anderer“ (Arlt 1997: 117) wertet. Von Weizsäcker formuliert dies deutlich drastischer: Für ihn stellen Städte „Parasiten“ (Weizsäcker 1990: 191) dar, die sich Stoffe aus dem ländlichen Raum verfügbar machen, ohne für die damit einhergehenden

Abwasser, Abfall, Reststoffe etc.

Wasser, Nahrungsmittel, Energie etc.

Umweltbelastungen aufzukommen.

Abbildung 3-6: Linearer städtischer Metabolismus Quelle: Darstellung nach Guy/Marvin 2000

Warum es überhaupt zu den vielfältigen Austauschprozessen zwischen Städten zu ihrem Umland kommt, kann an einem Gedankenspiel aufgezeigt werden (vgl. Wackernagel/Rees 1997: 24): Was passiert, wenn eine Stadt mit einer Plexiglaskugel abgedeckt wäre, die nur für Licht aber nicht für Materialflüsse durchlässig wäre? Diese Idee wird in Abbildung 3-7 illustriert. Es wird schnell

3.4 Versorgung von Siedlungen

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Abbildung 3-7: Leben im Terrarium Quelle: Darstellung nach Wackernagel/Rees 1997

klar, dass eine solche Stadt den Lebensstandard der Bevölkerung nicht aufrecht erhalten kann und folglich als heterotroph eingestuft werden kann, das heißt, dass sie auf die Lieferung organischer Stoffe von ihrer Umwelt angewiesen ist. Im Gegensatz zu Städten liegt in natürlichen oder naturnahen Landschaften ein Gleichgewicht von autotrophen Systemen vor, also Systemen, die organische Substanzen selbst produzieren, und von ihnen abhängigen Aktivitäten (vgl. Freier/Kunsmann 2006: 18; Smil 1991: 60). Daran schließt sich aber die Frage an, „wie viel Land und Wasserflächen […] notwendig [sind], um die wirtschaftliche und soziale Aktivität ihrer Bewohner und Bewohnerinnen der Stadt aufrechtzuerhalten“ (Wackernagel/Rees 1997: 25). Um dies zu ermitteln, müssen alle Flächen aufsummiert werden, die für das gesellschaftlichen Leben, also zur Versorgung mit Nahrungsmitteln, Konsumgütern und für die Energieversorgung sowie zur Entsorgung der anfallenden Abfallstoffe, notwendig sind. Die berechnete Fläche kann als ökologischer Fußabdruck verstanden werden: „Die biologisch produktive Fläche, die die Stadt zur Versorgung braucht, entspricht ihrem ökologischen Fußabdruck auf der Erde“ (Wackernagel/Rees 1997: 25). Viele ökologische Konzepte leiten hieraus die Notwendigkeit ab, dass Stoffströme möglichst auf den unteren Maßstabsebenen durchgeführt und geschlossen werden sollten (vgl. Region Greiz 2007: 38; DBU 2007; Bundesregierung 2004: 107; Bundesregierung 2002: 211; Soyez 2002:2; MLNU Th 2000: 34; Beatley 2000: 242; BUND/Misereor 1996: 258). Der ökologische Fußabdruck20 ist also eine verräumlichte Darstellung des Metabolismus von Siedlungen und kann als ein Indikator für ihre Tragfähigkeit

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

angesehen werden. Wenn dieses Konzept auf konkrete Städte übertragen wurde, wurde bisher in der Regel das Resultat erzielt, dass der Fußabdruck von Städten die vorhandenen Flächen des Stadtgebietes um einige Größenordnungen übertrifft. Die eigentliche Tragfähigkeit wird also überschritten und es kommt zu einer Übernutzung natürlicher Ressourcen, die Meadows als „Overshoot“ (Meadows 2006: 19) bezeichnet.

3.4.3 Versorgungsradien Ein Beispiel dafür, dass die Energieversorgung auf kurzen Transportradien beruhen kann, stellt Güssing dar. Hier handelt es sich um ein Dorf mit 4.000 Einwohnern in Österreich, das als weltweit erste Gemeinde, seine Energieversorgung (bilanziell) zu 100 % mit erneuerbaren Energien erfüllt. Die auf vielfältigen Ansätzen beruhende Strategie beinhaltet unter anderem die Versorgung mit Kraftstoffen, die den Bedarf an Biodiesel aus Rapsöl in Höhe des Eigenbedarfs gewährleistet. Güssing verfügt zudem über eine Holzverbrennungs- sowie eine Holzvergasungsanlage, die die Bewohner über ein Nahwärmenetz mit Wärme versorgen und Strom ins Netz einspeisen (vgl. Brunner et al. 2006: 93). Andere kleinere Gemeinde wie Jühnde in Niedersachsen, Mauenheim in Baden-Württemberg, Ostritz in Sachsen und Gräfenhainchen in Sachsen-Anhalt sind diesem Beispiel bereits gefolgt (vgl. IZNE 2006; Solarcomplex 2005; Hemmers 2006: 85; Arbeitsgemeinschaft Neue Energie 2004; zu Mauenheim siehe auch Kapitel 6.3.2). Solche Konzepte sind bisher vornehmlich in kleinen ländlichen Gemeinden21 umgesetzt und für Mittel- beziehungsweise Großstädte noch nicht in Angriff genommen worden. In abgeschwächter Form, bei der zumindest einzelne Quartiere mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien (> 50 %) versorgt werden sollen, werden sie aber zum Beispiel im Rahmen des ConcertoProgramms der Europäischen Union oder der Internationalen Bauausstellung Hamburg (IBA) geplant, geprüft und teilweise durchgeführt (vgl. EUKommission 2006a; IBA Hamburg 2008; Weisleder 2008). England wiederum will mit seinem Ecotown-Programm bis zu zehn klimaneutrale Siedlungen mit 5.000 bis 15.000 Wohneinheiten schaffen (vgl. Barclay 2009). Außerhalb Euro-

3.4 Versorgung von Siedlungen

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pas soll in Abu Dhabi die Stadt „Medina Masdar“ entwickelt werden, eine von Energieträgerimporten unabhängige und klimaneutrale Planstadt für 50.000 Einwohner (vgl. Franken 2008: 116). Eine Erklärung dieses Umstandes kann in den beschriebenen Stoffflussmodellen gesehen werden. Neben der in Kapitel 3.1 beschriebenen räumlichwirtschaftlich Arbeitsteilung kann die Bereitstellung von Stoffströmen und die daraus entstehenden Abhängigkeiten als weiterer wichtiger Aspekte zum Verständnis von Siedlungen aufgefasst werden. So sind auch die Vorschläge Arlts zu verstehen, der empfiehlt, dass es innerhalb der Grenzen einer Regionen „Nachhaltigkeitsimporte“ und „Nachhaltigkeitsexporte“ geben sollte (vgl. Arlt 1997: 118). Dies kann als eine innerregionale Arbeitsteilung bei der Versorgung von Städten und Siedlungen interpretiert werden. Ein solches Vorgehen ist notwendig, da eine Versorgung auf dem Stadtgebiet allein nicht möglich ist beziehungsweise unverhältnismäßig hohe Kosten ausgelöst werden können (vgl. IWU 2002: 37; Artl 1997: 118; Bergmann et al. 1993: 515). In den dargestellten Modellen wird erwähnt, dass die Stoffströme auf verschiedenen räumlichen Ebenen stattfinden, eine Spezifizierung der verschiedenen räumlichen Ebenen wird allerdings nicht vorgenommen. Diesen Aspekt diskutieren Xu und Madden. Sie entwickeln ein Drei-Ebenen-Modell, dass es ermöglicht, Problemtypen und räumliche Abhängigkeiten zu konkretisieren (vgl. Xu/Madden 1989: 191). Für die Versorgung einer Siedlung sind über ihre baulichen Grenzen (Siedlungs- und Verkehrsfläche) hinaus nämlich auch ihr regionaler Kontext als wesentliche Einrichtungen zur Ver- und Entsorgung sowie ihre funktional-wirtschaftlichen Verflechtungen von der regionalen bis zur globalen Ebene von Bedeutung. Für jedes Gut beziehungsweise jeden Stoffstrom sind unterschiedliche Radien relevant: Angefangen bei der Region werden auch nationale, kontinentale und globale Verflechtung beziehungsweise Stoffströme benötigt. In den letzten Jahrzehnten kann auf Grund von sinkenden Widerständen bei der Raumüberwindung ein steigender Radius der Verflechtungen festgestellt werden: Aller-

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

L

AL

W

AW

BS A

Regional

BT

National

G V

Kontinental

Versorgung

Global

Entsorgung

natürliche Förderbänder Anthropogene Förderbänder

Abbildung 3-8: Hinterland von Wien Quelle: Darstellung nach Brunner 2000

dings besteht für Städte – in Abhängigkeit zur Art des verwandten Ver- und Entsorgungssystem – die Möglichkeit, den Radius der Verflechtung zu beschränken oder auszudehnen. Aus Abbildung 3-8 wird die besondere Bedeutung der Region für die Verund Entsorgung (von Wasser, Baustoffen und Nahrungsmitteln) am Beispiel Wiens deutlich. Beim energierelevanten Thema der Brenn- und Treibstoffe hält Brunner aber vor allem das kontinentale und globale Hinterland für bedeutsam (vgl. Brunner 2000: 97). Dies passt zum Verständnis Nieles: „the carbocultural way is characterised by largescale remote processing and correspondingly extensive distribution networks, such as those used for electricity, drinking-water, sewage, food, transportation, fuels and natural gas” (Niele 2006: 145). Vor der Industrialisierung waren die Radien hingegen auf die regionale Ebene beschränkt: Weber definiert einen kritischen Radius von einer halben Tagesreise (ein halber Tagesweg hin und ein halber Tagesweg zurück), der für die Versorgung einer Siedlung genutzt werden konnte. Wenn die Rohstoffe innerhalb die-

3.4 Versorgung von Siedlungen

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ses Radius22 bereits ausgeschöpft waren, wurde damit eine Grenze des Siedlungswachstums erreicht. Vor der Industrialisierung haben sich große Städte deshalb vor allem nur in winterwarmen Regionen herausgebildet, in winterkalten Regionen hingegen stellte sich die Menge an verfügbarem Brennholz frühzeitig als limitierender Faktor für das Siedlungswachstum heraus (vgl. Weber 1988: 3). Während die Energieversorgung in vorindustriellen Gesellschaften also in aller Regel innerhalb des eigenen Territoriums sichergestellt wurde, änderte sich das Energieregime mit der Industrialisierung und löste sich von den räumlichen Grenzen23. „An Stelle der territorialen Ressourcenexpansion trat eine zeitliche: Man griff auf die erdgeschichtliche Vergangenheit der Photosynthese zurück […] und machte sich so vom jährlichen Zuwachs an Holz und den damit verbundenen Landesrestriktionen frei“ (Sieferle 1982: 157). Von zentraler Bedeutung für die sozialmetabolische Transformation ist auch die Verbreitung der Eisenbahn, die dazu beitrug, den zunehmenden Stoffwechsel der Städte zu befriedigen (vgl. Sieferle et al. 2006: 133). Ein weitergehendes Verständnis über die räumliche Dimension von Stoffwechselprozessen stammt von Roberts. Sie zieht nicht nur die bisher betrachteten Prozesse und ökonomischen Beziehungen in ihre Überlegungen ein, sondern betrachtet zusätzlich auch soziale Faktoren, um den ganzheitlichen Anforderungen des Nachhaltigkeitsgedankens Rechnung zu tragen. In ihrem Konzept wird die globale Ebene hervorgehoben (vgl. Roberts 2003: 385). Dies kann auch als räumliche Ausweitung, Intensivierung und Beschleunigung bezeichnet werden, von dem viele weitere Aspekte des gesellschaftlichen Lebens ebenfalls betroffen sind (vgl. Graham/Marvin 2008: 44). Bei der Energieversorgung wird dies vor allem durch die Rohstoffvorräte fossiler Brennstoffe, die zentrale Energieerzeugung und -verteilung deutlich. In Deutschland ist derzeit eine Energieversorgung ohne Importe nicht möglich (siehe Kapitel 2.5). Dies problematisiert das Wuppertal Institut sehr umfassend: „Die frühere – allerdings nie vollständige – Integration von Ökonomie, Regierungssystem und Kultur innerhalb eines Territoriums [fällt] auseinander“ (WI 2005: 17).

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3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme

3.5 Raumwissenschaftliche Schlussfolgerungen Siedlungen bieten die Möglichkeit, die grundlegenden Bedürfnisse des Menschen, also die Daseinsgrundfunktionen im Bereich des Wohnens, Arbeitens, der Versorgung, Bildung und Erholung, zu erfüllen. Besonders Städte – große und dicht besiedelte Siedlungen, die bezüglich ihrer Sozial- und Wirtschaftsstruktur vielfältig angelegt sind – nehmen darüber hinaus eine bedeutende ökonomische Stellung ein. Das äußert sich beispielsweise durch die Zentralität einer Stadt, die zu starken Austauschbeziehungen mit ihrem Umland führt. Im ökonomischen Sinn kann davon gesprochen werden, dass die Stadt ihr Umland versorgt. In stofflicher Hinsicht ist dies allerdings genau umgekehrt, denn in der Regel werden ökologische beziehungsweise versorgungstechnische Beziehungen zum Umland hergestellt und benötigt. Sie bestehen in einem Transfer von Stoffen, der als Stoffwechsel beziehungsweise Metabolismus aufgefasst werden kann. Eine Stadt benötigt in den derzeitig vorherrschenden Versorgungsstrukturen also ihr Umland, um ihre Wirtschaftskraft und ihre Existenz aufrechterhalten zu können. Städte nehmen demnach weitaus mehr Ressourcen in Anspruch als innerhalb ihrer Gemarkung zur Verfügung stehen. Dies kann mit Untersuchungen zum ökologischen Fußabdruck und zum Umweltraum gut visualisiert werden. Im Bereich der Energieversorgung ist die Nutzung erneuerbarer Energieträger eine Möglichkeit, einen solchen Overshoot zu vermeiden, denn mit ihm werden verstärkt endogen verfügbare Energieträger verwendet. Ein wesentlicher Bestandteil des Verhältnisses einer Stadt mit ihrem Umland sind folglich Prozesse der räumlichen Arbeitsteilung: Auf der einen Seite bieten Städte wirtschaftliche Vorteile (wie Arbeitsplätze, Prosperität) und stellen einen Zentralen Ort, einen Anziehungspunkt für die umliegenden Gemeinden dar. Auf der anderen Seite sind Städte gleichzeitig auf wirtschaftliche Überschüsse angewiesen, um die bestehenden Versorgungsstrukturen rechtfertigen und finanzieren zu können. Besonders im Energiebereich sind die räumlichen Arbeitsteilungen und Verflechtungen auf ein globales Level angewachsen und führen zu intensiven weltweiten Austauschbeziehungen sowie zu einer Ausdehnung des Hinterlandes von Siedlungen.

3.5 Raumwissenschaftliche Schlussfolgerungen

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Vor dem Hintergrund der Endlichkeit von Ressourcen ist es geboten, den Overshoot von Städten und Siedlungen zu minimieren. Das heißt aber gleichzeitig nicht, dass eine importunabhängige Energieversorgung aller Siedlungen angestrebt werden sollte, allein auf Grund der Begrenztheit regionaler Rohstoffvorkommen (das energetisch nutzbare Biomasseaufkommen wird in Kapitel 4 diskutiert) und der Höhe der bestehenden Austauschprozesse erscheint dies unter heutigen Bedingungen unrealistisch. Es ist zu erwarten, dass die Flächen- und Nutzungskonkurrenzen zunehmen werden, wenn die Energieversorgung verstärkt mit erneuerbaren Energieträgern (insbesondere Bioenergie) erfolgen soll/muss. Denn die nutzbaren Energiequellen und Energieträger verfügen über eine geringere Energiedichte und über regional unterschiedliche Rohstoffvorkommen, so dass daher eine stärkere Flächengebundenheit besteht. An diese Überlegungen schließt sich die zentrale Fragestellung dieser Arbeit an, welche Einsatzmöglichkeiten für die Versorgung mit biogenen Energieträgern unter verschiedenen räumlichen Rahmenbedingungen – in unterschiedlichen Raumund Siedlungsstrukturen – bestehen.

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger “Das Holz im Wald wächset auch nicht mehr / wie in Vorzeiten / […] eine gemeine Klag und Sag unter den Leuten ist / das wenn die Weldt länger stehen solte / es ihr endtlich und in kurzer Zeit / an Holz mangeln und gebrechen würde.” Daniel Schaller Im vorangegangenen Kapitel wurde theoriegeleitet erörtert, welche Implikationen unterschiedliche Raum- und Siedlungsstrukturen im Hinblick auf die Gewährleistung der Daseinsgrundfunktionen sowie den dazu benötigten Stoffströmen mit sich bringen. Anknüpfend an diese Themenstellung wird eine Fokussierung auf die Bioenergie vorgenommen. Am Beispiel Baden Württembergs wird das energetisch nutzbare Biomasseaufkommen ermittelt. Dabei wird die These verfolgt, dass das Angebot an energetisch nutzbarer Biomasse auf Grund einer relativ geringen Energiedichte und einer unterschiedlich hohen Anzahl verfügbarer Anbau-/Ernteflächen in hohem Maße von der Raumstruktur abhängt. Mit Potenzialuntersuchungen steht der Energieforschung ein gängiges Instrumentarium zur Verfügung, um solche Abschätzungen vornehmen zu können. Sie ermöglichen es, die gegebenen rohstoffseitigen Rahmenbedingungen für die energetische Biomassenutzung aufzuzeigen. Allerdings werden oft unterschiedliche Potenzialbegriffe verwendet, auf die deshalb im Folgenden zunächst eingegangen wird (Kapitel 4.1). Aufbauend darauf wird die Methodik zur Potenzialberechnung auf die einzelnen Stadt- beziehungsweise Landkreise BadenWürttembergs angewandt. In den Kapiteln 4.2 und 4.3 werden die Ergebnisse dargestellt und auf Grundlage einer kreisscharfen Raumtypisierung (siehe Kapitel 4.3.1) räumlich ausgewertet (siehe Kapitel 4.3.2). In den Kapiteln 4.4 und 4.5 werden schließlich die Auswirkungen der Konkurrenzen zur energetischen Nutzung von Biomasse im Hinblick auf stoffliche Nutzungen und räumliche Entwicklungen durch theoriegeleitete Erklärungskonzepte und die Erstellung von

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4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Potenzialszenarien abgeschätzt. Mit dieser Herangehensweise wird folgende Forschungsleitfrage erörtert: x Welche Abhängigkeiten und Wechselwirkungen bestehen zwischen der Raumstruktur und der energetisch nutzbaren Biomasse? (Forschungsleitfrage 1) Bei der Betrachtung der Potenziale bleibt in diesem Kapitel zunächst unberücksichtigt, dass grundsätzlich eine Transportabilität des Rohstoffes Biomasse besteht und nicht nur die endogenen Potenziale innerhalb des jeweiligen Untersuchungsraumes genutzt werden können. Vielmehr können auch Siedlungen, in deren Gemarkung nur geringe Potenziale bestehen, durch Importe mit Bioenergie versorgt werden. Die für den notwendigen Transport erforderlichen ökonomischen und ökologischen24 Aufwendungen werden im nachfolgenden Kapitel 5 thematisiert.

4.1 Methodische Vorgehensweise und Bestimmung des Potenzialbegriffs Um Aussagen über die Möglichkeiten erneuerbarer Energien tätigen zu können, wurde in den letzten Jahren auf verschiedenen räumlichen Ebenen eine Vielzahl an Potenzialuntersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen weichen teilweise stark voneinander ab (vgl. Jenssen/Eltrop 2009; Kruck et al. 2008; IER 2008a; Leible et al. 2008; website FNR 2007; Kaltschmitt 2007; Thrän/Kaltschmitt 2007; Wolff 2005; ifeu 2005; DLR 2004; Holzabsatzfonds 2003; Taumann 2003; Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 2003; Krah 2001; VRS 2000; Meinhardt 2000; Unger et al. 1994). Um eine Vergleichbarkeit von Untersuchungen und eine differenzierte Betrachtung des Untersuchungsgegenstands zu ermöglichen, werden verschiedene Potenzialbegriffe verwendet. Die gängigste Unterscheidung geht auf Kaltschmitt zurück und unterscheidet die Potenziale erneuerbarer Energien in vier Kategorien (vgl. Kaltschmitt et al.

4.1 Methodische Vorgehensweise und Bestimmung des Potenzialbegriffs

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2003: 20; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 10; Kaltschmitt 1997: 4): x theoretisches Potenzial, x technisches Potenzial, x wirtschaftliches Potenzial und x erschließbares Potenzial. Das theoretische Potenzial umfasst das physikalisch nutzbare Energiedargebot in einem zeitlich und räumlich festgelegten Betrachtungsraum, wie die von der Sonne auf die Erdoberfläche eingestrahlte Energie, die kinetische Energie des Windes oder die gesamte nachwachsende Biomasse pro Jahr. Das theoretische Biomassepotenzial würde ausreichen, um mehr als den gesamten Energiebedarf Deutschlands zu decken (vgl. Schneider/Kaltschmitt 2002: 567). Allerdings ist dieses Potenzial mehr als die Definition einer theoretischen Obergrenze aufzufassen, denn die tatsächliche Nutzung dieses Energiepotenzials ist unrealistisch. Auf Grund technischer, wirtschaftlicher und anderer Hindernisse kann in der Regel nur ein geringer Teil verwendet werden: Das theoretische Potenzial kann also nicht direkt auf die Praxis übertragen werden und hat daher nur einer geringe Aussagekraft. Das technische Potenzial stellt die am meisten verwendete Bezugsgröße dar. Bei diesem Potenzial wird der Anteil betrachtet, der bei heute üblichen Bereitstellungsverfahren und Nutzungstechnologien praktisch genutzt werden kann. Zusätzlich werden auch die wesentlichen strukturellen und administrativen Restriktionen einbezogen, die sich als unüberwindbar darstellen. So wird beispielsweise berücksichtigt, ob konkurrierenden Nutzungen ein Vorrang gegenüber der energetischen Nutzung eingeräumt werden muss. Das bedeutet zum Beispiel, dass Gebäudeflächen oder landwirtschaftliche Flächen zur Nahrungsmittelproduktion genau so wenig zur Energieerzeugung zur Verfügung stehen wie bestimmte Biomassesortimente, die einer stofflichen Nutzung zugeführt werden (so wird ein Teil des Altholzaufkommen zum Beispiel für die Möbelindustrie genutzt). Das wirtschaftliche Potenzial wiederum bezieht die bestehenden ökonomischen Randbedingungen ein und beinhaltet lediglich die Energiemengen, die

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4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden können, also ökonomisch konkurrenzfähig sind. Faktoren wie die Abschreibungsdauer und Zinshöhe fließen in diese Überlegungen genauso ein wie Fördergelder. Die Höhe des wirtschaftlichen Potenzials ist in besonderem Maße von den einbezogenen Referenztechnologien abhängig; eine weitere Unbestimmtheit beim Gebrauch dieses Begriffs besteht darin, dass eine betriebswirtschaftliche und eine volkswirtschaftliche Sichtweise (inklusive externer Kosten) eingenommen werden kann. Zudem ist eine hohe Zeitabhängigkeit gegeben, da Veränderungen bei den Energiegestehungskosten berücksichtigt werden müssen (siehe Kapitel 2.5). Das erschließbare Potenzial schließlich beschränkt sich auf die tatsächlich nutzbaren Energieträger und fällt in der Regel kleiner als das technische Potenzial aus. Produktionskapazitäten der Hersteller werden dabei genauso einbezogen wie Informationsdefizite oder natürliche Bedingungen (zum Beispiel Hangneigungen). Mit jeder dieser vier Kategorien25 werden bezüglich des Potenzials weitere Einschränkungen getroffen, mit der Folge, dass sich das erzielte Ergebnis schrittweise verringert, wie Abbildung 4-1 illustriert. Auftretende Unterschiede bei den Untersuchungsergebnissen rühren oft von der Maßstabsebene her: Je kleinräumiger eine Untersuchung angelegt ist, desto eher kommt es zu Schätzfehlern. Denn bei einer kleinräumigen Betrachtung müssen auch die zu Grunde liegenden Annahmen und Daten entsprechend exakter werden. Auf Grund von Datenverfügbarkeiten, natürlichen Schwankungen sowie nicht erfassbaren lokalen Besonderheiten kann diese Anforderung oft Theoretisches Potenzial Technisches Potenzial Wirtschaftliches Potenzial Erschließbares Potenzial Abbildung 4-1: Potenzialbegriffe Quelle: eigene Darstellung

4.1 Methodische Vorgehensweise und Bestimmung des Potenzialbegriffs

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nicht erfüllt werden, wodurch Ungenauigkeiten hervorgerufen werden. Zudem steigt auch der Erhebungsaufwand deutlich, denn eine Vielzahl an Statistiken, auf deren Grundlage die Potenziale abgeleitet werden können, ist nicht unterhalb der Kreisebene verfügbar. Das Problem der Verfügbarkeit statistischer Daten kann in einigen Bereichen umgangen werden. Bei der Ermittlung von Waldholzpotenziale stehen zum Beispiel Hilfsmittel zur Verfügung, mit denen kleinräumige Unterschiede erfasst und stichprobenbasierte Hochrechnung ermöglicht werden: Durch flugzeuggetragenen Laserscanning Daten (Airborne Laser Scanning - ALS) können aktuelle und bereits weitgehend automatisierte Verfahren zur Erfassung und Bearbeitung wichtige Waldinventur-Parameter genutzt werden. Die Effizienz und Präzision dieses Verfahren wurde in mehreren Arbeiten nachgewiesen (vgl. Weinacker et al. 2004; Heurich et al. 2004; Diedershagen et al. 2004). Neben der teilautomatisierten Erkennung stehen dabei die Ableitung von mittleren Bestandshöhen, Anzahl der Bäume, Grundflächen und die Sortenzerlegung in einem kleinräumigen Verteilungsmuster im Vordergrund. Biomassepotenziale außerhalb des Waldes können zum Teil mit Hilfe von ATKIS-Daten (Amtlich TopographischKartographisches Informationssystem), die mit einem ALS generiert wurden, abgeschätzt werden, indem beispielsweise Gehölze als Grundlage zur Abschätzung herangezogen werden (vgl. Sixel et al. 2005; VRS 2000; Meinhardt 2000). Andere Sortimente hingegen (wie Altholz oder Bioabfälle) können auf diese Weise nicht hergeleitet werden. Weil die Aussagekraft des theoretischen Potenzials gering und Unklarheiten beim ökonomischen und erschließbaren Potenzial besonders hoch sind, wird in dieser Arbeit das technische Biomassepotenzial ermittelt. Es ist der meist verwendete und am eindeutigsten definierte Potenzialbegriff und ist zudem geringeren Schwankungen unterworfen als die anderen Potenziale, insbesondere als das wirtschaftliche Potenzial. Unterschieden wird es in das Energieträger- und Energieerzeugungspotenzial. Dies entspricht der Bilanzierung des Primärenergiegehalts der nutzbaren Biomasse beziehungsweise berücksichtigt die Wirkungsgrade bei der Konversion (siehe Kapitel 2.1). In Bezug auf das Erzeugungspotenzial

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4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

hängen die Ergebnisse davon ab, ob von einer reinen Wärmeerzeugung oder einer ausschließlich gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme ausgegangen wird. Die Potenzialberechnung beruht auf einer Auswertung unterschiedlicher statistischer Quellen, einer intensiven Literaturrecherche sowie eigenen Schätzungsverfahren. Insbesondere werden berücksichtigt: x die vorhandenen Flächen für den Aufwuchs der Biomasse (Flächenstatistiken26), x die jeweiligen Flächenerträgen (Ertragsstatistiken), x die Tierbeständen (Statistiken zur Viehwirtschaft) und x die Anteile der Biomasse, die energetisch genutzt werden können, also nicht von konkurrierenden Nutzungen beansprucht werden (Literaturrecherche zu nutzbaren Anteilen).

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg Als Datengrundlage für die Potenzialberechnung werden langjährige Mittelwerte herangezogen. Auf Grund von Datenverfügbarkeiten wird die Ermittlung des Biomassepotenzials auf Maßstabsebene der Stadt- und Landkreise BadenWürttembergs durchgeführt. Anschließend werden die Ergebnisse mit Hilfe eines geographischen Informationssystems visualisiert (vgl. FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; ITAS 2007a; STALA BW 2006; STALA BW 2005; STALA BW 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000). Die untersuchte Biomasse wird in holzartige, halmgutartige und sonstige Energieträger unterschieden und zunächst in den Kapiteln 4.2.1 bis 4.2.3 hergeleitet. Wegen ihrer relativ geringen Anteile werden ölhaltige sowie solche Biomassen, die keiner Kategorie einwandfrei zugeordnet werden können (beispielsweise Biomüll), mit der Kategorie „sonstige Biomasse“ zusammengefasst. Klärgase und Deponiegase werden nicht untersucht, da ihre Nutzung durch die Bindung an jeweiligen Standort der Kläranlage oder Deponie räumlich von vornherein stark eingeschränkt beziehungsweise

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

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vorgegeben ist. Außerdem sind ihre Potenziale zu weiten Teilen bereits erschlossen.

4.2.1 Holzartige Biomasse Holzartige Biomasse fällt in vielen gesellschaftlichen Bereichen als Rückstand oder Nebenprodukt an. Wie bei der gesamten Potenzialabschätzung wird auch bei der holzartigen Biomasse der stofflichen Nutzung ein Vorrang eingeräumt. Am Beispiel der Waldbewirtschaftung kann dies gut illustriert werden. Denn neben den ökologischen Zielen besteht ein Hauptziel der Waldbewirtschaftung darin, hochwertige Hölzer für die Möbelindustrie bereitzustellen. Insofern wird davon ausgegangen, dass lediglich das Waldholz der energetischen Nutzung zugeführt wird, das als Rückstand des Holzeinschlages anfällt sowie die Menge des jährlichen Aufwuchses, die nicht eingeschlagen wird. In Anlehnung an die üblichen Terminologien wird im Folgenden das Potenzial aus Waldholz, Industrieholz, Altholz und Landschaftspflegeholz unterschieden. Auf Grund der stofflichen Holznutzung kommt vom gesamten Waldholz vor allem das Waldrestholz für eine energetische Nutzung in Frage. Minderwertige Holzfraktionen also, die normalerweise im Wald verbleiben und nicht aufgearbeitet werden. Bei Waldrestholz handelt es sich um einen Oberbegriff, unter dem Derbholz (Ast- und Kronenderbholz, Derbholz aus Jungbestandspflege und anbrüchige und stark fehlerhafte Stammabschnitte mit einem Durchmesser über 8 Zentimeter inklusive Rinde) sowie Reisholz subsumiert werden. Unter Reisholz werden Stammabschnitte und Äste mit einem Durchmesser kleiner 8 Zentimeter inklusive Rinde gefasst (vgl. BFH 2001: 5; VRS 2000: 67). Die vorliegende Untersuchung orientiert sich an dem Vorgehen, das auch von der Forstdirektion Freiburg (FDF) gewählt wird und schätzt das Waldrestholz über die tatsächlichen Einschlagszahlen ab (vgl. FDF 2000: 9). Die FDF unterscheidet den Gesamtholzeinschlag in ihren forstlichen Statistiken unter anderem explizit in Brennholz- und Derbholzeinschlag. Durch eine Zeitreihenauswertung (2000 – März 2008) dieser statistischen Daten kann das langjährige Mittel der tatsächlich eingeschlagenen Mengen an Brenn- und Derbholz berechnet werden

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4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

(vgl. FDF 2008). Das ebenfalls für eine energetische Verwendung nutzbare Reisholz wird in den Statistiken nicht erfasst. In Anlehnung an einschlägige Studien wird davon ausgegangen, dass Reisholz mit einem Anteil von 4,2 % der eingeschlagenen Menge an Nadelholz beziehungsweise 7,5 % am eingeschlagenen Laubholz beansprucht werden kann (vgl. FDF 2000: 9; Wolff 2005: 23; ITAS 2005: 23; IER 2006: 27). Die forstlichen Statistiken liegen in detaillierter Form (etwa in Bezug auf Holzart, Einschlagsart) nur für den Staatswald vor. Die auf diese Weise berechneten Potenziale des Staatswaldes wurden anschließend entsprechend der Flächenanteile für den Privat- und Körperschaftswald auf die Land- beziehungsweise Stadtkreise hochgerechnet (vgl. FDT 2007; STALA BW 2008a). Die Flächen des Privatwalds unterhalb einer Größe von 200 Hektar bleiben dabei wegen Mobilisierungsproblemen bei kleinteiligen Besitzstrukturen unberücksichtigt. Insgesamt steht somit ein Potenzial von 1,56 Millionen (Brennholz), 0,50 Millionen (Derbholz) und 0,55 Millionen (Reisholz) Festmeter pro Jahr zur Verfügung. Zusätzlich kann dem Waldholz auch der Anteil des jährlichen Holzaufwuchses zugerechnet werden, der aktuell nicht eingeschlagen, also keiner konkurrierenden Nutzung zugeführt wird. Die Ergebnisse der zweiten Bundeswaldinventur von 2002 verdeutlichen, dass die Holzvorräte in den Wäldern BadenWürttembergs insgesamt gestiegen sind. Der jährliche Holzzuwachs beträgt landesweit derzeit 13,8 Vorratsfestmeter pro Hektar (website FVA; website Bundeswaldinventur 2002). Aus der Subtraktion des realisierten Einschlags vom Holzzuwachs kann im landesweiten Durchschnitt eine Menge von 0,66 Vorratsfestmeter pro Hektar beziehungsweise 0,53 Festmeter pro Hektar ermittelt werden, die dem Waldholzpotenzial zugezählt werden kann. Bei einem Wassergehalt von 50% (Heizwert bei Nadelholz: 1.831 Kilowattstunden pro Festmeter, Heizwert bei Laubholz: 2.439 Kilowattstunden pro Festmeter und mittlerer Heizwert für Nadel- und Laubholz: 2.135 Kilowattstunden pro Festmeter) kann für Baden-Württemberg somit ein Waldholzpotenzial von 8,33 Millionen Megawattstunden pro Jahr attestiert werden. Das ermittelte hek-

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

75

tarspezifische Energieholz umfasst eine Menge von 2,9 Festmeter. Es liegt somit oberhalb der Bandbreite (1,23 bis 2,5 Festmeter pro Hektar und Jahr), die in anderen Studien für das Waldenergieholz in Baden-Württemberg ermittelt wurde (vgl. Kaltschmitt et al. 1992; Mahler et al. 1994; Textor 1995; Hascke, 1998; FDF 2000; VRS 2000; Holzabsatzfonds 2003; Wirtschaftsministerium BaWü 2003; Wolff 2005; ITAS 2005). Industrierestholz fällt als Nebenprodukt des holzbe- und verarbeitenden Gewerbes an. Es handelt sich dabei um ein Nebenprodukt einer stofflichen Holznutzung. Es umfasst die bei der Herstellung eines Hauptproduktes (etwa Möbeln) erzeugten Hackschnitzel, Kappholz, Schwarten, Spreißel, Rindenstücke sowie Späne und Staub. Einige der genannten Industrieholzsortimente werden der stofflichen Nutzung beispielsweise in Schreinereien oder der Papier- und Zellstoffindustrie zugeführt. Der Anteil, der nicht einer stofflichen Nutzung zugeführt wird, kann zusammengefasst mit dem Begriff Industrierestholz umschrieben werden (vgl. Kaltschmitt/Hartmann 2000: 104; Meinhardt 2000: 40). Industrierestholz kann einen Anteil von bis zu 50 % am gesamten verarbeiteten Stammholz einnehmen. Allerdings variieren die Angaben in verschiedenen Studien zwischen 0 und 50 % (vgl. VRS 2000: 78; Meinhardt 2000: 40). Insgesamt liegt beim Industrieholz eine unbefriedigende Datenlage vor, da auf Grund von Änderungen bei der Datenerhebung der gewerblichen Abfallwirtschaft nur noch ein sehr geringer Teil der tatsächlich vorkommenden Betriebe erfasst wird. Deshalb wurden für die hiesige Abschätzung die Ergebnisse von Meinhardt herangezogen, die auf Schnittholzproduktionsdaten beruhen und kreisgenau erfasst wurden (vgl. Meinhardt 2000: A10). Für Baden-Württemberg kann auf dieser Grundlage ein Industrieholzpotenzial in Höhe von 0,73 Tonnen absolut trocken (atro) beziehungsweise 3,733 Millionen Megawattstunden pro Jahr attestiert werden. Altholz ist ein organischer Abfallstoff, der immer dort anfällt, wo Holz aus dem ordnungsgemäßen Nutzungsprozess – sei es gewerblich oder privat – ausscheidet; zum Teil wird es auch als Gebrauchtholz bezeichnet. Altholz wird üblicherweise gegen ein Entgelt von Altholzrecyclingunternehmen eingesammelt

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4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

und anschließend entsorgt. Entsprechend der Altholzverordnung kann es in unbehandeltes Altholz, behandeltes Holz ohne schädliche Verunreinigungen, erheblich belasteten Holzabfall sowie PCB-belasteten Holzabfall unterschieden werden (vgl. BLU 2005: 1; Marutzky/Seeger 1999: 19). Das Altholzaufkommen wird statistisch nicht erfasst. Das insgesamt anfallende Altholz ist in Abhängigkeit von Einwohnerdichte, Wohlstand und einer Vielzahl weiterer Kenngrößen zum Teil sehr großen Schwankungen unterworfen. In vielen Untersuchungen wird von einem Altholzaufkommen von 80 bis 120 Kilogramm pro Jahr und Einwohner ausgegangen (vgl. Kaltschmitt/Hartmann 2000: 196; Meinhardt 2000: 46). Dabei wird allerdings die technische Verfügbarkeit außer Acht gelassen, die durch das reine Holzaufkommen noch nicht gewährleistet ist. Deshalb wird hier eine Abschätzung über die in BadenWürttemberg vorhandenen Anlagen zur Aufbereitung von Holzabfällen sowie deren Gesamtdurchsatz vorgenommen, die in einer Studie der Landesanstalt für Umweltschutz (LfU BW) erhoben worden sind (vgl. LfU BW 2004: 11). Daraus ist zu entnehmen, dass der Großteil des Holzes überwiegend der stofflichen Nutzung (etwa für Spanplatten) zugeführt wird. Bei einer Potenzialstudie für die Region Stuttgart wurde im Rahmen einer Befragung näherungsweise ermittelt, dass beinahe 25 % des in diesen Anlagen eintreffenden Aufkommens energetisch genutzt werden können (vgl. VRS 2000: 81). Die LfU BW gibt aber an, dass derzeit bereits 38 % des Altholzes einer energetischen Verwendung zugeführt werden (vgl. LfU BW 2004: 16). Dieser Wert wird hier zu Grunde gelegt. Bei einem Gesamtdurchsatz dieser Anlagen in Höhe von 725.000 Tonnen atro im Jahr und einem verfügbaren Anteil von 38 % ergibt sich für Baden-Württemberg ein Potenzial in Höhe von 1,42 Millionen Megawattstunden pro Jahr (Heizwert: 5,14 Kilowattstunden pro Kilogramm). Landschaftspflegeholz umfasst organische Rückstände aus der Pflege von Verkehrswegebegleitflächen, Gewässerbegleitflächen, Naturschutzflächen sowie öffentlichen Erholungsflächen und Friedhöfen. Das anfallende Holz wird vielmals nicht einer energetischen Verwendung zugeführt: Es wird zum Beispiel vor Ort als Mulch genutzt, bei der Straßenrandpflege mit mobilen Häckslern verar-

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

77

beitet und direkt in die Böschung geblasen oder teilweise deponiert beziehungsweise kompostiert. Als Energieträger ist dieses holzartige Material grundsätzlich gut geeignet, allerdings ist beim Straßenbegleitgrün zu berücksichtigen, dass höhere Schadstoffbelastungen als bei anderen Holzsortimenten vorliegen (vgl. IER 2008b; Wolff 2005: 31; Mantau 2004: 39). Im Gegensatz zur Erhebung des Waldholzpotenzials steht bei der Erhebung des Landschaftspflegeholzpotenzials kein statistisches Datenmaterial zur Verfügung. Die anfallenden Holzmengen werden von den Kommunen in den Abfallbilanzen nur dann erfasst, wenn es auf öffentlichen Sammel- und Behandlungsplätzen genutzt wird. Die Datengrundlage für das Potenzial an Landschaftspflegeholz ist somit nicht zufriedenstellend. Wenn allerdings die Flächen bekannt sind, auf denen Landschaftspflegeholz anfällt, kann der Energieertrag über typische Zuwachsraten (zum Beispiel 4 Tonnen pro Hektar und Jahr für Landschaftspflegeholz auf Grün- und Friedhofsflächen oder 3 Tonnen pro Hektar und Jahr bei Streuobstwiesen mit Holzschnitt) und einen technisch erfassbaren Anteil (90 % bei Landschaftspflegeholz auf Grün- und Friedhofsflächen oder 20 % bei Streuobstwiesen mit Holzschnitt) errechnet werden. Überschlägige Potenzialschätzungen können über eine Auswertung der Grün- und Erholungsflächen sowie der Straßenlängen vorgenommen werden (vgl. Wolff 2005: 32). Im Rahmen dieser Arbeit wurde dabei die Erfahrung gemacht, dass es mit dieser Methode zu einer deutlichen Unterschätzung des Potenzials an Landschaftspflegeholz kommt, weil bei weitem nicht alle Flächen, etwa die von Streuobstwiesen oder Privatgärten, erfasst werden. Im Vergleich zu der Untersuchung von Meinhardt wurde mit Hilfe dieses Vorgehens ein um den Faktor 5 geringerer Betrag errechnet (vgl. Meinhardt 2000: A12). Für eine detaillierte Bearbeitung ist die Auswertung von Satellitendaten oder Luftbildern ein sinnvoller Ansatz, der bei anderen Analysen verwendet wurde (vgl. VRS 2000; Meinhardt 2000). Die Nutzung der im Rahmen des EU-Programms „CORINE Land Cover“ (Coordination of Information on the Environment) erarbeiteten Satellitenbilder hat sich aber auch nicht als zielführend erwiesen, da auf dieser Datengrundlage ebenfalls nicht alle Flächen erfasst werden können (website

78

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

CORINE Land Cover). Teilweise sind ganze Straßenzüge nicht enthalten, so dass beispielsweise das Straßenbegleitgrün nicht berechnet werden kann. Auf Grundlage des amtlich topographisch-kartographischen Informationssystems (ATKIS) wiederum kann – abgesehen von geringfügigen Ungenauigkeiten27 – eine fundierte Schätzung abgegeben werden. Gleiches gilt für die Satellitenaufnahmen von LANDSAT, bei der sich einige Flächenkategorien allerdings auf den Außenbereich beschränken. Beide Möglichkeiten (ATKIS und LANDSAT) konnten für die vorliegende Arbeit wegen mangelnder Datenverfügbarkeit nicht genutzt werden. Daher wird für die Abschätzung des Landschaftspflegeholzes auf die Potenzialstudie von Meinhardt zurückgegriffen, die auf einer Auswertung von LANDSAT-Daten beruht (vgl. Meinhardt 2000: A12). Für Baden-Württemberg ergibt sich ein Energiepotenzial aus Landschaftspflegeholz in einer Größenordnung von 504.000 Tonnen atro beziehungsweise 2,59 Millionen Megawattstunden pro Jahr. Eine weitere Berechnungsmöglichkeit zur Ermittlung von Landschaftspflegematerial bietet Mantau an (vgl. Mantau 2004: 40). Auf Grundlage einer Analyse von insgesamt 122 Kreisen stellt er einen statistischen Zusammenhang28 zwischen der Verkehrsfläche und der Bevölkerungszahl einerseits sowie der anfallenden Menge an Landschaftspflegematerial andererseits her. Bei einem Holzanteil von 11,85 % am Landschaftspflegematerial ergibt sich für BadenWürttemberg auf dieser Grundlage ein deutlich niedrigeres Holzpotenzial in Höhe von 80.000 Tonnen atro beziehungsweise 410.000 Megawattstunden pro Jahr. Da auf diese Weise jedoch ein Zusammenhang zwischen siedlungsstrukturellen Merkmalen und dem Biomasseaufkommen präjudiziert wird, findet diese Methode im Rahmen dieser Untersuchung keine Anwendung.

4.2.2 Halmgutartige Biomasse Halmgutartige Biomasse fällt im Wesentlichen in der Landwirtschaft an. Auf Grund der schwierigen Datenlage wird halmgutartige Biomasse aus der Landschaftspflege in dieser Arbeit nicht berücksichtigt.

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

79

Stroh wird bei der Produktion von Getreide, Ölsaaten und Mais als Ernterückstand erzeugt. Grundsätzlich kann das gesamte anfallende Stroh genutzt werden. Aus betrieblichen und wirtschaftlichen Gründen wird allerdings nur ein Teil des Strohaufkommens einer energetischen Nutzung zugeführt. Das bei der Maisproduktion anfallende Stroh wiederum wird in der landwirtschaftlichen Praxis vollständig zur Erhaltung des Humusgehalts ins Feld eingearbeitet und bleibt deshalb bei der Potenzialberechnung unberücksichtigt. Das Strohaufkommen ist an die Getreideproduktion gekoppelt und kann folglich über die offiziellen landwirtschaftlichen Statistiken auf Ebene der Stadt- beziehungsweise Landkreise abgeschätzt werden. Auf Grundlage der vorhandenen Anbauflächen und mit den Kornerträgen pro Hektar kann zunächst das gesamte Getreideaufkommen berechnet werden. Um Schwankungen beispielsweise durch besondere Wetterbedingungen auszugleichen wird ein 4-jähriger Mittelwert der Kornerträge und der Anbauflächen zu Grunde gelegt (vgl. STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2006; STALA BW 2005; STALA BW 2004). Anschließend wird das Strohaufkommen über das Korn-Stroh-Verhältnis29 hergeleitet.Im Prinzip kann das gesamte Koppelprodukt genutzt werden; weil in der betrieblichen Praxis ein Teil des Getreidestrohs jedoch als Einstreu oder Futter benötigt wird und zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit im Feld verbleibt, steht für die energetische Nutzung nur ein Anteil zur Verfügung. Über den energetisch nutzbaren Anteil des Strohs liegen keine Statistiken vor. Deshalb muss auch hier auf Schätzungen zurückgegriffen werden. Die Angaben in der Literatur reichen von 11 % bis zu 60 % (vgl. VRS 2000: 83; ITAS 2005: 20; Umweltbundesamt 2007: 65; IE 2006b: 148; BMU 2004b: 80). Rapsstroh wird in vielen Potenzialuntersuchungen außer Acht gelassen, andere Studien wiederum geben einen energetisch nutzbaren Anteil von 50 % bis 75 % an (vgl. Umweltbundesamt 2007: 67; Ernde 2005: 38). Im Sinne einer konservativen Abschätzung ist der Potenzialberechnung ein nutzbarer Anteil von 30 % bei Getreide und 50 % bei Rapsstroh zu Grunde gelegt worden. Bei einem technisch verfügbaren Strohaufkommen in Höhe von 0,93 Millionen Tonnen Frischmasse und einem mittleren Heizwert von 4,03 Kilowattstunden pro Kilogramm (Wassergehalt 15%) kann in Baden-

80

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Württemberg ein Potenzial von rund 3,76 Millionen Megawattstunden pro Jahr erreicht werden. Bei der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion fallen neben dem Stroh auch weitere Nebenprodukte an. Dies sind insbesondere Kartoffelkraut und Blätter von Zuckerrüben, die durch Vergärung einer energetischen Nutzung zugeführt werden können. Datengrundlage für die Abschätzung sind die offiziellen landwirtschaftlichen Statistiken, die hinsichtlich der Flächennutzung (2003 bis 2007) und der Hektarerträge (2003 bis 2007) ausgewertet werden. In der Literatur werden technisch nutzbare Anteile des Kartoffelkrauts zwischen 10% und 50 % genannt (vgl. Umweltbundesamt 2007: 67; Taumann 2003: 20; BMU 2004b: 93). In dieser Untersuchung wird davon ausgegangen, dass 33 % des gesamten Anfalls an Kartoffelkraut technisch nutzbar sind. Insgesamt ergibt sich ein relativ geringes Potenzial. Denn bei einem Frucht-Reststoffverhältnis von 1:0,4 und einem Gasertrag von 142,2 Kubikmetern pro Tonne Frischmasse kann in Baden-Württemberg nur eine Menge von rund 4 Millionen Kubikmeter Biogas mit einem Energiegehalt von rund 24.000 Megawattstunden pro Jahr erschlossen werden. Weiterhin kann auch das Blatt der Zuckerrübe einer energetischen Nutzung zugeführt werden, die Pflanze selbst wird hingegen in der Regel als Tiernahrung genutzt und als Substrat für die Biogaserzeugung deshalb vernachlässigt. Im Vergleich zum Kartoffelkraut ergibt sich beim Zuckerrübenblatt ein deutlich höheres Potenzial: Bei einem technischen nutzbaren Anteil von 33 % kann ein Frischmasseertrag von 307.000 Tonnen pro Jahr ermittelt werden. Legt man einen Biogasertrag von 70 Kubikmetern pro Tonne zu Grunde, steht in BadenWürttemberg ein Potenzial von 129.000 Megawattstunden pro Jahr zur Verfügung (vgl. FNR 2005a: 5). Zusätzlich kann Biogas aus Festmist, der durch das Einstreuen von Getreidestroh entsteht, sowie aus Futterresten gewonnen werden. Im Folgenden wird in Anlehnung an Taumann davon ausgegangen, dass pro Großvieheinheit (GVE) Rind und Schwein täglich eine Menge von 0,5 Kilogramm gehäckseltem Stroh eingestreut wird und zusätzlich 0,5 Kilogramm Futterreste (ein Gemisch aus Maissilage und Gras) anfallen (vgl. Taumann 2003:

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

81

19; siehe Kapitel 4.2.3). Bei einer entstehenden Biogasmenge von 0,236 Kubikmeter Biogas pro Kilogramm Frischmasse und einem Energiegehalt von 5,2 Kilowattstunden pro Kilogramm Frischmasse stehen in Baden-Württemberg somit 234.600 Tonnen Frischmasse beziehungsweise 287.000 Megawattstunden pro Jahr zur Verfügung. Weiterhin stehen Energiepotenziale aus Flächen des Dauergrünlands zur Verfügung, denn ein Teil dieser Flächen wird nicht mehr für die Tierfütterung benötigt. Das Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) schätzt für Baden-Württemberg, dass mittelfristig 26 % der derzeitigen Grünlandflächen nicht mehr für Futterproduktion benötigt werden, von denen auf Grund standörtlicher Bedingungen wiederum nur 47 % genutzt werden können (vgl. ITAS 2007a: 157; ITAS 2006: 2). Dies entspricht rund 12 % (68.000 Hektar) der Gründlandflächen Baden-Württembergs. Die Forschungsstelle für Energiewirtschaft und das Leibniz Institut für Agrartechnik gehen für Bayern beziehungsweise Brandenburg vom nahezu gleichen Anteil aus (10 %) (vgl. Ffe 2006: 113; LIfA 2007: 10). In Untersuchungen für Sachsen-Anhalt beziehungsweise Sachsen wurde ein Überschussgrünland von rund 22 % beziehungsweise 25 % ermittelt, die dem hier genannten Wert von 26 % sehr nahe kommen (vgl. Wachs/Steinhöffel 2003; Riehl 2005: 22). In Untersuchungen für die Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft wird mit 40 % hingegen ein deutlich höherer Anteil genannt (vgl. SSL 2007: 1; SSL 2003: 5). Für die Potenzialabschätzung werden die Flächenstatistiken des Statistischen Landesamtes kreisgenau ausgewertet und die Anteile des Überschussgrünlands zu Grunde gelegt, die in der Untersuchung des ITAS ermittelt werden (vgl. STALA BW 2008a; ITAS 2007a: 22). Insgesamt kann für ganz BadenWürttemberg ein Anteil von 12 % der Grünlandflächen einer energetischen Nutzung zugeführt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass das überschüssige Grünland zur Bereitstellung von Grassilage für die Biogasproduktion genutzt wird. Bei einem Flächenertrag von 6 Tonnen Trockensubstanz pro Hektar können insgesamt 408.000 Tonnen Trockensubstanz mit einem Energiegehalt von 1,20 Millionen Megawattstunden pro Jahr bereitgestellt werden30. Eine direkte

82

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Vergleichbarkeit mit den Ergebnissen des ITAS ist nicht gegeben, da dort über das Dauergrünland hinaus weitere Flächen (etwa Fauna-Flora-HabitatSchutzgebiet, Streuobstwiesen) und eine thermische Verwertung von Stroh und Holz berücksichtigt wurden (vgl. ITAS 2007a: 96). Davon wurde in der vorliegenden Arbeit abgesehen, um Doppelzählungen zu vermeiden. Auch bei der Landschaftspflege (unter Anderem an Straßenrändern, Schienen und Wasserstraßen, auf Naturschutzflächen, in öffentlichen Parks und Anlagen, auf Friedhöfen) fällt in einem erheblichen Ausmaß halmgutartige Biomasse an. Diese wurden in den Berechnungen wegen fehlender Datengrundlagen nicht berücksichtigt. Von einer Anwendung des von Mantau entwickelten Schätzverfahrens wurde aus genannten Gründen auch bei halmgutartigen Rückständen bei der Landschaftspflege abgesehen (vgl. Mantau 2004: 40; siehe Kapitel 4.2.1). Neben der bisher diskutierten Nutzung von Rückständen und Nebenprodukten können außerdem eigens angebaute Energiepflanzen genutzt werden. Das baden-württembergische Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum (MLR BW) schätzt, dass der Energiepflanzenanbau mittelfristig problemlos einen Anteil von 10 bis 15 % gesamten der Ackerflächen einnehmen kann, für Sachsen-Anhalt ist mit 10 % ein ähnlicher Wert bekannt (vgl. MLR BW 2006: 6; website LfL 2008). Deutschlandweit beläuft sich ihr Anteil inklusive der Anbauflächen für Biokraftstoffe bereits auf 17 % (website FNR 2008). Im Bereich des Energiepflanzenbaus werden im Folgenden die Potenziale für Miscanthus und Mais als halmgutartige Biomassen sowie Raps als sonstige Biomasse berechnet. Auf Grund des Vorrangs stofflicher Nutzungen kommen für den Energiepflanzenanbau insbesondere Stilllegungsflächen in Frage. Bis Herbst 2007 durften diese infolge der aktuellen Agrarpolitik der Europäischen Union (bei Gewährung einer Entschädigungszahlung) nicht zur Nahrungsmittelproduktion verwendet werden, als Entschädigung wurde den Landwirten eine Ausgleichszahlung gewährt. Mittlerweile wurde die obligatorische Stilllegung aufgehoben, so dass sich die Stilllegungsflächen nunmehr aus Ackerrandstreifen, Versuchsflächen, freiwillig aus der Erzeugung genommenen Flächen und Ähnlichen zusammensetzen (website Europäische Union). Im Rahmen der 2008 veröffentlich-

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

ten Agrarstrukturerhebung

wurden

die

83

Stilllegungsflächen

für

Baden-

Württemberg kreisgenau erfasst und veröffentlicht, davor wurden sie letztmalig 2003 kreisgenau dargestellt (vgl. STALA BW 2008b). Der Durchschnittswert beider Statistiken (rund 51.000 Hektar) wird der Potenzialschätzung zu Grunde gelegt. Grundsätzlich können verschiedene Energiepflanzen angebaut werden, zum Beispiel Holz aus Kurzumtriebsplantagen (Weiden, Pappeln und andere), mehrjährige Futtergräser und Chinaschilf (Miscanthus) oder Energiegetreide (Weizen, Roggen oder Triticale). Auf Grund des höchsten Energiegehalts (Ergebnis aus Hektarerträgen und Heizwert), wird bei der Potenzialberechnung davon ausgegangen, dass die Stilllegungsflächen ausschließlich für den Anbau von Miscanthus genutzt werden. Es werden ein Ertrag von 15 Tonnen pro Hektar (15 % Wassergehalt) und Jahr sowie ein Heizwert von 4,06 Megawattstunden pro Tonne angesetzt. In Baden-Württemberg ergibt sich ein nutzbares Aufkommen an Miscanthus in Höhe von 0,76 Millionen Tonnen beziehungsweise ein entsprechendes Potenzial an Energiepflanzen von 3,09 Millionen Megawattstunden pro Jahr. Ferner ist Mais beziehungsweise Maissilage ein gängiges Kosubstrat für die Erzeugung von Biogas. Bei der Potenzialberechnung wird unterstellt, dass die Stilllegungsflächen komplett mit Miscanthus bepflanzt werden und daher nicht für den Anbau von Mais zur Verfügung stehen. In der landwirtschaftlichen Praxis zeigt sich darüber hinaus vielmehr, dass Energiemais bei weitem nicht nur auf Stilllegungsflächen sondern verstärkt auf Ackerflächen angebaut wird (siehe Kapitel 4.5). Munz gibt an, dass in Baden-Württemberg 2006 bereits 10 % der Maisanbauflächen zum Anbau von Energiemais in Anspruch genommen werden (vgl. Munz 2007). Das Statistische Landesamt wiederum hat bei der aktuellen Agrarstrukturerhebung herausgefunden, dass mittlerweile fast 24 % der Anbauflächen für Silomais und 2 % der für Körnermais tatsächlich für eine energetische Nutzung in Anspruch genommen werden (vgl. STALA BW 2008b). Es ist nicht davon auszugehen, dass dieser rasante Anstieg sich in Zukunft ungebremst weiter fortsetzen wird, zumal der Zubau neuer Biogasanlagen in den letzten

84

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Monaten deutlich abgenommen hat. Im Sinne einer konservativen Schätzung wird der hiesigen Studie ein nutzbarer Flächenanteil von einem Drittel zu Grunde gelegt. Anhand einer Auswertung der Daten des Statistischen Landesamts Baden-Württemberg (Maisanbauflächen und Mittelwert der Hektarerträge von 2004 bis 2008) kann das Maispotenzial abgeschätzt werden. Technisch verfügbar sind rund 1,2 Million Tonnen Frischmasse. Bei einem Biogasertrag von 200 Kubikmetern pro Tonne (vgl. FNR 2005a: 12) ergibt sich für BadenWürttemberg ein Maispotenzial von 1,46 Millionen Megawattstunden pro Jahr.

4.2.3 Sonstige Biomasse Unter den sonstigen Biomassepotenzialen werden in dieser Arbeit für die Biogaserzeugung verwendbare Exkremente (flüssige Biomasse), Biomüll (holzartige, halmgutartige und andere feste Biomasse, zum Beispiel Speisereste) sowie Raps beziehungsweise Rapskörner (ölhaltige Biomasse) geführt. Letztere werden begünstigt durch die Beimischungspflicht von Biokraftstoffen vermehrt auf landwirtschaftlichen Flächen angebaut, können aber auch für stationäre Anwendungen zum Einsatz kommen. In der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung fallen Gülle, Festmist und Jauche in Form von Exkrementen an, die derzeit vorwiegend als Dünger genutzt werden. Durch eine anaerobe Vergärung lassen sie sich auch sie energetisch nutzen (siehe Kapitel 2.1). Bei der Potenzialabschätzung werden die Exkremente von Rindern, Schweinen und Geflügel berücksichtigt, soweit es sich um große Tierbestände in Stallhaltung handelt. Da Schafe, Pferde, Ziegen, Enten und Gänse nur einen kleinen Anteil am Tierbestand ausmachen und zudem meist in Freilandhaltung geführt werden, finden sie in den Potenzialberechnungen keine Berücksichtigung. Das Exkrementenaufkommen und damit auch der Biogasertrag variieren in Abhängigkeit von Tierart und Alter. Für die Berechnung des technisch verfügbaren Exkrementenaufkommens wird deshalb zunächst eine Umrechnung der amtlichen Tierzählungen in Großvieheinheiten mit durchschnittlichen Umrechnungsfaktoren vorgenommen. Wie bei den anderen Sortimenten wird ein lang-

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

85

jähriger Mittelwert als Rechengrundlage herangezogen (vgl. STALA BW 2008b; STALA BW 2004; FNR 2005a: 7). Außerdem wird berücksichtigt, dass aus technischen Gründen nicht die Exkremente des gesamten Tierbestandes genutzt werden können31. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass einige Exkremente auf Grund des Weidegangs (im Sommer) sowie bei kleinen Tierhaltungen nicht zur Verfügung stehen oder für den Betrieb einer Biogasanlage nicht ausreichen. Bei einem durchschnittlichen Biogasaufkommen von 450 Kubikmetern pro Großvieheinheit und Jahr ergibt sich auf Grundlage dieser Annahmen für Baden-Württemberg ein Potenzial an Biogas aus tierischen Exkrementen in Höhe von 291 Millionen Kubikmeter Biogas beziehungsweise 1,74 Millionen Megawattstunden pro Jahr. Zusätzlich zu den Exkrementaufkommen, dem Einstreu und den Futterresten, die in der Landwirtschaft anfallenden, können auch die organischen Abfälle der Privathaushalte für eine energetische Nutzung herangezogen werden. Im Sinne der technischen Verfügbarkeit steht hierfür nur das Aufkommen zur Verfügung, welches durch die kommunalen Biomüllsammlungen erfasst wird, das den Statistiken des Statistischen Landesamtes entnommen werden kann: In BadenWürttemberg wird insgesamt ein Biomüllaufkommen von 435.689 Tonnen pro Jahr von den Gemeinden eingesammelt. Bei einem technisch nutzbaren Anteil von 70 % und einer Gasausbeute von 0,17 Kubikmetern pro Kilogramm ergibt sich ein Potenzial aus Biomüll in Höhe von 311.000 Megawattstunden pro Jahr (vgl. STALA BW 2008a). In Folge der Beimischungspflicht von Biokraftstoffen wird auf landwirtschaftlichen Flächen zur Gewinnung von Kraftstoffen vermehrt Raps angebaut. Das Aufkommen an Rapsstroh wird an dieser Stelle nicht mehr erfasst, da es bereits bei der Berechnung des Strohaufkommens berücksichtigt wurde (siehe Kapitel 4.2.2). Wie beim Mais stehen Stilllegungsflächen für den Rapsanbau bilanziell nicht zur Verfügung, da im Rahmen der Potenzialabschätzung von einer vollständigen Belegung dieser Flächen mit Miscanthus ausgegangen wird. Die statistischen Datengrundlagen zum Rapsanbau reichen für eine Abschätzung der für einen energetischen Zweck nutzbaren Fläche nicht aus. Aus diesem

86

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Grund wird überschlägig von einem nutzbaren Anteil der Rapsanbauflächen von 10 % ausgegangen. Dies stimmt auch mit einer Einschätzung des Instituts für Energetik (IE) in Bezug auf die nutzbare Fläche für Rapsanbau in Deutschland überein (vgl. IE 2003: 89). Von den 26.600 Tonnen Frischmasse an Raps, die technisch somit verfügbar sind, kann bei einer Gewinnung von 41 Gewichtsprozenten Pflanzenöl beziehungsweise 59 Gewichtsprozenten Pflanzenschrot und einem spezifischen Heizwert von 10,45 beziehungsweise 5,14 Kilowattstunden pro Kilogramm für Baden-Württemberg ein zusätzliches Potenzial in Höhe von 195.000 Megawattstunden pro Jahr ermittelt werden.

4.2.4 Energieträger- und Energieerzeugungspotenzial Die Ergebnisse der Biomassepotenzialabschätzung sind, unterschieden in die jeweiligen Biomassesortimente, in Tabelle 4-1 dargestellt. Insgesamt wird mit dieser Abschätzung ein technisches Energieträgerpotenzial von über 28 Millionen Megawattstunden pro Jahr erfasst, was einem Anteil von immerhin 6,7 % am Primärenergieverbrauch Baden-Württembergs entspricht32. Wie Abbildung 42 zu entnehmen ist, geht der Großteil des Potenzials mit über 50 % auf holz8,0%

35,2% 56,8%

holzartige Biomasse

halmgutartige Biomasse

sonstige Biomasse

Abbildung 4-2: Anteile holzartiger-, halmgutartiger- und sonstiger Biomasse in BadenWürttemberg Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

87

Tabelle 4-1: Energieträgerpotenzial in Baden-Württemberg

Sonstige Biomasse

Halmgutartige Biomasse

Holzartige Biomasse

Verfügbares, jährliches Aufkommen

Energieträgerpotenzial

Millionen

Einheit

MWh/a

Waldholz

3,91

fm

8.330.000

Industrieholz

0,73

t atro

3.733.000

Altholz

0,28

t atro

1.415.000

Landschaftspflegeholz

0,50

t atro

2.589.000

Stroh

0,93

t FM

3.764.000

Festmist

0,23

t FM

287.000

Kartoffelkraut

0,03

t FM

24.000

Zuckerrübenblatt

0,31

t FM

129.000

Grassilage

0,41

t TS

1.198.000

Miscanthus auf Stilllegungsflächen

0,76

t FM

3.088.000

Mais

1,20

t FM

1.460.000

Gülle

0,65

GVE

1.742.000

Bioabfall

0,35

t FM

311.000

Rapsöl, Rapsschrot

0,03

t FM

195.000

–

–

28.265.000

Summe

Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

88

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

artige Biomasse zurück. Halmgutartige Sortimente (rund 35,2 %) sowie sonstige Biomasse (rund 8,0 %) erreichen gemeinsam einen niedrigeren Wert. Beim Erzeugungspotenzial, das in Tabelle 4-2 dargestellt wird, werden Umwandlungsverluste in der Konversionsanlage berücksichtigt. Es wird folglich ein geringerer Wert erzielt. Grundlage der Berechnung sind die in Kapitel 5.2.3 aufgeführten Nutzungsgrade. Das Erzeugungspotenzial unterscheidet sich danach, ob es sich um eine alleinige Wärmeerzeugung handelt oder eine gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung durchgeführt wird. In Baden-Württemberg steht ein Wärmeerzeugungspotenzial von 21,5 Millionen Megawattstunden pro Jahr beziehungsweise ein Gesamterzeugungspotenzial von 22,3 Millionen Megawattstunden zur Verfügung. Dies entspricht einem Anteil von 7,3 % (bei reiner Wärmeerzeugung) beziehungsweise 7,6 % am Endenergieverbrauch. Bezieht man das Biomassepotenzial auf den im „Wärmeatlas Baden-Württemberg“ berechneten Gesamtwärmebedarf, kann rechnerisch ein Anteil von 16,3 % (bei reiner Wärmeerzeugung) beziehungsweise 14,8 % (bei Kraft-Wärme-Kopplung) erzeugt werden. Vom Wärmebedarf der Privathaushalte können sogar bis zu 38,7 % (bei reiner Wärmeerzeugung) beziehungsweise 35,1 % (bei Kraft-Wärme-Kopplung) mit Bioenergie abgedeckt werden (vgl. IER 2008a). Das ermittelte Biomassepotenzial liegt somit genau zwischen den Ergebnissen, die vom Nachhaltigkeitsbeirat Baden-Württemberg (NBBW) und dem Institut für Energie- und Umweltforschung (IfEU) einerseits sowie vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) andererseits ermittelt wurden. Der NBBW ermittelt ein nachhaltig und wirtschaftlich tragfähiges Potenzial von rund 5,4 % am Primärenergiebedarf, das IfEU kommt auf 6 % (beziehungsweise von 5,4 % unter restriktiven Naturschutzbedingungen) (vgl. NBBW 2008: 8; IfEU 2005: 14). Diesen Ergebnissen stehen die Untersuchungsergebnisse des ITAS in Höhe von 9 % am Primärenergiebedarf gegenüber (vgl. Leible et al. 2008: 2). Das baden-württembergische Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum (MLR BW) wiederum geht im Biomasseaktionsplan von einem höheren Wert aus, rund 8 bis 10 % sollen demnach durch Biomasse ge-

4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg

89

Tabelle 4-2: Energieerzeugungspotenzial in Baden-Württemberg

Halmgutartige Biomasse

Holzartige Biomasse

Wärmeerzeugungspotenzial

MWh th/a

MWh th/a

MWh el/a

Waldholz

6.972.000

5.644.000

996.000

Industrieholz

3.136.000

2.538.440

448.000

Altholz

1.189.000

962.000

170.000

Landschaftspflegeholz

2.175.000

1.761.000

311.000

Stroh

3.237.000

2.560.000

452.000

Festmist

176.000

176.000

154.000

Kartoffelkraut

10.000

10.000

8.000

Zuckerrübenblatt

52.000

52.000

45.000

Grassilage

479.000

479.000

419.000

2.656.000

2.100.000

371.000

Mais

584.000

584.000

511.000

Gülle

697.000

697.000

610.000

Bioabfall

124.000

124.000

109.000

Rapsöl, Rapsschrot

111.000

111.000

53.000

21.598.000

17.798.000

4.657.000

Miscanthus auf Stilllegungsflächen

Sonstige Biomasse

Erzeugungspotenzial „Kraft-Wärme-Kopplung“

Summe

Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

90

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

deckt werden können (vgl. MLR BW 2006: 5). Allerdings wird mit teilweise optimistischen Annahmen operiert, so wird beispielsweise davon ausgegangen, dass 20 % des gesamten Waldholzeinschlags einer energetischen Nutzung zugeführt werden können. In der Berechnung des IfEU wird zudem ein Potenzial für Klär- und Deponiegas (1,6 Millionen Megawattstunden pro Jahr) einbezogen, das bei der Potenzialermittlung im Rahmen dieser Untersuchung genauso wenig berechnet wurde wie das Potenzial, das durch Synergien beim Natur-, Gewässerund Bodenschutz zusätzlich bereitgestellt werden kann (6,9 Millionen Megawattstunden pro Jahr) (vgl. IfEU 2005: 14). Wenn diese beiden Sortimente zu dem ermittelten Potenzial addiert werden, erhöht sich das Biomassepotenzial in Baden-Württemberg insgesamt auf einen Anteil von 8,7 % am Primär- beziehungsweise 10,2 % am Endenergieverbrauch (maximaler Endenergieertrag). Deutschlandweit kann das Biomassepotenzial nach einer Schätzung der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) für das Jahr 2030 bis zu 17,4 % des Primärenergieverbrauchs decken (vgl. website FNR 2007). Der hohe Anteil beruht sowohl auf einem gesunkenen Primärenergieverbrauch (- 9 % bis 2030) als auch auf einem deutlichem Anstieg beim Energiepflanzenanbau, der in diesen Berechnungen zusammen mit Stroh einen Anteil von 59 % erbringt, während Holz (34 %) und Biogas (7 %) vergleichsweise geringe Anteile einnehmen. Kaltschmitt und Thrän wiederum beziffern das Biomassepotenzial auf eine Höhe von 8 % bis 10 % am Primärenergieverbrauch Deutschlands (vgl. Kaltschmitt 2007: 31; Thrän/Kaltschmitt 2007: 57). An diesen Beispielen wird die Bandbreite an Potenzialberechnungen und die Abhängigkeit von den jeweils definierten Rahmenbedingungen sehr deutlich. Diese Erkenntnis soll die Bedeutung von Potenzialerhebungen allerdings nicht grundlegend in Frage stellen, denn ihre Aufgabe ist es, einen Orientierungsrahmen darzustellen und nicht den exakten Wert nutzbarer Biomasse zu ermitteln (siehe Kapitel 4.1). Unter der Annahme, dass es in Baden-Württemberg zu einer ähnlichen Entwicklung beim Primärenergieverbrauch kommt wie in der Untersuchung des FNR (-10%), steigt der Anteil des Biomassepotenzials von 8,7 % auf 10,3 % beziehungsweise beim

4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur

91

Erreichen des Einsparungsziels der Europäischen Union von 20 % sogar auf 11,6 % (vgl. EU-Kommission 2006b: 8). Eine weitere Steigerungsmöglichkeit bei den Potenzialen besteht darin, dass sich derzeit angewandten Ernte- und Bereitstellungsketten ändern. Beim Waldholz wird beispielsweise die gängige Praxis unterstellt, dass keine Lagerung des Energieträgers vorgenommen wird. Bei der Potenzialberechnung wird folglich von einem Wassergehalt von 50 % ausgegangen. Wenn zukünftig eine stärkere Nachfrage nach Biomasse entstehen sollte, kann dies eine Änderung der Ernteund Bereitstellungsketten hervorrufen, um geringere Wassergehalte und dementsprechend höhere Heizwerte zu ermöglichen. Allein beim Waldholz führt dies (beispielsweise bei einem Wassergehalt von 30 %) zu einer Steigerung des Energieträgerpotenzials um rund 9 % auf 9,03 Millionen Megawattstunden pro Jahr.

4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur In der Regel beschränken sich energiewissenschaftliche Untersuchungen unter Berücksichtigung verschiedener Restriktionen auf eine reine Bilanzierung des Dargebots energetisch nutzbarer Biomasse. Raumstrukturelle Auswertungen hingegen werden in umfassender Weise bisher nicht erarbeitet. In den Arbeiten eines Forscherteams um Unger sowie in der Studie „Klimaschutz durch Nutzung erneuerbarer Energien“ für das Umweltbundesamt wird ein raumstruktureller Bezug aber zumindest im Ansatz durchgeführt (vgl. Unger et al. 1994; BMU 1999: 138). Aus beiden Untersuchungen lässt sich auf einen Zusammenhang zwischen der Höhe des Biomassepotenzials sowie der Raum- und Siedlungsstruktur schließen. In vielen Diskussionen wird jedoch ohne eine fundierte Analyse a priori von der besonderen Potenzialgunst des ländlichen Raums ausgegangen, ohne diesen Zusammenhang belegen oder quantifizieren zu können. Dass eine räumlich ungleiche Verteilung besteht, kann der Biomassepotenzialkarte für Baden-Württemberg (Abbildung 4-3) entnommen werden. Als Grundlage für die Analyse wird in Kapitel 4.3.1 zunächst eine Typisierung der Raum- und Siedlungsstruktur diskutiert und hergeleitet. Anschließend wird dieser Fragestellung mit der vorliegenden Untersuchung auf den Grund

92

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

gegangen, es wird also das Verhältnis zwischen Biomassepotenzialen und der Raum- und Siedlungsstruktur untersucht (siehe Kapitel 4.3.2).

< 0,4 Mio. MWh/a > 0,4 < 0,8 Mio. MWh/a > 0,8 < 1,2 Mio. MWh/a > 1,2 < 1,6 Mio. MWh/a > 1,6 < 2,0 Mio. MWh/a > 2,0 Mio. MWh/a

Abbildung 4-3: Biomassepotenzialkarte (Baden-Württemberg) auf Ebene der Stadt- und Landkreise – absolutes Potenzial Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

4.3.1 Raumtypisierung Bei der Bildung von Strukturtypen gibt es keine allgemein gültige Übereinkunft, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Abgrenzungen von Regionen, Gebieten, Räumen, Siedlungen (vgl. Westphal 2007: 28; ILS 2006: 12; ROB 2005; BBR 2005a: 12; Umweltbundesamt 2004: 29; LEP BW 2002: B8; ROB 2000; Gruber 1995: 357; Boustedt et al. 1968: 20). Grundsätzlich stellt die Dichte (Siedlungs-, Bevölkerung- und Geschossflächendichte) das Hauptkriterium dar, sie wird in der Regel aber um verschiedene Aspekte wie Siedlungsflächenanteil, Pendlerbeziehungen, Arbeitsplatzdichte, Zentralörtliche Funktion ergänzt.

4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur

93

Der Vorteil von Typisierungen besteht darin, dass sie es ermöglichen, nach bestimmten nachvollziehbaren Kriterien abgegrenzte Gebiete zu unterschieden, in denen gleichartige Strukturen bestehen beziehungsweise gleichartige Ziele verfolgt werden sollen (vgl. ROB 1991: 170). Das Zusammenfassen von Gebieten mit ähnlichen Strukturmerkmalen und ihre Abgrenzungen zu anderen Gebieten ermöglicht es, in analytischer Hinsicht die Komplexität eines Untersuchungsgegenstands durch Abstraktion zu reduzieren: Auf diese Weise können Tendenzen und Entwicklungen aufgedeckt werden, die sonst gar nicht zu erkennen wären. Aus diesen Gründen wird auch in den Raumordnungsplänen auf Landesebene, mit denen die raumordnerischen Grundsätze und Ziele konkretisiert werden, eine raumstrukturelle Gliederung vorgenommen (vgl. ROB 2005: 53). Bei jeder Form der Abgrenzung besteht ein Zielkonflikt darin, die Komplexität des Untersuchungsgegenstands nicht zu stark zu reduzieren und gleichzeitig ausreichend homogene Gebiete/Strukturen zusammenzufassen. Oftmals werden pragmatische Abgrenzungen auf Grundlage von Luftlinienentfernungen oder administrativen Grenzen vorgenommen (vgl. ILS 2006: 4; Weinheimer 1957: 147). Die in Deutschland wohl gängigste räumliche Kategorisierung wird vom Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) angewandt. Sie berücksichtigt grundsätzlich administrative Grenzen33 und differenziert das Bundesgebiet nach Regionen (drei Kategorien), Kreisen (neun Kategorien) und schließlich Gemeinden (17 Kategorien) schrittweise aus. Dieses System wird zum Beispiel im Raumordnungsbericht 2000 sowie in der „Laufenden Raumbeobachtung“ des BBR angewandt (vgl. BBR 2005a: 12; ILS 2006: 12; ROB 2000: 3). Auch eine Kategorisierung entsprechend des Landesentwicklungsplans Baden-Württembergs, bei dem eine andere Systematik angewandt wird, ist wegen des Ortsbezugs der durchgeführten Potenzialanalyse interessant: Auf Grundlage einer gemeindescharfen Abgrenzung werden darin die Raumkategorien Verdichtungsraum, Randzone sowie ländlicher Raum gebildet. Die Verdichtungsräume weisen intensive interne Verflechtungen und hohe Siedlungsdichten auf, die Randzonen verfügen über erhebliche Siedlungsverdichtungen und grenzen direkt

94

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

an diese an. Der ländliche Raum wird seinerseits in einen Verdichtungsbereich und einen ländlichen Raum im engeren Sinne mit deutlich unterdurchschnittlichen Siedlungsverdichtungen klassifiziert. Diese Raumkategorien wurden für den Landesentwicklungsplan 2002 neu angepasst und bilden einen Gesamtindikator ab, der die Merkmale Siedlungs- und Verkehrsflächenanteil, Siedlungsdichte, Einwohner-Arbeitsplatzdichte sowie Baulandpreisniveau mit einer unterschiedlich starken Gewichtung beinhaltet (vgl. Landesentwicklungsbericht 2005: 93; LEP BW 2002: 15). Eine Abschätzung des Biomassepotenzials ist mit einer Vielzahl an Schwierigkeiten bei der Datenerhebung verbunden (viele nützliche Statistiken für Potenzialabschätzungen gehen nicht über die Stadt- beziehungsweise Landkreisebene hinaus). Zudem ist ihre Schätzungenauigkeiten höher, je kleinräumiger die

Kernstädte Hochverdichtete Kreise Verdichtete Kreise Ländliche Kreise

Abbildung 4-4: Raumtypen in Baden-Württemberg Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von BBR 2005a

4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur

95

Untersuchung angelegt ist (siehe Kapitel 4.1). Folglich ist eine Konsistenz bei der Verschneidung mit der Kategorisierung des Landesentwicklungsplans Baden-Württemberg mit den Biomassepotenzialen nicht zu gewährleisten, denn sie beruht auf einer gemeindescharfen Klassifikation. Als Konsequenz werden die administrativen Grenzen der Stadt- und Landkreise Baden-Württembergs als Grundlage für diese Arbeit genommen. Zur Unterscheidung verschiedener Raumstrukturen werden die BBR-Kreistypen „Kernstadt“, „hochverdichteter Kreis“, „verdichteter Kreis“ und „ländlicher Kreis“ verwendet, deren räumliche Verteilung am Beispiel Baden-Württembergs Abbildung 4-4 zu entnehmen ist34. Ein Vorteil, diese Kategorien als Grundlage zu nehmen, besteht darin, dass die Nutzung gängiger Kategorien der räumlichen Planung und Analyse eine Übertragbarkeit der Ergebnisse ermöglicht.

4.3.2 Raumstrukturelle Auswertung des Energieträgerpotenzials Durch eine Auswertung der technischen Biomassepotenziale mit der gewählten Raumtypologie, welche in Abbildung 4-5 illustriert ist, wird die ungleiche Potenzialgunst belegt: Das durchschnittliche Biomassepotenzial fällt in den Kernstädten (jährlich 213.000 Megawattstunden pro Kernstadt) am geringsten aus. Weiterhin steigt es ausgehend von den Kernstädten, über die hochverdichteten(jährlich 516.000 Megawattstunden pro Kreis) und verdichteten- (jährlich 760.000 Megawattstunden pro Kreis) bis zu den ländlichen Kreisen (jährlich 912.000 Megawattstunden pro Kreis) an. Das Biomassepotenzial im ländlichen Raum übersteigt das einer Kernstadt somit im Durchschnitt um mehr als Faktor 4. In den klassischen Potenzialstudien wird vor dem Hintergrund der Frage, welches Biomassepotenzial insgesamt besteht, in der Regel nur auf das absolute Potenzial abgezielt. Dieses hat insofern nur eine eingeschränkte Aussagekraft und führt zu verzerrten Ergebnissen, da es weder dem Energiebedarf noch den Einwohnern als möglichen Energieverbrauchern gegenübergestellt wird. Das einwohnerspezifische Potenzial ist deshalb gut geeignet, um Aussagen in Rich-

96

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

MWh/a

1.000.000 800.000 600.000 400.000 200.000 0 Kernstädte

Hochverdichtete Verdichtete Kreise Ländliche Kreise Kreise

holzartige Biomasse

halmgutartige Biomasse

sonstige Biomasse

Abbildung 4-5: Absolutes Biomassepotenzial nach Kreistypen (Baden-Württemberg) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

MWh/[EW•a]

6 5 4 3 2 1 0 Kernstädte

Hochverdichtete Kreise

holzartige Biomasse

Verdichtete Kreise

halmgutartige Biomasse

Ländliche Kreise

sonstige Biomasse

Abbildung 4-6: Einwohnerspezifisches Biomassepotenzial nach Kreistypen (BadenWürttemberg) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

tung der Tragfähigkeit eines Raumtyps vorzunehmen. Das einwohnerspezifische Biomassepotenzial Baden-Württembergs, unterschieden nach vier Kreistypen, wird in Abbildung 4-6 illustriert. In beiden Darstellungsformen (Abbildung 4-5 und 4-6) ist zu erkennen, dass die Biomassepotenziale ausgehend von den Kernstädten, über die hochverdichte-

4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur

97

ten- und verdichteten- bis zu den ländlichen Kreistypen ansteigen. Mit dem einwohnerspezifischen Potenzial werden die Unterschiede zwischen den Kreisen allerdings viel deutlicher hervorgehoben als bei den absoluten Werten: Insbesondere die Potenzialgunst der ländlichen Raumtypen wird betont, während das absolute Potenzial in den ländlichen Kreistypen lediglich um den Faktor 1,2 über dem der verdichteten Kreise liegt, fällt der Unterschied beim einwohnerspezifischen Potenzial mit dem Faktor 1,8 deutlich größer aus, Ähnliches gilt für die anderen Kreise. Insgesamt fällt das durchschnittliche einwohnerspezifische Potenzial in den dichten Raumtypen geringer aus. Dies lässt sich am Beispiel der Kernstädte gut illustrieren: Das einwohnerspezifische Biomassepotenzial liegt in den hochver-

NeckarOdenwald

Biberach

BreisgauHochschwarzwald

Ortenau

> 1 MWh/[EW*a] > 1 < 2 MWh/[EW*a] > 2 < 3 MWh/[EW*a] > 3 < 4 MWh/[EW*a] > 4 MWh/EW < 5 MWh/[EW*a] > 5 MWh/[EW*a]

Abbildung 4-7: Biomassepotenzialkarte (Baden-Württemberg) auf Ebene der Stadt- und Landkreise – einwohnerspezifisches Potenzial Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

98

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

dichteten Kreisen fast um den Faktor 2, in den verdichten Kreisen um den Faktor 4 und in den ländlichen Kreisen sogar um den Faktor 7 höher. Die ungleiche räumliche Verteilung (einwohnerspezifisches Biomassepotenzial) auf Landesebene lässt sich auch Abbildung 4-7 entnehmen. Weiterhin ist zu erkennen, dass insbesondere die halmgutartigen- und sonstigen Potenziale in den ländlichen Kreisen besonders hoch sind. Hier spiegeln sich die hohen landwirtschaftlichen Flächenanteile wider. Die holzartigen Potenziale ro Einwohner sind in den dichten Raumtypen zwar ebenfalls geringer, allerdings ist der Unterschied hier nicht so gravierend. Dies liegt darin begründet, dass beim Holz auch Alt- und Industrieholz anfallen, also Sortimente, die keine oder nicht so eine starke Flächenabhängigkeit aufweisen. Während das Potenzial der halmgutartigen Sortimente in den ländlichen Kreisen um den Faktor 20 und die sonstigen Potenziale um den Faktor 7 über denen der Kernstädte liegen, unterscheiden sich die holzartigen Biomassepotenziale „lediglich“ um den Faktor 5. 10 9

MWh/[EW•a]

8 7 6 5 4 3 2 1 0 Kernstädte

Hochverdichtete Kreise

Verdichtete Kreise

Ländliche Kreise

Kreistyp

Abbildung 4-8: Streuung des einwohnerspezifischen Biomassepotenzials (BadenWürttemberg) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur

99

Dass es beim einwohnerspezifischen Biomassepotenzial auch innerhalb der Raumtypen zu Abweichungen kommt, veranschaulicht das Box-Plot Diagramm (Abbildung 4-8): Der Median (50-Prozent-Quartil) liegt in den Kernstädten mit 0,8 Megawattstunden pro Einwohner und Jahr (MWh/[EW•a]) signifikant unter dem der hochverdichteten Kreise (1,3 MWh/[EW•a]), der verdichteten Kreise (2,8 MWh/[EW•a]) und der ländlichen Kreise (5,7 MWh/[EW•a]). Durch die Darstellung des unteren und oberen Quartils (25 beziehungsweise 75 %) sowie der Extrema ist außerdem zu erkennen, dass die Streuung des Biomassepotenzials in den Kernstädten und im hochverdichteten Raum besonders gering ist. Bei

den

verdichteten

Kreisen

kommt

es

durch

den

Breisgau-

Hochschwarzwald-Kreis (5,8 MWh/[EW•a]) und den Ortenau-Kreis (5,6 MWh/[EW•a]) zu signifikanten Abweichung nach oben. Diese Kreise erreichen fast den Wert des Medians der ländlichen Kreise. Bei den ländlichen Kreisen wiederum tritt mit Biberach (7,4 MWh/[EW•a]) ein starker Ausreißer nach oben und mit dem Neckar-Odenwald-Kreis ein starker Ausreißer nach unten auf (4,6 MWh/[EW•a]), wobei der letztgenannte Kreis nur knapp 60 % des Maximalwertes erreicht. Durch die Darstellung der Streuungen wird ersichtlich, dass die verdichteten- und ländlichen Kreise in Bezug auf das Biomassepotenzial in sich weniger homogen beziehungsweise konsistent sind als die Kernstädte und hochverdichteten Kreise. Ausschlaggebend für die Ausreißer sind die halmgutartigen Biomassesortimente beziehungsweise die besonders hohen oder niedrigen Anteile landwirtschaftlicher Flächen in den jeweiligen Kreisen. Die statistische Abhängigkeit der Biomassepotenziale von der Einwohnerund Siedlungsdichte ist in Abbildung 4-9 mit Hilfe von Trendlinienanalysen grafisch dargestellt. Es liegt jeweils ein potenzieller Zusammenhang vor. Das Bestimmtheitsmaß der Trendlinien liegt zwischen R²=0,75 (Siedlungsdichte) und R²=0,78 (Einwohnerdichte), es kann somit eine Abhängigkeit attestiert werden. Letztendlich bedeutet dies, dass die Biomasse ein ungleich verteilter Energieträger ist. Sie ist nicht ubiquitär über den Raum verteilt, sondern ist in Raumtypen mit kleinen Siedlungsanteilen und geringen baulichen Dichten in besonders großen Mengen verfügbar.

100

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Letztendlich liefert die Auswertung auch ein Argument um zu erklären, warum es im Vergleich zur Potenzialschätzung des FNR für Deutschland zu solch deutlichen Unterschieden kommt. Denn Baden-Württemberg liegt mit einer Siedlungsdichte von 300 Einwohnern pro Quadratkilometer weit über dem Bundesdurchschnitt, lediglich die Stadtstaaten Berlin, Bremen und Hamburg sowie der Flächenstaat Nordrhein-Westfalen weisen höhere Werte auf. 8,00 7,00

R2 = 0,78

R2 = 0,75

MWh/[EW•a]

6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

Einwohner- und Siedlungsdichte

Abbildung 4-9: Abhängigkeit des Biomassepotenzials (Baden-Württemberg) von der Einwohner- und Siedlungsdichte Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2008a; STALA 2008b; ITAS 2007a; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie Die Berechnung des technischen Biomassepotenzials beruht weitestgehend auf dem Grundsatz, dass einer stofflichen Verwertung von Biomasse ein Vorrang eingeräumt wird. Diese vereinfachende Annahme kann die Realität jedoch nur bedingt abbilden. Der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) bringt dies mit folgender Aussage zum Ausdruck: „die übliche Erwartung, dass zum Ener-

4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie

101

giepflanzenanbau stets auf bislang ungenutzte minderwertige Flächen ausgewichen wird, [trifft] nicht generell zu“ (SRU 2007: 60; vgl. Heißenhuber 2006: 21; WI 2006a: 4; Azar/Larson 2000: 70). Die Entscheidung, ob Biomasse energetisch genutzt wird, entscheidet sich in der Konkurrenz zu alternativen Nutzungsmöglichkeiten. Quantitative Analysen beziehungsweise Prognosen zum zukünftigen Einsatz der Biomasse unter Berücksichtigung der Konkurrenz stofflicher und energetischer Zwecke sind derzeit aber kaum verfügbar (vgl. Schinninger 2008: 10; WI 2006a: 5). Deshalb wird die folgende Diskussion zu den konkurrierenden Nutzungen zur Bioenergie theoriegeleitet und schwerpunktmäßig qualitativ geführt. Anschließend werden die Auswirkungen auf die Biomassepotenziale in Kapitel 4.5 aufbauend auf die vorangegangenen Potenzialerhebungen abgeschätzt. Als Erklärungsansatz zu den räumlichen Auswirkungen der Nutzungskonkurrenz wird auf die bereits in Kapitel 3.2 diskutierte Grundrententheorie zurückgegriffen. David Ricardo erklärt die Entstehung einer Grundrente über die Anteile der Produktionsfaktoren Arbeit, Kapital und Boden sowie deren Entlohnung „Rent is that portion of the produce of the earth, which is paid to the landlord for the use of the original and indestructible powers of soil“ (Ricardo 2001: 39). Eine Grundrente entsteht nicht durch bereits erbrachten Arbeit, sondern durch die perspektivisch Ersparte: Grundrenten35 „sind keine Entschädigung für tatsächlich aufgewendete, sondern Kompensation für vergleichsweise eingesparte Arbeit.“ (Franck 1989: 38; vgl. Bracke 2004: 79). Die Grundrente erklärt Ricardo unter Berücksichtigung der Bevölkerungsentwicklung, Ertragszuwächsen und der Nahrungsmittelnachfrage. Bei einem stetigen Bevölkerungswachstum kommt es in einer vorindustriellen Gesellschaft – auf die sich Ricardo bezieht – zu einer steigenden Nachfrage nach landwirtschaftlichen Gütern (vgl. Ricardo 2001:45). Wegen des geringen Aufwands wird die Nahrungsmittelproduktion zunächst auf den fruchtbarsten Böden ausgeübt. Kommt es zu einer steigenden Nachfrage, dann reichen diese nicht mehr aus, um die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Gütern zu decken und die Produktion wird auf Böden minderer Güte ausgeweitet. Dies geschieht immer unter der Bedingung, dass der Markt-

102

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

preis mindestens die Produktionskosten decken kann. Im Zuge dieser Entwicklung werden die Kosten für die landwirtschaftliche Produktion auf den schlechtesten Böden zur Untergrenze des Marktpreises, da auf demselben Markt für gleiche Güter die gleichen Preise bezahlt werden (müssen). Eine Grundrente entsteht demzufolge, weil es Unterschiede in den grundstückseigenen Eigenschaften (natürlichen Ursprungs) gibt, die Differenzen in ihrer Eignung hervorrufen. Wird der Preis des Bodens geringster Güte wiederum maßgeblich für den Marktpreis, entstehen für alle anderen Anbieter Extragewinne, da sie einen Preis realisieren können, der über individuellen Produktionskosten liegt: Dies ist die Grundrente36 (vgl. Bracke 2004: 79). Veränderungen der Flächennutzungen entstehen dementsprechend durch Veränderungen in der Relation verschiedener Rentengebote. Sie werden unter anderem durch veränderte Einkommen, Raumüberwindungs- sowie Materialkosten ausgelöst. Als Folge schlägt sich dies in einer Verschiebung der Flächenanteile nieder. Da nur wenige beziehungsweise keine Flächen ungenutzt sind und dem Markt ohne Widerstände zugeführt werden können, entsteht ein Verdrängungswettbewerb zwischen den unterschiedlichen Nutzungen (vgl. Bracke 2004: 86; Bökemann 1982:128). Am Beispiel Bayerns wurde das Grundrentenkonzept bereits angewandt, um die Konkurrenzfähigkeit der Biogasproduktion gegenüber der Nahrungsmittelproduktion (Weizenanbau und Milchviehhaltung) abzubilden (vgl. Rauh/Serdjuk 2008: 150). Wie Abbildung 4-10 schematisch darstellt, können auf Basis des beschriebenen Erklärungsmodells grundsätzliche Schlussfolgerungen für die Bioenergie abgeleitet werden: Mit steigenden Preisen für konventionelle Energieträger wird eine erhöhte Nachfrage nach Biomasse für die energetische Nutzung erzeugt. Dabei kann die Nachfrage durch einen höheren Einsatz der Produktionsfaktoren Kapital und Arbeit (1.) sowie durch verstärkte Nutzung von Nebenprodukten und Abfallstoffen (2.) prinzipiell flächenneutral gedeckt werden. Zu ihrer Befriedigung können allerdings auch über die bisherige Inanspruchnahme hinaus zusätzliche Flächen für Anbau der Biomasse (etwa für den Energiepflanzenanbau)

4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie

103

zusätzliche Nachfrage nach Biomasse zur energetischen Nutzung

1.

2.

3.

4.

5.

1.Höherer Kapital- und Arbeitseinsatz auf bereits genutzten Flächen. 2.Nutzung von Biomasse ohne direkten Flächenbezug (Neben- und Abfallprodukte). 3.Nutzung von ungenutzten (Marginal-) Flächen (z.B. Stilllegungsflächen). 4.Nutzung von bisher für stoffliche Nutzungen beanspruchte Flächen und Verdrängung vorheriger Nutzungen (z.B. Waldholz oder Getreide). 5. Nutzung von Flächen im Ausland.

Abbildung 4-10: Möglichkeiten zur Deckung einer steigenden Nachfrage nach Biomasse Quelle: eigene Darstellung

herangezogen werden (3. - 5.). Bei einer konstanten Nachfrage nach stofflich zu utzender Biomasse steigt die relative Rentabilität der energetischen Nutzung. Wenn die Erträge für den Anbau von Energiepflanzen den Erwerb und Betrieb hochwertigerer Flächen kompensieren, wird eine Verdrängung der Produktion stofflicher Güter ausgelöst, wie Möglichkeit 4. aufzeigt. Auch bei Waldflächen entscheidet sich die Konkurrenz zwischen energetischen und stofflichen Nutzungen nach diesem Schema, Schutzflächen (Natur-, Boden- und Gewässerschutzflächen) hingegen unterliegen einem anderen Regime, bei ihnen muss primär das jeweilige Schutzziel erreicht werden.

104

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

In den letzten Jahren kann es zu einem parallelen Anstieg der Grundrente beziehungsweise der Preise und Pachten sowie zu einem Anstieg der Preise für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion (vgl. Bahrs/Held 2007: 19; Maier 2006: 10; WI 2006a: 13; Berninger 2005: 28). Insbesondere in einigen Gebieten Niedersachsens, in denen eine intensive Biogasproduktion stattfindet, ist ein solcher Anstieg in den letzten Jahren schon festgestellt worden, das Preisniveau der Bodenpreise und –pachten hat sich beispielsweise in Rotenburg, Bentheim und Soltau-Fallingbostel zwischen 2003 und 2006 von 250 Euro pro Hektar auf 700 Euro pro Hektar nahezu verdreifacht. Einzelfälle berichten davon, dass der Anstieg noch deutlicher ausgefallen ist (vgl. SRU 2007: 59). Dies schlägt sich letztendlich auch in höheren Preisen an den Agrarmärkten nieder, so hat sich der Trend des Preisverfalls der letzten Jahrzehnte vorerst umgekehrt (vgl. Brust 2006:147). Die Bayrische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) spricht wegen der deutlichen Preisanstiege bei Weizen (2005/2006: + 5 % ; 2006/2007: + 34 %), Roggen (2005/2006: + 23 % ; 2006/2007: + 30 %), Braugerste (2005/2006: + 9 %; 2006/2007: + 58 %) und Mais (2005/2006: + 43 %; 2006/07: + 33 %) sogar von einer grundlegenden Änderung der Preisbedingungen in Deutschland. Seit Sommer 2008 ist allerdings wieder ein Preisrückgang zu verzeichnen (vgl. LfL 2008a: 76; LfL 2008b; Deutsche Bundesbank 2008: 59; LfL 2007: 72). Der Zusammenhang, der zwischen den Preisen für Biomasse und denen fossiler Energieträger besteht, kann am Beispiel von Weizen37 dargelegt werden (vgl. Heißenhuber 2007: 9): Ausgehend vom Rohölpreis kann auf den Heizölpreis beim Verbraucher geschlossen werden und von dort wiederum auf die Referenzkosten der Wärmebereitstellung (in diesem Fall mit Heizöl). Von diesem Punkt aus kann anschließend der Weizenpreis ermittelt werden, zu dem die Wärmebereitstellung mit Weizen konkurrenzfähig zum Heizöl ist. Es besteht also ein mittelbarer Zusammenhang zwischen den Preisen für fossile und biogene Energieträger beziehungsweise den jeweiligen Wärmebereitstellungskosten.

4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie

105

Konkurrenzfähiger Weizenpreis €/dt (exkl. Förderungen) 23,8 17,4

150

134

50 69

113 107

100 130

Rohölpreis $/barrel

Referenzkosten Wärmebereitstellung (inkl. MWSt.) €/MWh

8,5 5,9

0,53 0,58 0,76 0,90 Verbraucherpreis (inkl. MWSt.) €/l Heizöläquivalent

Abbildung 4-11: Getreide als Heizölersatz Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von website Mineralölwirtschaft, IER 2008b; Darstellung nach Heißenhuber 2007

Der Verlauf dieser Entwicklung ist in Abbildung 4-11 abgetragen, die durchgezogene Linie stellt dabei den Durchschnittswert von Rohöl für 2007 dar. Gemessen am Rohölpreis sowie dem durchschnittlichen Weizenpreis der letzten fünf Jahre (11,09 Euro pro Dezitonne) (website LfL 2008) ist Weizen als Energieträger dementsprechend nicht wettbewerbsfähig. Der Weizenpreis ist nach einem Anstieg auf 27 Euro pro Dezitonne zwar wieder auf 15 Euro pro Dezitonne gesunken (website Deutscher Landwirtschaftsverlag), im gleichen Zeitraum hat die Rohölpreisentwicklung diesen Effekt allerdings überkompensiert (nach einem vorübergehenden Anstieg des durchschnittlichen Wochenpreises auf über 140 US Dollar pro Barrel liegt er im

106

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Dezember 2008 bei nur noch 40 US Dollar) (website Mineralölwirtschaft). Der aktuelle Marktpreis für Weizen wird aktuell also deutlich verfehlt, auch wenn zwischenzeitlich nur knappe Differenzen zu attestieren waren. Steigt der „konkurrenzfähige Weizenpreis“ dauerhaft über den tatsächlichen Marktpreis, würde die Zulassung von Weizen als Regelbrennstoff Preissteigerungen beim Weizen auslösen. Bei Raps kam es innerhalb eines Jahres zu einem Anstieg von 20 % (2005/20006) beziehungsweise 40 % (2006/2007). Die LfL verweist darauf, dass sich der Rapsmarkt wegen der Produktion von Biokraftstoffen mittlerweile von den Entwicklungen für Sojabohnen (dem bisherigen Leitmarkt für Ölsaaten) abgekoppelt hat und ein Einfluss der Energiemärkte auf die Preisfindung beim Raps bestätigt werden kann: „viele Experten sprechen mittlerweile davon, dass die Entwicklung der Mineralölpreise entscheidend für die Rapsnotierungen sind“ (LfL 2007: 90; vgl. LfL 2008a: 94). Unter großer öffentlicher Beachtung haben viele Einzelhandelsketten in Deutschland die Preise der Endprodukte Brot, Milch und Butter zwischenzeitlich deutlich angehoben. Auch in den USA und Mexiko wurden innerhalb eines halben Jahres Preissteigerungsraten von über 120 % festgestellt, was vielfach auf die steigende Nachfrage nach Mais für die Bioethanolproduktion zurückgeführt wurde. So geschehen bei der „Tortillakrise“ in Mexiko, während der es zu massiven Protesten von Bürgern (und Fleischproduzenten) kam (vgl. Dowideit 2007: 92; FAZ 2007). Auch bei importiertem Palmöl – rund 86 % der weltweiten Produktion stammen aus Indonesien und Malaysia (vgl. Özdemir/Eltrop 2007: 7) – ist in den letzten Jahren ein deutlicher Preisanstieg festzustellen. Zuletzt sind die Preise allerdings wieder deutlich gesunken. Im Dezember 2008 befindet sich der Preis (inklusive Zoll und Steuern) ab Rotterdam Hafen nur noch bei knapp über 500 US Dollars pro Tonne (vgl. APCC 2008: 1). Insgesamt kann der Markt als unberechenbar eingestuft werden (website Florin). Die Preiserhöhungen können freilich bei weitem nicht allein auf die Nutzung der Biomasse zurückgeführt werden, so hat eine Fülle an Faktoren zum Preisanstieg landwirtschaftlicher Güter geführt. Nämlich Trockenheit, Fehlplanungen,

4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie

107

Nachfrageanstieg der Schwellenländer, Spekulationen, Wechselkursabwertung des US Dollars, Zunahme der Produktionskosten, Inflation oder ähnliche Faktoren (vgl. WBGU 2008: 70; WI/RWI 2008: 167; Bensmann 2008c: 64). Das genaue Maß der Abhängigkeit zwischen dem Preisanstieg für landwirtschaftliche Produkte und der energetischen Nutzung der Biomasse ist dementsprechend extrem umstritten, was anhand zweier aktueller Studien veranschaulicht werden kann: Während der Preisanstieg in einer Studie der Weltbank zu 75 % auf die höhere Produktion von Biokraftstoffen zurückgeführt wird, schreiben das „U.S. Department of Energy“ und das „U.S. Department of Agriculture“ den Biokraftstoffen lediglich eine Bedeutung in einer Größenordnung von 3-5 % zu (vgl. Mitchell 2008: 17; U.S. Department of Energy/ U.S. Department of Agriculture 2008: 1; website USDA). Auch das Bundesumweltministerium erkennt auf Grund der geringen Höhe der für energetische Zwecke importierten Biomasse bisher lediglich eine geringe Auswirkung auf die internationalen Preise (vgl. BMU 2008b: 3). Es bestehen aber nicht nur Konkurrenzen zwischen stofflichen und energetischen Biomassenutzungen: Unter dem Begriff der kaskadischen Biomassenutzung werden Nutzungsketten zusammengefasst, bei denen Neben- und Abfallprodukten bei der Produktion höherwertiger Produkte weiterverarbeitet werden (vgl. WWF 2006: 5). Dies kann, wie bei der Potenzialberechnung bereits berücksichtigt, beispielsweise durch die Nutzung von Industrie-, und Altholz geleistet werden. Ein weiteres Konzept zur Umsetzung einer kaskadischen Nutzung von Biomasse wird mit Bioraffinerien verfolgt. Dies sind Anlagen – angelehnt an konventionelle Raffinerien – in denen die biogenen Rohstoffe in eine Vielzahl an Wertprodukten umgewandelt werden. Die Produktpalette einer Bioraffinerie geht jedoch über die einer Erdölraffinerie hinaus, es werden Grundund Feinchemikalien, pharmazeutischen Produkte sowie Biopolymere produziert. Bioraffinerien können darüber hinaus über eine integrierte Energieerzeugung verfügen, etwa wenn Rückstände verbrannt oder Synthesegase zu Kraftstoffen veredelt werden (vgl. Kamm 2000 et al.: 260; Bensmann 2008a: 62; ITAS 2007a: 81).

108

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Es ist deutlich geworden, dass der Anteil des technischen Potenzials, der tatsächlich mobilisiert werden kann, sehr deutlich von aktuellen Preisentwicklungen beeinflusst wird. Dabei müssen sowohl die Preise für alternative stoffliche Verwertungsmöglichkeiten der Biomasse als auch die Kosten alternativer Energieträger (insbesondere Öl und Gas) berücksichtigt werden, beide sind momentan von einer hohen Volatilität gekennzeichnet. Mittelbar wirkt sich der Preis insofern auf die Flächennutzung aus, als dass er darüber bestimmt, in welchem Maße Flächen einer energetischen Nutzung zugeführt werden. Dies betrifft nicht nur solche Flächen, die bislang ungenutzt sind, sondern auch solche, die momentan anderweitig bearbeitet werden.

4.5 Entwicklungsperspektiven des Biomassepotenzials Mit der vorliegenden Analyse wird aufgezeigt, dass die Höhe des Biomassepotenzials im Wesentlichen durch drei Faktoren bestimmt wird: x die vorhandenen Flächen für den Aufwuchs der Biomasse, x die jeweiligen Flächenerträge und x die Anteile der Biomasse, die energetisch genutzt werden können, also nicht von konkurrierenden Nutzungen beansprucht werden. Mit Hilfe der Variation dieser Faktoren soll im Folgenden die Bandbreite zukünftiger Biomassepotenziale in Baden-Württemberg eruiert werden. Da die Flächenerträge nach deutlichen Anstiegen in den 1980er und zu Beginn der 1990er Jahren in den letzten zehn Jahren mit Ausnahme witterungsbedingter Unterschiede relativ konstant geblieben sind (vgl. STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; ITAS 2005: 15), werden sie im Vergleich zur Ermittlung des technischen Biomassepotenzials bis auf den Energiepflanzenanbau38 nicht verändert. Die zwei anderen Faktoren werden vor dem Hintergrund der räumlichen Entwicklungen39 der letzten Jahre und den in Kapitel 4.4 diskutieren Preisbedingungen betrachtet.

4.5 Entwicklungsperspektiven des Biomassepotenzials

109

Ziel der Szenarioanalyse ist es, im Sinne von Wenn-Dann Beziehungen: x die Größenordnung zukünftiger Biomassepotenziale zu quantifizieren, x die Veränderung raumstrukturell auszuwerten, also aufzuzeigen werden, welche Kreistypen besonders starken Veränderungen unterliegen sowie x die Bedeutsamkeit der stofflichen und räumlichen Entwicklungspfade zu isolieren und zu quantifizieren. Dadurch kann erfasst werden, welcher der beiden Faktoren sich dominant auf die Höhe der Biomassepotenziale auswirkt. Im Hinblick auf die räumlichen Entwicklungstrends lässt sich festhalten, dass die Siedlungsfläche in den letzten Jahren auf hohem Niveau fortlaufend angestiegen ist. Gleichzeitig hat auch die Waldfläche leicht zugenommen, während die landwirtschaftliche Fläche deutlich abgenommen hat. Das Szenario „räumliche Konkurrenz“ (RK) trägt diesen Entwicklungen Rechnung. Dem heutigen Status Quo werden die Flächenentwicklungen im Bereich Siedlung, Verkehr, Ackerland, Dauergrünland und Wald zwischen dem Basisjahr und dem Zieljahr 2020 gegenübergestellt. Den Szenariorechnungen liegt die Annahme zu Grunde, dass sich die räumlichen Entwicklungstrends der Jahre 2003-200740 fortsetzen (vgl. STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA BW 2006; STALA BW 2005; STALA BW 2004). Auf Grund der leicht abnehmenden Dynamik der Siedlungsentwicklung in den letzten Jahren und der Prognosen über stagnierende bis sinkende Bevölkerungszahlen ist es als durchaus realistisch anzusehen, dass die Flächeninanspruchnahme für Siedlungsund Verkehrstätigkeiten in Zukunft langsamer zunehmen wird (vgl. website Umweltministerium Baden-Württemberg; Betzholz 2006: 9). Insofern wird mit den zu Grunde liegenden Werten die untere Spannweite an Flächen41 für den Aufwuchs von Biomasse erfasst. Dazu trägt auch bei, dass bei Erstellung der Szenarien eine massive Zunahme des Energiepflanzenanbaus, wie sie etwa von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) erwartet wird, wegen der Konkurrenzen zu anderen stofflichen Nutzungen nicht zu Grunde gelegt wurde. Um den Einfluss des Anteils nutzbarer Flächen für den Anbau von Energiepflan-

110

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

zen zu eruieren, wird in Abbildung 4-13 stattdessen eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Im Szenario „stoffliche Konkurrenz“ (SK) wird ein deutlicher Preisanstieg konventioneller Brennstoffe zu Grunde gelegt, der die Rentabilität der Biomasse (im Vergleich zu konventionellen Systemen) erhöht und letztendlich eine verstärkte energetische Nutzung von Biomasse herbeiführt (siehe Kapitel 4.4). Dies führt zu einer Zunahme des energetisch nutzbaren Anteils der Biomasse: Er entspricht in diesem Szenario der oberen Spannweite, die in der Literatur als technisches Biomassepotenzial angegeben wird. Am Beispiel des technisch nutzbaren Strohs lässt sich dies gut illustrieren: In der einschlägigen Literatur sind energetisch nutzbare Anteile am Gesamtaufkommen von Stroh zwischen 11 % und 60 % zu finden. Während mit einem Wert von 30 % bei der Abschätzung des technischen Potenzials (TP) – welches als Basisszenario aufgefasst werden kann – eine konservative Haltung eingenommen wird, wird im Szenario „stoffliche Konkurrenz“ (SK) folglich davon ausgegangen, dass 60 % des Strohs einer energetischen Nutzung zugeführt werden können. Weiterhin werden in diesem Szenario 75 % des Rapsstrohaufkommens, 50 % des Strohs von Kartoffelkraut und Zuckerrüben, 19 % der Flächen für Dauergrünland sowie das Waldholz aus dem Staats-, Körperschafts- und Privatwald genutzt. Tabelle 4-3: Systematik der Potenzialszenarien Räumliche Konkurrenz (vorhandene Flächen)

Stoffliche Konkurrenz (nutzbare Anteile)

Basisszenario

Basisszenario Maximal nutzbares Biomasseaufkommen

Quelle: eigene Darstellung

Berücksichtigung der Flächenentwicklungen

Technisches

Räumliche

Potenzial (TP)

Konkurrenz (RK)

Stoffliche Konkurrenz (SK)

Stoffliche Konkurrenz und räumliche Konkurrenz (SK+RK)

4.5 Entwicklungsperspektiven des Biomassepotenzials

111

Im Folgenden wird dargestellt, welche zukünftigen Entwicklungsperspektiven der Biomassepotenziale unter diesen Konkurrenzbedingungen bestehen. Dabei wird die Wirkung beider Faktoren zunächst isoliert betrachtet. In einem weiteren Schritt werden die Veränderungen anschließend für den Fall dargestellt, dass beide Szenariotypen gleichzeitig eintreten, wie es auch in Tabelle 4-3 illustriert wird. Die Datengrundlagen der Potenzialszenarien werden in Anhang 4-1 kreisgenau dokumentiert. Während einige Sortimente (Landschaftspflegeholz, Altholz, industrielles Restholz, Gülle, Bioabfall, Festmist und Einstreu) in allen Szenariotypen konstant bleiben, unterliegen Andere (wie das Strohaufkommen) deutlichen Veränderungen. Im Vergleich zu dem ermittelten technischen Potenzial (siehe Kapitel 4.2) treten bei den Szenarien sehr unterschiedliche Ergebnisse auf, wie Abbildung 412 und Tabelle 4-4 zu entnehmen ist. Das technische Potenzial des Basisszenarios „TP“ beträgt 8,7 % des Primärenergieverbrauchs beziehungsweise 11,6 % gemessen an einem Verbrauch, der entsprechend des EU-Zieles um 20 % reduziert wurde (beide inklusive Deponie- und Klärgas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Boden- und Gewässerschutz)42.

Millionen MWh/a

50 40 30 20 10 0 TP RK Holzartige Biomasse Sonstige Biomasse

SK SK+RK Halmgutartige Biomasse Biomasse aus Naturschutz

Abbildung 4-12: Biomassepotenzialszenarien (Energieträgerpotenzial) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von STALA 2008a; STALA 2008b; FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; ITAS 2007a; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

112

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

Tabelle 4-4: Ergebnisse der Potenzialszenarien

Basisszenario

Szenario „räumliche Konkurrenz“

Szenario „stoffliche Konkurrenz“

Szenario „stoffliche + räumliche Konkurrenz“

(TP) (RK) (SK) (SK + TK) Biomasseenergieträger36.761.000 36.508.000 41.836.000 41.628.000 potenzial (MWh/a)* Veränderung zum +/- 0 % - 0,7 % + 13,8 % + 13,2 % Basisszenario (TP)* Anteil am 6,7 % 6,6 % 7,9 % 7,8 % Primärenergieverbrauch** Anteil am Primärener8,7 % 8,6 % 9,9 % 9,8 % gieverbrauch* Anteil am 11,6 % 11,5 % 13,2 % 13,1 % Primärenergieverbrauch 2020*** Anteil am 10,2 % 10,1 % 11,6 % 11,5 % Endenergieverbrauch**** Anteil am 16,3 % 15,9 % 18,7 % 18,3 % Gesamtwärmebedarf***** Anteil am Wärmebedarf 38,7 % 37,7 % 44,2 % 43,4 % der Privathaushalte***** * inklusive Klär-/Deponiegas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Bodenund Gewässerschutz. ** exklusive Klär-/Deponiegas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Bodenund Gewässerschutz *** inklusive Klär-/Deponiegas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Bodenund Gewässerschutz bei gleichzeitiger Reduzierung des Primärenergieverbrauchs um 20 % unter das Niveau von 1990 **** inklusive Klär-/Deponiegas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Bodenund Gewässerschutz bei Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung. ***** inklusive Klär-/Deponiegas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Boden- und Gewässerschutz bei alleiniger Wärmeerzeugung. Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA BW 2006; STALA BW 2005; STALA BW 2004; ITAS 2007a; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

4.5 Entwicklungsperspektiven des Biomassepotenzials

113

Durch die Fortsetzung der aktuellen räumlichen Entwicklungstrends im Szenario „RK“ ist ein vergleichsweise kleiner Einfluss zu attestieren. Die verfügbaren Potenziale verringern sich um rund 0,25 Millionen Megawattstunden pro Jahr. Eine raumstrukturelle Auswertung zeigt wegen der Geringfügigkeit der Veränderung keine Besonderheit zwischen den vier Kreistypen auf. Bei einer Änderung der stofflichen Konkurrenzsituation, wie sie im Szenario „SK“ skizziert wurde, sind hingegen deutliche Veränderungen im Vergleich zum Basisszenario festzustellen. Das Potenzial erhöht sich um 5,10 Millionen Megawattstunden pro Jahr oder 13,8 % und kann einen Anteil von 9,9 % (13,2 %) am Primärenergieverbrauch einnehmen. Im Gegensatz zum Szenario „RK“ verschärfen sich bei diesem Szenario („SK“) die Gegensätze zwischen den Kreistypen spürbar. In den ländlichen Kreisen nimmt das einwohnerspezifische Potenzial durchschnittlich um 5,6 Megawattstunden pro Jahr zu; die einwohnerspezifische Zunahme des Biomassepotenzials liegt damit um den Faktor 4 (verdichtete Kreise), 7 (hochverdichtete Kreise) und 19 (Kernstädte) über den Ergebnissen der anderen Raumtypen. Im Szenario „SK“ wird die Potenzialgunst dünn besiedelter Raum- und Siedlungsstrukturen also verstärkt. Wenn die räumlichen und stofflichen Konkurrenzsituationen miteinander verbunden werden, ergibt sich ein beträchtlich höheres Potenzial im Vergleich zu Szenario „TP“ (+ 4,87 Millionen Megawattstunden pro Jahr). Die Biomassepotenziale erreichen hier immerhin 9,8 % (13,1 %) und liegen damit um 0,21 Millionen Megawattstunden pro Jahr unter dem Szenario „SK“. Aus der Szenariobetrachtung wird deutlich, dass die räumliche Entwicklung (insbesondere die Inanspruchnahme zusätzlicher Flächen für Siedlungen) in Bezug auf die Höhe der Biomassepotenziale eine zu vernachlässigende Größe ist. Vielmehr kommt der Konkurrenz zu anderen stofflichen Nutzungen eine immense Bedeutung zu, die darüber entscheiden wird, ob zusätzliche Biomassepotenziale entstehen und erschlossen werden können. Es ist davon auszugehen, dass solche Veränderungen wie in Kapitel 4.4 erläutert, nur über den Preis realisiert werden können und sich anschließend als Folge in den räumlichen Nutzungen niederschlagen. Durch die in Abbildung 4-13 dargestellte Sensitivitätsanaly-

114

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

se wird diese These unterstrichen. In ihr ist der Anteil der landwirtschaftlichen Flächen aufgetragen (x-Achse), der für den Anbau von Energiepflanzen genutzt werden kann. In der Potenzialanalyse beziehungsweise im Basisszenario „TP“ beläuft sich der Anteil der Anbauflächen für Miscanthus, Mais und Raps insgesamt auf rund 9 % aller landwirtschaftlichen Flächen. Höhere Flächenanteile werden in Zukunft dann in Anspruch genommen werden, wenn sich die relative Konkurrenzfähigkeit des Energiepflanzenanbaus zur Nahrungsmittelproduktion deutlich verbessert. In Abhängigkeit zum Flächenanteil kann der y-Achse der jeweilige Deckungsanteil am (aktuellen und gegenüber 1990 um 20 % reduzierten) Primärenergieverbrauch Baden-Württembergs durch Biomasse (mit Klär/Deponiegas sowie Biomasse aus Maßnahmen beim Natur-, Boden- und Gewässerschutz) entnommen werden. Auch wenn eine Nutzung aller landwirtschaftlichen Flächen für den Energiepflanzenanbau weder realistisch noch zu empfehlen ist, wird ersichtlich, dass im Maximalfall deutlich höhere Deckungsanteile (über 30 %) erreicht werden können.

Anteil am Primärenergieverbrauch [%]

35 30 25 20 15 10 5 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% Anteil des Energiepflanzenanbaus an landwirtschaftlichen Flächen

aktueller Primärenergieverbrauch um 20 % reduzierter Primärenergieverbrauch (1990) Abbildung 4-13: Abhängigkeit des Biomassepotenzials vom Energiepflanzenanbau (Energieträgerpotenzial) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von STALA 2008a; STALA 2008b; FDF 2008; website FVA; FDT 2007; STALA 2006; STALA 2005; STALA 2004; ITAS 2007a; LfU BW 2004; website Bundeswaldinventur 2002; Meinhardt 2000

4.6 Wechselwirkungen zwischen Raumstruktur und Biomasse

115

4.6 Wechselwirkungen zwischen Raumstruktur und Biomasse In Baden-Württemberg bestehen ausreichend Potenziale an energetisch nutzbarer Biomasse, um die rasanten Steigerungsraten der letzten Jahre auch in Zukunft fortsetzen zu können. Die Biomassepotenziale sind in der Lage zwischen fast 7 % und 13 % am Primärenergieverbrauch des Landes einzunehmen. Vom Gesamtwärmebedarf können sie sogar fast 19 % decken, während eine Deckung des Wärmebedarfs der Privathaushalte von über 44 % möglich ist. Die Höhe der Biomassepotenziale ist maßgeblich auf die getroffenen Annahmen zurückzuführen, in denen sich gesellschaftliche Wertschätzungen beziehungsweise Entscheidungen für die Biomasse als Energieträger widerspiegeln. Die Angabe von Bandbreiten liegt in der Natur von Potenzialanalysen, denn ihre Aufgabe ist es, einen Orientierungsrahmen energetisch nutzbarer Biomasse für strategische Planungen zu erörtern; eine Aufgabe, die sie zweifellos erfüllen. Für das abgeschätzte technische Potenzial gilt zu berücksichtigen, dass es nicht unmittelbar gleichzusetzen ist mit dem zusätzlich nutzbaren Potenzial. Was daran liegt, dass beim technischen Potenzial grundsätzlich außer Acht gelassen wird, dass sich Teile des Potenzials bereits in energetischer Nutzung befinden. Bezüglich der in Kapitel 4 gestellten Ausgangsfrage lässt sich erwartungsgemäß feststellen, dass eine Abhängigkeit der Biomassepotenziale von der Raumstruktur besteht. Mit zunehmender Besiedlung und Dichte sinkt sowohl das absolute- als auch das einwohnerspezifische Biomassepotenzial deutlich. Besonders die ländlichen Kreise weisen wegen der hohen Anteile der Wald-, Ackerund Dauergrünlandflächen hohe Biomassepotenziale auf. Im Vergleich zu den anderen Kreistypen besteht hier ein um den Faktor 2 (verdichtete Kreise) bis 7 (Kernstädte) höheres (einwohnerspezifisches) Potenzial. Folglich sind Siedlungen in dicht besiedelten Räumen in wesentlich geringerem Maß dazu in der Lage, Biomasse innerhalb ihrer eigenen Gemarkung bereitzustellen und einer energetischen Nutzung zuzuführen. Durch die Untersuchungen wird nicht darauf abgezielt zu erkunden, inwiefern das ermittelte Potenzial mobilisiert werden kann. Dies hängt in erster Linie

116

4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger

davon ab, welche Energieträgerpreise gezahlt werden (können) und ist somit in hohem Maß auch von der zukünftigen Marktentwicklung konventioneller und biogener Energieträger abhängig. Bei steigenden Preisen konventioneller Energieträger werden konkurrierende stoffliche Nutzungen zurückgedrängt, sodass eine Zunahme der Anbauflächen für Biomasse und der Biomassepotenziale ausgelöst wird. Gleichzeitig werden durch eine solche Entwicklung aber auch Preisanstiege bei der Biomasse, die sich sowohl auf die stofflichen als auch auf die energetische Nutzungen auswirken, angestoßen. Durch die Berechnung von Szenarien hat sich gezeigt, dass die Entwicklung des zukünftigen Biomassepotenzials entscheidend von der Inanspruchnahme konkurrierender stofflicher Biomassenutzungen abhängt, die Siedlungsentwicklung hingegen nur einen marginalen Einfluss hat. Da Biomasse transportiert werden kann beziehungsweise in aller Regel sogar muss, lässt ein hohes Biomassepotenzial nicht zwangsläufig auf gute Einsatzmöglichkeiten zur energetischen Nutzung von Biomasse schließen – weder in Bezug auf ihre ökonomische Tragfähigkeit noch in Bezug auf ihre ökologische Wirksamkeit. Beide Aspekte werden im folgenden Kapitel 5 detailliert untersucht.

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien in verschiedenen Raum- und Siedlungsstrukturen „Ich verlange von einer Stadt, in der ich leben soll: Asphalt, Straßenspülung, Haustorschlüssel, Luftheizung, Warmwasserleitung. Gemütlich bin ich selbst.“ Karl Kraus Die ökonomisch-ökologischen Voraussetzungen zur Nutzung der Bioenergie hängen aus räumlicher Perspektive nicht allein von Technologie und Energieträger ab, sondern werden maßgeblich auch von den zu versorgenden Siedlungen, also den Versorgungsfällen bestimmt. Die unterschiedlichen Siedlungsformen werden im Folgenden anhand einer Typisierung analysiert. Außerdem wird einem weiteren zentralen Charakteristikum der Bioenergie Rechnung getragen. Denn sie kann nicht nur an dem Ort, an dem sie anfällt beziehungsweise in dessen Nähe, sondern ebenso weit entfernt davon genutzt werden43. Es besteht also auch in Raumtypen mit geringen Biomassepotenzialen die Möglichkeit, die Energieversorgung mit diesen Energieträgern durchzuführen. Es wird in diesem Kapitel daher ferner der Frage nachgegangen, welche Auswirkungen die Transportdistanz für die Nutzung der Bioenergie hat. Den Arbeiten in diesem Kapitel liegt die These zu Grunde, dass die ökonomische Tragfähigkeit und die ökologische Wirksamkeit der Bioenergienutzung ganz wesentlich durch die Siedlungsstruktur (Wärmebedarf, Leitungslängen, Leitungsverluste und Größe der Siedlung) und die Raumstruktur (Lage der Siedlung und Transportkosten) bestimmt werden. Im Laufe der Analyse werden für verschiedene Versorgungssysteme und Siedlungsformen die Indikatoren jährliche Kosten, spezifische Wärmebereitstellungskosten, CO2-Äquivalent-Emissionen, Staubemissionen und die notwendige Flächeninanspruchnahme für den Aufwuchs der Biomasse ermittelt. Auf diese

118

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Weise wird folgende Forschungsleitfrage beantwortet: x Welche ökonomisch-ökologischen Voraussetzungen zur Nutzung der Bioenergie sind in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur gegeben? (Forschungsleitfrage 2)

5.1 Methodische Vorgehensweise und Systemgrenzen Bei der Ermittlung der ökonomisch-ökologischen Voraussetzungen zur Nutzung der Bioenergie stellt sich das Problem, dass neben der Raum- und Siedlungsstruktur vielfältige technische Faktoren (insbesondere der Einsatz unterschiedlicher Verfahren und Technologien) sowie lokale Besonderheiten einen maßgeblichen Einfluss haben können. Zudem können die Kosten ähnlicher Vorhaben – Nast führt dazu das Beispiel der Wärmeverteilung auf – zum Teil ohne klar erkennbare Ursachen um den Faktor 2 bis 3 variieren (vgl. Nast 2004: 10). Das Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, zu erörtern, ob beziehungsweise inwieweit Raum- und Siedlungsstrukturen unterschiedliche ökonomischökologische Voraussetzungen für den Einsatz der Bioenergie bieten. Um dies vornehmen zu können, wird nicht jede einzelne Kombination der vielfältigen Bioenergie mit allen denkbaren räumlichen Gegebenheiten untersucht, sondern vielmehr die in den vorangegangenen Kapiteln (Kapitel 2.1 und 4.3.1) begonnene Systematisierung und Typisierung aufgenommen und weiter operationalisiert. Eine Typisierung ist auch notwendig, da die Isolierung und Quantifizierung der raumbedeutsamen Faktoren mithilfe von Fallbeispielbetrachtung nicht möglich ist, da hier Spezialfälle und standörtliche Rahmenbedingungen wirksam werden (vgl. Jenssen/Karakoyun 2005; BBR 2005b; Ecoplan 2000). Um eine Bewertung von Siedlungsformen und Versorgungssystemen vornehmen zu können, wird in der folgenden Untersuchung somit von standörtlichen und lokalen Besonderheiten weitestgehend abstrahiert. Zunächst werden die ausgewählten Versorgungsfälle beschrieben, um anschließend für sie ausgewählte Versorgungssysteme zu definieren und technisch auszulegen (siehe Kapitel 5.2). Dazu ist es erforderlich, die zentralen Einflussgrößen durch ein Mengengerüst (beispielsweise Brennstoffbedarf oder Anzahl

5.1 Methodische Vorgehensweise und Systemgrenzen

119

der Hausstationen) und ein Wertgerüst (zum Beispiel spezifische Brennstoffkosten oder Stückkosten) zu erfassen und beide Werte anschließend miteinander zu multiplizieren. Dieses Verfahren lehnt sich in der Herangehensweise an eine Methodik an, die in der von Roth geleiteten Untersuchung „Wechselwirkungen zwischen der Siedlungsstruktur und Wärmeversorgungssystemen“ entwickelt wurde und in einer Vielzahl anderer Studien in ähnlicher Weise zur Anwendung gekommen ist (vgl. Roth et al. 1980; IER 2008a: 28; Jenssen/Eltrop 2008: 280; Manderfeld et al. 2008: 49; Menges et al. 2008; Jenssen/Karakoyun 2006; Krey 2006: 176; BBR 2005b; Jenssen/Karakoyun 2005; AGFW 2004: 37; Umweltbundesamt 2004: 20; Blesl 2002; Hille 2002: 72; AGFW 2000: 5; Ecoplan 2000; Hezel et al. 1984; Tietz 1983; Real Estate Research Corporation 1974). Die Grundlagen für das Mengen- und Wertgerüst bilden eine ausführliche Literaturrecherche, Experteneinschätzungen, gängige Normen des Deutschen Instituts für Normung (DIN) und Richtlinien des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) sowie hergeleitete sekundärstatistische Daten. Durch eine Modellrechnung (Multiplikation des Mengen- und Wertgerüstes) wird die ökonomisch-ökologische Bilanz der zuvor definierten Versorgungsfälle erstellt. Zusätzlich zu den verwandten Siedlungstypen werden drei exemplarische Fälle der öffentlichen Objektversorgung (Schule, Schwimmbad, Krankenhaus) in die Untersuchung integriert.

S

BrennstoffBrennstoffbereitstellung bereitstellung

Konversionstechnologien

Konversionstechnologien

Versorgungsfälle Versorgungsfälle „Wohnsektor“ „Wohnsektor“

Versorgungsfälle Versorgungsfälle „Öffentliche Objektversorgung“ „Öffentliche Objektversorgung“

Bilanzierung von jährliche Kosten, Wärmebereitstellungskosten, CO²-Äquivalent-Emissionen, Staubemissionen und Flächeninanspruchnahme

Abbildung 5-1: Untersuchungsgegenstand und Systemgrenzen Quelle: eigene Darstellung

120

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Bei der Analyse wird darauf abgezielt, eine Annäherung an eine volkswirtschaftliche Sichtweise zu erreichen. Deshalb beinhalten die ermittelten Kosten keine Mehrwertsteuer und – so weit dies möglich ist – keine Subventionen (indirekte Subventionen wie staatliche Rentenzuschüsse werden allerdings nicht herausgerechnet). Eine volkswirtschaftliche Sichtweise im engen Sinne wird aber nicht angestrebt. Folglich werden Kostenfaktoren wie die Infrastrukturanbindung (ans Strom- oder Straßennetz) oder externe ökologische Effekte auch nicht einbezogen. Der Untersuchungsgegenstand und seine Systemgrenzen werden in Abbildung 5-1 illustriert: Ausgehend von der Bereitstellung der Biomasse bis hin zur Verteilung der Wärme an die Hausanschlussstation des Verbrauchers (die hausinterne Verteilung und Heizkörper werden nicht betrachtet) wird die gesamte Verfahrenskette berücksichtigt. Durch das gewählte methodische Vorgehen können die grundsätzlichen raum- und siedlungsstrukturellen Bezüge dargelegt werden, eine Übertragbarkeit auf existierende Siedlungen oder Spezialfälle ist – ohne eine Anpassung der Ausgangsdaten – aus den Eingangs genannten Gründen nicht unmittelbar gegeben. In Kapitel 5.5 wird eine abschließende Bewertung der Versorgungstechnologien vorgenommen. Dies geschieht anhand einer Ordinalskala, die über die Kategorien „sehr niedrig“, „niedrig“, „mittel“, „hoch“ und „sehr hoch“ verfügt. Die Kategorie „sehr niedrig“ stellt dabei die günstigste Einstufung dar: Kosten, Emissionen und die notwendige Flächeninanspruchnahme für den Aufwuchs der Biomasse sind hier besonders gering. Der Bewertungsmaßstab ist in Anhang 5-1 abgetragen. Auf eine Aggregation der fünf Indikatoren – etwa im Sinne einer Nutzwertanalyse beziehungsweise Multikriterienanalyse oder die Projektion auf eine Bezugsgröße (beispielsweise auf externe Kosten) – wird wegen methodischer Bedenken verzichtet. Die genannten Methoden gehen allesamt davon aus, dass sich verschiedene Güter gegenseitig substituieren können. Dies ist bei den gewählten Indikatoren nicht der Fall. Außerdem bestehen weitere methodische Schwierigkeiten, etwa bei der Gewichtung der Güter zueinander oder bei der „korrekten“ Monetarisierung. Ein alternatives Verfahren, bei dem diese Proble-

5.2 Technische Analyse

121

matiken nicht wirksam werden, ist die Definition von Schwellenwerten (Leitplanken). Diese muss aber mit besonderer Sorgfalt vorgenommen werden, da bestimmte Technologien sonst „eliminiert“ werden. Hier liegt die Krux somit genau in der Definition der Schwellenwerte, ein Vorgang, der aus Sicht des Autors normativ vorgenommen werden sollte, da andere Verfahren nicht zielführend sind: Allgemein anerkannte Werte, wie hoch die treibhauswirksamen Emissionen pro Wohneinheit und Jahr ausfallen „dürfen“, liegen genauso wenig vor wie eine Bandbreite „tolerierbarer“ Wärmegestehungskosten. Auch der Rückgriff auf technische Vorschriften, etwa im Bereich der Staubemissionen, kann hier nicht weiterhelfen, da alle untersuchten Bioenergiesysteme diese Vorgaben erfüllen können. Im Fall der Staubemissionen müssten zudem die Hintergrundbelastungen berücksichtigt und Ausbreitungsrechnungen vorgenommen werden. Dementsprechend werden die Indikatoren getrennt voneinander bewertet.

5.2 Technische Analyse In diesem Kapitel werden die technischen Grundlagen der Versorgungsfälle und Versorgungssysteme sowie deren Auswahl und Herleitung beschrieben, die anschließend als Grundlage für die ökonomische und ökologische Analyse herangezogen werden. Entsprechend der Abbildung 5-1 gliedert sich die technische Analyse in die Brennstoffbereitstellung (Kapitel 5.2.2), die Konversionsanlagen (Kapitel 5.2.3), die Wärmeverteilung (Kapitel 5.2.3) und die Versorgungsfälle (Kapitel 5.2.1). Da Dimensionierung und Auslegung von Konversionsanlage und Wärmeverteilung direkt vom Versorgungsfall abhängen, werden – abweichend von der Darstellung in Abbildung 5-1 – zunächst die Versorgungsfälle diskutiert, um auf dieser Grundlage die Technologien definieren zu können. Die betrachteten Versorgungsfälle beziehen sich hauptsächlich auf den Bereich des Wohnsektors. Eine umfassende Analyse der öffentlichen-, gewerblichen- und industriellen Sektoren wird im Rahmen dieser Arbeit nicht verfolgt. Sie würde den Umfang dieser Arbeit überschreiten; da hier die Vielfalt der Versorgungsfälle und Bedarfscharakteristika schließlich besonders hoch ist. Stellvertretend werden drei öffentliche Versorgungsfälle in die Untersuchung einbe-

122

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

zogen. Dies bietet sich auch an, da in der Realisierungspraxis von Bioenergieanlagen oft der Versuch unternommen wird, öffentliche Einrichtungen in die Versorgungskonzepte einzubinden. Bei der Auswahl relevanter Versorgungssysteme ist es wichtig, dass gängigen Bioenergietechnologien mit einer möglichst hohen Marktreife berücksichtigt werden und möglichst hohe Biomassepotenziale genutzt werden können (siehe Kapitel 4.2). Die gängigste Nutzung der Biomasse stellt die Verfeuerung von Waldrestholz in Heiz- beziehungsweise Heizkraftwerken dar. Beide Möglichkeiten werden folglich auch in dieser Arbeit berücksichtigt. Weiterhin werden Biogasanlagen betrachtet, die eine hohe Marktreife erreicht haben, über nennenswerte Potenziale verfügen und in den letzten Jahren einen regelrechten Boom erlebt haben. Neben diesen Bioenergieträgern werden Strohheizwerke analysiert, obwohl die dazugehörigen Technologien in Deutschland wegen der niedrigen Ascherweichungstemperatur und der daraus resultierenden Verschlackung des Kessels und wegen Korrosionsproblemen auf Grund der hohen Chloranteile im Stroh sowie hoher Stickstoffdioxidemissionen (NO2) bisher noch keine Verbreitung gefunden haben. In Skandinavien hingegen hat sich Stroh als Energieträger bereits etablieren können. Stroh wird nicht zuletzt auch berücksichtigt, da es trotz der geringen Nutzung über hohe Energiepotenziale verfügt (siehe Kapitel 4.2). Beim Pflanzenöl bestehen wiederum ausgereifte Technologien, allerdings liegen in Baden-Württemberg nur sehr geringe Potenziale vor. Durch Überseeimporte von Palmöl kann aber eine – wenn auch sehr umstrittene – Brennstoffbereitstellung ermöglicht werden. Palmöl wird in dieser Arbeit somit stellvertretend für eine internationale Brennstoffbereitstellung geprüft. Zusätzlich zu den bisher beschriebenen kollektiven Versorgungssystemen wird die Verfeuerung von Holzpellets als gängige Variante von netzungebundenen (individuellen) Heizungssystemen betrachtet. In der konventionellen Referenzvariante werden die Gebäude mit Gas-Brennwert Kesseln ausgestattet.

5.2 Technische Analyse

123

5.2.1 Versorgungsfälle Die Versorgungsfälle werden aufbauend auf die in Kapitel 4.3.1 dargelegte Raumtypologie mit einem zweistufigen Konzept behandelt. Einerseits wird mit dem Siedlungstypenansatz eine kleinräumige Unterscheidung einzelner Siedlungsformen vorgenommen und andererseits wird mit dem Raumtypenansatz das regionale Dichtegefälle erfasst. Ziel ist es, möglichst homogene Siedlungsformen mit ähnlichen infrastrukturellen Voraussetzungen zusammenzufassen und ihre städtebaulichen wie wärmebedarfsrelevanten Merkmale (insbesondere Geschossfläche, Wohnfläche, Wärmebedarf, Leistungsbedarf) quantitativ zu bestimmen. Zur Ermittlung von Dichtewerten auf der Maßstabsebene einzelner Siedlungen kann nicht auf amtliche Statistiken und administrative Grenzen zurückgegriffen werden. Denn während administrative Abgrenzungen zu ungenau sind, geben die amtlichen Statistiken44 keinen Aufschluss über den städtebaulichen Kontext auf einer derartig kleinräumigen Maßstabsebene (vgl. BBR 2005b: 52). Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit auf in der Literatur angegebene empirische Größen sowie Erfahrungs- beziehungsweise Hilfswerte zurückgegriffen. Die grundlegende Idee von Siedlungstypen ist es, die typisch vorherrschenden Bebauungsarten von Siedlungen, die über gleiche charakteristische Eigenschaften verfügen, zusammenzufassen. In den unterschiedlichen Studien variiert die Anzahl der genutzten Siedlungstypen jedoch teilweise erheblich. Während in der Studie des Forscherteams um Menges lediglich auf drei Siedlungstypen zurückgegriffen wird, arbeitet Blesl mit 17 verschiedenen Typen (vgl. Menges et al. 2008: III-39; Blesl 2002). Der Zielkonflikt bei der Bearbeitung besteht darin, zwischen Aufwand und Nutzen bei einer Anwendung möglichst realitätsgenauer und repräsentativer Siedlungstypen einerseits sowie einem exemplarischillustrativen und übersichtlichen Vorgehen andererseits, abzuwägen (vgl. Jenssen/Eltrop 2008: 280; Jenssen/Karakoyun 2006; Krey 2006: 176; BBR 2005: 64; Jenssen/Karakoyun 2005; Ecoplan 2000; Hezel et al. 1984; Tietz 1983: 68; Roth et al. 1980: 25; Real Estate Research Corporation 1974).

124

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Da es im weiteren Verlauf der Arbeit darum geht, die Dimensionen der ökonomisch-ökologischen Implikationen zu ermitteln und da zusätzlich die Variablen Altbau/Neubau und Transportdistanz berücksichtigt werden, hat der Autor

Einfamilienhausbebauung (EFH)

verdichtete Einfamilienhausbebauung (vEFH)

Mehrfamilienhausbebauung (MFH)

a)

verdichtete Mehrfamilienhausbebauung (vMFH)

Abbildung 5-2: Illustrationsbeispiele der Siedlungstypen Quelle: eigene Darstellung

b)

5.2 Technische Analyse

125

sich dazu entschieden, im Sinne einer bewussten Vereinfachung den letzteren Ansatz zu verfolgen. Für den weiteren Verlauf werden vier in sich homogene Siedlungstypen definiert, die sich untereinander stark abgrenzen. Zur Illustration für die städtebauliche Gestalt der Siedlungstypen ist Abbildung 5-2 angefügt. Die gewählten Siedlungstypen stellen eine Auswahl idealtypischer Varianten dar und können daher nicht alle in der Realität vorkommenden Varianten abdecken. x Einfamilienhausbebauung (EFH): Der Siedlungstyp verfügt über eine geringe Dichte. Er wird von freistehenden Einfamilienhäusern mit ein bis zweieinhalb Geschossen geprägt, die oft über angebaute Garagen verfügen. Diese Kategorie umfasst kleine Einfamilienhäuser bis hin zu Villen mit großen Gärten und Grundstücken. Sie liegen üblicherweise am Stadtrand, in suburbanen Siedlungen und im ländlichen Raum. Die typische Grundstückgröße beträgt rund 600 m². Teilweise wurden und werden diese Gebiete durch Grundstücksteilung und Bebauung in zweiter Reihe nachträglich verdichtet. x Verdichtete Einfamilienhausbebauung (vEFH): Zu diesem Siedlungstyp gehören insbesondere Doppel- und Reihenhäuser aber auch freistehende Einfamilienhäuser mit geringen Grundstücksgrößen zwischen 200 und 400 m². Es handelt sich bei diesem Typ um eine Zusammenfassung verschiedener verdichteter Formen des Einfamilienhausbaus. Die verdichtete Einfamilienhausbebauung tritt überwiegend in größeren Städten auf. x Mehrfamilienhausbebauung (MFH): Die Gebäude dieses Siedlungstyps sind mit einer mittleren Dichte erbaut und häufig in Zeilenbebauung ausgerichtet. Sie umfassen Arbeitersiedlungen mit zwei bis drei Geschossen, aber auch verhältnismäßig locker bebaute Wohnsiedlungen der 1960er und 1970er Jahre, die wegen großer Abstandsflächen nur über eine mittlere Dichte verfügen. In den Abstandsflächen zwischen den Mehrfamilienhäusern sind in der Regel öffentliche, halböffentliche oder private Grünanlagen eingerichtet.

126

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

x Verdichtete Mehrfamilienhausbebauung (vMFH): Große Mehrfamilienhäuser zwischen drei und fünf Geschossen, zum Teil mit gewerblicher Nutzung im Erdgeschoss, prägen diesen Siedlungstyp, der vor allem gründerzeitliche Mehrfamilienhausgebäude beinhaltet (a). Es handelt sich dabei um Wohngebiete, die sich im Innenstadtbereich größerer Städte befinden. Die Gebäude orientieren sich in Richtung der Straßen, die oft von einer schachbrettartigen Führung gekennzeichnet sind. Dadurch bildet sich eine geschlossene Bauweise mit Blöcken heraus, in deren Mitte Freiflächen beziehungsweise Höfe entstehen. Die Gebiete sind heutzutage sowohl in ihrer alten Form erhalten, mit neuen Gebäude in der gleichen Struktur überbaut oder durch eine Innenhofbebauung weiter verdichtet worden. Zusätzlich zu den Blockstrukturen umfasst der Siedlungstyp vMFH auch besonders stark verdichtete Großwohnsiedlungen in zentraler integrierter Lage (wie das Märkische Viertel in Berlin) sowie als Satelliten angelegte Quartiere außerhalb der Innenstädte (etwa Halle-Neustadt oder Köln-Chorweiler) (b). Diese Bauform wurde überwiegend in den 60er und 70er Jahren des 20. Jahrhunderts errichtet. Tabelle 5-1: Durchschnittliche Geschossflächendichte nach Raum- und Siedlungsstrukturtypen Raumtyp

Geschossflächendichte (GFD) Einfamilienhausbebauung (EFH) 0,30

verdichtete Einfamilienhausbebauung (vEFH) 0,60

Mehrfamilienhausbebauung (MFH) 1,30

verdichtete Mehrfamilienhausbebauung (vMFH) 2,50

Kernstadt Verdichtungs0,20 0,40 1,00 1,70 raum 0,15 0,35 0,60 1,20 ländliche Kreise Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Umweltbundesamt 2004

5.2 Technische Analyse

127

Durch eine Übertragung der in der Studie „Nachhaltiges Bauen und Wohnen in Deutschland“ genannten Dichtewerte auf die in der vorliegenden Arbeit verwandten Raum- und Siedlungstypologie wird eine quantitative Definition der Geschossflächendichten45 der Siedlungstypen bestimmt, Tabelle 5-1 bildet dies ab (vgl. BBR 2005b: 52; Umweltbundesamt 2004: 23). Dabei wird auch in Betracht gezogen, dass die durchschnittliche Dichte des Siedlungstyps Einfamilienhaus (durch das regionale Dichtegefälle) beispielsweise deutlich variieren kann, je nachdem ob er sich in der Kernstadt oder im Ländlichen Raum befindet. Um den Infrastrukturaufwand wirklichkeitsgetreu zu erfassen, werden die regionalen Dichteunterschiede in der vorliegenden Untersuchung berücksichtigt. Die Siedlungstypenmethode, wie sie zur Abschätzung des Wärmebedarfs üblicherweise zum Einsatz kommt, zeichnet sich dadurch aus, dass keine Berechnung der bauphysikalischen gebäudebezogenen Daten vorgenommen wird (vgl. Krey 2006: 177; Blesl 2002). Vielmehr werden zunächst Anzahl, Altersstruktur, Sanierungsstand und Zusammenstellung verschiedener Gebäude sowie der jeweilige Wärmebedarf gesetzt oder ermittelt und anschließend für ein gesamtes Siedlungsgebiete hochgerechnet. Im Rahmen dieser Untersuchung kommt bei der Ermittlung der genannten Parameter ein alternatives Verfahren zur Anwendung. Es ist in Abbildung 5-3 dargestellt: Der Aufwand zur Errichtung von Versorgungssystemen mit Bioenergie, wird durch Dichtefunktionen46 bilanziert, die durch Auswertung ausgewählter Studien hergeleitet werden (vgl. IER 2008a; Westphal 2007; Krey 2006; BBR 2005; AGFW 2004; Hille 2002; Blesl 2002; AGFW 2000). In den genannten Studien werden zum Teil sehr große Bandbreiten an Wärme- und Leistungsbedarf aufgeführt, wie Westphal veranschaulicht (vgl. Westphal 2007: 170). Mit Hilfe der Dichtefunktionen werden plausibilisierte Mittelwerte dieser Bandbreiten erfasst. Zur Bestimmung der in den genannten Studien aufgeführten Geschossfläche/Geschossflächendichte (GFD) werden Schätzgrößen herangezogen: Zum einen wird das Verhältnis von Geschoss- zu Wohnfläche in Anlehnung an Korda überschlägig mit 1,25 beziffert (vgl. Korda 2005: 119). Zum anderen wird

128

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien Dichtefunktion WF/GFD WB/GFD HA/GFD WE/GFD Aggregierte Dichtewerte WF/GFD WB/GFD HA/GFD WE/GFD

Studie 1 WF/GFD WB/GFD HA/GFD WE/GFD

Studie 2 WF/GFD WB/GFD HA/GFD WE/GFD

Studie... WF/GFD WB/GFD HA/GFD WE/GFD

Studie n WF/GFD WB/GFD HA/GFD WE/GFD GF/WF = 1,25 Anteil NWBL

Studie 1 Studie 2 Studie... Studie n WF WF WF WF WB WB WB WB HA HA HA HA WE WE WE WE WF: Wohnfläche; WB: Wärmebedarf; HA: Hausanschlüsse; WE: Wohneinheiten; GF: Geschossfläche; GFD: Geschossflächendichte; NWBL: Nettowohnbauland Ergebnis

Zwischenergebnis

Schätzgrößen

Ausgangsdaten

Abbildung 5-3: Verfahren zur Ermittlung der Dichtefunktionen Quelle: eigene Darstellung

auf die Anteile des Nettowohnbaulands zurückgegriffen, die in einer Studie des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung (BBR) aufgeführt sind (vgl. BBR 2005b: 66). Auf dieser Grundlage ist es so möglich, die genannten technischen Parameter in ihrem Verhältnis zur Geschossflächendichte (GFD) zu bestimmen und anschließend Dichtefunktionen abzuleiten. Als Berechnungsgrundlage für die ökonomisch-ökologische Bilanzierung der Bioenergie werden für jeden Siedlungstyp folgende Parameter herangezogen: x Wohnfläche (Wohnfläche pro Quadratkilometer), x Anzahl der Hausanschlüsse (Anzahl Hausanschlüsse pro Quadratkilometer), x Anzahl der Wohneinheiten (Anzahl Wohneinheiten pro Quadratkilometer) und

5.2 Technische Analyse

129

x Gesamtwärmebedarf (Wärmebedarf pro Quadratkilometer). In Abbildung 5-4 sind die ermittelten Dichtefunktionen für Hausanschlüsse, Wohneinheiten (beide auf der primären y-Achse abgetragen) und Wohnfläche (auf der sekundären y-Achse aufgeführt) in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte illustriert. Die in der Abbildung dargestellten Werte beziehen sich auf einen Quadratkilometer Bruttobauland47. Der Wärmebedarf liegt im Neubau deutlich unter denen des Bestands, da sich die Wärmedämmstandards für Gebäude im Laufe der Jahre erheblich verbessert haben. Die veränderten Verbrauchswerte48 sind das Resultat der Energieeinsparverordnung (EnEV), die im Februar 2002 die Wärmeschutzverordnung (WSchV) von 1978 mit dem Ziel ablöste, den Wärmeverbrauch um 30 % zu reduzieren (vgl. ENEV; Hegner/Vogler 2002: 30). Da in dieser Arbeit auch die zukünftigen Perspektiven der Bioenergie beleuchtet werden sollen, ist es erfor-

16.000

1.600.000

14.000

1.400.000

12.000

1.200.000

10.000

1.000.000

8.000

800.000

6.000

600.000

4.000

400.000

2.000

200.000

0

Wohnfläche in m²/km²

Anzahl Hausanschlüsse und Wohneinheiten pro km²

derlich, neben dem Bestand den Neubau zu berücksichtigen. Um zukünftige

0 0

0,5

1 1,5 2 Geschossflächendichte

Hausanschlüsse Wohnfläche

2,5

3

Wohneinheiten

Abbildung 5-4: Städtebauliche Kennwerte in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von IER 2008a; Westphal 2007; Krey 2006; BBR 2005; AGFW 2004; Hille 2002; Blesl 2002; AGFW 2000

130

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Bauformen zu erfassen, den Untersuchungsgegenstand aber gleichzeitig nicht zu sehr auszuweiten, wird mit dem Niedrigenergiehausstandard nur eine Neubauvariante49 zur Analyse herangezogen. Um eine Vergleichbarkeit der Siedlungstypen im Neubaustandard zu erreichen, wird denen im Neubau ein einheitlicher quadratmeterspezifischer Wärmeverbrauch entsprechend des KfW 60-Standards der Kreditanstalt für Wiederaufbau mit einem Erdgas-Brennwertkessel (Aufwandszahl 1,3) zu Grunde gelegt und gleichzeitig keine Verringerung des Wärmedämmstandards wegen der Nutzung der Bioenergie angerechnet. Dies entspricht einem jährlichen Wärmebedarf von rund 46 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche. Der Wärmebedarf des Bestands wird durch die Auswertung der genannten Studien hergeleitet. Ihm liegt somit ein plausibilisierter Mittelwert der dort berücksichtigten Sanierungsquoten und Gebäudealtersklassen zu Grunde. Wegen fortscheitender Sanierungsmaßnahmen ist davon auszugehen, dass sich der Wärmebedarf tendenziell rückläufig verhält. Beide Fälle (Bestand und Neubau) sind in Abbildung 5-5 abgetragen, die dem Leistungsbedarf zu Grunde liegenden Vollbenutzungsstun120.000

60

100.000

50

80.000

40

60.000

30

40.000

20

20.000

10

0

0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Geschossflächendichte Wärmebedarf Bestand Leistungsbedarf Bestand

Wärmebedarf Neubau Leistungsbedarf Neubau

Abbildung 5-5: Wärme- und Leistungsbedarf in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von IER 2008a; Krey 2006; Hille 2002; Blesl 2002; AGFW 2000

MW

MWh/a

den und Gleichzeitigkeitsfaktoren sind in Anhang 5-2 aufgeführt.

5.2 Technische Analyse

131

Unter der Kategorie der öffentlichen Objektversorgung werden alle Wärmeverbraucher der öffentlichen Verwaltung, Schulen, Krankenhäuser sowie kirchliche und soziale Einrichtungen subsumiert. Die Bandbreite dieser Nutzungen ist entsprechend groß und kann je nach Detailtiefe der Betrachtung (zum Beispiel Altersklassen, Größe der Einrichtung) ausgeweitet werden. Insofern wird hier nur eine beispielhafte Analyse durchgeführt. Berücksichtigt werden die öffentlichen Einrichtungen Schule, Schwimmbad und Krankenhaus. Ihr Wärmebedarf hängt im Wesentlichen nicht von der Gebäudefläche, sondern den objektspezifischen Charakteristika wie Schülerzahl (Schule), Beckenfläche (Schwimmbad) oder Bettenzahl (Krankenhaus) ab. Datengrundlage für diese Betrachtung ist eine Auswertung der Studie „Wärmeatlas Baden-Württemberg – Erstellung eines Leitfadens und Umsetzung für Modellregionen“. Es werden jeweils die Einrichtungen mittlerer Größe herangezogen (vgl. IER 2008a). Die relevanten Kennwerte der betrachteten öffentlichen Einrichtungen sind in Tabelle 5-2 aufgeführt. Sollen die öffentlichen Einrichtungen in das Versorgungssystem im Wohnbereich integriert werden, so kann der jeweilige maximale Leistungsbedarf jedoch nicht einfach aufaddiert werden, da die Spitzenleistung nicht von allen VerbrauTabelle 5-2: Wärmebedarf öffentlicher Einrichtungen

[MWhth•a]

[h]

[kWth]

Zusätzlich erforderliche Leistung [kWth]

400

1.100

370

0 – 220

mittlere Größe Schülerzahl: 500 erbaut nach 1995

Wärmebedarf

Schule

gemittelte SpitzenVolllaststunden leistung

Beschreibung des Versorgungsfalls

Schwimmbad

1.900

1.750

1.060

0 – 725

mittlere Größe Beckenfläche: 400 m² erbaut nach 1995

Krankenhaus

5.300

1.500

3.550

700 – 3.350

mittlere Größe Bettenzahl: 350 erbaut nach 1995

Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von IER 2008a

132

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

chern gleichzeitig nachgefragt wird. In Anlehnung an die genannte Untersuchung wird ein Näherungsverfahren angewandt, bei dem der zusätzlich erforderliche Leistungsbedarf durch Hinzuziehung von Gleichzeitigkeitsfaktoren ermittelt wird. Der Leistungsbedarf für Raum- und Prozesswärme wird mit dem Faktor 1,0, der Warmwasserbedarf mit dem Faktor 0,25 multipliziert (vgl. IER 2008a: 44). Dabei ergibt es sich, dass die zusätzlich erforderliche Leistung für die Integration der öffentlichen Objektversorgung in das Versorgungssystem deutlich geringer ausfällt als ihre spezifische Spitzenleistung. Da die zusätzlich erforderliche Leitung (auf Grund des unterschiedlichen Bedarfs an Warmwasser) je nach Siedlungstyp variieren, sind in Tabelle 5-2 Spannen aufgeführt.

5.2.2 Brennstoffbereitstellung Im Folgenden werden die Ketten zur Brennstoffbereitstellung von Waldrestholz, Strohballen, Biogassubstraten, Palmöl und Holzpellets frei Anlage beschrieben. Berücksichtigt werden jeweils die Verfahrensschritte Anbau, Ernte, Erfassung und Transport. Beispielhaft für kurze, mittlere und lange Transportdistanzen werden in den weiteren Ausführungen insbesondere die ökonomisch-ökologischen Kennwerte für die Entfernungen von 10, 100 und 500 Kilometern betrachtet, die in die anschließenden Gesamtberechnungen einfließen. Die angegebenen Transportdistanzen beziehen sich immer auf den Hauptlauf einer Bereitstellungskette, die erforderlichen Transporte im Vor- und Nachlauf können Anhang 5-3 entnommen werden. Basis der Berechnungen sind Auswertungen der Datensammlung „Betriebsplanung Landwirtschaft“ und des „Leitfaden Bioenergie“ in Bezug auf Verfahrensschritte, Maschinen und Maschinisierungsgrade, Transportmittel und deren Massen- beziehungsweise Volumenbegrenzung sowie Stand- und Ladezeiten (vgl. KTBL 2006; KTBL 2004; FNR 2005b). Auf dieser Grundlage wird anschließend die ökonomisch-ökologische Analyse vorgenommen. Ergänzend werden die Kalkulationen von Wittkopf für Waldrestholz, die GEMISDatenbank für Binnenschifffahrt und Schienenverkehr sowie Angaben des ITAS

5.2 Technische Analyse

133

für Schienenverkehr herangezogen (vgl. Wittkopf 2004; Öko-Institut 2008; ITAS 2007b; ITAS 2003). Tabelle 5-3 fasst die wichtigsten Eigenschaften und Bereitstellungsketten der aus diesen Quellen abgeleiteten Annahmen zusammen. Folgende Fahrzeugkombinationen werden berücksichtigt: x Landwirtschaftlicher Schlepper (67 kW) mit zwei Anhängern als Dreiseiten- (HHKW und HHW) oder Zweiseitenkipper (SHW) beziehungsweise Pumptankfahrzeug mit einem Anhänger (Güllefass bei B-BHKW und Tankwagen bei P-BHKW). x Lastkraftwagen mit Auflage und Anhänger für insgesamt zwei wechselbare Abrollcontainer (HHKW und HHW), mit Pritsche und Pritschenanhänger (SHW) beziehungsweise mit einem Anhänger (Güllefass bei BBHKW und Tankwagen bei P-BHKW) oder ohne Anhänger (PH). x Kompatible Containersysteme für Straßen- und Schienenverkehr etwa mit Awilog-Mulden oder (Abroll-) Containern. Tabelle 5-3 stellt die ausgewählten typischen Bereitstellungsketten frei Bioenergieanlage dar. Grundsätzlich werden die Aufwendungen in die einzelnen Verfahrenschritte aufgeteilt, berechnet und anschließend aufaddiert. Auf Grund der Datenverfügbarkeit werden die Bereitstellungen von Palmöl sowie Holzpellets von dieser Betrachtung ausgenommen und mit einer geringeren Detailtiefe analysiert. So wird die Bereitstellung von Palmöl erst ab der Rotterdammer Börse erfasst, da erst hier fundiertes Datenmaterial über die Kosten/Preise vorliegt (siehe Kapitel 5.3). Die einzelnen Aufwendungen für Anbau, Ernte und Erfassung sowie Transport nach Rotterdam können nur mit großen Unsicherheiten quantifiziert werden und werden deshalb von vornherein aggregiert betrachtet. Aus diesem Grund wird der Transport des Palmöls mit einem Binnenschiff auch als Hauptlauf definiert. Bei der ökologischen Analyse wiederum werden die CO2-Äquivalent-Emissionen des gesamten Lebenszyklus und nicht nur die ab Rotterdam Hafen ermittelt (siehe Kapitel 5.4). Gleiches gilt für Holzpellets, da für Kosten von Fertigungsanlagen und Transport keine zuverlässigen Werte vorliegen. Durch die Anbieterbefragung des Deutschen Energie-Pellet Verbands

134

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Tabelle 5-3: Kennwerte der Brennstoffbereitstellung

Ernte und Erfassung Lagerung

Holzpellets

700

900

650

0,20

1,14

10,18

4,9

Nebenprodukt

Bearbeitung, Saat, Düngung, Pflanzenschutz

366

150

1000

2,21

4,03

Ernterückstand

Ernterückstand

Gülle**

a)Fällen, Rücker, GülleQuaderHäcksler, Häcksler transportfahrballenpresse Pressung b)Harvester**** zeug LandwirtDirektDirektlieferung schaftliche Flachsilo lieferung Halle 10 km: Landwirtschaftlicher Zug 100 km: Lastkraftwagen

Transport

Binnenschiff

500 km: Zug Bereitstellungsverluste

3%

7%

5%

-

Pauschal ab Anbieter*

Anbau

Palmöl

Strohballen

Preis ab Börse in Rotterdam*****

Schüttdichte (kg/m³) Heizwert (kWh/kg)

Biogassubstrate Maissillage***

Waldrestholz

5%

3%

2%

*Bei einem Transportradius von 100 km um die derzeit existierenden Pelletanbieter sind alle Gemeinden Baden-Württembergs mit Anbietern abgedeckt. **Anteil am Substratmix bis 10 km 80 % , danach 20 % ***Anteil am Substratmix bis 10 km 20 %, danach 80 % ****Es wurde eine Mischkalkulation angesetzt: je 50 % teilmechanisiert „Zangenrücker“ und vollmechanisiert „Harvester“. ***** Transportentfernung ab Rotterdam Hafen. Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von KTBL 2006; KTBL 2004; FNR 2005b; Wittkopf 2004; Öko-Institut 2008; ITAS 2007b; ITAS 2003

liegt allerdings verlässliches Datenmaterial für die Pelletpreise frei Anlage vor, ein Transport von 100 Kilometer ist in die genannten Preise bereits eingeschlossen (website DEPV).

5.2.3 Konversionstechnologien In diesem Abschnitt werden die in Kapitel 2.1 skizzierten Bioenergietechnologien weiter ausgeführt. Eine Zusammenfassung ihrer wesentlichen Kennwerte in Bezug auf Technologien, Energieträger, Leistungsbereiche und Nutzungsgrade

5.2 Technische Analyse

135

Palmöl

Nein

BrennwertHeizung

Nein

Jahresnutzungsgrad

Phys.-chem. Konversion

PH

Zentralheizung

Leistung Bioenergieanlage*

Verteilung

Energieträger Waldhackschnitzel Gülle + Maissillage

Ja

68 %th /12 %el

0,9 - 4 MWth** /-

84 %th /-

0,9 - 4 MWth** /-

86 %th /-

0,7 - 3 MWth** / 0,6- 2,6 MWel

40 %th / 35 %el

Netzgebunden

0,9 – 4 MWth** 57 %th / 0,4- 1,9 MWel / 27 %el

Holzpellets

Biochem. Konversion

P-BHKW

Dieselmotor/ Generator

0,9 - 4 MWth** / 0,2- 0,7 MWel

Individuallösung

6 kWth - 60kWth /-

Erdgas

Ja

direkte Verbrennung

B-BHKW

Fermenter/ Gas-Otto Motor

Ref

Zigarrenbrenner Nein

Strohquaderballen

Kraft-WärmeKopplung Nein

Art der Konversion

Technologie Vorschubrost

Mechanische Umwandlung / direkte Verbrennung

Konversionsanlage HHKW

Ja

SHW

Vorschubrost/ Dampfkraft

HHW

Tabelle 5-4: Kennwerte der Konversionsanlagen

Individual lösung****

6 kWth - 60kWth 100%th*** //-

87 % /-

* Die Leistung bezieht sich auf die Deckung des Wärmebedarfs der Siedlungstypen ohne Integration der öffentlichen Einrichtungen. ** Die Biomassegrundlastkessel werden auf 40 % und die Biogasanlage auf 30 % des Gesamtleistungsbedarfs dimensioniert. Zusätzlich wird ein separater Heizkessel (Erdgas) zur Deckung der Spitzenlast eingesetzt, dessen Nutzungsgrad 90 % beträgt. Der Gesamtleistungsbedarf liegt je nach Siedlungstyp zwischen 2 und 10 MWth. *** Durch den zusätzlich gewonnenen Anteil der Kondensationswärme beim Gas-Brennwertkessel können sich Wirkungsgrade bezogen auf den Heizwert - von über 100 % ergeben. **** mit Netzanbindung Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von IER 2008b; VWEW 2008; FNR 2007a; Hiendlmeier 2007; IER/IVD 2007; Öko-Institut 2008; Schäfer 2007; HMULV 2006; FNR 2007b; FNR 2005b; FNR 2005c; ASUE 2005 Thuneke 2005; Wirtschaftsministerium BW 2004; LfU 2003; Wirtschaftsministerium BW 2003 Vetter/Hering 2003; BSLU 2002; Hartmann 2001; Kaltschmitt/Hartmann 2000; Roll/Matschke 2000

136

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

ist in Tabelle 5-4 dargestellt. Bei den angegebenen Werten handelt es sich um Jahresmittelwerte nach dem Stand der Technik, die ausschließlich die Energiebereitstellung ab Konversionsanlage beinhalten. Da es grundsätzlich technisch möglich und üblich ist, eine Konversionsanlage für Waldrestholz sowohl als Holzheizkraftwerk (HHKW) als auch als Holzheizwerk (HHW) auszuführen, werden deshalb auch beide Möglichkeiten in Betracht gezogen. Für die jeweilige Anlagengröße muss sowohl ein geeigneter Feuerungstyp als auch im Fall einer Anlage zur Kraft-Wärme-Kopplung eine geeignete Stromerzeugungstechnologie definiert werden. Holzverbrennungsanlagen – zur Nutzung von Waldhackschnitzeln wird überwiegend auf Vorschubrostfeuerungen zurückgegriffen – sind weitestgehend ausgereift. Der Brennstoff wird zunächst mit einem Schneckenförderer oder einem pneumatischen Einschub auf einen (horizontal oder schräg stehenden) Rost geschoben. Anschließend wird der Brennstoff während des Transports auf dem Rost getrocknet, pyrolysiert, vergast und schließlich vollständig verbrannt. Letztendlich wird die Asche einem Container zugeführt und entsorgt. Rostfeuerungen sind wegen der großen Brennstoffmengen nur beschränkt regelbar und deshalb für schnelle Lastwechsel wenig geeignet. Allerdings können Verweilzeit des Brennstoffes und Verbrennungsluftströme an die jeweiligen Brennstoffeigenschaften (auch an mindere Brennstoffqualitäten) angepasst werden. Zur Emissionsminderung wird ein Zyklon eingesetzt (vgl. IER/IVD 2007: 23; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 349). Für die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme stehen mit der Dampfturbine, dem Dampfmotor, dem Stirling-Motor und Organic-RankineCycle (ORC) vier Technologien zur Verfügung. Als ausgereift und markterprobt haben sich bisher nur Dampfkraftprozesse erwiesen (< 2 MWel Dampfmotor, > 2 MWel Dampfturbine). Insbesondere ORC-Module bieten theoretisch zwar den Vorteil einer hohen Robustheit und eines guten Teillastverhaltens, sind über das Stadium der Erprobung bisher allerdings nicht hinausgekommen (vgl. Schäfer 2007: 72; FNR 2005b: 95; Roll/Matschke 2000: 54; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 395).

5.2 Technische Analyse

137

Stroh kann in einem Heizwerk (SHW) prinzipiell als ganzer Ballen oder in aufgelöster Form verfeuert werden. Ein Ballenteiler kommt aus Wirtschaftlichkeitsüberlegungen nur für Anlagen < 3 MWth in Frage. Nach der Teilung wird das Stroh einer normalen Rostfeuerung zugeführt. Für Anlagen > 3 MWth kann die sogenannte Zigarrenfeuerung genutzt werden, bei der der gesamte Ballen von einem Kran auf ein Förderband gelegt und von dort in den Kessel geschoben wird, um anschließend von seiner Stirnseite aus zu verbrennen. Die Asche wird mit dem Rost ausgetragen. Zur Staubabschneidung wird die Anlage mit einem Zyklon und einem Gewebefilter ausgestattet. In Deutschland liegen nur wenige Betriebserfahrungen von Strohheizwerken vor, da bisher nur eine größere Anlage in Schkölen (Thüringen) installiert wurde. Diese wurde 2006 auch auf Holzverbrennung umgestellt. Zwei weitere Strohheizkraftwerke werden zurzeit geplant. Es kann folglich noch nicht im selben Maß wie etwa bei Holz von einer ausgereiften Technologie gesprochen werden (vgl. Bensmann 2008b: 61; Hiendlmeier 2007: 35; FNR 2005b: 121; Vetter/Hering 2003: 2; Hartmann 2001: 62; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 360). Die Leistungsbereiche für Biogasanlagen (B-BHKW) weisen große Spannen auf. Sie können bereits ab einer Leistung von 14 kWel zum Einsatz kommen. Derzeit werden in Deutschland aber auch bereits einige Anlagen im industriellen Maßstab geplant und betrieben, die über eine Leistung von 20 MWel verfügen. Diese stellen aber die Ausnahme dar, weil die gängigen Biogasanlagen bei 250 kWel anfangen. Die durchschnittliche Leistung der im Jahr 2006 installierten Anlagen wiederum lag bei rund 315 kWel, 2007 aber bereits bei knapp unter 500 kWel (vgl. Schulz 2008: 54; Weinknecht 2007: 5). Auf Grund der Außenbereichsprivilegierung nach § 35 Baugesetzbuch überschreiten die meisten Anlagen die Leistungsgröße von 500 kWel nicht. Trotz der Möglichkeit, Anlagen mit sehr großen Leistungsklassen zu bauen, ist die Anzahl tatsächlich errichteter Anlagen begrenzt. Die Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch (ASUE) erfasst deshalb in der Veröffentlichung „BHKW-Kenndaten“ nur Anlagen bis zu einer Größe von maximal 2.500 kWel (vgl. ASUE 2005: 12). Wegen der Anlagengrößen sowie der Vergärungs- bezie-

138

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

hungsweise Betriebseigenschaften50 ist es erforderlich, sie mit einem Heizungssystem zu kombinieren, das die Mittel-/Spitzenlast abdeckt. Die Biogasanlagen tragen in den hier betrachteten Fällen deshalb maximal 30 % zur Deckung des Leistungsbedarfs bei. Gleichzeitig werden Anlagen oberhalb einer Größe von 3,0 MWth nicht berücksichtigt, da sie bisher nur als Demonstrationsvorhaben realisiert worden sind und nicht zu den gängigen Technologien zählen. Auf Grund des zeitlichen Verlaufs des Wärmebedarfs kann nicht die gesamte von der Biogasanlage bereitgestellte Wärme genutzt werden, so dass eine Überschusswärme erzeugt wird, die in den Kalkulationen mit 20 % in Ansatz gebracht wird. Ein Teil davon kann als Prozessenergie zur Beheizung des Fermenters genutzt werden – es wird jedoch zusätzlich ein Bedarf in Höhe von 10 % der erzeugten Wärme veranschlagt. Zur gleichzeitigen Strom- und Wärmegewinnung aus Biogas kommen je nach Anlagengröße unterschiedliche Motorbauarten und Verbrennungsverfahren in Frage, die sich im Wirkungsgrad, der Lebensdauer und den Investitionskosten deutlich unterscheiden. Besonders im niedrigen Leistungsbereich bis 250kwel werden umgerüstete Diesel-Motoren nach dem Zündstrahl-Verfahren eingesetzt. In der Leistungsklasse darüber wird üblicherweise auf Dieselmotoren zurückgegriffen, die auf einen Gas-Otto-Betrieb umgerüstet werden (vgl. Kruck et al. 2008: 55; WI 2006b: 73; FNR 2005c: 101; Kübelsbeck 2004: 8; Hartmann 2002a: 129) Palmöl kann in einem Pflanzenöl-Blockheizkraftwerk (P-BHKW) eingesetzt werden. Wesentliche Komponente der Anlage ist das BHKW-Aggregat, das aus einem Verbrennungsmotor und einem Generator besteht, der die mechanische Energie in Strom umwandelt. Mit Hilfe eines Wärmetauschers wird die Wärmeenergie des Kühlkreislaufs sowie des Motorenöls und -abgas an das Trägermedium Wasser übertragen und zur Heiz- und Brauchwassererwärmung genutzt. Neben dem BHKW-Aggregat gehören Schalt- und Steuereinrichtungen, Filteranlagen sowie Schallschutzdämmungen zu einem Blockheizkraftwerk. Pflanzenöltaugliche Dieselmotoren werden bereits seit 20 Jahren angeboten, heute sind entweder Pflanzenölmotoren auf Diesel-Basis oder umgerüstete Dieselmotoren mit einer Leistung ab 25 kWel erhältlich. Es wird zwischen direkt einspritzende

5.2 Technische Analyse

139

Motoren und indirekt einspritzende Motoren mit Vor- und Wirbelkammer unterschieden (vgl. Thuneke 2005: 11; LfU 2003: 8; BSLU 2002: 11). Üblicherweise werden Pflanzenöl-Blockheizkraftwerke eher stromgeführt ausgelegt. So erreichen die elektrischen Wirkungsgrade einen Wert von bis zu 41 % (vgl. ASUE 2005: 29). Da in dieser Arbeit aber primär die Deckung des Wärmebedarfs thematisiert wird, wird die untersuchte Konversionsanlage auf einen möglichst hohen thermischen Wirkungsgrad ausgelegt. Dies hat zur Folge, dass die Stromproduktion mit einem relativ geringen Wirkungsgrad durchgeführt wird. Von den Kleinfeuerungsanlagen werden Pelletheizungen (PH) betrachtet. Als Gebäudezentralheizung beliefern automatisch beschickte Pelletöfen und Pelletkessel die Nutzer mit Heiz- und Brauchwasserwärme und sind zusammen mit einer Lagereinrichtung entweder im vorhandenen Keller oder in einem bereits bestehenden Nebengebäude in direkter Umgebung installiert. Seit Herbst 2008 sind mit Brennwerttechnik ausgestatte Pelletkessel (siehe Technikbeschreibung Erdgas Brennwert-Kessel) zu erwerben. Bei Anlagen im Bereich bis 100 kW Wärmeleistung, die bei den betrachteten Siedlungstypen nicht überschritten wird, werden ausschließlich Festbettfeuerungen genutzt. Je nach Feuerungsprinzip werden die Pellets mit einer Förderschnecke entweder von unten (Unterschubfeuerung) beziehungsweise seitlich (Quereinschubfeuerung) in den Feuerraum eingetragen oder über ein Rohr von oben auf das Glutbett geworfen (Abwurffeuerung). Anlagen unterhalb einer Leistung von 5 kWth sind am Markt nicht verfügbar (vgl. FNR 2007a: 120; FNR 2007b: 23; website ÖkoFen). Bei allen drei Verbrennungen wird eine Trocknung, pyrolytische Zersetzung, Vergasung und vollständige Verbrennung des Brennstoffs vorgenommen, es können Wirkungsgrade von über 92 % erreicht werden. Pelletheizungen sind bis zu einer Auslastung von rund 20 % teillastfähig, erst danach wird das Feuer automatisch gestoppt und im Bedarfsfall neu gezündet. Um die Gesamtbrenndauer zu erhöhen und Ausfallzeiten zu verringern, wird ein Brauchwasserspeicher installiert. Im Neubau kommt wegen des geringeren und ungleichmäßigeren Wärmebedarfs zusätzlich ein Pufferspeicher zum Einsatz (vgl. FNR 2007a: 94; Holzabsatzfonds 2001: 25; Kaltschmitt/Hartmann 2000: 336).

140

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Aus Kostenerwägungen und wegen der technischen Eigenschaften51 der Bioenergie werden die Bioenergietechnologien in aller Regel mit fossilen Mittelbeziehungsweise Spitzenlastkesseln kombiniert. Abbildung 5-6 illustriert eine solche Aufteilung zwischen Biomasse-Grundlastkessel und fossilem Spitzenlastkessel, die mit Hilfe einer Jahresdauerlinie52 vorgenommen werden kann. Näherungsweise kann der Grundlastkessel so ausgelegt werden, dass rund 30 – 50 % des Leistungsbedarfs beziehungsweise 70 – 90 % des Wärmebedarfs abgedeckt werden (vgl. Ortinger 2007: 62; FNR 2005b: 129; HMULV 2006: 26; Wirtschaftsministerium BW 2004: 48; Wirtschaftsministerium BW 2003: 62; Fraunhofer UMSICHT 1998: 13). Für die vorliegende Analyse werden die netzgebundenen Bioenergieanlagen auf 40 % des Gesamtleistungsbedarfs (B-BHKW auf 30 %) dimensioniert und stellen damit 80 % des Wärmebedarfs bereit (B-BHKW 70 %). Die Erzeugung des verbleibenden Bedarfs wird mit einem separaten Heizkessel vorgenommen, der mit Erdgas befeuert wird. Der Nutzungsgrad des fossilen Spitzenlastkessels wird mit 90 % angesetzt.

Wärmebedarf in % der Spitzenlast

100 % 90 % 80 %

Spitzenlastkessel

70 % 60 % 50 %

Grundlastkessel

40 % 30 % 20 % 10 % 1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

h/a

Abbildung 5-6: Schematische Darstellung einer Jahresdauerlinie (Heiz- und Brauchwasserwärme) sowie deren Abdeckung durch Grund- und Spitzenlastkessel Quelle: Darstellung nach FNR 2005b

5.2 Technische Analyse

141

In der Referenzvariante wird die Deckung der Heizwärme- und Brauchwasserwärmebedarfe durch eine Individuallösung vorgenommen. Zum Einsatz kommt ein Erdgas Brennwert-Kessel, der sich zumindest im Neubau bereits als Standardvariante gegenüber anderen konventionellen Wärmetechnologien durchgesetzt hat. Bei der Brennwerttechnik besteht der Vorteil, dass auch die Kondensationswärme des Wasserdampfes im Abgas genutzt wird. Die Heizkessel liegen bei den definierten Versorgungsaufgaben im Leistungsbereich über 5 und unter 60 kWth und werden durch einen modulierenden Brenner stufenlos geregelt, so dass eine Anpassung an den jeweiligen Wärmebedarf vorgenommen werden kann und hohe Nutzungsgrade erreicht werden. Wie bei den Pelletheizungen wird davon ausgegangen, dass Gebäudezentralheizungen genutzt werden. Die Aufwendungen für einen Anschluss an das Erdgasnetz werden bei den Kalkulationen genauso berücksichtigt wie Installationsarbeiten, Pufferspeicher und Schornstein (vgl. VWEW 2008: 16, 32; IER 2008b; ASUE 2007: 5; website EcoTopTen).

5.2.4 Wärmeverteilung Mit Ausnahme der Versorgungsvarianten Pelletheizung (PH) und dem Referenzsystem (Ref), bei denen die Feuerungsanlage in beziehungsweise direkt an dem jeweiligen Gebäude untergebracht wird, handelt es sich bei allen Anlagen um kollektive Versorgungssysteme. Dies macht die Verteilung der Wärme von der Konversionsanlage bis zum Endnutzer mittels Wärmenetz notwendig. Als Transportmedium wird dabei in der Regel Heizwasser mit einer Vorlauftemperatur zwischen 70 und 130 °C und einer Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf von 20 bis 40 Kelvin eingesetzt. Zusätzlich zum Wärmenetz sind auch auf der Abnehmerseite Installationen erforderlich (vgl. Schramek 2007: 639). Die Hausanschlussstationen stellen dabei die Systemgrenze der Betrachtung dar, weitere hausinterne Installationen werden nicht berücksichtigt. Die Wärmenetze können in Verteilungsnetze und Hausanschlüsse unterschieden werden, teilweise werden sie auch feinteiliger in eine Haupt-, Mittel- und

142

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Strahlennetz

Ringnetz

Maschennetz

Abbildung 5-7: Arten von Versorgungsnetzen Quelle: Darstellung nach Korda 2005

Unterverteilung differenziert (vgl. Blesl 2002: 49; Fraunhofer UMSICHT 1998: 37). Bei der Fernwärme ist es weiterhin erforderlich, eine Transportleitung vom Heiz(kraft)werk bis zum Versorgungsgebiet zu errichten. Das Verteilungsnetz bildet die Struktur des gesamten Netzes und umfasst das Rohrleitungsnetz in den Haupt- und Erschließungsstraßen. Ausgehend von dem Verteilungsnetz gehen die Hausanschlussleitungen ab, welche die Hausanschlussstationen mit dem Verteilnetz verbinden. Die Struktur der Nahwärmenetze wird insbesondere durch die Straßenführung und die Anordnung der Gebäude bestimmt. Abbildung 5-7 stellt drei grundsätzlich verschiedene Netzarten dar: Das Strahlennetz ist die einfachste Form der Verteilung, weil die Hausanschlüsse auf kürzestem Weg erreicht werden. Es eignet sich insbesondere für kleine und mittlere Netze. Ausgehend von der Wärmeerzeugungsanlage verästeln sich die Leitungen wie bei einem Baum. Dieses Netzsystem ruft relativ günstige Baukosten hervor, weist allerdings auch den Nachteil auf, dass im Fall von Schäden oder Wartungsarbeiten nicht mehr alle Nutzer eines Versorgungsabschnitts versorgt werden können, da die Hausstationen nur von einer Seite angesteuert werden. Ringnetze hingegen können die Versorgungssicherheit erhöhen, weil sie eine Redundanz aufbauen. Das heißt, dass die Hausanschlüsse von zwei Seiten aus versorgt werden können; Störungen schlagen sich hier in deutlich geringerem Ausmaß nieder. Das Netz besteht aus einem Ring, von dem einzelne Strahlensysteme abgehen, nachteilig wirken sich bei dieser Netzart allerdings die höheren Netzkosten aus. Maschennetze wiederum bieten ein Optimum in Bezug

5.2 Technische Analyse

143

auf die Versorgungssicherheit, da sie die Eigenschaften von Strahlen- und Ringnetzen vereinigen. Gleichzeitig sind sie aber auch mit dem höchsten finanziellen Aufwand verbunden. Bei dieser Art von Versorgungsnetzen werden parallele Leitungssysteme eingerichtet und die jeweiligen Endpunkte der Nebenleitungen miteinander verknüpft (vgl. Tietz 2007: 37; Westphal 2007: 156; Storm 2005: 485; Blesl 2002: 49; Fraunhofer UMSICHT 1998: 37). Wärmenetze können auch in Bezug zu der Anzahl der verwendeten Leitungen unterschieden werden: Es können Ein-, Zwei-, Drei- und Vierleitersysteme genutzt werden. Das Einleitersystem kommt nur bei Dampfnetzen vor und wird in Deutschland nicht angewendet. Moderne Wärmenetze greifen fast ausschließlich auf Zweileitersysteme mit Heißwasser als Wärmeträgermedium zurück: Jeweils eine Leitung dient dabei als Vorlauf, die andere als Rücklauf des Energieträgers (vgl. Schramek 2007: 640; Blesl 2002: 49). Standardmäßig wird eine Verlegung der Wärmeleitung im Straßenraum vorgenommen, ausgehend von dort wird jeder Nutzer separat angesteuert. Alternative Installationen sind die „Haus-zu-Haus“- und die „Einschleif“-Trassenführungen (vgl. Fraunhofer UM-

VerlusteWärmeverteilung Wärmeverteilung %%Verluste

SICHT 1998: 38). 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Anschlussdichte (MWh/a/m) Abbildung 5-8: Leitungsverluste in Abhängigkeit zur Anschlussdichte Quelle: QM-Holzheizwerke 2004

4,0

4,5

144

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Je nach Einsatzgebiet werden unterschiedliche Materialien eingesetzt: Bei Vorlauftemperaturen bis 140 °C werden hauptsächlich KunststoffverbundMantelrohre verlegt, die über eine hohe Druck- und Temperaturbeständigkeit verfügen sowie mit einem Durchmesser bis maximal DN 110 hergestellt werden. Eine andere Möglichkeit stellen flexible Kunststoffmediumrohre dar, bei denen der verfügbare Rohrdurchmesser auf DN 80 und die Temperatur auf 95 °C beschränkt ist. Allerdings sind sie biegsamer und können direkt von der Rolle verlegt werden. Aus diesem Grund sind sie preisgünstiger als KunststoffverbundTabelle 5-5: Kennwerte der Wärmeverteilung

Ländliche Kreise

Verdichtungsraum

Kernstadt

Verteilnetzlänge Durchschnittlicher Durchmesser Netzverluste Länge Hausanschluss Durchmesser Hausanschluss Verteilnetzlänge Durchschnittlicher Durchmesser Netzverluste Länge Hausanschluss Durchmesser Hausanschluss Verteilnetzlänge Durchschnittlicher Durchmesser Netzverluste Länge Hausanschluss Durchmesser Hausanschluss

mm

60

%

7

15

25

65

20

5

15

32

30

70

14

4

1,2 35

80

9

4

7 15

32

5,3

Neubau

Bestand

Neubau

Bestand

vMFH

1,7

9

9,8

m/WE

MFH

3,5

10

m

Neubau

Bestand

7,0

m/WE

mm

vEFH

Neubau

Bestand

EFH

40 7 6

15

40

2,1

15 1,5

mm

55

20

60

25

70

35

75

40

%

8

26

6

17

4

10

4

8

11

m mm

15

10 15

11,8

m/WE

15

32

6,1

50

20

%

9

m

1

mm

15

mm

25

8

7 15

40

3,5

60

25

65

30

6

19

5

2

1

0

15

25

15

1,8 30

70

14

4

9 32

15

35 9 8

15

40

15

Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von IER 2008a; Krey 2006; QM-Holzheizwerke 2004; AGFW 2004; Hille 2002; Blesl 2002; AGFW 2000

5.3 Ökonomische Analyse

145

Mantelrohre. Bei Netzen, die mit hohen Temperaturen betrieben werden und bei denen eine flexible Verlegung angestrebt wird, kommen Metallmediumrohre aus Kupfer und Edelstahl zum Einsatz (vgl. Schramek 2007: 640). Der Transport der Wärme von der Bioenergieanlage bis zum Nutzer ist immer mit Wärmeverlusten verbunden, die je nach Isolierung, Leistung, Netzlänge sowie Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf variieren. Grundsätzlich gilt, dass die Verteilverluste mit steigenden Anschlusszahlen minimiert werden. In Abbildung 5-8 sind die durchschnittlichen Netzverluste von Nahwärmenetzen in Abhängigkeit zur Anschlussdichte (Megawattstunden pro Jahr dividiert durch Netzlänge) aufgetragen. Bei den in dieser Arbeit untersuchten Nahwärmenetzen wird Wasser als Wärmeträgermedium eingesetzt. Das Wärmenetz besteht aus einem flexiblen Kunststoffmediumrohr. Als weitere wesentliche Parameter fließen Leitungslängen, Durchmesser und Netzverluste ein. Sie werden wie die Ableitung der wärmebedarfsrelevanten Kennwerte über eine sekundärstatistische Auswertung ermittelt. Tabelle 5-5 bildet die Ergebnisse ab.

5.3 Ökonomische Analyse Für die ökonomische Bilanz ist ein Vollkostenansatz eine geeignete Möglichkeit, mit der Kostenunterschiede zwischen den verschiedenen räumlichen Strukturen für unterschiedliche Wärmetechnologien aufgezeigt werden können. Dieser Vollkostenansatz zielt darauf ab, alle Kostengruppen zu erfassen, ohne dabei finanzielle Förderungsmöglichkeiten zu berücksichtigen. Es wird eine Annäherung an eine volkswirtschaftliche Sichtweise vorgenommen. Die Vollkostenrechnung lehnt sich an das in der Richtlinie 2067 des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) beschriebene Vorgehen an (vgl. VDI 2000). Alle

berücksichtigten

Kosten

(Kapitalgebundene,

Betriebsgebundene,

Verbrauchsgebundene und Sonstige) werden mit Hilfe der jährlichen Kostensteigerungen vor den Berechnungsvorgängen auf das aktuelle Preisniveau (2007) umgerechnet. Zur Ermittlung der Kosten wird die Annuitätenmethode verwendet. Diese dynamische Methode der Kostenrechnung transformiert Zahlungen,

146

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

die an unterschiedlichen Zeitpunkten anfallen, in durchschnittliche jährliche Werte. Dies beinhaltet einmalige Zahlungen (etwa die Investitionskosten) oder periodische Zahlungen (beispielsweise jährliche Zahlungen mit veränderlichen Beträgen). Bei allen Investitionen wird ein jährlicher Zinssatz von 6 % zu Grunde gelegt. Die Berechnung erfolgt durch Multiplikation des jeweiligen Kostenbe-standteils mit dem Annuitätenfaktor a, der wie folgt hergeleitet wird:

a i T

i (1  i )T (1  i )T  1

= kalkulatorischer Zinssatz = kalkulatorische Betrachtungsdauer

Alle Zahlungen werden nach Ermittlung der jeweiligen Annuität aufsummiert und zu den durchschnittlich jährlichen Kosten aggregiert. Für die verschiedenen Anlagenteile werden in Anlehnung an die Vorgaben der VDIRichtlinie 2067 spezifische Nutzungsdauern berücksichtigt, die in Anhang 5-4 aufgeführt sind (vgl. VDI 2000: 22). Bei der gekoppelten Produktion von Wärme und Strom (HHKW, B-BHKW, P-BHKW) wird eine Gutschrift in Höhe von 6,3 Cent pro Kilowattstunde entsprechend des Durchschnittspreises für Grundlaststrom im Jahr 2007 an der Leipziger Börse vorgenommen (website Leipziger Strombörse). Diese Art der Bilanzierung entspricht dem sogenannten Restkostenverfahren. Ziel der ökonomischen Analyse ist es, mit dieser Herleitung die folgenden ökonomischen Indikatoren zu berechnen, an Hand derer die Siedlungsformen und Versorgungstechnologien anschließend bewertet werden können: x Indikator 1: Durchschnittliche jährliche Kosten in €/[WE•a] x Indikator 2: Spezifische Wärmebereitstellungskosten in €/MWh

5.3.1 Relevante Kostengruppen Wichtigste Datengrundlage für die Berechnung der Bereitstellungskosten von Bioenergieträgern ist die Datensammlung „Betriebsplanung Landwirtschaft“. Des Weiteren werden die Kalkulationen von Wittkopf, die GEMIS-Datenbank, Angaben des ITAS sowie Maschinenringrichtsätze herangezogen (vgl. KTBL

5.3 Ökonomische Analyse

147

2006; KTBL 2004; Öko-Institut 2008; ITAS 2007b; ITAS 2003; MR 2007). Die angegebenen Transportdistanzen beziehen sich immer auf den Hauptlauf einer Bereitstellungskette. Für die Berechnung der Transportkosten werden – analog zum beschriebenen Verfahren – neben variablen (beispielsweise für Kraftstoff oder Reparaturen) die festen Kosten (etwa für Abschreibung, Finanzierung, Versicherung) berücksichtigt. Die Abschreibung der Investition findet über die technische Lebensdauer des Fahrzeugs statt. Zusätzlich zu Annahmen, die allen Berechnungen zu Grunde liegen, wird bei der Brennstoffbereitstellung insbesondere davon ausgegangen, x dass familieneigene Arbeitskräfte entlohnt werden, x dass die eingesetzten Maschinen ausgelastet sind und nur der jeweilige Zeitanteil angerechnet werden muss, x dass es sich beim Anbau von Stroh und Maissilage um Böden mittlerer Güte mit mittlerem Ertragsniveau und eine landwirtschaftliche Schlaggrößen von zwei Hektar handelt53, x dass, wie in Anhang 5-3 aufgeführt, im Vor- und Nachlauf der Bereitstellung von Stroh, Maissilage und Palmöl sowie bei Bereitstellung per Zug und Schiff weitere Transporte erforderlich sind. Die Kosten der Brennstoffbereitstellung hängen im hohen Maße von der Wahl des Transportmittels ab. Beispielhaft für Waldrestholz wird dies in Abbildung 5-9 illustriert. Bereits bei einer Distanz von knapp über 10 Kilometern stellt der Transport per Lastkraftwagen die köstengünstigste Alternative dar. Zuvor ist das landwirtschaftliche Gespann mit Schlepper wegen geringerer Fixkosten, und weil der Lastkraftwagen auf dieser kurzen Distanz Geschwindigkeitsvorteile nicht ausnutzen kann, sinnvoller. Ab einer Distanz von knapp über 300 Kilometer wiederrum setzt sich der Transport per Zug gegen den Lastkraftwagen durch, da nun die festen Kosten im Vor- und Nachlauf kompensiert werden. Je nach Transportmittel und –distanz können die Kosten also optimiert werden. Für jeden Energieträger wird davon ausgegangen, dass das für die

cent/kWh

148

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0

100 Schlepper Zug

200

300 400 Transportdistanz (km)

500

600

LKW kostengünstigstes Transportmittel

Abbildung 5-9: Bereitstellungskosten in Abhängigkeit zum Transportmittel (am Beispiel von Waldrestholz) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von KTBL 2006; KTBL 2004; FNR 2005b; ITAS 2003; website DEPV

jeweilige Transportdistanz günstigste Tranportmittel in Anspruch genommen wird. In Abbildung 5-10 ist zu erkennen, dass die Bereitstellung von Waldrestholz (Hackschnitzel) frei Konversionsanlage unter den betrachteten Bioenergieträgern ab einer Distanz von 50 Kilometern am kostengünstigsten durchgeführt werden kann. Die Bereitstellungskosten für Strohballen kann bis 50 Kilometern günstiger erfolgen, liegt danach aber wie Maissilage über Waldrestholz. Insbesondere bei den Substraten für Biogasanlagen vergrößert sich die Kostendifferenz mit steigenden Transportdistanzen wegen der geringeren Energiedichte. Die Bereitstellung von Holzpellets kann ab einer Distanz von 120 Kilometer mit Stroh konkurrieren, die Kosten für die Bereitstellung von Holzhackschnitzeln werden ab 200 Kilometern erreicht. Die Kosten für Palmöl liegen bei einer Distanz von 500 Kilometer ab Rotterdam über Waldrestholz sowie Pellets und unterbieten lediglich (im Fall langer Transportdistanzen) die Bereitstellungskosten für Strohballen und Biogassubstrate.

5.3 Ökonomische Analyse

149

12,0

cent/kWh

10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0

100 Waldrestholz Palmöl

200

300 400 Transportdistanz (km) Strohballen Holzpellets

500

600

Biogassubstrat

Abbildung 5-10: Optimierte Kosten der Brennstoffbereitstellung (in Abhängigkeit zur Transportdistanz) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von KTBL 2006; KTBL 2004; FNR 2005b; ITAS 2003; website DEPV

Als Basis für die Berechnung der Kosten von Konversionsanlagen werden verschiedene Studien herangezogen, ausgewertet und abgeglichen (vgl. Ortinger 2007: 62; FNR 2007a: 151 Öko-Institut 2008; FNR 2005b: 195; FNR 2005c: 191; ASUE 2005: 21; KEA 2005: 16; Wirtschaftsministerium BadenWürttemberg 2003: 36; CBT 1998: 32). Die Ergebnisse dieser Auswertung sind die in Abbildung 5-11 abgetragenen Investitionskosten. In den spezifischen Kosten pro kWth installierte Leistung sind neben den Investitionen für Grund(Biomasse) und Spitzenlastkessel (Erdgas) auch die Aufwendungen für Gebäude, Elektrotechnik, Rauchgasreinigung/Filteranlage und (bei der gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme) ein Modul zur Stromerzeugung bereits enthalten. Die Anlage B-BHKW enthält die Aufwendungen, die für das Modul zur Deckung der Mittel- und Spitzenlast (Erdgas) erforderlich sind, bei HHKW, HHW, SHW, P-BHKW ist ein Modul zur Deckung der Spitzenlast (Erdgas) inbegriffen. Als weitere Komponente sind die Abrisskosten mit 4 % der Investitionssumme in die Kalkulation eingegangen.

150

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Heiz- und Heizkraftwerke €/kW

Pelletheizungen

1.000 800

1.500 1.200 900 600 300 0

€/kW

0

20

600

40

60

80

100 120

kWth

400 200 0 0

2.000

HHKW

4.000

HHW

6.000 kWth SHW

8.000

B-BHKW

10.000

P-BHKW

12.000

Ph

Abbildung 5-11: Investitionskosten für Konversionsanlagen (in Abhängigkeit zur installierten Gesamtleistung inklusive Erdgas-Spitzenlastkessel) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Ortinger 2007: 62; FNR 2007a: 151; Öko-Institut 2008; FNR 2005b: 195; FNR 2005c: 191; ASUE 2005: 21; KEA 2005: 16; Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 2003: 36; CBT 1998: 32

Es ist zu erkennen, dass die spezifischen Investitionskosten aller Technologien mit steigenden Leistungsgrößen deutlich sinken. Insbesondere HHW, PBHKW und bei kleinen Leistungen B-BHKW heben sich wegen bereits entwickelter und relativ einfacher Technologien von den anderen durch günstige Konditionen hervor. HHKW und SHW verzeichnen auf Grund der beinhalteten Kosten für Dampfmaschine beziehungsweise Gewebefilter die höchsten spezifischen Investitionen. Im Bereich der Betriebskosten werden für die jährlich zu zahlenden Versicherungsbeiträge zusätzlich 0,5 % sowie für Wartung, Reparaturen, Betriebsstoffe und Ascheentsorgung 2,0 % pro Jahr der Investitionen der Konversionsanlage in Ansatz gebracht. Für Betrieb (inklusive Pumpstrom) und Instandhaltung des Verteilnetzes werden 1 % fällig (vgl. HMULV 2006: 68). Als Eigenstrombedarf wird in Anlehnung an Hartmann bei allen Versorgungssystemen mit Ausnahme der Biogasanlagen ein Anteil von 0,7 % der thermisch erzeugten Energie zu

5.3 Ökonomische Analyse

151

Grunde gelegt (vgl. Hartmann 2002b: 511, 516). Bei den Biogasanlagen wird der Eigenstrombedarf über die erzeugte Menge an Strom hergeleitet, es wird von einem Anteil des Eigenstrombedarfs in Höhe von 5,5 % ausgegangen (vgl. FNR 2005c: 196). Die Kosten des Strombezugs entsprechen, wie die Stromerlöse, dem Durchschnittspreis für Grundlaststrom an der Leipziger Börse (vgl. website Leipziger Strombörse; siehe Kapitel 5.3). Für die Berechnung der betriebsgebundenen Kosten wird ein durchschnittlicher anlagenspezifischer Personalbedarf unterstellt, der Anhang 5-5 zu entnehmen ist. Damit sind die Tätigkeiten im Bereich der kaufmännischen (etwa für Verwaltung und Heizkostenabrechnung) und technischen Betriebsführung abgedeckt. Bei Pelletheizungen (PH) und Erdgas-Brennwertkesseln (Ref) ist kein Personalbedarf erforderlich. Die Löhne werden pauschal mit 40.000 € pro Arbeitskraft und Jahr kalkuliert (vgl. FNR 2005b: 205). Als weitere wichtige Komponente an den Gesamtkosten sind in Abbildung 512 die Kosten der Wärmeverteilung (Kunststoffmantelrohr) in Abhängigkeit zum Durchmesser abgetragen. Enthalten sind sowohl Material- als auch Verlegungskosten. Auch wenn die Kosten der Wärmeleitung sich normalerweise nicht linear verhalten, kann in einer analytischen Näherung von einem linearen Zusammenhang ausgegangen werden, weil die Krümmung extrem flach ausfällt (vgl. KEA 2005: 19). Nast weist darauf hin, dass in Skandinavien deutlich geringere Verteilkosten zu Buche schlagen54. Hier werden Kosten erreicht, die um den Faktor 3 geringer sind. Dies lässt auf Einsparpotenziale im Falle größerer Bauvolumen hoffen (vgl. Nast 2004: 13). Zu den reinen Verteilungskosten müssen zusätzlich die Aufwendungen für die Hausanschlussstationen addiert werden, deren Kosten in Anhang 5-6 enthalten sind. Um die Bereitstellung von Brauchwasserwärme zu ermöglichen, werden zusätzlich Speicher-Brauchwassererwärmer berücksichtigt. Der Jahresnutzungsgrad der gesamten Hausstationen wird mit 97 % veranschlagt.

€/m

152

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0

50

100

150

200

250

Nennweite DN

Abbildung 5-12: Kosten der Wärmeverteilung in Abhängigkeit von der Nennweite (DN) des Verteilnetzes Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von KEA 2005; Nast 2004; Blesl 2002

5.3.2 Tragfähigkeit der Bioenergie Werden die einzelnen Kostenbestandteile mit Hilfe des Mengen-/Wertgerüst aggregiert, können die Gesamtkosten der Wärmeversorgung hergeleitet werden. In Abbildung 5-13 sind die durchschnittlichen jährlichen Gesamtkosten pro Wohneinheit (Indikator 1: €/[WE•a]) am Beispiel des Verdichtungsraums und einer Transportdistanz von 100 Kilometern dargestellt. Die Herleitung der Kosten für das konventionelle Referenzsystem wird in Anhang 5-7 dokumentiert. Grundsätzlich ergibt sich in Bezug auf die jährlichen Gesamtkosten pro Wohneinheit55 bei allen Siedlungstypen eine Reihenfolge der Versorgungssysteme, die der Abbildung 5-13 zu entnehmen ist: Holzheizwerke (HHW), Holzheizkraftwerke (HHKW) und Pelletheizungen (PH) erzielen nahezu gleiche Werte, gefolgt von Strohheizwerken (SHW) sowie mit großem Abstand PalmölBlockheizkraftwerken (P-BHKW) und Biogasanlagen (B-BHKW). Insgesamt können je nach Siedlungsform und Versorgungstechnologie deutliche Kostenunterschiede aufgezeigt werden, auf die im Folgenden näher eingegangen wird. Die günstigste Bioenergietechnologie (HHKW-vMFH-10-

5.3 Ökonomische Analyse

153

Kernstadt) liegt bei 530 €/[WE•a]; die teuerste Variante (B-BHKW-EFH-500Ländlicher Raum) hingegen erfordert jährliche Aufwendungen von rund 7.800 €/[WE•a] und ist für eine Realisierung auf keinen Fall geeignet. Auffällig sind insbesondere die Kostenspannen der Systeme B-BHKW (700 bis 7.800 €/[WE•a]) und P-BHKW (860 bis 3.400 €/[WE•a]). Bei allen im Folgenden dargestellten Kosten werden Förderungen – insbesondere die Einspeisevergütungen nach Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) – nicht eingerechnet. Bei ihrer Berücksichtigung würden die Versorgungstechnologien mit einer gekoppelten Stromerzeugung deutlich günstiger abschneiden, insbesondere Biogasanlagen würden sich um bis zu 75 % verbessern. Es ist evident, dass die Kosten der Wärmeversorgung in den einzelnen Siedlungstypen unterschiedlich hoch ausfallen. Mit sinkenden baulichen Dichten steigen die Kosten bei allen Versorgungssystemen deutlich an. Zwischen dem dichtesten Siedlungstyp (vMFH) (beispielsweise HHKW-100: 750 €/[WE•a]) und dem mit geringster Dichte (EFH) (zum Beispiel HHKW-100: 2.500 €/[WE•a]) werden Kostenunterschiede von Faktor 2,7 bis 3,5 hervorgerufen

€/[WE•a]

(beim genannten Beispiel im Verdichtungsraum um den Faktor 3,3). 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 EFH-100 HHKW

vEFH-100 HHW

SHW

MFH-100 B-BHKW

P-BHKW

vMFH-100 PH

Ref

Abbildung 5-13: Gesamtkosten der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand (Verdichtungsraum, Transportdistanz 100 Kilometer beziehungsweise bei P-BHKW 500 Kilometer) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

154

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Der Einfluss der Transportdistanz auf die jährlichen Kosten ist, gemessen am Einfluss der baulichen Dichte, gering: Bei den Versorgungssystemen HHKW, HHW und SHW variieren sie lediglich um das 1,3 bis 1,8-fache (bei HHKWEFH-Verdichtungsraum zum Beispiel zwischen 2.250 und 3.300 €/[WE•a] um den Faktor 1,4). Die Substrate für Biogasanlagen wiederum weisen eine relativ starke Sensitivität gegenüber Transportdistanzen auf (Faktor 2,6 bis 3,2). Aber auch wenn der transportbedingte Einfluss bei Biogasanlagen höher ist als bei den anderen Bioenergietechnologien (bei EFH im Verdichtungsraum beispielsweise zwischen 2.700 und 7.100 €/[WE•a], also um Faktor 2,6), fallen die siedlungsbedingten Unterschiede bei B-BHKW (Faktor 3) deutlicher ins Gewicht. Bei den Systemen P-BHKW und PH wird jeweils nur eine Transportdistanz berücksichtigt, ihre Transportsensitivität kann also nicht analysiert werden. Im Vergleich zur konventionellen Wärmeversorgung liegen die Kosten aller Bioenergiesysteme höher. Allerdings verringern sich die Kostendifferenzen mit 7.100

4.000

5.200

€/[WE•a]

3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 10

100

500

10

500

10

vEFH

EFH

HHKW

100

HHW

SHW

100

500

10

MFH

B-BHKW

P-BHKW

100

500

vMFH

PH

Ref

Abbildung 5-14: Gesamtkosten der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand (Verdichtungsraum) bei verschiedenen Transportdistanzen Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

5.3 Ökonomische Analyse

155

zunehmender Geschossflächendichte; beim Typ vMFH sind die Systeme HHKW und HHW bei Transportdistanzen bis 10 Kilometern nur um 100 €/[WE•a] beziehungsweise bis 100 Kilometer 200 €/[WE•a] teurer und befinden sich damit zumindest in einer Reichweite zur Referenzvariante. Auch im Quervergleich der drei Raumtypen sind Kostenunterschiede zu erkennen, wie Abbildung 5-15 zu entnehmen ist. So liegt das Kostenniveau im Verdichtungsraum durchschnittlich um rund 15 % niedriger als im ländlichen Raum beziehungsweise um denselben Betrag höher als in der Kernstadt. Insgesamt fallen die Unterschiede zwischen den Raumtypen somit geringer aus als die Differenzen zwischen den betrachteten Siedlungstypen und Transportdistanzen. Bei detaillierter Betrachtung der vorher am Beispiel des Verdichtungsraums diskutierten Aspekte (Vergleich von Versorgungssystemen, Siedlungstypen, Transportdistanzen sowie den Kosten des konventionellen Referenzsystems) können für die Siedlungen in der Kernstadt und im ländlichen Raum komple120% 110% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Kernstadt HHKW

HHW

Ländlicher Raum SHW

B-BHKW

P-BHKW

PH

Ref

Abbildung 5-15: Gesamtkosten der Wärmeversorgung in verschiedenen Raumtypen (im Verhältnis zum Verdichtungsraum) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

156

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

mentäre Ergebnisse zu denen des Verdichtungsraumes attestiert werden. Besonders auffällig ist lediglich die Kostensteigerung für EFH im ländlichen Raum. Die bisher dargelegten jährlichen Kosten beziehen sich auf den Gebäudebestand. Im Neubau werden auf Grund des geringeren Wärmebedarfs jedoch deutlich abweichende Kosten ausgelöst, die im Folgenden diskutiert werden. Die Abbildung 5-16 stellt die jährlichen Gesamtkosten für den Wohnungsneubau entsprechend der in Kapitel 5.2.1 festgelegten Baustandards im Verdichtungsraum dar. Durchschnittlich liegen die jährlich anfallenden Gesamtkosten fast 50 % unter denen des Bestands. Weil der Brennstoffbedarf bei diesen Versorgungsfällen deutlich geringer ausfällt, werden insbesondere die transportabhängigen Kostenbestandteile reduziert. Während die Transportabhängigkeit bei HHKW, HHW, SHW sich geringfügig unter dem Niveau des Bestands befinden, wirkt sich der Transport von Biogassubstraten (B-BHKW) in einer Größenordnung von 2,0 bis 2,5 aus. Obwohl sich die Wirkung der Transportdistanz im Vergleich zum Bestand deutlich reduziert hat, weist dieser Energieträger noch 4.000 3.500 €/[WE•a]

3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 10

100

500

10

500

10

vEFH

EFH

HHKW

100

HHW

SHW

100

500

10

MFH

B-BHKW

P-BHKW

100

500

vMFH

PH

Ref

Abbildung 5-16: Gesamtkosten der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau (Verdichtungsraum) bei verschiedenen Transportdistanzen Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

5.3 Ökonomische Analyse

157

eine hohe Transportsensitivität auf. Die siedlungsbedingten Unterschiede fallen im Neubau ähnlich aus wie im Bestand, wenngleich sich die Spannen etwas vergrößert haben. Die Kosten bei den Siedlungsformen mit den höchsten baulichen Dichten liegen um das 2,7 bis 3,8-fache unter denen mit niedrigen Dichten. Die Reihenfolge der Versorgungssysteme hat sich im Vergleich zum Bestand nicht geändert: Holzheizwerke (HHW) und Holzheizkraftwerke (HHKW) stellen vor Pelletheizungen (PH) weiterhin die günstigsten Versorgungsvarianten dar. Anschließend folgen Strohheizwerke (SHW) sowie je nach Transportdistanz Biogasanlagen (B-BHKW) oder Palmöl-Blockheizkraftwerke (P-BHKW). Insbesondere die Tragfähigkeit von Palmölblockheizkraftwerken (P-BHKW) verbessert sich im Vergleich zu den anderen Bioenergieanlagen wegen des hohen Einflusses der Brennstoffkosten im Neubau merklich. Die Nutzung von Pelletheizungen bietet sich vor allem im Einfamilienhausbereich niedriger Dichte an. Vergleicht man die Gesamtkosten für die Wärmeversorgung der Bioenergie im Neubau mit einem konventionellen Referenzsystem, so wird deutlich, dass alle Bioenergieoptionen mit höheren Gesamtkosten verbunden sind. Die Versorgung im Typ vMFH kommt der konventionellen Referenzversorgung noch am HHW

P-BHKW

Ref

PH

EF H vM B FH -B EF H vM N FH -N EF H vM B FH -B EF H vM N FH -N EF H vM B FH -B EF H vM N FH -N EF H vM B FH -B EF H vM N FH -N

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Brennstoffbereitstellung

Konversion

Verteilung

Abbildung 5-17: Kostenstruktur in Bestand und Neubau (Verdichtungsraum) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

158

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

nächsten, verfehlt diese aber um immerhin 200 €/[WE•a] (Transportdistanz 100 Kilometer). Bei der Betrachtung der Kostenstrukturen der Versorgungssysteme, die Abbildung 5-17 zu entnehmen sind, fallen die Unterschiede zwischen Bestand und Neubau ins Auge. Dargestellt sind die prozentualen Anteile der Brennstoffbereitstellung (Anbau, Aufbereitung, Erfassung und Transport), Konversion sowie Wärmeverteilung. Es ist ersichtlich, dass die überwiegend investiven Aufwendungen für Konversion und Verteilung den Großteil der Kosten einnehmen, im Bestand können sie zusammen einen Anteil von 40 bis 60 % erreichen. Lediglich beim Versorgungssystem P-BHKW liegen sie wegen der hohen Brennstoffkosten unter einem Wert von 40 %. Im Neubau steigt der Anteil der Aufwendungen für Konversion und Wärmeverteilung bei allen Versorgungssystemen merklich an und erreicht einen Anteil von bis zu 80 %. Neben den jährlichen Gesamtkosten werden als zweiter wesentlicher Indikator die jährlichen spezifischen Wärmebereitstellungskosten in €/MWh ermittelt. Beispielhaft für die Wärmebereitstellungskosten sind die Ergebnisse für EFH und vMFH (im Verdichtungsraum) in Abbildung 5-18 abgetragen. Während die jährlichen Gesamtkosten pro Wohneinheit im Neubau sinken, kommt es bei den spezifischen Wärmebereitstellungskosten zu einer diametral entgegengesetzten

€/MWh

Entwicklung: Die Bereitstellungskosten für Wärme liegen im Neubau um das 1,2 350 300 250 200 150 100 50 0 EFH-B

vEFH-B

HHKW

MFH-B

HHW

vMFH-B

SHW

EFH-N

B-BHKW

vEFH-N

P-BHKW

MFH-N

PH

vMFH-N

Ref

Abbildung 5-18: Spezifische Wärmebereitstellungskosten in Bestand und Neubau (Verdichtungsraum; Transportdistanz: 100 Kilometer) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

5.3 Ökonomische Analyse

159

bis 2,3-fache über denen des Bestands. Grund hierfür ist ein relativ kleiner Anteil der Brennstoffkosten (und ein hoher Anteil der Investitionskosten) an den Gesamtkosten für Bioenergieanlagen, so dass sich ein geringerer Wärmebedarf nur bedingt positiv auf die Bereitstellungskosten der Wärme niederschlägt. Überproportional hoch sind die Zunahmen im Einfamilienhausbau, da hier die Aufwendungen für die Wärmeverteilung (und die Wärmeverluste) am deutlichsten durchschlagen und die spezifischen Kosten pro installierte Leistung für kleinere Konversionsanlagen zunehmen. Abbildung 5-19 belegt den Zusammenhang zwischen den Wärmebereitstellungskosten und der Geschossflächendichte: Mit zunehmender Geschossflächendichte sinken die Bereitstellungskosten aller Versorgungssysteme – hier dargestellt am Beispiel von HHW, PH und Ref. Es ist zu erkennen, dass die Bereitstellungskosten im Neubau (durchgezogene Linie) über denen des Bestands (gestrichelte Linie) liegen. Die Referenzversorgung ist für beide Versorgungsfälle die günstigere Alternative: Der Unterschied zwischen Referenzsystem und den Bioenergieanlagen fällt im Neubau zudem deutlicher aus als im Be250

€/MWh

200 150 100 50 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Geschossflächendichte HHKW-B

PH-B

Ref-B

HHKW-N

PH-N

Ref-N

Abbildung 5-19: Spezifische Wärmebereitstellungskosten in Abhängigkeit zur Geschossflächendichte Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

160

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

stand. Gleichzeitig reduziert sich die Differenz zwischen der Bioenergieversorgung und der fossilen Referenz mit zunehmender Geschossflächendichte. Es ist evident, dass die Kosten für Holzheizwerke im Vergleich zu Pelletheizungen günstiger ausfallen, bei geringen Dichten (Geschossflächendichte < 0,3) wird dieses Verhältnis allerdings umgekehrt. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Unterschiede bei den Wärmebereitstellungskosten zwischen den einzelnen Siedlungstypen geringer ausfallen als bei den Gesamtkosten. Im Bestand liegen die Bereitstellungskosten im Siedlungstyp EFH beispielsweise um den Faktor 1,3 bis 1,5 über denen des Typs höchster Siedlungsdichte (vMFH). Im Neubau ist hier sogar ein Faktor von 1,5 bis 2,2 zu bilanzieren. Bei den jährlichen Gesamtkosten sind im Gegensatz dazu Unterschiede um das 2,7 bis 3,8-fache aufgetreten. Die Reihenfolge der untersuchten Technologien verändert sich bei Berücksichtigung der spezifischen Bereitstellungskosten nicht. Am Beispiel des Versorgungsfalls vMFH-100 (Bestand, Verdichtungsraum) kann veranschaulicht werden, dass Holzheizwerke (HHW) und Holzheizkraftwerke (HHKW) (beide 70 €/MWH) sowie Pelletheizungen (80 €/MWh) die günstigsten Varianten darstellen. Ihnen folgen Strohheizwerke (SHW) mit 85 €/MWh sowie schließlich Palmöl-Blockheizkraftwerke (PBHKW) mit 100 €/MWh und Biogasanlagen (B-BHKW) mit 130 €/MWh. Neben dem Wohnungssektor werden drei Versorgungsvarianten im Bereich der öffentlichen Objektversorgung (Schule, Schwimmbad, Krankenhaus) im Hinblick auf die Wirkung ihrer Integration in die Wärmeversorgung untersucht. Insgesamt ergibt sich bei allen Versorgungssystemen ein ähnliches Bild, weshalb hier lediglich die Ergebnisse für HHKW (100 Kilometer, Verdichtungsraum) erläutert werden. Wie Abbildung 5-20 zu entnehmen ist, besteht durch die Integration öffentlicher Versorgungsaufgaben die Möglichkeit, die Bereitstellungskosten der Wärmeenergie erheblich zu reduzieren. Dargestellt sind die drei Varianten Schule, Schwimmbad und Krankenhaus. Abgetragen ist der Betrag (€/MWh), um den sich die durchschnittlichen Bereitstellungskosten bei Integration verringern.

5.4 Ökologische Analyse

161

Im günstigsten Fall (Integration eines Krankenhauses in das Versorgungssystem für EFH-N-100) werden die spezifischen Bereitstellungskosten von 230 €/MWh um 80 €/MWh reduziert und nähern sich dem Wert des Bestands (105 €/MWh) deutlich an. Im verdichteten Mehrfamilienhausbau (vMFH-N-100) wiederum kommt es, ausgehend von Bereitstellungskosten in Höhe von 110 €/MWh, zu einer Ersparnis von 20 €/MWh. Auch hier wird der Wert des Bestands (70 €/MWh) verfehlt. Es ist auffällig, dass das Reduzierungspotenzial im Bestand mit 20 €/MWh (EFH-B-100) beziehungsweise 5 €/MWh (vMFH-B100) deutlich geringer ausfällt. Die Reduzierung ist also dort besonders hoch, wo die Wärmeverbrauchsdichte verhältnismäßig gering ausfällt. Angesichts der hohen Bereitstellungskosten im Neubau und des gleichzeitig hohen Reduzierungspotenzials bietet die Integration der Versorgung öffentlicher Großobjekte somit vor allem im Neubau eine gute Gelegenheit, günstige Kosten zu erzielen.

€/MWh

EFH-B-100

vMFH-B-100

EFH-N-100

vMFH-N-100

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 mit Schule

mit Schwimmbad

mit Krankenhaus

Abbildung 5-20: Integration öffentlicher Einrichtungen (am Beispiel von HHKW) und Reduktion der spezifischen Bereitstellungskosten Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.3.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

5.4 Ökologische Analyse Um sowohl direkte als auch indirekte Emissionen der Bioenergie zu bilanzieren, stellen Prozesskettenanalysen ein gängiges und weit verbreitetes Verfahren dar.

162

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Dabei wird die Bereitstellung eines Produktes zunächst in ihre einzelnen Prozesse beziehungsweise Teilsysteme untergliedert. Es werden alle relevanten Stoffund Energieströme vom Hauptprozess sowie den vor- und nachgelagerten Teilprozessen erfasst und schließlich zu einem Wert für den Gesamtprozess aufsummiert (vgl. König 2009; König/Eltrop 2007: 100; Moerschner et al. 2002: 255; Borken et al. 1999: 11; Reinhardt/Stelzer 1997: 67). Bei dieser Bilanzierung wird der gesamte Lebensweg „von der Wiege bis zur Bahre“ untersucht. Ausgehend vom Anbau der Bioenergieträger bis zur Verteilung der Energie an den Nutzer fließen alle Aufwendungen in die Bewertung ein. Diesem Ansatz folgend werden auch in der vorliegenden Arbeit die genutzten Maschinen und Anlagen, deren Bau, Betrieb und Rückbau sowie alle notwendigen Betriebs- und Hilfsmittel (etwa Energie, Kraftstoff und Düngemittel) bilanziert. Die Durchführung von Prozesskettenanalysen, insbesondere wenn sie entsprechend der genormten Verfahren der Lebenszyklusanalyse beziehungsweise Emissionen

Energie

Anlagen

Brennstoffbereitstellung

Maschinen

Konversionstechnologien

Material

Hilfsmittel

Betriebsmittel

Wärmeverteilung

Versorgungsfälle

Anbau,Ernte, Erfassung Transport

Rückbau und Entsorgung Emissionen

Abbildung 5-21: Bilanzierungsrahmen und Detailtiefe der Auswertung Quelle: Darstellung nach König 2009; König/Eltrop 2007

Emissionen

5.4 Ökologische Analyse

163

der Ökobilanzierung vorgenommen wird, ist mit einem erheblichen Bilanzierungsaufwand verbunden (vgl. DIN 1997). In Abbildung 5-21 ist der gesamte Bilanzierungsrahmen der vorliegenden Arbeit durch die gestrichelten Linien abgegrenzt. Allerdings wird die ökologische Analyse im Rahmen dieser Arbeit nicht an die genormten Lebenszyklusanalysen beziehungsweise die Ökobilanzierung angelehnt, sondern greift auf aggregierte Daten aus der GEMISDatenbank56 (Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme) zurück, um Emissionsfaktoren abzuleiten. Es handelt sich dabei um eine Berechnungssoftware, in deren Datenbank die Ergebnisse vieler Forschungseinrichtungen fortlaufend eingearbeitet werden. Im Fall der Biogasanlagen werden zusätzlich auch die Ergebnisse von König herangezogen (vgl. Öko-Institut 2008; König 2009). Die Detailtiefe der Untersuchung ist in der Abbildung durch den grau hinterlegten Kasten gekennzeichnet. Es wird also nicht jeder Teilschritt wie etwa der Material- und Kraftstoffaufwand für einen Traktor separat bilanziert, um dann mit Hilfe der Maschinenarbeitsstunden auf die kumulierten Emissionen für verschiedene Energieträger und Transportdistanzen zu schließen. Vielmehr werden für die in den Kapiteln 2.1 und 5.1.2 definierten Teilbereiche – also Bereitstellung (unterteilt in Anbau, Ernte und Erfassung einerseits sowie Transport andererseits), Konversion und Wärmeverteilung – jeweils aggregierte Werte beziehungsweise Emissionsfaktoren ermittelt (vgl. QM-Holzheizwerke 2004: 17). Anschließend werden die Ergebnisse für die vier Teilbereiche zu einem Gesamtwert zusammengeführt und können dann für die Bewertung der ausgewählten Siedlungsformen und Versorgungssysteme herangezogen werden. Die betrachteten Prozessketten enden mit der Hausstation der Nutzer. Mit dem beschriebenen Vorgehen ist es zwar nicht möglich, ein Höchstmaß an Exaktheit zu erzielen, jedoch kann durch Auswertung eine sichere größenordnungsmäßige Einordnung der Emissionen über den gesamten Lebensweg der Bioenergie vorgenommen werden. Im Fall der Kraft-Wärme-Kopplung ist zu beachten, dass die ökonomischen und ökologischen Aufwendungen auf die Koppelprodukte Wärme und Strom aufgeteilt werden müssen. Eine Möglichkeit57 zur Aufteilung ist die sogenannte

164

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Exergie-Allokation, bei der unterschiedliche Güten von Energiewandlern berücksichtigt werden (vgl. Schaumann 2002: 1; Backhaus/Schlichting 1984: 58; siehe Kapitel 5.4.2). In der Praxis häufiger angewandt – und deshalb auch für die ökologische Bilanzierung vorwiegend genutzt – wird eine energetische Betrachtung. Es werden die Emissionen und Flächenbedarfe des Nebenprodukts (in diesem Fall Strom) berechnet und (entsprechend des Anteils am Gesamtprodukt) vom Gesamtwert subtrahiert. Als Datengrundlage zur Ermittlung von CO2-Äquivalent-Emissionen und Staubemissionen wird die GEMIS-Datenbank herangezogen und interpretiert. Für die Berechnung der Flächeninanspruchnahme wiederum wird auf die Annahmen und Ergebnisse der Potenzialberechnungen zurückgegriffen (vgl. ÖkoInstitut 2008; siehe Kapitel 4-2). Mit den beschriebenen Arbeitsschritten werden im Sinne einer ökologischen Bewertung folgende Indikatoren ermittelt (siehe Kapitel 2.1): x Indikator 3: CO2-Äquivalent-Emissionen als global treibhauswirksame Emissionen in kg/[WE•a] x Indikator 4: Staub-Emissionen als lokal wirksame Emissionen in kg/[km²•a] x Indikator 5: Flächeninanspruchnahme für den Aufwuchs der Biomasse in m²/[WE•a]

5.4.1 Relevante Prozesse und Prozessketten Bei der Bereitstellung der Biomasse frei Konversionsanlage werden CO2Äquivalent-Emissionen erzeugt, die im Folgenden bilanziert werden. In Abbildung 5-22 sind spezifische CO2-Äquivalent-Emissionen aufgetragen, die durch Anbau, Ernte und Erfassung induziert werden. Sie sind bezogen auf die erzeugte Energie am Ende der Konversionsanlage. Bei der Bewertung der Versorgungssysteme schlägt sich dies bei allen kollektiven Systemen insofern nieder, als dass für die Verluste der Wärmeverteilung zusätzlich CO2-Äquivalent-Emissionen eingerechnet müssen. Beim individuellen Versorgungssystem Pelletheizung (PH) ist dies nicht erforderlich.

5.4 Ökologische Analyse

30

165 60

72 72

142

25

g/kWh

20 15 10 5 0 rest Wald

W) W) llen 0km strat (HH K stholz (HH hquaderba ubstrat 10km) beziehungsweise im schlechtesten Fall um den Faktor 40

166

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

(für SHW) über denen der anderen Energieträger. Dies liegt vor allem daran, dass Rodung und Abbrennen der vorherigen Plantage bei der Bilanzierung genauso berücksichtigt werden wie die aufgewandten Düngemittel. Die Werte der Bereitstellung von Palmöl beziehen sich auf eine Plantagengröße von 1.000 Hektar; berücksichtigt wird nicht, dass indirekte Veränderungen der Flächennutzung ausgelöst werden und sich die Boden-Kohlenstoff-Bilanz verändern können. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass jeweils 50 % des Palmöls aus Plantagen mit konventionellen beziehungsweise organischen Düngern stammen. Bei Extraktion und Raffination des Palmöls wird ebenfalls eine Kombination von Anlagen zu Grunde gelegt: Während (bilanziell) 50 % keinen Strom beziehen (da die entstehenden Abwässer zur Erzeugung von Biogas und zur anschließenden Verstromung genutzt werden), verfügen 50 % der Einrichtungen über keine eigene Stromerzeugung. Im Verfahrensschritt der Bereitstellung werden auch durch den Transport der Biomasse bis zur Konversionsanlage CO2-Emissionen verursacht. Diese sind in Abbildung 5-23 als spezifische Emissionen pro erzeugter Wärmeenergie frei 30

g/kWh

500 km

20

500km 500km

0

100km 10km

100km 10km

W) W) llen s trat (HHK stholz (HH hquaderba iogassub z l o B re resth Stro Wald Wald

100 km

10

ts öl Palm Holzpelle

Abbildung 5-23: CO2-Äquivalent-Emissionen beim Brennstofftransport Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Öko-Institut 2008

5.4 Ökologische Analyse

167

Anlage dargestellt. Für die Bereitstellung der Energieträger Waldrestholz (HHKW und HHW), Strohballen (SHW) und Biogassubstrate (B-BHKW) sind jeweils die Transportdistanzen 10, 100 und 500 Kilometer dargestellt, wobei die unterste Markierung die CO2-Äquivalent-Emissionen bei einer Transportdistanz von 10 Kilometern angibt. Die weiteren Markierungen zeigen die Werte an, die durch den Transport bei einer Distanz von 100 Kilometern beziehungsweise 500 Kilometern zusätzlich erzeugt werden. Entsprechend der in Kapitel 5.2 getroffenen Grundannahmen wird für Palmöl (P-BHKW) nur eine Transportdistanz von 500 Kilometer, bei der Versorgung von Heizungen mit Pellets (PH) nur eine von 100 Kilometer berücksichtigt. Eingerechnet sind in der untersten Markierung auch die Anteile der CO2-Äquivalent-Emissionen in den Vorketten, die transportbedingt sind. Dies wirkt sich wiederum beim Palmöl besonders markant aus, da als Vorketten sowohl der Transport von der Palmplantage zur Weiterverarbeitung (Ölextraktion und Raffination) als auch der Umschlag und die Verschiffung von Indonesien oder Malaysia bis zum Rotterdammer Hafen einbezogen werden. Die CO2-Äquivalent-Emissionen, die der Konversion zugerechnet werden müssen, beinhalten die direkten Emissionen bei der Konversion sowie die Materialien, die bei der Fertigung der Konversionsanlage mit Kessel, Elektronik und Filter anfallen sowie alle dabei benötigten Hilfsmittel. Die direkten Emissionen von Bioenergieanlagen werden in hohem Maße von den Feuerungstechnologien und der Betriebsweise beeinflusst. Aus diesen Gründen wird in vielen Veröffentlichungen eine Spannbreite an Emissionen angegeben. Für diese Arbeit ist die Ermittlung solcher Spannen nicht zielführend und die Thematisierung dieser Varianz nicht Kernthema, so dass die Erfassung eines Mittelwertes der emittierten CO2-Äquivalent-Emissionen angestrebt wird. Grundsätzlich ist es plausibel, dass die Höhe der spezifischen CO2Äquivalent-Emissionen pro erzeugter Einheit Wärme entscheidend von der Leistung der Anlage abhängig ist: „Unter sonst völlig gleichen Bedingungen emittiert ein großer Motor mehr Schadstoffe als ein kleiner. Ein weiterer Effekt besteht allerdings darin, dass die Relation theoretisch nicht rein proportional ist. Aus physikalischen Gründen wie etwa der günstigeren Volumen/Oberflächen-

168

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Relation bei großen Motoren sind ihre Verbräuche und Emissionen bezogen auf die Nennleistung niedriger als bei kleinen Motoren“ (Borken et al. 1999: 32). Diese Aussage ist auf Fahrzeugmotoren bezogen, aber auch bei Anlagen zur Wärmeerzeugung kann von einem solchen Zusammenhang ausgegangen werden, da Material- und Flächenaufwand für Gebäude, Kessel, Elektronik mit ihrer Größe überproportional sinken (vgl. FNR 2005b: 147). Die Ermittlung der (von der Anlagengröße abhängigen) Emissionen durch die Konversionen wird auf Grundlage der GEMIS-Daten durchgeführt, wobei die Bilanzierung für die Grund- und Spitzenlastkessel getrennt berechnet wird. Bei GEMIS liegen allerdings nur Daten über eine Auswahl an Leistungsgrößen vor. Überschreiten die in dieser Studie betrachteten Kesselleistungen den in GEMIS aufgeführten Maximalbereich beziehungsweise unterschreiten sie den Minimalbereich, werden die spezifischen Emissionen mangels alternativer Datengrundlagen in analytischer Näherung als gleichbleibend bilanziert. Die mit diesem Vorgehen erzielten Ergebnisse sind insofern realitätsnah und plausibel, Heiz- und Heizkraftwerke

Pelletheizungen g/kWh g/kWh

15

30

14 13 12 11

25

0,01

0,02

g/kWh

0,03

0,04

0,05

MWth

20 15 10 5 0 0,5

1 HHKW HHKW

3 MWth HHW HHW

SHW SHW

5 P-BHKW P-BHKW

6 PH

Abbildung 5-24: CO2-Äquivalent-Emissionen bei der Konversion Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Öko-Institut 2008

5.4 Ökologische Analyse

169

weil grundsätzlich von einer asymptotischen Annäherung der Emissionsfrachten an die x-Achse ausgegangen werden kann. Die Ergebnisse wurden mit anderen Untersuchungen abgeglichen, sie befinden sich innerhalb der üblichen Bandbreite an Emissionen (vgl. König 2009; König/Eltrop 2007; Wolff 2005; EMPA 2003). Die spezifischen Emissionsfaktoren (g/kWh), die mit der oben beschriebenen Vorgehensweise ermittelt wurden, sind Abbildung 5-24 zu entnehmen. Ausgenommen von dieser Vorgehensweise ist B-BHKW, für das ein einheitlicher Emissionsfaktor von 2,37 g/kWh angesetzt wird. Neben B-BHKW sind besonders die niedrigen CO2-Äquivalent-Emissionen für P-BHKW auffällig, während HHW und vor allem SHW und HHKW relativ hohe Werte aufweisen. Weiterhin werden durch den Materialaufwand und die Verlegung der Wärmeverteilnetze CO2-Emissionen ausgelöst. In der GEMIS-Datenbank ist eine Unterscheidung zwischen Ein- und Mehrfamilienhäusern enthalten. Durch eine lineare Transformation werden die Werte für die verdichteten Siedlungsformen (vEFH und vMFH) abgeschätzt. Eine Unterscheidung hinsichtlich der Raumtypen, in denen sich die Siedlungen befinden, wird wegen der geringen Detailtiefe der Ausgangsdaten nicht vorgenommen. Auf Grund des geringeren Gesamtwärmebedarfs im Neubau nehmen die spezifischen CO2-Äquivalent-Emissionen pro 30 25 g/kWh

20 15 10 5 0 EFH-B

EFH-N vEFH-B vEFH-N MFH-B MFH-N vMFH-B vMFH-N

Abbildung 5-25: CO2-Äquivalent-Emissionen bei der Wärmeverteilung Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Öko-Institut 2008

170

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

erzeugte Kilowattstunde verglichen mit dem Bestand deutlich zu, wie Abbildung 5-25 veranschaulicht. Die Abweichungen der spezifischen CO2-ÄquivalentEmissionen zwischen den vier Siedlungstypen fallen relativ gering aus. Als individuelles Versorgungssystem werden bei Pelletheizungen (PH) keine CO2Äquivalent-Emissionen für die Wärmeverteilung eingerechnet. Für die erdgasbefeuerten Spitzenlastkessel werden ebenfalls leistungsunabhängige Emissionsfaktoren gewählt, die für den gesamten Lebenszyklus (Bereitstellung, Konversion) mit aggregierten Werten betrachtet werden. So schlagen das Referenzsystem mit 252,33 g/kWh und der Spitzenlastkessel mit 286,01 g/kWh zu Buche. Im Gegensatz zu den kumulierten CO2-Äquivalent-Emissionen werden bei den Staubemissionen nur die direkten Emissionen ermittelt, da im Gegensatz zu der globalen Wirkung der Treibhausgasemissionen hier die lokale Betroffenheit von Bedeutung ist. Zudem entstehen relevante Mengen an Staubemissionen nur bei der Konversion, die Emissionen durch Produktion und Anlieferung sind vernachlässigbar gering und die Emissionen bei der Verlegung der Verteilnetze werden nur während der Bauphase, also einem kurzen Zeitraum, hervorgerufen. Wegen der lokalen Bedeutsamkeit kommt bei der Bewertung der ökotoxischen Wirkung von Staubemissionen hinzu, dass nicht nur die Emissionen der Bioenergiesysteme relevant sind, sondern auch die bereits existierenden Staubemissionen beziehungsweise Hintergrundbelastungen (etwa durch Verkehr oder Industriebetriebe). Auf Grund der Vielfalt der Einflussfaktoren und weil die Vorbeziehungsweise Hintergrundbelastungen nicht einfach auf die vorliegende Raum- und Siedlungstypisierung übertragen werden können, werden sie in der vorliegenden Arbeit nicht weiter berücksichtigt. Die Staubemissionen werden nicht wie die CO2-Äquivalent-Emissionen in Relation zu den Wohneinheiten bilanziert, sondern werden in Bezug zu einem Flächenwert (km² Bruttowohnbauland) gesetzt, um die lokale Betroffenheit widerspiegeln zu können. Die Staubemissionen werden aus der GEMIS-Datenbank abgeleitet (vgl. Öko-Institut 2008). In der Datenbank werden alle Staub-, Russ- und Partikel-

5.4 Ökologische Analyse

171

80 70

mg/kWh

60 50 40 30 20 10 0 HHKW

HHW

SHW

B-BHKW P-BHKW

PH

Abbildung 5-26: Spezifische Staubemissionen Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage Öko-Institut 2008

emissionen unter dem Parameter „Staub“ zusammengefasst, es wird keine Unterscheidung entsprechend des Partikeldurchmessers (PM 10) vorgenommen. Eine Abhängigkeit von der installierten Leistung lässt sich auf Grundlage der GEMIS-Daten nicht feststellen, es werden deshalb einheitliche Emissionsfaktoren verwendet. Bei den in Abbildung 5-26 dargestellten Werten ist zu beachten, dass sie sich auf die erzeugte Wärme am Ausgang der Anlage beziehen. Die tatsächlichen Werte fallen bei allen netzgebundenen Versorgungssystemen deshalb entsprechend höher aus, weil hier zusätzlich die Wärmeverluste bei der Verteilung berücksichtigt werden müssen. Bei den Pelletheizungen (PH) ist dies hingegen nicht der Fall. Während das konventionelle Referenzsystem mit 1,01 mg/kWh veranschlagt wird, werden beim Erdgas-Spitzenlastkessel 0,56 mg/kWh zu Grunde gelegt. Auch die in Anspruch genommene Fläche für den Anbau der Biomasse kann nicht auf die einzelnen Komponenten des Versorgungssystems umgerechnet werden, sondern muss in Bezug zum Gesamtprodukt bilanziert werden. In der aufgeführten Abbildung (5-27) ist der Energiegehalt pro Hektar und Jahr frei Konversionsanlage abgebildet, die Werte stellen Nettohektarerträge dar, sie

172

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

beinhalten also bereits die in Kapitel 5.2.2 (Tabelle 5-3) aufgeführten Verluste bei der Bereitstellung. Datengrundlage sind die Hektarerträge, die der Potenzialuntersuchung zu Grunde liegen (siehe Kapitel 4-2). Eine grundlegende Schwierigkeit bei der Ermittlung der Flächenhektarerträge besteht darin, dass bei den untersuchten Versorgungssystemen Ernterückstände (HHW, HHKW, SHW), Nebenprodukte (PH), Energiepflanzen (P-BHKW) sowie Nebenprodukte und Energiepflanzen (B-BHKW) als Energieträger zum Einsatz kommen. Diese sind insofern schwer miteinander zu vergleichen, weil mit Ausnahme der Energiepflanzen auf jeder Flächeneinheit weitere stoffliche Nutzungen stattfinden. Werden die Hauptprodukte nicht berücksichtigt, sind Ernterückstände und Nebenprodukte den Energiepflanzen in Bezug auf den Flächenertrag grundsätzlich unterlegen. Es bestehen verschiedene methodische Lösungsansätze die Bilanzgrößen den Kuppelprodukte zuzuordnen (vgl. Stelzer 1999: 10): Ein Ansatz zur Herstellung vergleichbarer Verhältnisses ist es, die Aufwendungen für die Herstellung der anderen stofflichen Nutzungen zu erfassen und im Verhältnis zum Massen- oder Volumenanteil vom Gesamtwert abzuziehen. Andererseits kann eine Gutschrift vorgenommen werden, wenn das Kuppelprodukt ein anderes Produkt ersetzt. In diesem Fall entspricht die Gutschrift der Höhe der Aufwendungen, die durch die 60

MWh/[ha•a]

50 40 30 20 10 0 Waldrestholz

Strohquaderballen

Maissilage

Palmöl

Abbildung 5-27: Nettohektarerträge frei Konversionsanlage Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in Kapitel 4.2 aufgeführten und dokumentierten Daten sowie Chow/Mohd 2007; Ifeu 2007; Özdemir/Eltrop 2007

5.4 Ökologische Analyse

173

Substitution eingespart werden. In der vorliegenden Untersuchung wird eine andere Möglichkeit gewählt: Die Biomasse, die als Ernterückstand oder Nebenprodukt anfällt, wird ausgehend von den in Kapitel 4-2 getroffenen Angaben hochgerechnet. Dies geschieht unter der Annahme, dass auch das Hauptprodukt einer energetischen Nutzung zugeführt wird. Es werden also nicht die Aufwendungen oder die substituierbaren Aufwendungen angerechnet, sondern der zusätzlich erzielbare Energieertrag. Bei Holzhackschnitzeln wird folglich nicht ein Ertrag von 2,9 fm/ha, sondern der gesamte jährliche Holzzuwachs Baden-Württembergs in Höhe von 13,8 Vfm/ha beziehungsweise 11,05 fm/ha zu Grunde gelegt. Bei Stroh wird im Gegensatz zur Potenzialanalyse davon ausgegangen, dass sowohl das gesamte Hauptprodukt (Getreide) als auch das gesamte anfallende Stroh (und nicht nur ein Anteil dessen) genutzt werden kann. Bei Mais wird wie bei der Potenzialabschätzung der durchschnittliche Ertrag für Silomais in Baden-Württemberg (43,5 t FM/ha) herangezogen. Bei den Ölfrüchten von Palmen wird neben dem Ertrag an Palmöl aus dem Fruchtfleisch der Energiegehalt von Fasern, Fruchthüllen, Fruchtbündeln, Kernöl und Presskuchen angerechnet – die Nutzholzentnahme hingegen nicht (vgl. Chow/Mohd 2007: 62; Ifeu 2007: 10). Da Holzpellets als Nebenprodukt des holzverarbeitenden Gewerbes anfallen, wird bei diesem Bioenergieträger kein Flächenbedarf bilanziert. Als Energiepflanzen verfügen Palmöl und Mais über höhere Hektarerträge als die anderen Bioenergieträger. Während in der Abbildung der Energieträger, die für das Versorgungssystem B-BHKW benötigt werden, nur die Maissilage aufgeführt ist, wird bei der Berechnung von Indikator 5 (Flächeninanspruchnahme in m²/[WE•a]) je nach Transportdistanz ein 80-prozentiger oder 20prozentiger Anteil von Gülle berücksichtigt. Für diesen wird die Flächeninanspruchnahme mit Null bilanziert. Die Angaben beim Palmöl stützen sich auf Daten einer Untersuchung, die am Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) durchgeführt wurde (vgl. Özdemir/Eltrop 2007: 14).

174

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

5.4.2 Wirksamkeit der Bioenergie In den Abbildungen 5-28 und 5-29 ist Indikator 1 (CO2-ÄquivalentEmissionen/[WE•a]) für Bestand und Neubau dargestellt58. Bei allen Siedlungstypen hebt sich PH mit besonders niedrigen Werten (im Bestand zwischen 340 und 800 kg/[WE•a]) gegenüber allen anderen Systemen hervor. Anschließend folgen SHW, HHW und HHKW (im Bestand zwischen 900 und 2.200 kg/[WE•a]). Die Werte für B-BHKW (im Bestand zwischen 1.900 und 4.500 kg/[WE•a]) fallen im Vergleich zu SHW bereits doppelt so hoch aus. Die Emissionen für P-HKW weisen unter den betrachteten Bioenergieanlagen mit Abstand die ungünstigsten Werte auf (im Bestand zwischen 2.200 bis 5.300 kg/[WE•a]). Im Einfamilienhausbereich des Neubaus liegen sie (wegen der Netzverluste) sogar über den Werten der konventionellen Referenzvariante. Ausschlaggebend für die hohen treibhauswirksamen Emissionen bei PBHKW sind die Aufwendungen für Anbau, Ente und Erfassung, die in Kapitel 5.4.1 näher erläutert werden. Bei der Einordnung dieses Ergebnisses muss auf eine vom Institut für Entsorgung und Umwelttechnik (Ifeu) und Wuppertal Institut (WI) durchgeführte Studie verwiesen werden, in der verschiedene mobile und stationäre Nutzungen von Palmöl analysiert werden. Je nach Anbaubedingungen und zu substituierendem Energieträger werden dort positive oder negative Klimaeffekte bilanziert (vgl. Ifeu/WI 2007). Maßgeblich für die relativ schlechten Ergebnisse von B-BHKW und P-BHKW sind die besonders hohen Anteile der Mittel-/Spitzenlast (B-BHKW), der bessere Nutzungsgrad der Erdgas-Brennwertkessel (97 %) im Vergleich zu den ErdgasSpitzenlastkesseln (90 %) sowie die auftretenden Verteilverluste. Verglichen mit den anderen Bioenergiesystemen ergeben sich bei Nutzung von B-BHKW59 somit insgesamt hohe Emissionen, auch wenn das konventionelle Versorgungssystem dennoch relativ deutlich unterboten wird. Bei P-BHKW hingegen werden nur geringfügig weniger Emissionen ausgestoßen als bei der Referenzvariante. Im Einfamilienhausbau des Neubaus wird diese sogar übertroffen. Zu berücksichtigen ist, dass den Bioenergietechnologien bei der gewählten Darstellung

5.4 Ökologische Analyse

175

6.000

kg/[WE•a]

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 EFH-100

HHKW P-BHKW

vEFH-100

HHW PH

MFH-100

SHW Ref

vMFH-100

B-BHKW

Abbildung 5-28: Kumulierte CO2-Äquivalent-Emissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand (Verdichtungsraum)* Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

6.000

kg/[WE•a]

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 EFH-100

HHKW P-BHKW

vEFH-100

HHW PH

MFH-100

SHW Ref

vMFH-100

B-BHKW

Abbildung 5-29: Kumulierte CO2-Äquivalent-Emissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau (Verdichtungsraum)* *bei P-BHKW ist nur die Transportdistanz von 500 Kilometern berechnet worden. Diese Werte liegen den Abbildungen zu Grunde. Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

176

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

keine Gutschrift für CO2-Emissionen angerechnet wurde, die der Atmosphäre beim Pflanzenwachstum zuvor entzogen wurden. Es wird auch deutlich, dass sich die Werte für den Neubau wegen der geringeren Energiebedarfe erheblich unter denen des Bestands befinden. Negativ wirken sich hier allerdings die höheren Netzverluste auf das Endergebnis aus. Insgesamt liegen die emittierten CO2-Äquivalent-Emissionen im Bestand um das 2,6 bis 3-fache über denen des Neubaus. Wie bei den Kosten sind auch bei den klimarelevanten Treibhausgasen signifikante Unterschiede zwischen den Siedlungstypen zu verzeichnen. In dem Siedlungstyp geringster Dichte (EFH) wird im Vergleich mit dem höchster Dichte (vMFH) bei allen Versorgungssystemen das 2,3-fache an Treibhausgasemissionen ausgestoßen. Die Reihenfolge der Versorgungsvarianten verändert sich nicht. Die Unterschiede zwischen den Raumtypen verlaufen komplementär zu denen der Kosten. Die Werte im Verdichtungsraum liegen durchschnittlich rund 15 % unter denen des ländlichen Raums sowie rund 15 % über dem Niveau der Kernstadt. Auch der Transportentfernung kommt in der Summe eine untergeordnete Rolle zu. Aus Abbildung 5-30 wird ersichtlich, dass die CO2-ÄquivalentEmissionen in deutlich höherem Maß von der Wahl des Versorgungssystems60 sowie vom Versorgungsfall abhängen. Die Transportdistanz macht lediglich einen Unterschied in einer Dimension von 2 % (10 mit 100 Kilometer) beziehungsweise 5 % (10 – 500 Kilometer) aus. Auch für P-BHKW kann eine geringe Transportabhängigkeit der CO2Äquivalent-Emissionen aufgezeigt werden. Die ausgefüllten Bereiche in Abbildung 5-30 zeigen den Anteil auf, der durch den Transport auf dem gesamten Lebensweg des Palmöls (von der Plantage zum Ort der Weiterverarbeitung, Umschlag und Verschiffung von Indonesien oder Malaysia, Transport mit dem Binnenschiff von Rotterdam, Transport vom Hafen zur Konversionsanlage) hervorgerufen wird. Trotz der langen Transportdistanz von Asien nach Deutschland liegt der Anteil der transportinduzierten CO2-Äquivalent-Emissionen P-BHKWs nur bei 17 %.

5.4 Ökologische Analyse

177

6.000

kg/[WE•a]

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 HHKW

EFH-10 vMFH-10

HHW

SHW

EFH-100 vMFH-100

B-BHKW

P-BHKW

EFH-500 vMFH-500

Abbildung 5-30: Transportabhängigkeit der CO2-Äquivalent-Emissionen bei der Wärmeversorgung (Bestand, Verdichtungsraum)* * mit Ausnahme von P-BHKW, für den die transportinduzierten Emissionen auf dem gesamten Lebensweg dargestellt sind, beziehen sich die Werte bei allen Versorgungssystemen auf den Hauptlauf der Bereitstellung Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

Es ist auch auffällig, dass alle Technologien zur Kraft-Wärme-Kopplung relativ ungünstige Werte bei den CO2-Emissionen aufweisen. Neben den bereits angeführten Gründen wird aus Abbildung 5-31 ein weiterer Aspekt ersichtlich: Wird an Stelle einer energetischen Bilanzierung eine exergetische Allokation durchgeführt, so sind deutlich bessere Ergebnisse zu verzeichnen (siehe Kapitel 5.1.1). In der Abbildung sind die CO2-Äquivalent-Emissionen für die Wärmeversorgung pro Wohneinheit und Jahr aufgeführt. Während sie bei HHW, SHW, PH und Ref den zuvor aufgeführten Werten entsprechen, verbessern sich die Bilanzen für HHKW, B-BHKW und P-BHKW deutlich, weil die Arbeitsfähigkeit von Strom höher bewertet wird und die erzeugten Emissionen ihm demzufolge stärker angelastet werden. Die aufgeführten Abweichungen stellen für HHKW, B-BHKW und P-BHKW die Differenz zur energetischen Allokation

178

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

6.000

kg/[WE•a]

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 EFH-100 HHKW

HHW

vEFH-100 SHW

MFH-100 B-BHKW

P-BHKW

vMFH-100 PH

Ref

Abbildung 5-31: Exergetische** und energetische Allokation der CO2-ÄquivalentEmissionen (Bestand, Verdichtungsraum) **Durchschnittliche Außentemperatur 9°C, Temperatur der erzeugten Wärme 90 °C, Exergie-Faktor für Wärme 0,22 Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

dar. Besonders bei B-BHKW und P-BHKW ist auffällig, dass die BioenergieVersorgungssysteme bilanziell nun durchgehend deutlich günstiger einzuordnen sind als das konventionelle Referenzsystem. Als zweiter Indikator werden die Staubemissionen pro Quadratkilometer und Jahr, wie in den Abbildungen 5-32 und 5-33 dargestellt, bilanziert. Weil hier die lokale Wirksamkeit von Bedeutung ist, werden die ermittelten Werte nicht in Bezug zu den Wohneinheiten gesetzt, sondern zur Fläche (Bruttowohnbauland). Analog zu den CO2-Äquivalent-Emissionen sind im Neubau signifikant geringere Werte zu beobachten: Die Staubemissionen betragen bei jeder Versorgungsvariante nur rund 30 % der Werte im Bestand. Im Hinblick auf Staubemissionen stellen sich B-BHKW (Neubau: 50 – 240 kg/[km²•a]; Bestand: 160 – 670 kg/[km²•a]) und P-BHKW (Neubau: 140 – 620 kg/[km²•a]; Bestand: 400 – 1.800

5.4 Ökologische Analyse

179

7.000

kg/[km²•a]

6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 EFH

HHKW P-BHKW

vEFH

HHW PH

MFH

SHW Ref

vMFH

B-BHKW

Abbildung 5-32: Direkte Staubemissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand (Verdichtungsraum) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

7.000

kg/[km²•a]

6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 EFH

HHKW P-BHKW

vEFH

MFH

HHW PH

SHW Ref

vMFH

B-BHKW

Abbildung 5-33: Direkte Staubemissionen der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau (Verdichtungsraum) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

180

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

kg/[km²•a]) unter den Bioenergietechnologien am günstigsten heraus. Als nächst günstige Varianten folgen die Versorgungssysteme HHKW, HHW und SHW mit einer Bandbreite von 250 – 1.350 kg/[km²•a] (Neubau) beziehungsweise 750 – 3.900 kg/[km²•a] (Bestand). Die mit Abstand höchsten Staubemissionen werden durch Pelletheizungen (PH) hervorgerufen (Neubau: 400 – 2.250 kg/[km²•a]; Bestand: 1. 500 – 6.700 kg/[km²•a]). Bei den Ergebnissen ist zu berücksichtigen, dass bei Kleinfeuerungsanlagen durch Nutzung von Filter- und Abscheidungstechnologien deutliche Verbesserungen erzielt werden können: Die Staubemissionen lassen sich so um 60 % bis 90 % reduzieren (vgl. Nussbaumer 2007: 25; Nussbaumer/Klippel 2006: 7; Rawe et al. 2006: 18). Aus Wirtschaftlichkeitserwägungen wird auf ihre Installation (bei Kleinfeuerungsanlagen) aber in aller Regel verzichtet. Bei Strohheizwerken wiederum wird im Rahmen dieser Arbeit zur Emissionsminderung davon ausgegangen, dass sowohl ein Zyklon als auch ein Gewebefilter installiert wird. Dies hat zur Folge, dass insgesamt relativ günstige Staubemissionen erzielt werden (siehe Kapitel 5.2.3). Die Versorgung mit der fossilen Referenzvariante erweist sich jedoch im Hinblick auf die Staubemissionen als deutlich günstiger61. Die Staubemissionen betragen hier nur einen Bruchteil der oben aufgeführten Werte (Neubau: 6 – 33 kg/[km²•a]; Bestand: 22 – 96 kg/[km²•a]). Im Gegensatz zu den treibhauswirksamen Emissionen können im Vergleich zwischen den Siedlungstypen die günstigsten Werte für die Einfamilienhausbebauungen attestiert werden. Sie liegen bei den Staubemissionen um das rund 4fache unter denen der verdichteten Mehrfamilienhausbebauung. Dabei fallen die Staubemissionen in den Siedlungen des Verdichtungsraums pro Quadratkilometer wegen des regionalen Dichtegefälles um 15 bis 20 % niedriger aus als in der Kernstadt und liegen um denselben Betrag über denen des ländlichen Raumes. Bei der Flächeninanspruchnahme (Indikator 3) kommt es ebenfalls je nach Siedlungstyp, Dämmstandard und Versorgungssystem zu beträchtlichen Unterschieden. In Korrelation zum hohen Flächenertrag des Palmöls werden beim

5.4 Ökologische Analyse

181

12.000

m²/[WE•a]

10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 EFH HHKW

vEFH HHW

MFH SHW

B-BHKW

vMFH P-BHKW

Abbildung 5-34: Flächeninanspruchnahme der Wärmeversorgung für Siedlungen im Bestand (Verdichtungsraum) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

12.000

m²/[WE•a]

10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 EFH HHKW

vEFH HHW

MFH SHW

B-BHKW

vMFH P-BHKW

Abbildung 5-35: Flächeninanspruchnahme der Wärmeversorgung für Siedlungen im Neubau (Verdichtungsraum) Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 aufgeführten und dokumentierten Daten

182

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Versorgungssystem P-BHKW lediglich 600 bis 1.400 m²/[WE•a] (Neubau) beziehungsweise 1.800 bis 4.250 m²a/[WE•a] (Bestand) benötigt. Wegen der Produktion von Überschusswärme in der Biogasanlage benötigt B-BHKW62 mit 700 m²/[WE•a] bis 1.600 m²/[WE•a] im Neubau beziehungsweise 2.070 m²/[WE•a] bis 5.000 m²a/[WE•a] im Bestand trotz hoher Flächenerträge der Maissilage

deutlich

(1.200 m²/[WE•a]

bis

mehr 2.800

Anbauflächen. m²/[WE•a]

Anschließend im

Neubau

folgen

SHW

beziehungsweise

3.500 m²/(WE•a) bis 8.500 m²a/[WE•a] im Bestand) sowie HHW und HHKW (1.600 bis 3.800 m²/[WE•a] im Neubau beziehungsweise 4.500 bis 11.450 m²/[WE•a] im Bestand). Als Vergleichswert für die konventionelle Referenztechnologie kann die von Fromme für Erdgas ermittelte Flächeninanspruchnahme von 0,02 m²/[MWh•a] angesetzt werden. Auch wenn zusätzlich ein Sicherheitsabstand von rund 0,2 m²/[MWh•a] eingerechnet wird, ergeben sich bei den hier verwendeten Siedlungstypen geringfügige Werte zwischen 1 und 5 m² pro Wohneinheit und Jahr (vgl. Fromme 2005: 101). Wegen ihrer Bedeutungslosigkeit wird die Flächeninanspruchnahme der Referenztechnologie nicht in Abbildungen 5-34 und 5-35 aufgenommen. Da die Flächeninanspruchnahme mit dem Wärmebedarf korreliert (weitere Einflussparameter sind die Nettohektarerträge, die Nutzungsgrade der Konversionsanlagen sowie die Bereitstellungsverluste), liegt der Flächenbedarf für die energetische Nutzung der Biomasse in den Bedarfsfällen des Neubau deutlich unter denen des Bestands: Trotz der anteilig höheren Verteilverluste fallen sie im Neubau je nach Fallkonstellation um das 1,8 bis 2,4-fache geringer aus. Auch bei diesem Indikator wirkt sich die städtebauliche Dichte (und der höhere Wärmebedarf) markant aus. Im Siedlungstyp geringster Dichte ist aus diesem Grund ein um den Faktor 2,4 (Bestand) beziehungsweise 2,2 (Neubau) höherer Flächenbedarf vorhanden als im Siedlungstyp vMFH. Das regionale Dichtegefälle schlägt sich auch bei der Flächeninanspruchnahme nieder: Pro Wohneinheit liegt sie in den Siedlungen des Verdichtungsraums durchschnittlich

5.5 Ökonomisch-ökologische Bewertung

183

um rund 15 % höher als in der Kernstadt beziehungsweise um die gleiche Größenordnung niedriger als im ländlichen Raum.

5.5 Ökonomisch-ökologische Bewertung Auf Grundlage der in diesem Kapitel angestellten Analyse kann der deutliche Einfluss der städtebaulichen Dichte auf die ökonomischen und ökologischen Ergebnisse der Bioenergie belegt werden. Somit lässt sich gleichzeitig eine immense Einflussmöglichkeit der räumlichen Planung auf die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie attestieren. Die Synopse in Tabelle 5-6 bewertet die untersuchten Versorgungstechnologien anhand der fünf Indikatoren auf einer auf einer Ordinalskala (Bewertungsmaßstab siehe Anhang 5-1)63. Zusätzlich sind spezifische Besonderheiten aufgeführt und Technologien mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) hervorgehoben. Folgende Resultate sind festzuhalten: x Es ist deutlich geworden, dass die städtebauliche Dichte sowohl auf Kosten als auch auf ökologische Kennwerte einen deutlichen Einfluss hat. Mit Ausnahme der Staubemissionen (Indikator 4) erzielen dichte Siedlungsformen bei allen Indikatoren und allen Bioenergiesystemen die besten Ergebnisse. Mithin können wegen der Dichteunterschiede Differenzen in Höhe des Faktors 4 ausgemacht werden64. x In Siedlungen des Bestands mit hohen städtebaulichen Dichten können die Bioenergietechnologien ökonomisch und ökologisch effizient genutzt werden. x Im Siedlungsneubau können bei allen Bioenergietechnologien günstigere ökologische Werte erzielt werden als im Bestand. Wegen besonders großer Wärmeverluste ist die Installation kollektiver Wärmesysteme mit Bioenergie in Niedrigenergiehäusern des Einfamilienhausbaus allerdings nicht zu empfehlen. Zudem ist bei der ökonomischen Bewertung zu berücksichtigen, dass zwar die Kosten pro Wohneinheit und Jahr geringer ausfallen als im Bestand, die spezifischen Gestehungskosten je-

184

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Jährliche Kosten

Wärmebereitstellungskosten

CO2-ÄquivalentEmissionen

Staub-Emissionen

Flächeninanspruchnahme

Kraft-WärmeKopplung

Bemerkung

Tabelle 5-6: Synopse der Wärmetechnologien

Holzheizkraftwerk (HHKW)

niedrig

niedrig

niedrig

hoch

sehr hoch

ja

a)

Holzheizwerk (HHW)

niedrig

niedrig

niedrig

mittel

sehr hoch

nein

–

Strohheizwerk (SHW)

mittel

mittel

niedrig

hoch

hoch

nein

b) c)

Biogasanlage (B-BHKW)

sehr hoch

sehr hoch

mittel

sehr niedrig

mittel

ja

a) d) e)

Pflanzenöl-Blockheizkraftwerk (P-BHKW)

hoch

hoch

hoch

niedrig

niedrig

ja

a) f) g)

Pelletheizung (PH)

niedrig

niedrig

sehr niedrig

sehr hoch

–

nein

h) i) j) k)

Erdgas Brennwert-Kessel (Ref)

sehr niedrig

sehr sehr sehr hoch niedrig niedrig

sehr niedrig

nein

k) l)

a) Allokationsmethode und Stromvergütung von hoher Bedeutung für Kosten- und Emissionsbilanz b) Verschlackung des Kessels und Korrosionsprobleme c) hohe Stickstoffdioxid- und Chlorwasserstoffemissionen d) Substratwahl ist von hoher Bedeutung. Werden Abfallstoffe eingesetzt, verbessern sich Kostenund Emissionsbilanz erheblich e) hohe Transportkostensensitivität: nicht zu empfehlen bei langen Distanzen. Bei einer Transportdistanz von 10 Kilometern werden „mittlere“ Kosten erzielt f) Gefahr der Abholzung von Regenwald g) Gefahr unsozialer Arbeitsbedingungen h) Besonders günstige Kosten bei GFD < 0,3 i) Wegen Staubemissionen bei GFD > 0,7 für eine flächendeckende Installation ungeeignet j) Bei Einsatz von Filtertechnologien wird bei Staubemissionen die Kategorie „niedrig“ erreicht, die Kosten befinden sich dann aber auf einem „hohen“ Niveau k) Kein Wärmeverteilnetz erforderlich l) Endlicher Energieträger

Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage der in den Kapiteln 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 und 5.4.1 sowie Anhang 5-1 aufgeführten und dokumentierten Daten

5.5 Ökonomisch-ökologische Bewertung

185

doch diametral entgegengesetzt ansteigen. Um die Wärmebereitstellungskosten zu reduzieren, ist es hier im besonderen Maß erforderlich, über gemischte Nutzungsstrukturen zu verfügen. x Die Anlieferung der Bioenergieträger sollte über kurze Transportdistanzen erfolgen. Insbesondere Biogassubstrate weisen eine hohe Sensitivität zur Transportdistanz auf. Sie können unter günstigen Bedingungen deshalb nur in der unmittelbaren Nähe des Aufkommens (maximal 10 bis 20 Kilometer Entfernung) genutzt werden und sind für die Anwendung in dichten Raumtypen wegen geringer Potenziale besonders ungeeignet. x Der Einsatz der analysierten Bioenergietechnologien ist bei derzeitigen Energieträgerpreisen teurer als die konventionelle Referenzvariante. In Form einer beträchtlichen Reduzierung von CO2-Emissionen und der Substituierung fossiler Energieträger (Steigerung der Versorgungssicherheit) können mit ihrer Nutzung aber wichtige ökologische und ökonomische Ziele erreicht werden. x Insbesondere im Neubau nehmen die Kostenvorteile der konventionellen Referenzversorgung zu, da sie einfacher in kleinere Leistungsbereiche runtergeregelt werden kann, die investiven Kostenbestandteile einen geringeren

Anteil

einnehmen

und

die

Kosten

von

Erdgas-

Brennwertkesseln weit weniger von der installierten Leistung abhängen. x Insbesondere Holzheizkraftwerke (HHKW), Holzheizwerke (HHW) und Pelletheizungen (PH65) sind technisch ausgereift und verfügen über günstige ökonomisch-ökologische Werte. Letztgenannte sind insbesondere in aufgelockerten Siedlungsstrukturen konkurrenzfähig (unterhalb einer Geschossflächendichte von 0,3), für eine (flächendeckende) Installation in dichten Siedlungsstrukturen ist der Einbau von Filtertechnologien zur Reduzierung der Staubemissionen erforderlich. x Die Nutzung von Strohballen in Heizwerken (SHW) stellt ökonomisch wie ökologisch eine akzeptable Alternative dar. Unter Berücksichtigung des Entwicklungsstands der Anlagentechnik und der im Rahmen dieser

186

5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien

Arbeit nicht betrachteten Stickstoffdioxidemissionen (NO2) sind ihre Einsatzmöglichkeiten jedoch beschränkt. x Zur

Wärmeversorgung

ist

die

Installation

von

Pflanzenöl-

66

Blockheizkraftwerken (P-BHKW ) und Biogasanlagen (B-BHKW) aus ökonomischen Gründen nicht zu empfehlen. Nur wenn der Fokus auf der Stromerzeugung liegt und finanzielle Förderungen (insbesondere die Einspeisvergütungen nach dem Erneuerbare Energien Gesetz) im Sinne einer privat- oder betriebswirtschaftlichen Kostenrechnung berücksichtigt werden, können diese Bioenergietechnologien von der Dimension her eine ökonomische Tragfähigkeit erreichen.

6 Bioenergie als sozialer Prozess „Jeder Apparat kann einmal versagen; es macht mich nur nervös, solange ich nicht weiß, warum.“ Walter Faber / Max Frisch In den vorhergehenden Kapitel wurde die Bedeutsamkeit von Raum- und Siedlungsstrukturen für die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie im Hinblick auf die Verteilung des technischen nutzbaren Biomasseaufkommens ausführlich diskutiert. Auch die Relevanz der ökonomisch-ökologischen Voraussetzungen zu ihrer Nutzung wurde bereits detailliert thematisiert. Ein bisher nicht vertiefter Aspekt, der ein hohes Maß an Raumbedeutsamkeit besitzt, wird bei Standort- und Trassenplanungen offenbar: Vielfach haben Infrastruktureinrichtungen durch Akzeptanzdefizite mit Problemen bei der Realisierung zu kämpfen. Dies gilt sowohl für etablierte als auch für neue Technologien (etwa die Kern- und die Windenergienutzung). Obwohl Bioenergietechnologien weitestgehend ausgereift und markterprobt sind, werden Bioenergieprojekte bei der Realisierung mit Problemen konfrontiert und deshalb entweder gar nicht, in längeren Zeiträumen oder ohne ein gesellschaftliches Optimum zu erreichen, umgesetzt67. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wird daher die These vertreten, dass die Verbreitung von Bioenergietechnologien nicht alleine von der technischen Machbarkeit und ihrer ökonomischen Tragfähigkeit abhängig ist, sondern auch von einer Vielzahl sozialer Faktoren beeinflusst wird. Wie Abbildung 6-1 veranschaulicht, werden bei der Analyse sowohl nutzerbezogene Einstellungen und Verhaltensweisen als auch strukturelle Rahmenbedingungen berücksichtigt. Grundsätzlich bilden die Letztgenannten den Rahmen oder Handlungskorridor, innerhalb derer sich die individuellen Entscheidungen bewegen können; zwischen beiden Ebenen kann es zu Wechselwirkungen kommen. Auf der erstgenannten Ebene werden Wahr-

188

6 Bioenergie als sozialer Prozess

nehmung, Wissensstand und Einstellung der Konsumenten in Bezug auf die Bioenergie erfasst. Diese Aspekte werden in den Sozialwissenschaften als Mikroebene individueller Entscheidungen oder als intrinsische Faktoren bezeichnet. Die Hemmnisse und Konfliktfelder bei der Realisierung von Bioenergievorhaben lassen sich aber nicht hinreichend mit individuellen Wahrnehmungen und Verhaltensweisen erklären. Vielmehr sind weitere Faktoren auf der Makroebene – der Ebene struktureller Rahmenbedingungen – wie Siedlungs- und Gebäudestrukturen, Akteurskonstellationen, wirtschaftliche oder rechtliche Rahmenbedingungen – relevant (vgl. ZIRN 2007: 3). Einige dieser Aspekte werden aus einer technologieorientierten Perspektive in Kapitel 4 und 5 behandelt. Aufbauend auf diese Kapitel geht es im Folgenden darum, die wesentlichen Hemmnisse68 für die Realisierung von Bioenergieprojekten zu identifizieren und zu charakterisieren. Marktstrukturelle und förderungsbedingte Faktoren werden dabei nur am Rande behandelt. Der Fokus der Untersuchung liegt auf netzgebundenen kollektiven Versorgungssystemen, da bei ihrer Realisierung deutlich mehr Hemmnisse auftreten als bei der Installation von Individuallösungen (zum Beispiel einer Pelletheizung in einem Einfamilienhaus), die nach einer Konsument-

nutzerbezogene Einstellungen & Verhaltensweisen

Einflussfaktoren

strukturelle

scheidung in aller Regel reibungslos umgesetzt werden können. In diesem Kapi-

Abbildung 6-1: Nutzerbezogene- und strukturelle Einflussfaktoren Quelle: eigene Darstellung

6.1 Methodische Vorgehensweise und Deutungskonzept

189

tel wird folgende Forschungsleitfrage thematisiert: x Welche nicht-technischen Hemmnisse und Rahmenbedingungen sind bei der Realisierung von Bioenergievorhaben von Bedeutung? (Forschungsleitfrage 3)

6.1 Methodische Vorgehensweise und Deutungskonzept Als methodische Vorgehensweise zur Beantwortung der Forschungsleitfrage sind standardisierte rein quantitative Vorgehen nicht geeignet, da sie die Vielfalt der Rahmenbedingungen nicht berücksichtigen und erklären können. Aus diesem Grund wird bei der Bearbeitung der Forschungsleitfrage ein Multi-MethodenAnsatz gewählt, der die angestrebte interdisziplinäre Bearbeitungsweise unterstützt. Nachdem in Kapitel 6.2 zunächst der Stand der Forschung dargestellt und ausgewählte Befragungsergebnisse vorgestellt werden, wird in Kapitel 6.3 anschließend eine Fallbeispielanalyse vorgenommen. Dazu werden sekundärstatistische Daten, Berichte und Rechtsdokumente ausgewertet, standardisierte Bewohnerbefragungen und teilstandardisierte Expertenbefragungen69 durchgeführt sowie Analysen von fünf Fallbeispielen vorgenommen. Anschließend werden die Ergebnisse in den Kapitel 6.4 und 6.5 in einen größeren Erklärungszusammenhang gestellt und interpretiert. Im Folgenden wird die Fallstudien-Methode erläutert, die den Schwerpunkt der Analyse dieses Kapitels darstellt. Es handelt sich um einen Ansatz, der sich als wichtiges Element der qualitativen Sozialforschung durch die Fähigkeit auszeichnet, beschreibende und erklärende Aussagen über einen Untersuchungsgegenstand mit vielfältigen Wirkungsmustern zu ermöglichen. Auch in den räumlichen Wissenschaften ist dies ein oft gewählter Erklärungsansatz, der im Stil der „Grounded Theory“ zudem als Grundlage für die Theoriebildung genutzt wird (vgl. Eisenhardt 2001: 534; Friedrichs 1995: 857; Glaser/Straus 1971). Im Bereich sozioökonomischer Aspekte erneuerbarer Energien gehören Fallstudienbetrachtungen wegen der hohen Bandbreite an Energien und Rahmenbedingungen zu den gängigen Untersuchungsmethoden, bleiben allerdings meistens auf einer

190

6 Bioenergie als sozialer Prozess

deskriptiven Ebene und werden nur in geringem Maße in Kombination mit theoriegeleiteten Erklärungsansätze verwendet (vgl. Ecologic 2007; Krüttgen 2006; Segon et al. 2006; SOKO-Institut 2005; Madlener/Bachhiesl 2005; DevineWright 2004: 136; Lenz 2004; Domac/Richards 2002; Nohl 2001; Egert/Jedicke 2001). Fallstudien gehören zu den induktiven Verfahren. Das heißt, dass vom Speziellen auf das Generelle geschlossen wird. Sie dienen auch dazu, einen starken Praxisbezug herzustellen und die erzielten Ergebnisse anschaulich und illustrativ darzustellen (vgl. Diamond 2006: 33; Fürst/Scholles 2001: 84; Weitz 2000: 1; Heinze 2001: 27). Sie folgen grundsätzlich einem offenen Forschungsansatz, der daraus besteht, dass vielfältige Analyseverfahren, wie Befragungen, Experteninterviews, Statistiken und Dokumentationen ausgewertet beziehungsweise durchgeführt werden. Wichtig ist es dabei, Chronologien und Positionen der beteiligten Akteure zu erfassen und zu dokumentieren (vgl. Throgmorton 1996: 70; Throgmorton 1992: 17). In Kapitel 6.5 werden abschließend die ermittelten Hemmnisse, angelehnt an die Rational-Choice-Theorie, in einen größeren theoretischen Zusammenhang gestellt. Die Rational-Choice-Theorie ist eine Sammelbezeichnung für verschiedene Ansätze in den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Sie unterstellt den handelnden Akteuren, dass sie grundsätzlich aus einem rationalen Verhalten heraus – einem Nutzen maximierenden Kalkül – handeln. Dies impliziert nicht zwangsläufig ein eigensinniges Verhalten (im rein ökonomischen Sinn), denn auch ein Altruist verhält sich rational, wenn er entsprechend seiner Präferenzordnung beziehungsweise seinem persönlichem Rationalitätsmaßstab handelt. Die verschiedenen Ansätze gehen im Prinzip auf die klassische Ökonomie Adam Smiths und die Theorien Max Webers zurück. Sie haben gemein, dass mit Hilfe einfacher Modellannahmen komplexe soziale Handlungen erfasst werden können (vgl. Harmgart et al. 2006: 3; Abraham 2001: 3; Scott 2000: 1; Boudon 1998: 818; Olson 1992: 63). Die Schwachpunkte der Rational-Choice-Theorie (etwa der methodologischer Individualismus, die tendenzielle Unterkomplexität und die Tatsache, dass Menschen nur begrenzt rational handeln) sind bereits

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien

191

umfassend kritisiert worden (vgl. Green/Shapiro 1999: 15; Boudon 1998: 817; Diekmann 1996: 91; Bracke 2004: 51). Die Interpretation von Bioenergieprojekten mit Hilfe der Rational-ChoiceTheorie bietet sich dennoch an, da es gerade durch die ihr immanente Abstraktion und Vereinfachung komplexer Situationen möglich ist, strukturelle Hemmnisse zu erklären. In Kapitel 6.5 wird mit dem Dilemma-Ansatz, welcher der Rational-Choice-Theorie zuzuordnenden ist, ein Erklärungsmuster verfolgt, das in der Spieltheorie vor allem durch das Gefangenen-Dilemma populär geworden ist. Mit diesem Ansatz werden Schwierigkeiten bei der Realisierung von Bioenergieprojekten mit den Handlungslogiken der beteiligten Akteure erklärt. Um gleichzeitig eine Differenzierung der beteiligten Akteure, ihrer Handlungslogiken sowie der Entstehung gesellschaftlicher Konfliktsituationen vornehmen zu können, wird auf einen Typisierungsansatz der Kulturtheoretikerin Mary Douglas zurückgegriffen (vgl. Douglas 1994: 264; 225).

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien Der Fragestellung, wie Menschen die Nutzung erneuerbarer Energien einschätzen und wie sie auf die damit verbundenen Veränderungen im Wohnumfeld reagieren, wurde von verschiedenen Institutionen und Personen in den letzten Jahren mit einer Vielzahl an Untersuchungen nachgegangen. Die Auswertung einiger Studien ist in Tabelle 6-1 aufgeführt. Es wird ersichtlich, dass die Ergebnisse im Hinblick auf Bezugsraum, Erhebungsmethodik, Stichprobenumfang und abgefragte Energieträger teilweise deutlich voneinander abweichen. Eine Besonderheit für die Untersuchungen im Bereich der Windkraft besteht darin, dass im Vergleich zu den anderen Energieträgern hier zum Teil sehr detaillierte Analysen über den Zusammenhang zwischen persönlichen Merkmalen der Befragten und der Wertschätzung dieser Konversionstechnologie erstellt worden sind. Alle aufgeführten Befragungen sind nur für den jeweiligen Bezugsraum als repräsentativ anzusehen. Trotz ihrer Heterogenität können Gemeinsamkeiten und übereinstimmende Tendenzen durch eine Auswertung der Befragungen aufgezeigt werden. Das

192

6 Bioenergie als sozialer Prozess

liegt daran, dass allen geführten UntersuchungHQ, einH Zielrichtung zugrunde liegt, die Einschätzungen der Befragten zu erneuerbaren Energieträgern zu erfassen. In Abbildung 6-2 sind die Anteile der Befragten dargestellt, die den jeweiligen Energieträger als „Wunschenergie“ oder als „wichtigen Bestandteil der zukünfti-

Deutschlandweit Bürger k.A. Fallstudie Anwohner 140 „Vasbecker Hochfläche“

1998

Deutschlandweit

Bürger

2.059

2003

Fallstudie „Freiburg“

Bürger

312

2003

Deutschlandweit

Bürger

k.A.

2004

Deutschlandweit

Bürger

1.001

2004

Fallstudie „Freiburg“ Fallstudie „Eifel“

Bürger

285

2004

144

2004

Verfasser

Bioenergie

Wasserkraft

Solarenergie

AWKD Egert X /Jedicke AllensX X X bach IFP X AllensX X X X bach forsa X X X X

2001

Touristen

Windkraft

Energieträger Erneuerbare Energien allgemein

Veröffentlichung

Stichprobenumfang

Interview partner

Untersuchungsraum

Tabelle 6-1: Befragungen zur Akzeptanz erneuerbarer Energien

IFP

X

Lenz

X

Fallstudie „Freiburg“

Bürger

326

2005

X

Deutschlandweit

Bürger

1.003

2005

X X X X

Deutschlandweit

Bürger

1.000

2006

X

IFP forsa Infratest dimap forsa Jenssen/ X Eltrop

Deutschlandweit Bürger 1.005 2006 X Fallstudie „Scharnhauser Anwohner 123 2007 X Park“ Fallstudien Anwohner 39 2007 X X X Hoheußle „Region Stuttgart“ Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage Hoheußle 2007; Jenssen/Eltrop 2007a; forsa 2006; website infratest dimap; forsa 2005; IFP 2005; forsa 2004: 5; Allensbach 2004; IFP 2004; Lenz 2004; Allensbach 2003; IFP 2003; Egert/Jedicke 2001; AWKD 1998

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien

193

gen Energieversorgung“ im Hinblick auf die nächsten 20-30 Jahren bewertet beziehungsweise vergleichbare Formulierungen verwandt haben. In der Abbidung ist die Auswertung der Befragungsergebnisse durch ein Box-Plot-

Zustimmung der Befragten [%]

Diagramm dargestellt, das die Streuung der Zustimmungswerte erfasst. 100 80 60 40 20 0 Erneuerbare Energie allgemein

Solarenergie

Windenergie

Wasserkraft

Bioenergie

Abbildung 6-2: Präferierte erneuerbare Energieträger Quelle: eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage Hoheußle 2007; Jenssen/Eltrop 2007a; forsa 2006; website infratest dimap; forsa 2005; IFP 2005; forsa 2004: 5; Allensbach 2004; IFP 2004; Lenz 2004; Allensbach 2003; IFP 2003; Egert/Jedicke2001; website AWKD

Die ausgewerteten Befragungen zeigen auf, dass erneuerbare Energien und insbesondere die Solarenergie über große Zustimmungen verfügen und eine stärkere Nutzung dieser Energien grundsätzlich befürwortet wird. Insbesondere zur Windkraft wurden besonders viele Untersuchungen durchgeführt. Neben den grundsätzlich hohen Zustimmungswerten sind die Spannweiten der Extrema bei der Bio- (28 bis 93 %) und Windenergie (55 bis 98 %) besonders auffällig. Die mit Abstand geringsten Werte sind bei der Bioenergie auszumachen, auf Grund der geringen Anzahl an Untersuchungsergebnissen ist dieses Resultat aber nur eingeschränkt belastbar. Andere Befragungen zielen auf den Vergleich individueller und konventioneller Versorgungssysteme mit Nah-/Fernwärmenetzen ab. Anhand einer repräsentativen Befragung von EMNID von 2004 kann beispielhaft aufgezeigt wer-

194

6 Bioenergie als sozialer Prozess

den, dass die Neigung zu netzgebundenen kollektiven Wärmeversorgungssystem von deutlich weniger Personen ausgeprägt ist (21,5 %) als zu den verschiedenen individuellen Systeme (zum Beispiel Erdgas 40,8 % und Heizöl 16,9 %) (vgl. EMNID 2004: 1). Hoheußle kommt bei einer Befragung von Bewohnern, in deren Wohngebieten alternative Versorgungskonzepte bereits umgesetzt wurden, zu einem anderen Urteil. Knapp 70 % der Befragten geben an, ein netzgebundenes Versorgungssystem zu präferieren. Die Bewertung im Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit (87 %) und Kosten (75 %) wird von den Befragten sogar als „besser“ oder „viel besser“ eingeschätzt (vgl. Hoheußle 2007: 106). Bei einer Erhebung in Hausen (siehe auch die Fallbeispielanalyse in Kapitel 6.3.3) haben wiederum 79 % der Befragten eine netzgebundene Wärmeversorgung als sinnvoll eingestuft. Dies liegt in einer ähnlichen Dimension, wie die von Hoheußle ermittelten Ergebnisse. Allerdings wird in der Studie auch aufgezeigt, dass 80 % der Befragten die Befürchtung hegen, durch ein netzgebundenes Versorgungssystem in ein stärkeres Abhängigkeitsverhältnis zum Betreiber zu geraten. Unter Berücksichtigung der subjektiven Bewertung der Aspekte Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit verbleiben letztendlich nur noch 29 % der Befragten, die einer Versorgung durch ein Wärmenetz vorbehaltlos zustimmen (vgl. ZSW et al. 2006: 105). Insgesamt liefern die aufgeführten Befragungen einen Anhalt dafür, dass bei einem nennenswerten Teil der Nutzer Vorbehalte gegenüber kollektiven Versorgungssystemen bestehen. Besonders auffällig an der Untersuchung von EMNID sind auch die Unterschiede zwischen Befragten in Ost- und WestDeutschland. Während in West-Deutschland lediglich 18,3 % angegeben haben, eine netzgebundene Wärmeversorgung zu präferieren, ist die Anzahl mit 33,8 % in Ost-Deutschland fast doppelt so hoch (vgl. EMNID 2004: 1). Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Nah- und Fernwärme in Ost-Deutschland traditionell stärker ausgebaut ist als in West-Deutschland70. Dies lässt darauf schließen, dass Personen in besonderem Maße bekannten und bewährten Technologien ihr Vertrauen entgegenbringen. Mit dieser These lassen sich auch die höheren Zustimmungswerte bei Hoheußle erklären.

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien

195

Der zuletzt genannten These stehen die Ergebnisse einer bundesweit durchgeführte Befragung der Gesellschaft für Sozialforschung und statistische Analysen (forsa) gegenüber, die interessante Informationen für eine räumliche Betrachtung beinhaltet. Mit ihr wurde die Akzeptanz von Windkraftanlagen in Abhängigkeit zur Ortsgröße untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass die Bewohner von Kleinstädten geringere Zustimmungswerte für die Nutzung erneuerbarer Energien aufweisen als die in Großstädten. Die forsa interpretiert die Ergebnisse dieser Untersuchung dahingehend, dass der Grad der Zustimmung mit der Betroffenheit71 der Bewohner abnimmt (vgl. forsa 2004: 5). Dieser Argumentation zu Folge sind die Bewohner kleiner Gemeinden im Gegensatz zu denen in Großstädten unmittelbarer betroffen und weisen deshalb eine geringere Akzeptanz auf (vgl. forsa 2004: 1). Auch andere Untersuchungen stützen diese These: Das Institut für Forst- und Umweltpolitik (IFP) stellt fest, dass „Anlagen vor Ort regelmäßig kritischer betrachtet [werden] als jene in anderen Regionen“ (IFP 2005: 1; vgl. BBR 2006: 45; Egert/Jedicke 2001: 380). Allerdings muss bei diesen Ergebnissen berücksichtigt werden, dass die Mehrheit der Befragten in diesen Befragungen auch der Nutzung erneuerbarer Energien vor Ort zustimmt. Ein Team um Warren wiederum stellt am Beispiel Irlands fest, dass 66 % der Befürworter der Windenergie sich auf lokaler Ebene gegen sie einsetzen, der Widerstand nach dem Bau der Anlage allerdings geringer wird (vgl. Warren et al. 2005: 864). Um ein detailliertes Verständnis handlungsrelevanter Einstellungen zu gewinnen und zu eruieren, welche Teile der Bevölkerung über a) ein hohes Umweltbewusstsein verfügen sowie b) ein umweltfreundliches Verhalten in die Tat umsetzen, können Lebensstilanalysen einen Beitrag leisten. Sie sind als theoretische Einbettung und analytische Kategorie für den Gebrauch von Gütern mittlerweile weit verbreitet (vgl. ZIRN 2007: 16; Lange 2002: 204). In den letzten Jahren wurde das Lebensstilkonzept verstärkt genutzt, um die ökologische Dimension zu erfassen, obwohl dies mit dem Konzept nicht zwangsläufig verfolgt wird (vgl. IÖW 2004: 18). In einer bundesweiten Erhebung für die „Studie Dialoge 4“ wurden die Lebensstile der Umwelt-Aktiven (39 %), der Umwelt-

196

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Aktivierbaren (23 %) und der Umwelt-Passiven (39 %) identifiziert (vgl. Neffe et al. 1995). Demnach zeichnet sich also ein relativ großer Anteil der Bevölkerung durch eine ökologische Grundorientierung aus. Die ökologische Dimension wird in dieser Untersuchung mit einer Vielzahl an Kategorien (beispielsweise „Verringerung der Raumtemperatur“) abgefragt und beinhaltet damit implizit auch Fragen der Energieversorgung. Einen vereinfachten Ansatz verfolgt Preisendörfer, dessen Vierfelder-Typologie lediglich auf den zwei Variablen „Umweltverhalten“ und „Umweltbewusstsein“ beruht, wie Tabelle 6-2 veranschaulicht72 (vgl. Preisendörfer 1999: 99). Hinding und Brand weisen darauf hin, dass typischerweise ein „PatchworkKonsummuster“ zu beobachten ist. Sie stellen fest, dass sich Menschen nicht konsequent in allen Konsumbereichen umweltschonend verhalten. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass jemand Bioprodukte kauft aber trotzdem regelmäßig Fernreisen unternimmt (vgl. Hinding 2002: 12; Brand 2002: 184). Diese Erkenntnis wird auch durch die ISOE-Konsumstilanalysen bestätigt, die aufzeigen, dass es einen durchgängig ökologisch orientierten Konsumstil nicht gibt. Konsummuster mit einer ökologischen Grundhaltung finden sich demnach in ganz unterschiedlichen Lebensstiltypen wieder (vgl. Götz 2001: 127; Stieß/Götz 2002: 249). Die Nutzung erneuerbarer Energieträger und die Versorgung mit Wärme sind in den beschriebenen Konzepten implizit enthalten, eine konkrete Übertragung des Lebensstilkonzepts auf dieses Konsumgut wurde bisher allerdings nicht vorgenommen. Die Auswertung der in Abbildung 6-2 ausgewerteten Befragungen zeigt auf, Tabelle 6-2: Ökologisch orientierte Lebensstile

Umweltverhalten +

Umweltbewusstsein + Umweltignoranten Umweltrhetoriker (10 %) (32 %) einstellungsungebundene Umweltschützer (28 %)

Datengrundlage: 6.000 Befragte in Deutschland Quelle: Preisendörfer 1999

konsequente Umweltschützer (30 %)

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien

197

dass erneuerbare Energien über große Zustimmungen verfügen und eine stärkere Nutzung dieser Energien grundsätzlich befürwortet wird. Es stellt sich allerdings die Frage, inwiefern eine generelle Zustimmung als Indikator für die Akzeptanz einer Technologie angesehen werden kann. Akzeptanz kann zumindest als tolerierende Einstellung aufgefasst werden, die aber auch von Zustimmung oder sogar von einem gemeinsam erarbeiteten Konsens geprägt sein kann. Sie ist das Resultat eines individuellen Abwägungsprozesses zwischen Folgen und Nutzen, wobei sowohl objektive Fakten73 als auch subjektive Wahrnehmungen und spezifische Lebensumstände in die Bewertung einfließen (vgl. Schreck 1998: 5; Renn 1995: 11). Bödege-Wolf weißt darauf hin, dass Akzeptanz aus Sicht der Verwaltung vielmals als gegeben aufgefasst wird, wenn keine nennenswerten Widerstände auftreten (vgl. Bödege-Wolf 1994: 238). Diese Sichtweise reduziert Akzeptanz allerdings auf ein reines Umsetzungsproblem; es wird weder auf eine Beteiligung an Entscheidungsprozessen abgezielt, noch wird die Akzeptanz nach der Errichtung einer Anlage berücksichtigt. Im Sinne einer dauerhaften Akzeptanz sollte die Zustimmung der Bevölkerung gerade auch nach Bau der Anlage bestehen bleiben. Dieser Aspekt lenkt die Aufmerksamkeit drüber hinaus darauf, dass Akzeptanz nicht nur die Bewohner in unmittelbarer Umgebung der Anlage betrifft, sondern auch andere Akteure wie Verwaltung und Investoren umfasst. In einer Studie für die Region Lausitz beispielsweise wird der Akzeptanz-Begriff in der zuletzt genannten Form aufgefasst. Hier wird nicht die Frage des Widerstands gegen Einzelanlagen erörtert, sondern versucht, die aktive Wahrnehmung und Teilnahme der relevanten regionalen Akteure zu erfassen (vgl. Keppler/Töpfer 2006). Vor diesem Hintergrund muss betont werden, dass die vorgestellten Befragungsergebnisse zwar aufzeigen, dass die Aufgeschlossenheit gegenüber erneuerbaren Energien und Informationsbereitstellung im Sinne einer „gewünschten oder gefühlten Akzeptanz“ (Pfenning 2007: 19) hoch ist, dass auf ihrer Grundlage aber keine Aussagen für den Fall der tatsächlichen Betroffenheit von Bewohnern ermöglicht werden. Dies liegt auch darin begründet, dass die Antworten

198

6 Bioenergie als sozialer Prozess

stark mit dem Bekanntheitsgrad beziehungsweise der Popularität einer Technologie (beziehungsweise ihrem Image) zusammenhängen und die Betroffenheit beziehungsweise Zustimmung zu konkreten Projekten nur unzufriedenstellend (zum Beispiel sehr grob wie bei den forsa-Befragungen) abgebildet wird. Die Ergebnisse müssen weiterhin vor dem Hintergrund bewertet werden, dass das fachlich-objektive Wissen der Bewohner über die Energieversorgung zum Teil sehr gering ausfällt und es zu Fehleinschätzung insbesondere in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit von Technologien erneuerbarer Energien kommt, wie einige Fallstudien aufzeigen. Die Einstellungen zu Technologien beziehungsweise Energieträgern sind also nur in bedingtem Maße wissensbasierte Entscheidungen (vgl. Hoheußle 2007: 105; Jenssen/Eltrop 2007a: 16; ZSW et al. 2006: 91). In einem Forschungsbericht für das „Baden-Württemberg Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung“ (BWPLUS) wird von diesem Befund darauf geschlossen, dass die Überzeugungsmuster der Befragten sozialpsychologisch gesehen eine geringe Stabilität aufweisen und sich Einstellungen zu einem Versorgungssystem durch neue Erfahrungen und externe Einflüsse relativ schnell ändern können (vgl. ZSW et al. 2006: 108). Eine besondere Bedeutung der Akzeptanz im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien kommt der Windenergie zu; so gaben bei einer Untersuchung des Bundesamts für Bauwesen und Raumordnung (BBR) 92 % der Planungsbehörden an, dass ein hohes Konfliktpotenzial im Zusammenhang mit der Errichtung von Windkraftanlagen besteht (vgl. BBR 2006b: 21). Hier werden vor allem visuelle Aspekte wie die Störungen der Landschaftsästhetik und Schattenwurf sowie Geräuschbelastungen von den Bewohnern als störend wahrgenommen. Aber auch bei anderen Konversionstechnologien erneuerbarer Energieträger ergeben sich Belastungen: Bei der Bioenergienutzung werden beispielsweise Geruch und Lieferverkehr als beeinträchtigend angegeben, auch die Errichtung von Biogasanlagen im Außenbereich führt zu kontroversen öffentlichen Diskussionen. Ähnliche Widerstände sind bei der Wasserkraftnutzung auf Grund der Auswirkungen auf Biotope und Artenvielfalt schon lange bekannt.

6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien

199

Zu einer weiteren Annäherung an die Bedeutung von Akzeptanz bei der Realisierung von Bioenergieprojekte können die Ergebnisse einer Expertenbefragung herangezogen werden, die am Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) im Rahmen des EU-Forschungsprojektes „BioProm“ durchgeführt wurde (BioProm 2006: 33). Insgesamt wurden 50 Bioenergieexperten in der Region Stuttgart aus den Bereichen technische Planung, Brennstofflieferung, Anlagenbetrieb sowie Wissenschaft mit einem standardisierten Fragebogen zur Bedeutung nicht-technischer Hemmnisse für Bioenergieprojekte befragt74. Die für die vorliegende Arbeit relevanten Ergebnisse werden im Folgenden knapp vorgestellt. Unter den Aspekten, die zur Bildung von Akzeptanz bei den Bewohnern beitragen können, wird die Standortwahl von insgesamt 96% der befragten Experten mit „wichtig“ oder „eher wichtig“ eingestuft. Darauf folgen die Erhöhung des Verkehrsaufkommens (85 %), Lärmbelastungen (83 %), umweltbezogenen Auswirkungen wie Feinstaub (71 %), sowie gesundheitlichen Auswirkungen (71 %). Die letztgenannten Aspekte werden allesamt am Standort wirksam und bedingen dadurch auch den hohen Stellenwert der Standortwahl. Nach Einschätzung der Experten können die wesentlichen akzeptanzbildenden Einflüsse als erfasst angesehen werden, denn lediglich 6 % der Befragten haben weitere Aspekte als relevant eingestuft. Die Bedeutung der Standortwahl (beziehungsweise auch der Realisierung an diesem Standort) spiegelt sich auch in der Einschätzung wieder, dass die Genehmigung als die Phase eingeschätzt wird, die am meisten von nicht-technischen Hemmnissen betroffen ist. 83 % schätzen die Genehmigungsphase als von Hemmnissen „betroffen“ beziehungsweise „eher betroffen“ ein, beim Betrieb (63 %) und Bau (49 %) sind dies deutlich weniger. Aus der Befragung kann ferner abgelesen werden, dass sich Bioenergieprojekte in städtischen Räumen mit höheren rechtlichen Vorgaben auseinandersetzen müssen als in ländlichen Räumen: 9,8 % der Befragten werten die Widerstände in städtischen Räume (beispielsweise in Form von Abstandsbestimmungen) als „höher“ und 53,7 % als „eher höher“.

200

6 Bioenergie als sozialer Prozess

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten Um die Vielfalt möglicher Hemmnisse erfassen zu können, wird eine Fallbeispielbetrachtung vorgenommen. Die Auswahl wurde als theoretisches Sampling durchgeführt, es wurden folglich die Fälle ausgewählt, die durch ihre spezifischen Eigenschaften für den Untersuchungsgegenstand relevant sind, einen hohen Informationsgehalt aufweisen und bei denen die beteiligten Akteure sich bereiterklärt haben, Auskünfte und Positionen im Rahmen von Experteninterviews auszutauschen. Eine solche Stichprobenziehung ist ein systematischer Vorgang und steht damit Gegensatz zu einer zufallsgesteuerten Auswahl. Die Ziehung der Stichprobe wird dann beendet, wenn nicht mehr mit einem zusätzlichen Informationsgewinn gerechnet wird (vgl. Wrona 2005: 23; Bortz/Döring 2002: 336; Glaser/Straus 1971: 45). Ziel der Auswahl war es, möglichst vielfältige Projekte und Problemlagen zu erfassen, also eine Fallkontrastierung zu erreichen. Wie Tabelle 6-3 aufführt, unterscheiden sich die gewählten Fallbeispiele jeweils in ihren zentralen Charakteristika und Konfliktfeldern; so werden unterschiedliche Fälle im Hinblick auf Tabelle 6-3: Charakteristika und Konfliktfelder der Fallbeispiele

Bioenergiedorf

X

X

X

Bürgergutachten

X

X

X

Bürgerinitiative

X

X

X

X

X

Genehmigungsverfahren

X

Quelle: eigene Darstellung

X

X

X

Sonstige

X

Geruch

X

Feinstaub

X

Lärm

Transport

X

Art möglicher Beeinträchtigung

Bewohner

Betreiber

maßgebliche Akteure Verwaltung

Ökologischer Modellstadtteil

Neubau

Bestand

Fallbeispiel

Wohnsegment

X

X

X

X

X X

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

201

das betroffene Wohnsegment (Bestand und Neubau), die maßgeblichen Akteure (Betreiber, Verwaltung, Bewohner) sowie die Art der Beeinträchtigungen (wie Transport, Lärm, Feinstaub, Geruch) thematisiert. Gleichzeitig sind die Fallbeispiele aber nicht so speziell, dass sie nicht mehr auf andere Fälle übertragen werden können, wie in den Kapiteln 6.4 und 6.5 näher ausgeführt wird. Daher können sie als typisch für nicht-technische Hemmnisse im Rahmen der Akzeptanzproblematik75 von Bioenergietechnologien angesehen werden. Zur Eingrenzung des Untersuchungsgegenstands, zur Reduzierung des Erhebungs- und Reiseaufwands sowie zur Nutzung bestehender Kontakte wurden bei der Auswahl der Fallbeispiele nur solche berücksichtigt, die aus dem Bundesland Baden-Württemberg stammen. Weiterhin decken die ausgewählten Vorhaben eine Bandbreite an Raum- und Siedlungsstrukturen ab: Während die Fallbeispiele Ökologischer Modellstadtteil (Landkreis Esslingen) und Bürgerinitiative (Ludwigsburg) aus hochverdichteten Kreisen stammen und urban geprägte Quartiere repräsentieren, können die Fallbeispiele Bioenergiedorf mit rund 400 Einwohnern (Landkreis Tuttlingen) und Bürgergutachten mit 1.000 Einwohnern (Landkreis Rottweil) als stellvertretend für ländlich strukturierte Siedlungen angesehen werden. Das Fallbeispiel Genehmigungsverfahren wiederum liegt in einer Kleinstadt (in Sachsenheim leben rund 17.000 Einwohner) an der Randzone einer hochverdichteten Region. Gleichwohl ist anzumerken, dass die Fallbeispiele nicht dazu herangezogen werden, um die in Kapitel 6.2 diskutierte These zu überprüfen, ob der Grad der Zustimmung mit der Ortsgröße korreliert. Eine solche Verallgemeinerung würde eine Überinterpretation der Fallbeispiele bedeuten, da die Ortsgröße nur eine unter vielen Einflussgrößen darstellt. Zudem ist für eine solche Auswertung eine größere Stichprobe erforderlich. Aus den einzelnen Fallbeispielen wird ein Verweisungszusammenhang zur Realisierungspraxis von Bioenergieprojekten hergestellt. Es wird also ein empirisches Einzelnes genutzt, um eine Korrespondenz beziehungsweise einen Zusammenhang mit dem allgemeinen Gesamten herauszuarbeiten. Methodisch lehnt sich eine solche Vorgehensweise an das Konzept der „exemplarischen Verallgemeinerung“ (Wahl 1982: 206) an. Bei der Betrachtung der Fallbeispiele

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sind nicht die quantitative und statistische Verteilung von Merkmalen, sondern ihre wesentlichen und typischen Zusammenhänge von Interesse. Zur Analyse der fünf Fallbeispiele werden Auswertungskategorien herangezogen. Diese wurden zunächst im Rahmen einer Literaturrecherche identifiziert, anschließend auf die Fallbeispiele angewandt sowie schließlich entsprechend der gewonnenen Erfahrungen in einem rekursiven Prozess überarbeitet. Letztendlich werden folgende Kategorien zur Analyse der fünf Fallbeispiele angewandt: x Ökonomische Hemmnisse: Es werden die wesentlichen ökonomischen Hemmnisse für Bioenergieprojekte identifiziert und charakterisiert. Dieser Faktor nimmt insofern eine Sonderstellung ein, als dass Vorhaben in aller Regel nicht realisiert werden, wenn die betriebswirtschaftlichen Bedingungen im Rahmen von Vorprüfungen negativ eingestuft werden. x Personelle/Institutionelle Hemmnisse: Es werden das Engagement, die Motivation und die Vernetzung der Akteure (Betreiber, Verwaltung, et cetera) thematisiert. x Standortbedingte Hemmnisse: Es wird ermittelt, inwiefern sich durch die räumliche Nähe der Konversionsanlage Konflikte mit konkurrierenden räumlichen Nutzungsansprüchen (Wohnbebauung und Schutzgebiete) ergeben. x Wohnsegmentbedingte Hemmnisse: Es wird untersucht, welche spezifischen Hemmnisse in Bestands- und Neubausiedlungen wirksam werden. x Informationelle Hemmnisse: Es wird der Informationsstand der Akteure (Betreiber, Verwaltung et cetera) sowie der Informationsaustausch mit den Bewohnern erfasst. x Nutzerbezogene Hemmnisse: Es wird erörtert, inwiefern Wahrnehmung, Wissensstand und Einstellung der Konsumenten sich hemmend auf die Realisierung von Bioenergieprojekten auswirken.

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

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6.3.1 Fallbeispiel Ökologischer Modellstadtteil Der Scharnhauser Park ist ein Neubaugebiet mit einer Fläche von 150 Hektar auf einem ehemaligen Armeestandort innerhalb des Gemeindegebiets der Stadt Ostfildern. Im Endausbaustadium sollen im Scharnhauser Park rund 8.000 Einwohner wohnen und 2.500 Arbeitsplätze geschaffen werden. Derzeit (Stand: Dezember 2008) leben dort rund 6.100 Einwohner. Im Zuge der ökologischen Ausrichtung wurde die Energieversorgung zu einem großen Teil auf die Nutzung regenerativer Energieträger ausgerichtet: Das wichtigste Element ist das Holzheizkraftwerk Scharnhauser Park mit Kraft-Wärme-Kopplung, mit dem momentan rund 80 % des gesamten Wärmebedarfs des Scharnhauser Parks gedeckt werden. Durch die Nutzung oberflächennaher Geothermie in einer städtischen Jugendeinrichtung, den Gebrauch der Wasserkraft, die Errichtung einer solarthermischenund einer photovoltaischen Anlage wurde die Energieversorgung vermehrt auf erneuerbare Energieträger ausgelegt und diversifiziert. Als das Gebiet noch von den amerikanischen Streitkräften genutzt wurde, bestand ein Nahwärmenetz mit einem Heizwerk, das zunächst mit Kohle und später mit Erdgas betrieben wurde. Der existierende Standort des Heizkraftwerks war deshalb bereits vor der Entwicklung des Baugebietes vorgegeben. Der Standort wurde im städtebaulichen Konzept insofern berücksichtigt, als dass das Siedlungsgebiet an den Standort angepasst wurde und in einer Entfernung von 100 Metern76 zur Konversionsanlage abschließt (Interview B). Der Standort des Heizkraftwerks ist in Bezug auf mögliche Störungen durch Lieferungen und Geruchsemissionen folglich günstig gelegen. Alle Immobilien waren im Besitz der Stadt Ostfildern oder der Hofkammer des Hauses Württemberg, die gesamte Projektsteuerung wurden von einer Entwicklungsgesellschaft (einer 100-prozentigen Tochter der Stadt) durchgeführt. Wegen dieser Voraussetzungen (Eigentumsverhältnisse) war es möglich, den Privateigentümern über die Kaufverträge einen Anschluss an das Nahwärmenetz vorzugeben (Interview B). Der Anschlussgrad korreliert also mit dem Bevölkerungszuwachs. Allerdings kam es wegen technischer Probleme bei der Stromerzeugung (durchgeführt mit

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einem Organic-Rankine-Cycle-Prozess) und eines Brandes (2008) zu langen Ausfallzeiten. Es überwogen also die technischen Probleme. Der Betrieb des Holzheizkraftwerkes wird von einem eigens gegründeten Unternehmen durchgeführt, dessen Anteilseigner die lokalen Stadtwerke, die Stadt Ostfildern und ein privates Ingenieurbüro sind. Die erzeugte Wärme wird von der Betreiberfirma an die lokalen Stadtwerke veräußert, die ihrerseits die Wärmeverteilung an den Endkunden übernehmen. Zur Sicherung der Wirtschaftlichkeit ist der Wärmeverkauf an den Endkunden (genau wie der Einkauf der Holzhackschnitzel) an den Gaspreis gekoppelt. Dieser Vorteil für den Betreiber weist jedoch gleichzeitig folgende Nachteile auf: Im Falle eines Preisanstiegs bei fossilen Energieträgern werden die Vorteile des Energieträgers Holz nicht an den Endkunden weitergegeben. Zudem ist die Nachvollziehbarkeit der Preisgestaltung für die Verbraucher gering. Jeder Bewohner, der sich für den Scharnhauser Park als Wohnort entschieden hat, war bereits im Vorhinein über die Bedingungen (Wärmeversorgung mit einem Nahwärmenetz) informiert und drückte durch Unterzeichnung des Kauf/Mietvertrages sein Einverständnis aus. Insofern kann eine breite Akzeptanz der Bioenergienutzung und der Nahwärmeversorgung prinzipiell als gegeben angesehen werden. Um allerdings zu überprüfen, wie die Bewohner die Energieversorgung nach ihrem Einzug (im Sinne einer dauerhaften Akzeptanz) einschätzen, wurde vom IER im Rahmen eines Forschungsprojektes eine Bewohnerbefragung durchgeführt (vgl. Jenssen/Eltrop 2007a; Fragebogen siehe Anhang 6-1). Insgesamt fällt die Akzeptanz des Heizkraftwerkes hoch aus: Über 93 % der Befragten bewerten den Anschluss an das mit Holzhackschnitzeln beheizte Nahwärmenetz als „positiv“ oder „eher positiv“. Auf einer Skala von 1 bis 4 wurde der Anschluss an das Nahwärmenetz im arithmetischen Mittel von 3,46 sehr positiv bewertet. In einem Fall wurde das Energieversorgungssystem sogar als das zentrale Entscheidungskriterium für den Umzug genannt. Darüber hinaus erfährt die Nutzung erneuerbarer Energien grundsätzlich eine hohe Wertschätzungen (3,67) und auch ein stärkerer Einsatz ist von den Bewohnern erwünscht (3,62). Trotzdem gaben immerhin 8 % der Befragten an, Rauchbildung, Geruch und Liefer-

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verkehr als Beeinträchtigung wahrzunehmen. Unter diesen 8 % waren vor allem Bewohner, die in direkter Umgebung des Heizkraftwerks wohnen. Das Ausmaß der Störungen wurde von den Betroffenen mit einem Wert von 2,2 gleichwohl aber als „eher nicht beeinträchtigend“ wahrgenommen. Auch dass Fehlen von Wahlmöglichkeiten in Bezug auf die Wärmeversorgung (1,75) spielte eine untergeordnete Rolle. Zur Optimierung des Holzheizkraftwerkes werden Konzepte zur Nutzung einer thermischen Kühlung77 für Privathaushalte und Gewerbetreibende erwogen. Dabei kann kritisch hinterfragt werden, dass durch diese Art der Klimatisierung zumindest bei den Privathaushalten neue Energiebedarfe erzeugt werden, die das Ziel des Energiesparens konterkarieren. Die Bewohner zeigen auch nur ein vernachlässigbar geringes Interesse an der Klimatisierung. Lediglich 15,6 % haben angegeben, eine thermische Kühlung grundsätzlich zu befürworten. Außerdem konnte erhoben werden, dass die Bereitschaft, für diesen Service zusätzlich Kosten zu tragen, äußerst gering ausfällt (auf einer Skala von 1 bis 4 ergab sich ein arithmetisches Mittel von 1,18 von allen Bewohnern beziehungsweise 2,0 von den Bewohnern mit grundsätzlichem Interesse). 69 % der Befragten geben an, dass ein generelles Interesse daran besteht, mehr Informationen zu den Themen Energieversorgung und -effizienz zu erfahren. Informationsveranstaltungen wie der Baden-Württembergische Energietag finden allerdings einen geringen Zulauf. Insgesamt kann eine eher passive Grundhaltung ausgemacht werden. Grundsätzlich ergibt sich im Scharnhauser Park eine günstige Situation durch die städtebauliche Nutzungsmischung, denn dadurch können nicht nur die Bewohner sondern auch gewerbliche Betriebe für eine thermische Kühlung gewonnen werden. In dieser Hinsicht ist durch die Ansiedlung eines Großunternehmens, das diese Möglichkeit in Anspruch nimmt, ein erster Erfolg zu verzeichnen. Von den Verantwortlichen dieses Unternehmens wurde jedoch deutlich hervorgehoben, dass der Einsatz erneuerbarer Energien nur dann zum Tragen kommt, wenn die Kosten im Vergleich zu konkurrierenden Kühlungssystemen maximal gleich hoch sind. Bei Analysen möglicher Zielgruppen für ein Standortmarketing wird ein ernüchterndes Urteil festgehalten: Die ökologische Aus-

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richtung beziehungsweise das Image des Stadtteils werden laut dieser Analyse von den in Frage kommenden Unternehmen nicht in einem solchen Ausmaß gesehen, dass sie einen Anreiz zur Ansiedlung darstellen würden (vgl. WRS 2006: 21; Jenssen/Eltrop 2007a: 19). Für eine insgesamt eher untergeordnete Bedeutung energierelevanter Themen aus Sicht der Investoren spricht auch, dass das Angebot von runden Tischen zur Grundstücksvermarktung mit Hilfe von Energieversorgungsaspekten von den Investoren nur in geringem Maße angenommen und deshalb schnell eingestellt wurde. Die Investoren bevorzugen Verfahren, bei denen energetische Rahmenbedingungen bereits vorgegeben sind (Interview B; vgl. Jenssen/Eltrop 2007a: 20). Für die Stadt Ostfildern hat sich der Scharnhauser Park durch den Bevölkerungszuwachs und einen hohen Anteil externer Zuwanderungen zu einem wichtigen Zukunftsprojekt entwickelt. Das Siedlungsgebiet wurde mehrfach mit Preisen ausgezeichnet (Deutscher Städtebaupreis 2006; Flächenrecyclingpreis Baden-Württemberg 2006) und hat dadurch zu einer positiven Imageentwicklung von Ostfildern beigetragen. Es wird deutlich, dass die Realisierung des Bioenergieprojektes im Scharnhauser Park vor allem durch den Umstand begünstigt wurde, dass ein komplett neuer Stadtteil entwickelt wurde und die Freiheitsgrade dementsprechend hoch ausfielen. Im Zuge des Grundstückskaufs konnte deshalb die Vorgabe in die Kaufverträge aufgenommen werden, alle Gebäude an das Nahwärmenetz anzuschließen. Die Bewohner hatten in Bezug auf die Wärmeversorgung folglich keine Wahlmöglichkeiten und mussten nicht wie in einem Bestandsgebiet erst vom Anschluss überzeugt werden. Neben diesem Aspekt war für die reibungslose Realisierung des Bioenergieprojektes der Standort des Heizkraftwerks am Rande der Siedlung maßgeblich, da so mögliche Beeinträchtigungen der Bewohner reduziert werden konnten. Die Entwicklung des Stadtteils und seiner Energieversorgung wurde letzten Endes entscheidend mit Hilfe von Fördermitteln (Landesgartenschau 2002, Landeszuschüsse, Bundesprogramm Experimenteller Wohnungs- und Städtebau, EU-Projekt POLYCITY) realisiert. Durch die Höhe und spezielle Art der Förderung ist der Scharnhauser Park kein direkt

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übertragbares Modell für andere Kommunen. Die Ausrichtung der Energieversorgung auf erneuerbare Energieträger als integraler Bestandteil der ökologischen Ausrichtung des Stadtteils ist in weiten Teilen gelungen – auch wenn keine Vollversorgung erreicht wurde.

6.3.2 Fallbeispiel Bioenergiedorf Das Dorf Mauenheim mit rund 400 Einwohnern kann seinen Wärme- und Strombedarf seit 2006 vollständig durch regenerative Energien decken und sorgt somit für ein Novum in Baden-Württemberg. In einer Biogasanlage am Mauenheimer Ortsrand werden rund 1,5 Millionen Kilowattstunden Strom (das Dreifache des derzeitigen Bedarfs) sowie 1,8 Millionen Kilowattstunden Wärme (annähernd 50 % des Bedarfes) erzeugt. Durch ein zusätzlich installiertes Holzhackschnitzelheizwerk ist es möglich, den gesamten örtlichen Wärmebedarf durch Bioenergie zu befriedigen. In Ergänzung zur Bioenergie wurden Photovoltaik-Module installiert, die ein Viertel der Mauenheimer Stromversorgung gewährleisten können. In Mauenheim wird somit bilanziell ein Überschuss an Energie erzeugt (vgl. Eltrop et al. 2007: 47; Eltrop 2007: 11; solarcomplex 2005: 8). Ausgangspunkt des Bioenergiedorfes war die Initiative eines Konsortiums, das aus zwei lokalen Landwirten und einem externen Konsultingunternehmen bestand, die eine Biogasanlage errichteten. Nachdem eine Klärschlammtrocknung nicht realisiert werden konnte, wurde die Idee verfolgt, die Bewohner von Mauenheim mit Wärme zu versorgen. Bei Baubeginn war noch nicht gesichert, ob eine Wärmeabnahme durch die Bewohner realisiert werden könnte. Für die Biogasanlage wurde das Grundstück eines der beteiligten Landwirte in einer Entfernung von 400 Meter zum Mauenheimer Ortsrand ausgewählt. Um kurze Leitungslängen zu ermöglichen und um eine Bündelung möglicher Störquellen außerhalb des Dorfes zu erreichen, wurde hier später auch das Holzheizkraftwerk errichtet. Um eine höchstmögliche energetische- und wirtschaftliche Effizienz der Anlage zu erreichen, wurde nach einem Wärmeabnehmer gesucht. Um die Kompetenzen für die Nahwärmeversorgung abzudecken, traten die zwei

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Landwirte an ein Unternehmen heran, das im Bereich erneuerbarer Energien als Contractor, Initiator und Ingenieurbüro tätig ist. Nach einer ersten Wirtschaftlichkeitsrechnung wurde von beiden Akteuren ein Projektrahmen abgesteckt: Kernelement der Überlegungen war, dass die erzeugte Wärme der Biogasanlage kostenlos zur Verfügung gestellt wird, gleichzeitig aber die erhöhten Einspeisvergütungen durch den Bonus für Kraft-WärmeKopplung (2 Cent pro Kilowattstunde oder rund 40.000 € jährlich) nach Erneuerbare Energien Gesetz (vgl. EEG) bei den Landwirten verbleiben. Im Gegenzug stellte das Contracting-Unternehmen den Bau und Betrieb eines Nahwärmenetzes in Aussicht (Interviews C, J). Mit diesem Konzept konnte eine klassische Win-Win-Situation zwischen den beteiligten Akteuren geschaffen werden. Zur Realisierung des Projektes wurde von den vier Partnern eine Betreibergesellschaft gegründet, deren benötigtes Eigenkapital in Höhe von cirka 550.000 € schließlich von rund 60 Kommanditisten aufgebracht wurde. Das ursprüngliche Ziel, primär Mauenheimer als Anleger zu gewinnen, konnte wegen der Zurückhaltung der Bewohner nicht realisiert werden. Letztendlich haben sich lediglich 10 Bewohner mit der Mindesteinlage von 2.500 € eingebracht, der Rest wurde durch externe Kapitalanleger bereitgestellt (Interview J; solarcomplex 2005: 8). Die neu gegründete Betreibergesellschaft tritt als Contractor auf, das heißt Planung, Finanzierung, Bau und Betrieb sowie das verbundene Funktions- und Leistungsrisiko werden durch sie getragen. Alle fälligen Kosten inklusive möglicher Nebenkosten werden über die Vertragslaufzeit durch den Wärmepreis gedeckt. Im Kontakt zu Entscheidungsträgern und Bewohnern waren günstige Voraussetzungen dadurch gegeben, dass einer der Landwirte Ortsvorsteher in Mauenheim ist. Alle Partner des Konsortiums betonen, dass unter anderem die enge familiäre Einbindung der beiden Landwirte maßgeblich zum Erfolg des Projektes beigetragen hat: Ein Vertreter des Contracting-Unternehmens sagt in diesem Zusammenhang aus, dass ein gutes Informationsangebot und die enge Einbindung der beiden Landwirte in die Dorfgemeinschaft „das Terrain für die Umsetzung bereits vor Beginn des Prozesses gerichtet haben“ (Interview C).

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Um die Bereitschaft der Bewohner zum Anschluss an das Nahwärmenetz zu überprüfen und zu fördern, wurden folgende Maßnahmen ergriffen: x Durchführung von drei Informationsveranstaltungen, x Abfrage des grundsätzlichen Interesses der Bewohner, x Ermittlung der Verbrauchscharakteristika mit einer schriftlichen Bewohnerbefragung, x persönliche Besuche bei jedem Haushalt sowie x eine wöchentliche „Sprechstunde“ zur Diskussion des Vertragsangebots. Die Planungen wurden unter der Prämisse vermittelt, dass das Projekt nur realisiert werden kann, wenn mindestens ein Anschlussgrad von 50 % erreicht wird und ein Straßenzug nur komplett (also ohne Versorgungslücken) angeschlossen wird. Daraufhin hat sich eine Eigendynamik, ein „Schneeballeffekt“ (Interview J) entwickelt, weil die betroffenen Bewohner sich gegenseitig ermutigt haben, an der Wärmeversorgung teilzunehmen. Ein Teil der Bewohner hat nach den Anfragen der Betreiber also Eigeninitiative gezeigt, sie haben auf die Initiative von Außen reagiert. Um eine Aufbruchstimmung zu nutzen und um die Vorleistungen der Betreiber (bei unsicherem Ausgang zu diesem Stadium des Projektes) in Grenzen zu halten, wurde eine zweimonatige Frist gesetzt, nach deren Ablauf eine Entscheidung herbeigeführt werden sollte. Nach Ablauf dieser Frist hatten sich 66 Haushalte zum Anschluss an das Nahwärmenetz bereit erklärt. Damit begann die Umsetzungsphase. Das Bioenergieprojekt in Mauenheim verfügt über eine breite Akzeptanz. Zwar liegen für Mauenheim keine Befragungsergebnisse über die Einschätzung erneuerbarer Energieträger (zur Bewertung der gewünschten Akzeptanz) vor, aber die tatsächliche Akzeptanz gemessen am Anschlussgrad der Nahwärmeversorgung ist hoch: Trotz der langen Vertragslaufzeit von 20 Jahren haben sich letztendlich 66 von 100 Haushalten dazu entschieden, sich an die Nahwärmeversorgung anzuschließen. Um die Möglichkeiten auf zusätzliche Wärmeabnehmer zu verbessern, sind die Projektbetreiber außerdem in Vorleistung gegangen und haben in einem Neubaugebiet bereits Leitungen verlegt. Dadurch besteht die realistische Aussicht, 13 weitere Haushalte für die Nahwärmeversorgung zu

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gewinnen. Zwei Haushalte haben bisher davon Gebrauch gemacht (Interviews J; website Schwäbische Zeitung). Die Betreiber geben an, dass einige Haushalte ihr Interesse erst nach Ablauf der gesetzten Frist angemeldet haben (Interviews C, J). Diese wurden zunächst nicht berücksichtigt, um keine Zeitverzögerungen zu verursachen und die Kosten nicht zu erhöhen, da die Nahwärmeleitungen zu diesem Zeitpunkt schon zugeschnitten waren. An diesen Nachmeldungen lässt sich erkennen, dass die Akzeptanz der Nahwärmeversorgung im Verlauf der Projektrealisierung gestiegen ist. Demnächst soll Nachzüglern die Möglichkeit eingeräumt werden, einen Anschluss ans Nahwärmenetz zu bekommen (Interviews J). Um hohe Anschlusswerte zu erreichen, wurden Investitionsschwellen bei den Bewohnern gesenkt. Die Anschlusskosten und Hausinstallationen (Hausstationen und Speicher), die von den Betreibern mit bis zu 10.000 € beziffert werden, können eine abschreckende Wirkung bei den Bewohnern hervorrufen (Interview C). Um diesen Effekt zu vermeiden, wurden die gesamten Kosten von dem Contracting-Unternehmen vorfinanziert, also auf die gesamte Vertragslaufzeit umgelegt. Darüber hinaus können durch den Anschluss an das Nahwärmenetz für die Verbraucher auch Komfortsteigerungen erzielt werden, denn alle Serviceleistungen (etwa die Wartung) werden nun durch den Contractor getragen und auch der Platzbedarf für das Heizungssystem nimmt ab. Abweichend von diesem Konzept müssen die nachträglich ans Versorgungssystem angeschlossenen Bewohner die auftretenden Investitionskosten selbst finanzieren. Das Bioenergiedorf Mauenheim zeichnet sich durch sein Alleinstellungsmerkmal aus, die erste Gemeinde in Baden-Württemberg zu sein, die ihren Wärme- und Strombedarf vollständig aus erneuerbaren Energien decken kann. An dem Fallbeispiel wird deutlich, dass durch einen engen und vertrauensvollen Kontakt zwischen Betreibern und Bewohner ein Bioenergieprojekt auch im Bestand erfolgreich realisiert werden kann. Dies war insofern von Bedeutung, als dass die Bewohner in diesem Beispiel erst überzeugt werden mussten und nicht durch einen Anschluss- und Benutzungszwang zur Nutzung der Bioenergie veranlasst werden konnten.

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6.3.3 Fallbeispiel Bürgergutachten Die Situation in Hausen, einer dörflich geprägten Ortschaft mit 1.000 Einwohnern, ist bis heute in hohem Maße von der lokalen Energiegeschichte geprägt. Nachdem ein in den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts begonnenes Projekt für eine Holzvergasungsanlage78 nicht realisiert werden konnte, versorgt seit 1992 ein mit erdgasbetriebenes Blockheizkraftwerk die Ortschaft mit Wärme, das seit der Fertigstellung einer Biogasanlage im Mai 2008 nur noch die Mittel- und Spitzenlast abdeckt. Die Akzeptanz der Nahwärmeversorgung in Hausen ist, gemessen an der Höhe des Anschlussgrades, seit ihrer Einführung sehr gering. Der Anschlussgrad kam bis 2006 nie über einen Wert von 35 % hinaus und lag somit weit unter den betriebswirtschaftlich notwendigen 50-75 % (vgl. Bürgergutachten 2005: 14). Um der geringen Akzeptanz entgegenzuwirken, wurde von 2004 bis 2006 ein Beteiligungsprozess eingeleitet, dessen Kernelement ein Bürgergutachten79 war. Auf Grund des geringen Anschlussgrades musste der Energieversorger jährliche Verluste in Höhe von 250.000 € hinnehmen, dies entspricht einem Anteil von 0,4 % an den Jahresumsätzen der Jahre 2004 und 2005. Allerdings wurden aus Bedenken vor zusätzlichen Investitionsrisiken keine Maßnahmen ergriffen, um diese Situation zu ändern (Interview H). Ein befragter Experte schlussfolgert deshalb, dass die jährlichen Verluste nicht signifikant genug waren, um Handlungen unumgänglich zu machen: „die haben sich in diesem kleinen Desaster eingerichtet […], insgesamt war der Leidensdruck wohl nicht hoch genug“ (Interview C). Während die Bewohner einerseits auf ein verbessertes Angebot der Stadtwerke hofften, erwarteten diese von den Bewohnern ein Entgegenkommen in Form eines höheren Anschlussgrades (Interviews C, G, H; vgl. Bürgergutachten 2005: 31; website ENRW). Die Initiative für das Bürgergutachten in Hausen kam schließlich von Außen als ein Forscherteam eine Untersuchung zur Akzeptanz der Nahwärmeversorgung im Bestand durchführte (Interview C). Die Ausgangsbedingungen für das Bürgergutachten waren denkbar schwierig, denn die Nahwärmeversorgung in Hausen geht auf ein in den 1980er Jahren anvisiertes Vorhaben einer Holzvergasungsanlage zurück, das letztendlich auch

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an der technologisch zu ambitionierten Ausrichtungen des Projektes scheiterte. Damals fanden sich keine Anlagenbauer, welche die gewünschte Technologie und entsprechende Garantieleistungen hätten übernehmen wollen80. Nach einigen Verzögerungen wurde 1992 abweichend von der ursprünglichen Planung schließlich ein erdgasbetriebenes Blockheizkraftwerk errichtet. Die Haltung der meisten Bewohner war bei Beginn des Bürgergutachtens von Skepsis geprägt und hatte den Charakter eines „teils manifesten teils latenten Misstrauens gegenüber dem Energieversorger“ (ZSW et al. 2005: 1). Dazu hat auch beigetragen, dass die einmaligen Hausanschlusskosten in den ersten Jahren subventioniert wurden, schließlich aber eine Strategie der Kostendeckung verfolgt wurde. In zwei Stufen wurden sie von anfänglich 3.000 DM auf bis zu 8.000 € angehoben (vgl. ZSW et al. 2005: 49). 2007 wurde vom lokalen Energieversorger ein neues Anreizsystem mit Zuschüssen im Wert von 700 € pro Haushalt beschlossen, was die Investitionsschwellen allerdings nicht gänzlich aufheben kann. Denn für Haushalte, bei denen ein Hausanschluss zwar bereits gebaut, aber nie in Betrieb genommen wurde, werden für die Aktivierung zusätzliche Kosten in Höhe von 1.100 € fällig. Haushalte, die einen neuem Anschluss benötigen, müssen im Einzelfall bis zu 7.300 € bezahlen (vgl. ENRW 2007: 1; Interview H). Auf Grund technischer Mängeln am Nahwärmenetz kam es zu starken Netzverlusten; unter den Bewohner kursiert seitdem die Bezeichnung der „beheizte Gehwege“ (Interview C). Sie ist Ausdruck eines massiven Misstrauens. Auch die Vermutung, der Energieversorger würde, trotz gegenteiliger Tatsachen, Gewinne erzielen, macht die enttäuschte Stimmungslage deutlich (Interview C; vgl. ZSW et al. 2006: 120). Ein weiteres Hemmnis, das von allen Akteuren genannt wird, ist, dass die mit dem Holzvergasungsprojekt verbundenen ökologischen Hoffnungen nie erfüllt werden konnten. An einer Aussage wird dies besonders deutlich: „Ursprünglich sind viel zu hohe Erwartungen geschürt worden, die nicht eingehalten werden konnten, dies ist dem ganzen Projekt letztendlich zum Nachteil geraten“ (Interview G).

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Zu Beginn des Beteiligungsprozesses wurden allen Bewohnern die Einstellungen zu lokalen und allgemeinen Energiethemen sowie das Interesse ihre Teilnahme an einem Bürgergutachten abgefragt. 29 Bewohner erklärten sich zur Teilnahme bereit: Aus ihnen bestimmte das Forschungsteam die Gutachter. Neben einer zufälligen Auswahl waren die Kriterien hierbei von Geschlechtsrelation und polarisierenden Meinungsbildern bestimmt. Bei dem Auswahlverfahren konnte festgestellt werden, dass die Anteile der Befragten mit generellem Interesse an energierelevanten Themen, über die selbstständige Informationsbeschaffung bis hin zur Teilnahme am Bürgergutachten stetig abnehmen (vgl. ZSW et al. 2006: 75; 106). Nachdem zunächst eine öffentliche Informationsveranstaltung durchgeführt wurde, begannen 13 Bürgergutachter ihre Arbeit. In neun Arbeitstreffen und auf Grundlage von drei Exkursionen zu Beispielanlagen erarbeiteten sie ein Konzept über die zukünftige Entwicklung der Nahwärmeversorgung in Hausen (vgl. ZSW et al. 2006: 77; Bürgergutachten 2005). Im Verlauf des Bürgergutachtens wurde zwei öffentliche Informationsveranstaltungen durchgeführt und schließlich eine Präsentation des Ergebnisses vorgenommen. Zum Abschluss der Bürgerbeteiligung wurde eine zweite Bewohnerbefragung durchgeführt. Während in der ersten Befragung individuelle Lösungen, insbesondere die Solarthermie, von den Bewohnern favorisiert wurden und die Biomasse sich lediglich in der Mitte der Präferenzliste wieder fand, hat sich während des Beteiligungsprozesses ein Wandel vollzogen. Denn nach den mehrmonatigen Beratungen haben die Gutachter empfohlen, eine Biogasanlage zur gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme zu errichten. Diese Empfehlung beinhaltet auch die Möglichkeit, sie mit einer Holzverbrennungsanlage zu kombinieren. Der lokale Versorger schloss sich der Empfehlung der Bürgergutachter weitestgehend an und sieht die Vorgehensweise in reduzierter und dadurch kostengünstigerer Form auch für zukünftige Projekte als sinnvoll an (Interviews G, H). Die Ergebnisse der zweiten Befragung, die nach Abschluss des Beteiligungsverfahrens durchgeführt wurde, zeigen, dass das Image des Energieversorgers (auf einer vier-Punkt Skala im arithmetischen Mittel von 2,59 auf 2,77) und das An-

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sehen der Nahwärme (von 2,70 auf 2,84) angestiegen sind. Außerdem gibt die Mehrheit der Befragten (63 %, bei 12 % Enthaltungen) an, dass sich die Akzeptanz der Nahwärme in Folge des Bürgergutachtens verbessert hat (vgl. ZSW et al. 2006: 88). Das Bürgergutachten diskutiert auch Standortanforderungen der Anlagen, wobei aus Sicht der beteiligten Bürger vor allem Lärm- und Geruchsbelästigungen relevant sind. Im Bürgergutachten fand dies durch die Empfehlung, die Biogasanlage auf zwei Standorte (Heizanlage und Fermenter) zu verteilen, seinen Niederschlag. Zusätzlich wurde aus Gründen des Natur- und Landschaftsschutzes empfohlen, vertragliche Vereinbarungen mit den biomasseanliefernden Betrieben zu treffen, um Monokulturen sowie die Nutzung genetisch veränderter Pflanzen zu unterbinden (Kulturlandschaftsschutz). Gemeinsam mit dem Landwirtschaftsamt Rottweil wurden Bepflanzungs- und Fruchtwechselpläne erstellt und durch eine vertragliche Vereinbarung zwischen Landwirten und Versorger umgesetzt (vgl. ZSW et al. 2006: 171). Während der lokale Versorger das Bürgergutachten grundsätzlich angenommen hat, kam es in Einzelheiten zu Abweichungen. Die Standortteilung von Fermenter und Heizanlage wurde aus Gründen der Wirtschaftlichkeit nicht realisiert81. Betreiber und Ortschaftsrat befürchten deshalb aber keine hemmende Auswirkungen (Interviews G, H). Die beteiligten Wissenschaftler halten diese Entscheidung inhaltlich für vertretbar. Sie bemängeln aber, dass der Versorger „die Inhalte hätte besser vermitteln können“ (Pfenning 2007) und, dass zumindest prinzipiell die Gefahr bestehen würde, das gerade erst zurückgewonnene Vertrauen82 wieder zu verlieren (Interview C). Es ist evident, dass das gesamte Nahwärmeprojekt Hausen wegen einer Akzeptanzkrise in einer schwierigen Situation steckt, die sich in Folge des Bürgergutachtens verbessert hat. So hat sich der Anschlussgrad innerhalb eines Jahres um 9 Prozentpunkte auf 44 % erhöht (vgl. Küppers 2008). An dem Fallbeispiel wird sehr deutlich, dass „ein immens großer Zeit- und Kostenaufwand betrieben werden muss, wenn der Kunde beziehungsweise seine Akzeptanz einmal verloren wurde“ (Interview H). Weiterhin kann – das bestätigen alle befragten Exper-

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ten – festgehalten werden, dass eine möglichst frühe Bürgerbeteiligung für die erfolgreiche Umsetzung einer Nahwärme im Bestand essentiell ist (Interviews C, G, H, Pfenning 2007). Die Betreiber nennen den „immensen Aufwand“ (Interview H) eines diskursiven Beteiligungsprozesses zwar als Schwierigkeit, dieses Argument verliert aber an Bedeutung, wenn man die Kosten – vom Forscherteam auf 30.000 € beziffert – (vgl. ZSW et al. 2006: 171) in Bezug zu Investitionskosten (1,8 %) beziehungsweise jährlichen Verlusten (12 %) stellt.

6.3.4 Fallbeispiel Bürgerinitiative Auf Grund des Erneuerungsbedarfs alter Anlagen und wegen einer zusätzlich entstandenen Wärmenachfrage haben die Stadtwerke Ludwigsburg das Konzept für ein Holzheizkraftwerks mit einer Leistung von 9,8 MWth und 2 MWel entwickelt. Die erzeugte Wärme soll in ein bereits bestehendes Wärmenetz eingespeist werden. Ein zentrales Problem bei der Realisierung des Holzheizkraftwerkes am favorisierten Standort ist, dass sich insbesondere wegen der Befürchtung vor Feinstaubbelastungen Widerstand unter den Bewohner eines angrenzenden Wohngebiets regt, der von einer Bürgerinitiative aufgegriffen wurde. Die ersten Ideen für das Holzheizkraftwerk entstanden 2005: Nachdem die Prüfung der Wirtschaftlichkeit positiv verlaufen war, wurden zunächst zwei Standorte mit möglichst kurzen Zuleitungen untersucht, die allerdings wegen der Nähe zu einem Fauna-Flora-Habitat-Schutzgebiet und aufkeimender Widerstände von Bewohnern verworfen wurden (vgl. IBS 2005a: 3; Interviews E, F). Wegen dieser Probleme wurde auf Anraten der Stadtverwaltung ein externer Berater mit einem Gutachten beauftragt, in dem sieben verschiedene Standortvarianten im Hinblick auf Eigentumsverhältnisse, planungsrechtliche Vorgaben, konkurrierende Nutzungen und die verkehrliche Erschließung untersucht und bewertet wurden. Im Ergebnis der Studie wird der ehemalige Ortsgüterbahnhof als geeignetster Standort identifiziert und die Planungen hierfür konkretisiert (vgl. TÜV 2006: 26; Stadt Ludwigsburg 2006: 16). Als das Vorhaben veröffentlicht wurde, wurde es durch eine Bürgerinitiative medienwirksam in die Öffentlichkeit transportiert (vgl. LKZ 2007a: 5, LKZ

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2007b: 7, LKZ 2007c: 6, LKZ 2007d: 7). Die Stadtwerke reagierten, indem eine Vielzahl an Informationsmöglichkeiten angeboten wurde: x ein Flyer mit Informationen über das Projekt für die Haushalte der umliegenden Wohngebiete (vgl. SWLb 2007), x eine Besichtigung eines vergleichbaren Heizkraftwerkes mit Expertenvortrag sowie x mehrere öffentliche Veranstaltungen unter Beteiligung der Bürgerinitiative und Bioenergie- und Feinstaubexperten. Diese Angebote beinhalteten in erster Linie einen Transfer von Sachinformationen, wobei den Bürgern eine aktive Beteiligung und Einflussnahme (partizipative Bürgerbeteiligung) nicht ermöglicht wurde. Die Bürgerinitiative hat ihre ablehnende Haltung in Folge dieser Maßnahmen nicht aufgegeben (website Bürgerinitiative Ludwigsburg). Aus Sicht der Betreiber des Bioenergieprojektes will die Bürgerinitiative vor allem mögliche Belastungen „vor der eigenen Haustür“ (Interview F) verhindern und zieht die positiven Umwelteffekte nicht ausreichend in ihre Überlegungen ein. Dies wertet er als Verweigerungshaltung, die dem „St. Florians-Prinzip“ (Interview E) entspricht (siehe dazu auch Kapitel 6.5.5). Die Vertreter der Bürgerinitiative dagegen legen auf einer der öffentlichen Veranstaltungen Wert darauf, dass das Ziel der Bürgerinitiative keineswegs die Verhinderung des Holzheizkraftwerks, sondern die Verbesserung der Luftqualität in Ludwigsburg ist. Die Aussagen verdeutlichen, dass alle beteiligten Akteure taktisch beziehungsweise interessengeleitet argumentieren83: Während die Betreiber die Bürgerinitiative als unglaubwürdige Verhinderer abstempeln möchten, will diese genau den Effekt abwenden. Die Intensität des Konflikts wird daran deutlich, dass ein Aufsichtsratmitglied der Stadtwerke und Gemeinderatsmitglied – entgegen der einstimmigen Aufsichtsratsentscheidung für den Bau des Holzheizkraftwerks – im Laufe der öffentlichen Diskussionen seine Zweifel angemeldet und öffentlich die Prüfung einer Versorgungsvariante mit Erdgas forderte (vgl. LKZ 2007d: 7; website VRS). Die Auseinandersetzungen sind so stark, dass es auch unter den politischen Entscheidungsträgern auch innerparteilich zu offenen Strei-

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

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tigkeiten kommt (vgl. BZ 2007). Rückblickend geben die Betreiber an, die Frage der Akzeptanz unterschätzt und nicht genügend in ihre Überlegungen und die Standortfindung einbezogen zu haben (Interviews E, F). Auf Grund dieser Fehleinschätzung wurde der Kontakt zu den Bürgern erst aufgenommen als die öffentlichen Diskussionen schon begonnen hatten. Ein präventives Vorgehen fand nicht statt. Das anliegende Wohngebiet ist nicht an das bestehende Fernwärmenetz angeschlossen, so dass aus Sicht der Bewohner die Belastungen (Feinstaub) des Bioenergieprojektes getragen werden müssen, während aber gleichzeitig kein direkter Vorteil entsteht. Zwar besteht die grundsätzliche Bereitschaft der Stadtwerke, das Gebiet anzuschließen, auf Grund von topographischen Gegebenheiten ist dies aber mit hohen Kosten verbunden und daher unwahrscheinlich (Interview E). Auf Grund ihres Ausstoßes an Emissionen können Bioenergieanlagen in Konkurrenz zur anderen räumlichen Nutzungen treten (beispielsweise der Wohnund Gewerbebebauung). Dies muss bei der Planung und Genehmigung der Anlagen berücksichtigt werden. Allerdings gibt keine verbindlich definierten Mindestabstände (vgl. BauGB, BauNVO; LBO BW). Insofern stellt die Planung und Genehmigung von Bioenergieanlagen eine Einzelfallentscheidung dar. Es ist gängige Praxis zur Bestimmung von Abständen auf die Erfahrungswerte zurückzugreifen, die im „Abstandserlass NRW“ angegeben werden. Bei Bioenergieanlagen ist dies jedoch nicht zielführend, da Heiz- beziehungsweise Heizkraftwerke mit einer Leistung unter 100 MWth hier nicht aufgeführt sind. Denn im Abstandserlass wird davon ausgegangen, dass diese Anlagen Teile oder Nebeneinrichtungen anderer Anlagen sind, die dem Nutzungszweck des Baugebiets selbst dienen und seiner Eigenart nicht widersprechen (vgl. MUV NRW 1998: 24). Die Entscheidungen über die Zulässigkeit von Vorhaben beziehungsweise die benötigten Abstände basieren deshalb oftmals auf fachlichen Gutachten, die auf Grundlage der jeweilig relevanten Verwaltungsvorschriften erstellt werden (vgl. TA Luft, TA Lärm). Auch für das Holzheizkraftwerk in Ludwigsburg ist ein solches Gutachten über die Immissionszusatzbelastung erstellt worden (vgl. TÜV Süd 2007).

218

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Da die Anschlüsse an die Wärmeversorgung bereits vor dem Bioenergieprojekt Bestand hatten, kann die Akzeptanz in diesem Fallbeispiel nicht am Anschlussgrad gemessen werden. Zur Messung der “gewünschten“ Akzeptanz wäre eine repräsentative Befragung in Ludwigsburg notwendig, die aus Gründen des Erhebungsaufwandes nicht durchgeführt wird. Die Akzeptanzdefizite des Bioenergieprojektes sind in diesem Fallbeispiel in Form der Proteste der Bürgerinitiative aber ohnehin offensichtlich. Weiterhin wirkt sich für die Realisierung des Holzheizkraftwerks erschwerend aus, dass die Planung in eine Zeit fällt, in der ein intensiver öffentlicher Diskurs zum Thema Feinstaub stattfindet. In Folge europäischer Rahmenrichtlinien wurden Grenzwerte definiert und eine Verpflichtung zur Durchführung geeigneter Maßnahmen zum Beispiel zur Aufstellung von Luftreinhalteplänen eingeführt (vgl. RL 96/62/EG; RL 1999/30/EG; RL 2000/69/EG; BImSchhG; BImSchV 22). Für Ludwigsburg haben Messungen ergeben, dass die bestehenden Feinstaubbelastungen die Grenzwerte zum Teil deutlich überschritten werden. Deshalb müssen Bezirksregierung und Stadt Luftreinhaltepläne umsetzen. Unter anderem wurden für ausgewählte Fahrzeuge ganzjährige Fahrverbote erlassen (vgl. LUBW 2006: 20; Regierungspräsidium Stuttgart 2005: 25; website Umweltbundesamt-3). Vor diesem Hintergrund begründet ein Experte die Schwierigkeit bei der Realisierung des Projektes dadurch, dass es schwer vermittelbar ist, „dass neue Feinstaubquellen entstehen und gleichzeitig jemand sein Auto stehen lassen soll“ (Interview F). Die Betreiber stellen hier im Zuge der öffentlichen Feinstaubdiskussionen eine Sensibilisierung der Bürger fest, die ihrer Einschätzung nach die Akzeptanz eines Holzheizkraftwerkes verringert: Sie vermuten, dass „vor einem Jahr kein Hahn danach gekräht hätte“ (Interview F) und, dass ähnliche Projekte „unter heutigen Rahmenbedingungen auch massive Probleme bekommen hätten“ (Interview L). Der eigentlich technische Aspekt Feinstaub schlägt sich also auf die (nicht-technische) Akzeptanz der Bewohner nieder und manifestiert sich in Form des Widerstandes einer Bürgerinitiative.

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

219

An dem Fallbeispiel Bürgerinitiative wird ersichtlich, wie stark externe Rahmenbedingungen (in diesem Fall die öffentlichen Feinstaubdiskussionen) ein Bioenergieprojekt behindern können. Auch wenn die Rahmenbedingungen selbst nicht

beeinflussbar

sind,

wurde

von

den

Betreibern

die

Möglich-

keit/Notwendigkeit erkannt, die Erfolgsaussichten des Projektes durch eine bessere Vermittlung zu steigern. Allerdings wurde dies in Ludwigsburg nicht präventiv vorgenommen und es wurde lediglich eine Vermittlung reiner Sachinformationen angestrebt. Im Gegensatz zu anderen Bereichen (etwa Wirtschaftlichkeit, Technik, Emissionen) wurden für den Kontakt mit den Bürgern keine Fachleute hinzugezogen. Zusätzlich wird am Fallbeispiel Bürgerinitiative insbesondere die wichtige Stellung der Standortfindung deutlich. Mittlerweile wurde die immissionsschutzrechtliche Genehmigung für die Errichtung des Holzheizkraftwerks erteilt (November 2007), der Bau selbst hat im Herbst 2008 begonnen und die Inbetriebnahme soll zur Heizperiode 2009 erfolgen.

6.3.5 Fallbeispiel Genehmigungsverfahren Im Oktober 2006 wurde in Sachsenheim eine Biogasanlage mit einer Leistung von 500kWel errichtet. Das erzeugte Biogas wird über eine 4 Kilometer lange Pipeline in ein bestehendes Heizkraftwerk eingespeist. Das Biogasprojekt in Sachsenheim wurde durch ein Konsortium aus acht Landwirten initiiert, die sich neue Einkommensquellen erschließen wollten. Ausgehend von der Idee eine Biogasanlage zu errichten, wurden in Sachsenheim mögliche Wärmebedarfsfälle gesucht, um energetisch und wirtschaftlich einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen. Insgesamt wurden fünf Varianten untersucht, wobei jeweils technische Lösungen entwickelt und ökonomische Kalkulationen vorgenommen wurden. Die ersten vier Varianten wurden jedoch nach einer Prüfung der Rahmenbedingungen wieder aufgegeben (vgl. IBS 2005b; Interview I): x Bei der Versorgung eines in Frage kommenden Gewerbegebiets entschied sich die Gemeinde gegen die Versorgungsvariante mit Biogas.

220

6 Bioenergie als sozialer Prozess

x Bei der Versorgung eines in Frage kommenden Neubaugebiets erklärte die Gemeinde sich nicht bereit, einen Anschluss- und Benutzungszwang auszusprechen und so einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen. x Ein anderer Standort wurde aufgegeben, da der Wärmebedarf des infrage kommenden Getränkeabfüllers zeitlich zu ungleichmäßig für die Auslegung der Biogasanlage war. x Ein weiterer Standort sollte als Entwicklungsachse für die zukünftige Siedlungsentwicklung Sachsenheims freigehalten werden. Zudem entschied sich die Gemeinde dazu, einen auslaufenden Konzessionsvertrag für die Versorgung des Gemeindezentrums mit dem bisherigen Erdgasversorger zu verlängern. Als Konsequenz der gescheiterten Vorhaben wurde ein fünfter Standort (ebenfalls in Sachsenheim) anvisiert und ein neuer Versorgungsfall außerhalb Sachsenheims gesucht (Interview I). Schließlich wurden die Betreiber auf die Umbaupläne für das Heizkraftwerk Kreuzäcker in der benachbarten Ortschaft aufmerksam und es wurde eine Vereinbarung zur Abnahme des erzeugten Biogases mit dem lokalen Versorger getroffen. Das Versorgungskonzept sah vor, dass das in einer Biogasanlage auf der Gemarkung von Sachsenheim erzeugte Biogas vom Versorger aufbereitet und über eine Pipeline an ein bestehendes Heizkraftwerk geliefert wird. Zur Sicherung der Wärmeabnahme und damit der Wirtschaftlichkeit dieses Heizkraftwerks wurden in einem zu beliefernden Wohngebiet alternative Versorgungssysteme durch die städtebaulichen Vorgaben de facto ausgeschlossen (keine Gas-Leitungen, keine Keller) (Interview D). In der folgenden Genehmigungsphase traten neue Schwierigkeiten auf. Träger

des

Genehmigungsverfahrens

nach

Bundesimmissionsschutzgesetz

(BImSchG) – dieses Verfahren hat eine konzentrierende Wirkung und schließt das baurechtliche Genehmigungsverfahren ein – war die Kreisverwaltung Ludwigsburg. Von ihr wurde eine Außenbereichsprivilegierung nach § 35 Baugesetzbuch zunächst grundsätzlich bejaht (Interview L). Während die zunächst angeführten Argumente der Transport- und Geruchbelastungen schnell ausgeräumt werden konnten, stellten sich zwei Einwände als relevant heraus, als im

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

221

Rahmen des Genehmigungsverfahrens die Stellungnahmen der anderen Behörden eingeholt wurden. Zum einen stellte der Verband Region Stuttgart (VRS) den in § 35 geforderten räumlich-funktionalen Zusammenhang in Frage und kritisierte die Lage innerhalb einer Grünzäsur (Ziel der Raumordnung) und zum anderen vermutete die Bezirksregierung als obere Denkmalschutzbehörde am vorgesehenen Standort ein historisches Gräberfeld (Interview L; VRS 2006a: 2). Ein regionalplanerischer Grundsatz, der im Regionalplan verankert ist, besagt, dass „ein Ausgleich zwischen den durch menschliche sowie technische und wirtschaftliche Eingriffe verursachten Belastungen und dem natürlichen Leistungsvermögen des Raumes“ angestrebt werden soll. Zur Konkretisierung dieses Grundsatzes werden im Regionalplan von Bebauungen frei zu haltende Grünzäsuren als Ziele dargestellt (vgl. VRS 1998: 16, 137; ROG § 3). Der Standort der Biogasanlage befindet sich in der Nähe, aber außerhalb der zeichnerischen Darstellung der Grünzäsur. Ein weiterer Aspekt bei der Genehmigung nach § 35 Baugesetzbuch ist der räumlich-funktionale Zusammenhang, den der VRS wegen einer Entfernung von 250 Metern zwischen Hof und Biogasanlage kritisch hinterfragt, da es sich um einen baulichen Neuansatz handeln könne (vgl. VRS 2006a: 2). Der räumlich-funktionale Zusammenhang ist ein unbestimmter Rechtsbegriff und erfordert dementsprechend eine Einzelfallentscheidungen beziehungsweise

Einzelfallauslegungen.

Röhnert

sieht

den

räumlich-

funktionalen Zusammenhang bei einer Entfernung im zweistelligen Meterbereich als gegeben an, weist aber gleichzeitig auf die Schwierigkeit hin, abstrakte Maximalentfernung zu nennen. Die Rechtsprechung hat bei unterschiedlichen Fällen auch sehr unterschiedliche Distanzen (80, 150, 300 Meter) angegeben, innerhalb derer der räumlich-funktionale Zusammenhang noch gegeben ist (vgl. Röhnert 2006: 72). Letztendlich äußert der VRS Kritik an dem Vorhaben, erhebt aber keine rechtlichen Bedenken: „Der Standort des Vorhabens liegt nördlich knapp außerhalb der Grünzäsur. Danach besteht zwar kein unmittelbarer Widerspruch zu der zeichnerischen Darstellung der Grünzäsur als Ziel der Raumordnung, der Standort befindet sich jedoch östlich der Umgehungsstraße, bildet einen baulichen

222

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Neuansatz in diesem Freiraum und ist somit bestehenden baulichen Anlagen nicht zugeordnet, was aus raumordnerischer Sicht nicht wünschenswert ist […]. Insofern bestehen keine regionalplanerischen Bedenken“ (VRS 2006b: 1). Ein weiterer Einwand wurde von der Bezirksregierung geäußert, die gestützt auf Luftbildauswertungen vermutete, dass sich auf dem Standort ein historisches Gräberfeld befinden würde. Entsprechend des Denkmalschutzgesetzes BadenWürttemberg (DSchG BW) hätte dies durch Prüfung, Bergung und wissenschaftliche Bearbeitung zu Verzögerungen beim Bau führen können (vgl. DSchG BW). Nach einer erneuten Prüfung konnte aber festgestellt werden, dass der Standort der Biogasanlage nicht auf einem historischen Gräberfeld gelegen ist (Interviews I, L). Nachdem die grundsätzlichen Einwände ausgeräumt waren, wurde das Genehmigungsverfahren nach Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) abgeschlossen und ein vorzeitiger Baubeginn bewilligt. Zur Prüfung von Sicherheitsabständen wird bei der Genehmigung von Biogasanlagen in der Praxis entweder ein Fachgutachten erstellt oder auf die „Sicherheitsregeln für landwirtschaftliche Biogasanlagen“ sowie den „Abstandserlass NRW“ zurückgegriffen (vgl. Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften 2002: 12; MUV NRW 1998: 13; siehe Kapitel 6.3.4). Die „Sicherheitsregeln“ zielen vor allem auf den Schutz benachbarter Anlagen, Gebäude und Verkehrswegen im Schadensfall ab und empfehlen je nach Material und Volumen des Gasbehälters Schutzabstände zwischen 3 und 20 Metern. Der „Abstandserlass NRW“ intendiert den Schutz ganzer Wohn- und Gewerbegebiete vor Emissionen. Er nennt zwar keine Abstände für Heiz- und Heizkraftwerke mit einer Leistung unter 100 MWth, stuft aber die Güllelagerung in Behältern von mehr als 2.500 Kubikmetern in die Abstandsklasse IV ein, was einem Abstand zu Wohngebieten von 500 Metern entspricht. Die notwendigen Sicherheitsabstände werden in diesem Fallbeispiel eingehalten. Die baurechtliche Prüfung des Vorhabens wurde nach § 35 Baugesetzbuch vorgenommen (vgl. Landratsamt Ludwigsburg 2006: 1). Zusätzlich zum Genehmigungsverfahren streben die Betreiber weiterhin die Aufstellung eines vorhabenbezogenen Bebauungsplans (§ 12 Baugesetzbuch) an, um

6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten

223

bei möglichen Um- und Ausbauten eine höhere Rechtssicherheit zu erlangen (Interview I). Bis heute hat dieser Plan keine Rechtskraft erhalten. Während der zunächst anvisierte Standort in Sachsenheim sich auf Grundstücken der beteiligten Landwirte befand, besaßen die Betreiber an dem realisierten Standort keine Grundstücke. Der Standort ist außerhalb einer Umgehungsstraße gelegen, bei deren Planung und Bau ein Flurbereinigungsverfahren notwendig war. In diesem Prozess konnten die notwendigen Grundstücke für den Bau der Biogasanlage ertauscht werden (Interviews I, L). Bei diesem Projekt traten Konflikte auf, die von allen befragten Experten wahrgenommen und insbesondere von den Betreibern als Hindernis aufgefasst wurden (Interviews I, K, L). Letztendlich wollten die beteiligten Akteure zu den Hintergründen (öffentlich) nicht Stellung beziehen, in der lokalen Presse werden die Auseinandersetzungen jedoch offen thematisiert, wie aus den folgenden Aussagen hervorgeht: „Im nichtöffentlichen gärt es gewaltig“ (BZ 2005a: 9) oder „Manches hat auch hier das Gschmäckle, dass sich Ratsmitglieder sehr wohl vor den Karren Einzelner spannen ließen, die aus durchaus berechtigten Eigeninteressen heraus oder aber auch missgünstig agieren“ (BZ 2005b); gemeint sind in diesem Fall die Interessen konkurrierender Landwirte. Die Dimension der Auseinandersetzungen wird auch daran deutlich, dass die Zustimmung zur Bauvoranfrage an dem Standort, der von der Gemeindeverwaltung vorgeschlagen wurde, mit Ausnahme des Bürgermeisters vom gesamten Gemeinderat zunächst verweigert wurde (vgl. BZ 2005c: 20; VKZ 2005: 9 SZ 2005: 13). Seitens der Bürger des Ortes können bei diesem Projekt hingegen keine Akzeptanzdefizite ausgemacht werden. Eine Bürgerbefragung wurde aus Gründen des Erhebungsaufwandes nicht durchgeführt, allerdings bestätigen alle befragten Experten eine positive Resonanz der Bevölkerung. In der Berichterstattung der lokalen Presse werden ebenfalls keine Vorbehalte der Bürger oder Maßnahme gegen die Realisierung der Biogasanlage thematisiert (Interviews D, I, K, L; vgl. BZ 2005c: 20; VKZ 2005: 9 SZ 2005: 13). Zu Beginn der Planungen wurde eine Informationsveranstaltung durchgeführt, an der 150 Bewohner teilgenommen

224

6 Bioenergie als sozialer Prozess

und sich nach Angaben der Betreiber sehr aufgeschlossen gezeigt haben (Interview I). An diesem Fallbeispiel kann aufgezeigt werden, dass in der Genehmigungsphase schwerwiegende Realisierungsprobleme auftreten können. Inhaltlich können sich Bioenergieprojekte dabei im Spannungsfeld von Freiraumschutz und Immissionsschutz einerseits sowie Freiraumschutz und Förderung zukunftsfähiger Energieträger andererseits befinden. Auch nimmt die tatsächliche Akzeptanz eine wichtige Rolle ein; in diesem Fallbeispiel gehen die Akzeptanzdefizite allerdings nicht von den anliegenden Bewohnern sondern von konkurrierenden Landwirten, politischen Gremien und der Verwaltung aus. Für die Betreiber eines Projektes sind die Planungs- und Genehmigungsphase mit einem erheblichen Zeitaufwand beziehungsweise Unsicherheiten, ob das Projekt realisiert werden kann, verbunden und bedeuten die Erbringung von Vorleistung. In diesem Fallbeispiel kommen die beschriebenen Konflikte erschwerend zu dem üblichen Aufwand hinzu. Die Betreiber beziffern den Mehraufwand, der bei einem konfliktfreien Planungs- und Genehmigungsprozess nicht erforderlich gewesen wäre, auf 1.500 Arbeitsstunden (Interview I).

6.4 Nicht-technische Hemmnisse Es ist ersichtlich geworden, dass eine ganze Vielzahl nicht-technischer Hemmnisse einen sehr deutlichen Einfluss auf den Erfolg von Bioenergievorhaben nehmen kann. Im nächsten Analyseschritt werden die zentralen Hemmnisse für Bioenergieprojekte anhand der zu Beginn von Kapitel 6.3 definierten nutzerbezogenen (intrinsischen) und strukturellen Hemmnissen ausgewertet, Abbildung 6-3 gibt einen Überblick über 21 Hemmnisse. Mit Ausnahme der vier nutzerbezogenen Hemmnisse sind dies strukturelle übergeordnete Faktoren. Die Auswertung basiert auf den Einschätzungen der Akteure (Experteninterviews) und den Beschreibungen der Fallbeispiele (siehe Kapitel 6.3.1 bis 6.3.5), vereinzelt wird zusätzlich auf eine Literaturauswertung zurückgegriffen. Mit Ausnahme des Fallbeispiels Bürgerinitiative wurden bereits alle Projekte realisiert. Eine besondere Rolle kommt in einigen Fällen der Kontakt mit den

6.4 Nicht-technische Hemmnisse

225

Bewohnern zu, da ihre Bereitschaft zum Anschluss an das Wärmenetz ein zentrales Kriterium für den wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage darstellt. Für die Projekte Feinstaub und Genehmigungsverfahren war dies nicht relevant, da die erzeugte Energie in ein bestehendes Wärmenetz beziehungsweise Heizkraftwerk eingespeist wird. Diese Projekte waren vor allem von den öffentlichen Diskussionen sowie den Auseinandersetzungen mit Politik und Verwaltung geprägt. In den Projekten ökologischer Modellstadtteil, Bioenergiedorf und Bürgergutachten hingegen lag das Konfliktfeld beziehungsweise das mögliche Projektrisiko im Anschlussgrad, der im Fall des ökologischen Modellstadtteils vom Aufsiedlungszeitraum abhängig ist.

Informationelle Hemmnisse -fehlende Information der Praxisakteure -partizipative Beteiligungsprozesse werden in der Regel nicht angewandt

Nutzerbezogene Hemmnisse

Personelle und Institutionelle Hemmnisse -fehlende politische Unterstützung bzw. Behinderung -mangelnde Motivation potenzieller Betreiber -Fehlen an Fachkompetenz und mangelnde Vernetzung

-tatsächliche Akzeptanz fällt geringer aus als Gefühlte -Wärmepreis: Bereitschaft höhere Kosten zu tragen ist gering ausWohnsegmentbedingte Standortbedingte Hemmnisse geprägt Hemmnisse -Diskrepanz zwischen -Konflikte mit Wohnbebauung und -Bestand: Verringerung von Einstellungen und Schutzgebieten Wärmebedarf und Wirtschaftlich- objektivem Wissen -Lärm- und Geruchsemissionen keit durch Sanierung -Vorbehalte gegenüber sowie Monokulturen -Bestand: Notwendigkeit für ver- kollektiven Ver-aufwendige Standortsuche tragliche Vereinbarung sorgungssystemen -Bestand: Existenz alternativer Versorgungssysteme -Neubau: Aufsiedlungszeitraum Ökonomische Hemmnisse -hohe Anfangsinvestitionen für Konversionsanlage und Wärmenetz -hohe Kapitalkosten bei hohen Wärmedämmstandards -überzogene Gewinnerwartungen/kurze Amortisationsdauern -Investitionsschwellen für Konsumenten wegen der Kapitalkosten -schwankende Preise für biogene Energieträger (hohe Volatilität)

Abbildung 6-3: Nicht-technische Hemmnisse bei der Realisierung von Bioenergieprojekten Quelle: eigene Darstellung

226

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Die ökonomischen Hemmnisse nehmen insofern eine Sonderstellung ein, als dass Vorhaben in aller Regel nicht realisiert werden, wenn die betriebswirtschaftlichen Rahmenbedingungen nicht gegeben sind. Deshalb setzen sie einen Handlungsrahmen, innerhalb dessen die anderen Aspekte wirksam werden.

6.4.1 Ökonomische Hemmnisse x Von den befragten Experten werden die hohen Anfangsinvestitionen für Konversionsanlage und Wärmenetz als hohe Hürde für die Realisierung von Bioenergieprojekten eingeschätzt. Auch die Kalkulationen in Kapitel 5.3.2 bestätigen den hohen Anteil dieser Kosten, in den Berechnungen wird ein Anteil von bis zu 60 % (Bestand) beziehungsweise 80 % (Neubau) ermittelt. x Von vielen Experten wird darauf hingewiesen, dass sich die neuen Wärmedämmstandards negativ auf die Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen auswirken. Denn bei geringen Wärmedichten müssen (gemessen an den spezifischen Energiebereitstellungskosten) relativ hohe Kapitalkosten für den Aufbau der Konversionsanlage und der Netzinfrastruktur aufgebracht werden. Einem geringen Wärmebedarf stehen somit trotzdem relativ hohe Anfangsinvestitionen gegenüber, so dass den befragten Experten solchen Vorhaben nicht als wirtschaftlich erscheinen. Auch die Ergebnisse in Kapitel 5.3.2 bestätigen, dass die ökonomische Tragfähigkeit der Bioenergie im Vergleich zur konventionellen Versorgungsvariante im Neubau geringer als im Bestand ausfällt. x Viele Unternehmen hegen überzogene Gewinnerwartung beziehungsweise setzen kurze Amortisationsdauern voraus (vgl. DIW et al. 2007: 188; Madlener/Zweifel 2006: 328; ZSW et al. 2006: 96). x Aus Sicht der Konsumenten bestehen auf Grund der Kosten für Hausstation und Anschluss ans Wärmenetz Investitionsschwellen, die den Einstieg in eine netzgebundene Bioenergieversorgung erschweren. Es hat sich als wichtig erwiesen, diese Schwellen zu senken. Im Fallbeispiel Bioenergiedorf wurde dies beispielsweise durch ein Contracting-Modell

6.4 Nicht-technische Hemmnisse

227

ermöglicht, bei dem alle Kosten auf die bezogene Wärme umgerechnet wurden84. x Die schwankenden Preise für biogene Energieträger (hohe Volatilität) werden von den Akteuren als große Schwierigkeit bei der Wirtschaftlichkeitsplanung aufgeführt. Im Fallbeispiel ökologischer Modellstadtteil wird dies durch Kopplung an den Gas-Preis umgangen.

6.4.2 Personelle und institutionelle Hemmnisse x Die befragten Experten haben unisono angegeben, dass die politische Unterstützung beziehungsweise zumindest die Nicht-Behinderung entscheidend für den Projekterfolg ist. Von Relevanz ist dabei insbesondere die lokalpolitische Ebene. x In jedem der beschriebenen Fallbeispiele findet sich mindestens ein Akteur, der die Umsetzung teils leidenschaftlich und oft mit einer ökologischen Werthaltung im Hintergrund vertritt und vorantreibt. Dies ist beispielsweise beim ursprünglichen Holzvergasungsprojekt in Hausen (Fallbeispiel Bürgergutachten) oder beim geplanten Holzheizkraftwerk in Ludwigsburg (Fallbeispiel Bürgerinitiative) der Fall, bei denen sich der Geschäftsführer der Stadtwerke beziehungsweise der Bürgermeister für das Projekt stark gemacht haben. Im Umkehrschluss kann die „fehlende Motivation von Entscheidungsträgern“ (DIW et al. 2007: 196; vgl. Krüttgen 2006: 88; Bolay 2006: 17) einen wichtigen Erklärungsgrund für eine geringe Durchdringung des Wärmemarktes mit netzgebundenen (Bioenergie-)Versorgungssystemen darstellen. x Aus den Fallbeispielen kann eine Tendenz zur Bildung von Konsortien abgelesen werden, was sowohl die Risiken für den Einzelnen minimieren als auch verschiedene Fachkompetenzen besser abdecken soll. Diese Einschätzung wurde von allen befragten Experten bestätigt. In den Fällen, in denen die fachlichen Partner für Bau und Betrieb der Bioenergieanlagen fehlen – insbesondere wenn keine lokalen Stadtwerke85

228

6 Bioenergie als sozialer Prozess

(mehr) existieren – oder die Vernetzung zwischen den Akteuren nicht ausreichend ausgeprägt ist, besteht somit ein wesentliches Hemmnis.

6.4.3 Standortbedingte Hemmnisse x In der Regel handelt es sich bei Bioenergieanlagen, die zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden, um kleine Erzeugungseinheiten in der Nähe der Verbraucher (siehe Kapitel 2.4). Deshalb kommt es im Zuge von Planung und Genehmigungsverfahren zu Konflikten mit bestehenden Nutzungsansprüchen wie zum Beispiel mit der Wohnbebauung oder (Natur-, Landschafts-, Wasser- und Denkmal-) Schutzgebieten. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass die behördlichen Verfahren aufwendig und mit unsicherem Ausgang verbunden sind. Das liegt unter anderem auch auch darin begründet, dass zum Teil keine eindeutigen Einstufungs- und Bewertungsverfahren (Einzelfallgebundenheit) vorliegen und die Genehmigungspraxis der Verwaltung unterschiedlich restriktiv/permissiv ausfällt (vgl. Klinski 2005: 115; 134). x Auslöser von Konflikten sind vor allem die (vermeintlichen) Lärm- und Geruchsemissionen. Auch das Thema Feinstaub wird kontrovers diskutiert und stellt eine deutliche Schwierigkeit für die Realisierung von Bioenergieprojekten dar. Ein weiterer Einwand, der von Verwaltungen und Bewohnern bei Biogasanlagen vielmals genannt wird (so auch im Fallbeispiel Bürgergutachten), sind Bedenken in Bezug auf den Erhalt der Kulturlandschaft wegen möglicher Monokulturen (vgl. Ecologic 2007: 27). x Die zu beachtenden Nutzungskonkurrenzen (siehe Kapitel 4.4) und Belange des Landschaft- und Umweltschutz schlagen sich in Form einer aufwendigen Standortsuche nieder. Dies hat sich insbesondere bei den Fallbeispielen Bürgergutachten, Bürgerinitiative und Genehmigungsverfahren als Hemmnis erwiesen und bestätigt damit auch die Erkenntnisse der BioProm-Befragung (siehe Kapitel 6.2).

6.4 Nicht-technische Hemmnisse

229

6.4.4 Wohnsegmentbedingte Hemmnisse x Die betrachteten FallbeispielH und die Erfahrungen der befragten Experten zeigen, dass bei der Realisierung von Bioenergieprojekten im Bestand eine Vielzahl an Schwierigkeiten auftreten, die bei Neubaugebieten nicht wirksam werden. Zwar besteht der Vorteil, dass eine bessere Kenntnis über den Wärmebedarf besteht, allerdings existiert auch das Risiko, dass sich der Wärmebedarf und damit die Wirtschaftlichkeit durch Sanierungsmaßnahmen verringern. x Im Fallbeispiel ökologischer Modellstadtteil hat sich die vertragliche Vorgabe86 (bei dem Verkauf der Immobilien) zum Anschluss an das Holzheizkraftwerk als zentraler Schritt herausgestellt, um das Risiko einer zu geringen Auslastung des Holzheizwerks zu überwinden. Darüber hinaus hätte theoretisch die Möglichkeit bestanden, einen Anschlussund Benutzungszwang auszusprechen. Dies ist in Bestandsgebieten ohne Kompensationszahlungen in der Regel jedoch unverhältnismäßig und stellt dort ein spürbares Hemmnis bei der Projektrealisierung dar. x Eine weitere Schwierigkeit in Bestandsgebieten liegt darin, dass in der Regel bereits alternative Versorgungssysteme aufgebaut wurden. Deshalb entstehen zusätzliche Investitionen, die in Bestandsgebieten ein Hemmnis darstellen. In der üblichen Praxis von Neubauprojekten besteht der Vorteil darin, dass sie mit dem Immobilienpreis (also einer anderen Sachentscheidung) verknüpft werden können. x Während die Planung von Bioenergieprojekten in Neubaugebieten einer geringeren Komplexität und weniger Schwierigkeiten unterworfen ist, liegt ein deutlicher Nachteil in den Aufsiedlungsrisiken87. Denn in Neubaugebieten besteht vor Inbetriebnahme von Bioenergieanlage und Nahwärmenetz keine Kenntnis über die Zeit, die zur vollständigen Aufsiedlung eines Gebietes benötigt wird. Obwohl erhebliche Investitionen getätigt werden, besteht keine Sicherheit darüber, wann beziehungsweise ob das Energieversorgungssystem wirtschaftlich betrieben werden kann.

230

6 Bioenergie als sozialer Prozess

6.4.5 Informationelle Hemmnisse x Vielfach fehlt es den Akteuren wie etwa Wohnungsbaugesellschaften, Investoren oder Architekten sowie den potenziellen Nutzern an ausreichend Information über die Vor- und Nachteile der Bioenergie, was die Umsetzung von Projekten erheblich erschweren kann. x Bei der Realisierung werden zwar bei allen Projekten Informationen an die Bewohner weitergegeben, eine partizipative Beteiligung unter Einbezug professioneller Fachleute findet in der Regel nicht statt. Dies wird von den Betreibern mit dem hohen Aufwand begründet (siehe dazu den Kostenvergleich in Kapitel 6.3.3). Es hängt aber auch mit fehlenden Kenntnissen und Erfahrung zusammen, was beispielhaft an der Einschätzung des Vertreters eines Ingenieurbüros deutlich wird, der feststellt, „dass für Bürgerinformationsabende zwar Bioenergieexperten hinzugezogen werden, an die Beteiligung eines Kommunikationsbüros bisher aber nicht gedacht wurde“ (Interview F). Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass eine partizipative Bürgerbeteiligung freilich keine Garantie für die Herausbildung eindeutiger Konfliktlösung darstellt. In den schlechtesten Fällen wird nur ein kleiner Anteil der Betroffen involviert, bestehende Konflikte verstärkt und Kompromisse insgesamt erschwert (vgl. Selle 1996: 72; Schively 2007: 260; Renn 1996: 104; Helbrecht 1996: 155).

6.4.6 Nutzerbezogene Hemmnisse x Die Einstellungen der Bewohner gegenüber der Bioenergie im Sinne einer gefühlten Akzeptanz sind grundsätzlich positiv88. Die Fallbeispiele zeigen aber auch, dass die tatsächliche Akzeptanz in der Regel geringer ausgeprägt ist als die gefühlte Akzeptanz. Auch wenn die Akzeptanz in vielen Fällen gegeben ist beziehungsweise kein wesentliches Hindernis darstellt, wird die Bedeutung von Akzeptanzproblemen89 an den Fallbeispielen Bürgergutachten und Bürgerinitiative evident. Die aktiven

6.4 Nicht-technische Hemmnisse

231

und involvierten Bewohner äußern insbesondere bei Standortfragen großes Interesse zur Beteiligung. x Es ist deutlich geworden, dass der Preis der Wärmeversorgung ein zentrales Entscheidungskriterium für die Nutzer darstellt. Zwar wird aus den ausgewerteten Bewohnerbefragungen eine grundsätzliche Bereitschaft deutlich, in gewissem Maße höhere Kosten zu tragen, bei der tatsächlichen Umsetzung (insbesondere im Fallbeispiel Bürgergutachten) wird die hemmende Wirkung der Kosten jedoch schnell deutlich. x Bei der Mehrheit der Personen, die zu den Fallbeispielen befragt wurden, besteht oftmals eine Diskrepanz zwischen der Einstellung zu erneuerbaren Energieträgern und dem objektiven Wissen (insbesondere in Bezug auf die Kosten). Dies impliziert zum einen, dass die Gefahr einer Enttäuschung besteht, wenn beispielsweise Unterschiede zwischen dem Image eines Energieträgers und seinen tatsächlichen Eigenschaften zu Tage treten. Zum anderen deutet es auf eine gewisse Labilität der Einstellung zu erneuerbaren Energieträgern und deren Technologien hin. Dies kann bedeuten, dass sich bestehende Einstellungen durch neue Erfahrungen und externe Einflüsse relativ schnell ändern können. Gleichzeitig besteht oftmals eine Lücke zwischen Bewusstsein, Informationsinteresse und der aktiven Teilnahme beziehungsweise Handlung. x Es gibt empirische Anhalte, dass bei einem nennenswerten Teil der Bevölkerung Vorbehalte gegenüber kollektiven Versorgungssystemen bestehen (siehe Kapitel 6.2). Dies liegt vor allem in der (subjektiven) Wahrnehmung begründet, in ein Abhängigkeitsverhältnis zum Versorgungsunternehmen zu geraten. Dabei gilt weiterhin, dass Personen ihr Vertrauen in besonderem Maße den Technologien entgegenbringen, die ihnen bekannt sind und als bewährt gelten.

232

6 Bioenergie als sozialer Prozess

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität Es ist deutlich geworden, dass bei der Verwirklichung vieler Vorhaben Schwierigkeiten auftreten. Aufbauend auf die Analyse der Fallbeispiele und den Prinzipien der Rational-Choice-Theorie folgend (siehe Kapitel 6.1) werden Bioenergieprojekte als Dilemma interpretiert. Es wird daher ein Ansatz diskutiert, der Schwierigkeiten bei der Realisierung von Bioenergieprojekten mit den Handlungslogiken der beteiligten Akteure erklärt. Ein Dilemma ist eine „Zwangslage, die eine Entscheidung zwischen zwei (un)günstigen Möglichkeiten fordert“ (Bertelsmann Lexikon 1996: 483). Es ist vergleichbar mit einer Zwickmühle, denn die bestehenden Wahlmöglichkeiten schließen sich gegenseitig aus, wenn eine Variante verfolgt wird, können die Vorteile der anderen dementsprechend nicht in Anspruch genommen werden: Beide Wahlmöglichkeiten führen folglich zu unerwünschten Resultaten. Mosler geht davon aus, dass ein Dilemma entsteht, weil sich „Individuen gegenseitig in ihren [..] gefährdenden Handlungen gefangen“ (Mosler et al. 1996: 237) halten und spricht damit zumindest implizit auch die Verursacher und ihre Handlungsmöglichkeiten an. Diese Zwangslagen haben den Charakter eines sozialen Dilemmas, denn in vielen Fällen wird ein Akteur vor die Wahl zwischen einem individuell günstigen Verhalten und einer sozial erwünschten beziehungsweise kollektiv vernünftigen Alternative gestellt (vgl. Bilharz 2008: 117; Vogt 2004: 17; Ernste 1996: 199; Frey/Bohnet 1996: 292; Olson 1992: 32, 59).

6.5.1 Gefangendilemma Das wohl bekannteste Dilemma wird in der Spieltheorie mit dem Gefangendilemma thematisiert. Ein Gefangendilemma entsteht, wenn zwei rational handelnde und vollkommen informierte Akteure (A und B) mit zwei Entscheidungsmöglichkeiten (Kooperation und Defektion) in einer Situation aufeinander Treffen, in der eine gegenseitige Abhängigkeit besteht: Wie in Tabelle 6-4 gezeigt wird, können dabei drei Situationen hervorgerufen werden (vgl. Axelrod 2000: 7):

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

233

x Durch Kooperation beider Akteure können kollektive Vorteile (

) gene-

riert werden. x Ein Akteur kann den Anderen durch Defektion einseitig ausbeuten ( x Durch Defketion beider kann eine Eskalation (

).

) herbeigeführt werden.

Tabelle 6-4: Gefangenendilemma

B Defektion

Kooperation

Kooperation

Defektion

A

Quelle: Darstellung nach Axelrod 2000 und Davy 1997

Unter der Voraussetzung rationalen Handelns (siehe Kapitel 6.1) streben die handelnden Akteure – im Fall von Bioenergieprojekten sind dies Betreiber (Energieversorger, Investoren, Landwirte), Verwaltung und Bewohner – danach, für sich aus einer Situation das Maximum zu erzielen. In Tabelle 6-5 ist eine Auszahlungsmatrix dargestellt, die den Nutzen für kooperatives beziehungsweise unkooperatives Verhalten für einen einfachen spieltheoretis chen Zusammenhang quantifiziert darstellt. Für eine einmalige Kooperation gibt es keine eindeutige, empfehlenswerte Lösung, für iterative, also wiederholt auftretende, Gefangenendilemmata kann Axelrod hingegen

234

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Tabelle 6-5: Auszahlungsmatrix B

Kooperation

Kooperation

Defektion

3 3

5 0

Defektion

A 0 5

1 1

Quelle: Darstellung nach Axelrod 2000

nachweisen, dass die Akteure miteinander kooperieren sollten, um ein günstiges Resultat zu erzielen (vgl. Axelrod 2000: 26; Vogt 2004: 20; Kumbruck 2001: 154). „Kooperation ist im iterativen Gefangenendilemma nicht deshalb die beste Strategie, weil A und B, durch Gewissensbisse gequält, zu Heiligen werden. Kooperation ist für beide die bessere Strategie, weil A und B – egoistisch – den eigenen Vorteil maximieren wollen“ (Davy 2004: 93). Die Realisierung von Bioenergieprojekten kann als Gefangenendilemma aufgefasst werden. Denn am sinnvollsten im Hinblick auf die ökonomische Tragfähigkeit sowie die ökologische Wirksamkeit eines Projektes ist es, wenn alle Bewohner eines Gebietes an das Nahwärmenetz angeschlossen und mit Bioenergie versorgt werden. Die Entscheidung, sich an ein Nahwärmenetz anschließen zu lassen, ist (zumindest wenn kein Anschluss- und Benutzungszwang besteht) dasErgebnis einer freiwilligen individuellen Entscheidung. Ein optimales Ergebnis wird nur ermöglicht, wenn beide Akteure (Betreiber A und Bewohner B) in Form einer Anschlussvereinbarung miteinander kooperieren. Am Beispiel Bürgergutachten lässt sich das Gefangenendilemma für Bioenergieprojekte gut darstellen, wie Tabelle 6-6 illustriert (vgl. Jenssen/Eltrop

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

235

2007b: 63). Nach dem Scheitern des Holzvergasungsprojektes kooperierten der Betreiber und die Bewohner zunächst nicht miteinander (siehe Kapitel 6.3), so dass schlechte Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb vorlagen: Der Anschlussgrad blieb über Jahre niedrig und es kam zu einer Eskalation in Form Tabelle 6-6: Gefangenendilemma in Bestandsgebieten (am Fallbeispiel Bürgergutachten) B

Defektion

Kooperation

Kooperation - Gute Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb - Gute Voraussetzungen für günstige Wärmepreise - Hohe positive Klimaeffekte

- Sehr gute Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb (keine zusätzlichen Investitionen) - sehr gute Voraussetzungen für günstige Wärmepreise - geringe positive Klimaeffekte

- Sehr schlechte Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb (zusätzliche Investitionen) - Große Gefahr hoher Wärmepreise* - Positive Klimaeffekte

- Schlechte Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb - Gefahr hoher Wärmepreise* - Keine positiven Klimaeffekte

A Nicht alle Bewohner lassen sich nicht an ein Nahwärmenetz anschließen.

Der Betreiber investiert nicht in ein Bioenergieprojekt.

Defektion

Alle Bewohner lassen sich an ein Nahwärmenetz anschließen.

Der Betreiber investiert in ein Bioenergieprojekt.

* Gilt nur für die angeschlossenen Nutzer. Die nicht-angeschlossenen Bewohner, die ein individuelles Heizungssystem (weiter-) nutzen, sind von Veränderungen beim Wärmepreis für die kollektive Wärmeversorgung nicht betroffen. Grundsätzlich sind bei Preisbildung und Preiserhöhung aber die Angemessenheit und Billigkeit insbesondere im Sinne von § 24 der Fernwärmeverordnung (AVBFernwärmeV) und § 315 des Bürgerlichen Gesetzbuches (BGB) zu berücksichtigen (vgl. AVBFernwärmeV; BGB). Einen Anhaltswert darüber gibt der sogenannte „anlegbare Preis“, der sich an den Vollkosten eines alternativen, den gleichen Komfort bietenden Versorgungssystems (in der Regel mit Ergas oder Erdöl) bemisst (vgl. IER 2008a: 88; Westphal 2007: 178; Blesl 2002: 217). Quelle: eigene Darstellung

236

6 Bioenergie als sozialer Prozess

kontinuierlicher Defizite, sowie einer großen Unzufriedenheiten bei den Bewohnern. Beide Parteien unternahmen allerdings über einige Jahre hinweg keine ernsthaften Handlungen zur Verbesserung der Situation: Die Bewohner, weil sie schlechte Erfahrungen gemacht hatten und (vermeintlich) hohe Wärmepreise scheuten. Der Betreiber wiederum sah wegen der tatsächlich realisierten Verluste und dem zusätzlichen Investitionsrisiko davon ab, Maßnahmen zu ergreifen, zumal weitere Investitionen auch vor dem eigenen Aufsichtsrat schwer vertretbar gewesen wären. Bei Beiden lagen plausible rationale Gründe vor, von aktiven Maßnahmen abzusehen. Beide erwarteten vielmehr von der jeweils anderen Partei ein Entgegenkommen und ein Zeichen der Kooperationsbereitschaft. Die Folge war, dass keine der beiden Parteien aktiv wurde und in einer Situation verharrt wurde, die weder ökonomisch noch ökologisch optimal war. (In Tabelle 6-6 entspricht diese Situation dem Feld rechts unten). Im Fallbeispiel wurde mit der Suche nach Lösungsansätze für dieses Patt letztendlich erst auf Initiative von Außen begonnen. Axelrod arbeitet bei seiner Analyse der „Evolution der Kooperation“ heraus, dass es für Akteure, die einem Gefangenendilemma wiederholt ausgesetzt sind, Erfolg versprechend ist, eine kooperative Grundeinstellung zu verfolgen: Entsprechend dieser Strategie (Tit for Tat) wird im ersten Schritt (und so lange bis der Mitspieler defektiert) kooperiert. Nicht-kooperatives Verhalten des Mitspielers wird einmalig sanktioniert, danach wird jeweils das Verhalten übernommen, was der andere Spieler beim vorherigen Aufeinandertreffen gewählt hat (vgl. Axelrod 2000: 170). Im Fallbeispiel Bürgergutachten, dem einzigen Projekt mit einer langen Energiegeschichte, wurde der Weg einer Kooperation, wenn auch letztendlich von Außen initiiert, eingeschlagen. Der Erfolg beider Akteure (Betreiber A und Bewohner B) war in diesem Fallbeispiel voneinander abhängig und gleichzeitig war ein wiederholtes Aufeinandertreffen vorprogrammiert, da durch die Installation eines kostenintensiven Nahwärmenetzes ein Ausstieg aus diesem Versorgungssystem ohne weiteres nicht möglich war. Der Betreiber ist nach Abschluss des Bürgergutachtens mit dem Bau der Biogasanlage nun in Vorleistung getreten und erhofft durch dieses deutliche Zeichen der Kooperati-

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

237

onsbereitschaft, dass auch die Bewohner in Form des Anschlusses an das Wärmenetz kooperieren. In Tabelle 6-6 bewegt er sich also in der linken Spalte. Zu einem gewissen Teil ist das Kooperationsangebot schon erwidert worden – der Anschlussgrad verbesserte sich innerhalb eines Jahres von 35 % auf 44 % – so dass sich die Situation beim Fallbeispiel Bürgergutachten in Richtung des linken oberen Feldes (Tabelle 6-6) verschiebt. Nicht jedes Bioenergieprojekt wird sich mit solch massiven Schwierigkeiten auseinandersetzen müssen, wie es im Fallbeispiel Bürgergutachten der Fall war. Die Interpretation als Gefangenendilemma erlaubt es aber auch, Schlüsse für andere Projekte abzuleiten. Als kollektives Versorgungssystem ist die Nutzung der (netzgebundenen) Bioenergie davon geprägt, dass der Erfolg oder Misserfolg nicht nur von eigenen Fähigkeiten und Entscheidungen abhängt, sondern maßgeblich auch durch das Verhalten der Nutzer bestimmt wird. Es entstehen somit Kollektivhandlungsprobleme. Im Gegensatz zu der klassischen Auszahlungsmatrix (Tabelle 6-5) ist es bei der Bioenergie wahrscheinlich, dass die Vorteile der Kooperation (wenn die Nahwärmeversorgung bereits besteht) auf Seiten des Betreibers höher sind. Denn während auf Seiten des Betreibers (A) finanzielle Aufwendungen getätigt werden müssen, ergeben sich für die Bewohner (B) keine direkten finanziellen Einbußen. Zudem verfügt er über die Möglichkeit, zwischen alternativen Versorgungssystemen zu wählen. Die Kooperationswahrscheinlichkeit ist auf Seiten der Bewohner deshalb geringer einzuschätzen als beim Betreiber. Einer Übertragbarkeit sind auch insofern Grenzen gesetzt, als dass eine Möglichkeit zur direkten Sanktionierung nicht immer gegeben ist. Hinzu kommt, dass das Kooperationsschema eines Bioenergieprojektes in der Regel viel komplexer ist, als es in der oben gewählten Darstellung beschrieben wurde. Es weicht damit von dem klassischen Gefangenendilemma ab, da ein Betreiber nicht nur mit einem Akteur kooperiert, sondern mit vielen Einzelnen in einem bilateralen Verhältnis steht. Die Theorie des Gefangenendilemmas stammt aus den zwei-Personen-Spielen, ist grundsätzlich aber auf Mehr-Personen-Spiele übertragbar (vgl. Davy 2004: 94; Scharpf 2000: 143). Gleichwohl ist anzumerken, dass die Kooperationsbereitschaft mit der Anzahl der Teilnehmer sinkt.

238

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Dadurch, dass an Bioenergieprojekten in der Regel viele Akteure und eine Vielzahl an Bewohnern teilnehmen, wird auch ihre Realisierung erschwert. Ein weiterer Grund dafür ist, dass zwischen der Anschlussbereitschaft der einzelnen Haushalte zum Teil deutliche Unterschiede bestehen.

6.5.2 Investitionsdilemma Die in der Auszahlungsmatrix skizzierten Vorteile (siehe Tabelle 6-5) können in Abhängigkeit zum Alter und Zustand des bisher verwandten Heizungssystems variieren. Je älter ein Heizungssystem und je größer der Erneuerungsbedarf ist, desto höher ist der Kooperationsvorteil und desto eher werden die Bewohner sich an ein Nahwärmenetz anschließen lassen. Der Kooperationsvorteil, in der Tabelle mit dem Wert 3 beziffert, liegt bei einem alten Heizungssystem deutlich höher. Im Umkehrschluss fällt der Kooperationsvorteil niedriger aus, wenn in den letzten Jahren gerade neues Heizungssystem installiert wurde. In der Realität fließen auch die in Kapitel 6.4 erörterten Einstellungen und Verhaltensweisen ein (wie Vorbehalte gegenüber kollektiven Versorgungssystemen), von denen bei einer klassischen spieltheoretischen Betrachtung abstrahiert wird. Der zuletzt beschriebene Zusammenhang kann als Investitionsdilemma bezeichnet werden, er wird maßgeblich durch die hohen Investitionskosten und langfristige Nutzungszeiträume von Infrastruktureinrichtungen bedingt (siehe Kapitel 2.4). Deswegen ist es im Sinne einer Kostenminimierung aus individueller Sichtweise rational, eine Technologie möglichst lange – auch über die Abschreibungsdauer hinaus – zu nutzen, wenn die Entscheidung und die mit ihr verbundenen Kosten einmal getätigt wurden90. Die Nutzung der Bioenergie durch diese Haushalte ist in diesem Fall also eine Kaufentscheidung und nicht zwangsläufig der Ausdruck einer gefühlten oder gewünschten Akzeptanz. Da Heizungsanlagen eine Nutzungsdauer von mindestens 15 bis 20 Jahren aufweisen, sind diejenigen Nutzer, die gerade eine neue Heizungsanlage erworben haben, für die Nahwärme (mit Bioenergie) auf einen längeren Zeitraum verloren (vgl. Sunderer 2006: 34; ZSW et al. 2006: 22; Wolters 2001: 220).

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

239

Das Investitionsdilemma zieht eine nachteilige gesellschaftliche Wirkung nach sich, da ein Nahwärmenetz in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und ökologische Wirkungen nur bei Teilnahme möglichst aller Bewohner eines Quartiers sinnvoll betrieben werden kann. Wenn sich einige Bewohner aus einem individuellen Nutzen-Kosten-Kalkül heraus gegen den Anschluss entscheiden, erweist sich dies als nachteilig für die ökologische Wirksamkeit des Bioenergieprojektes und kann darüber hinaus auch die ökonomische Tragfähigkeit verhindern. Das Investitionsdilemma wird nur im Siedlungsbestand wirksam, da es in Neubaugebieten (zunächst) keine konkurrierenden Heizungssysteme gibt. Es ist ein soziales Dilemma, bei dem das individuelle Verhalten im Widerspruch zu den gesellschaftlichen Wert- und Zielvorstellungen steht. Bei den betrachteten Fallbeispielen hat sich das Investitionsdilemma vor allem im Fallbeispiel Bürgergutachten als ein schwerwiegendes Hindernis herausgestellt. Es hat dazu geführt, dass die Mehrheit der Haushalte noch immer individuelle Heizungssysteme nutzt. Gleichzeitig kann für das Fallbeispiel Bürgerinitiative attestiert werden, dass die bestehenden Nahwärmenetze ihrerseits begünstigt haben, dass auch zukünftig Nahwärmetechnologien – grundsätzlich können diese mit konventionellen oder erneuerbaren Energieträgern betrieben werden – genutzt werden: Denn in diesem Fallbeispiel hatte sich das Wärmenetze bereits etabliert, die Investitionskosten für das Netz waren bereits getätigt und es mussten lediglich die Kosten für die Konversionsanlage zusätzlich getragen werden. Daraus lässt sich folgern, dass das Investitionsdilemma Bioenergieprojekte seinerseits begünstigt sobald die Investitionen getätigt, wurden und sich die Technologie etabliert hat.

6.5.3 Eigner-Nutzer-Dilemma Eine besondere Form des Investitionsdilemmas ist das so genannte EignerNutzer-Dilemma, das nur die Vorhaben zur Realisierung eines Bioenergieprojekts im Bestand und den Mietwohnungsbau betrifft. Es wird durch ein Auseinanderfallen von Kosten und Nutzen hervorgerufen. Grundsätzlich besteht für einen Vermieter kein Zwang, moderne und/oder bioenergiebasierte Heizungssysteme in einer Immobilie zu installieren. Zudem ist es so, dass die versorgungsbe-

240

6 Bioenergie als sozialer Prozess

dingte Einsparungen (zum Beispiel bei den Heizkosten) beziehungsweise sonstige Nutzen, die durch einen Wechsel des Heizungssystems erzeugt werden können, primär dem Mieter zugute kommen. Der Vermieter kann seinerseits aber nur indirekt über die Werthaltigkeit der zu vermietenden Immobilie profitieren. Derzeit spielen die Betriebskosten der Wärmeversorgung91 für den Wert einer Immobilie allerdings nur eine untergeordnete Rolle. Die Investitionskosten (beispielsweise für den Hausanschluss) müssen vom Vermieter getragen werden und können sich nur indirekt über die (Kalt-)Miete amortisieren, die bei Modernisierungen nach § 559 des Bürgerlichen Gesetzbuches (BGB) nur um 11 % der aufgewandten Kosten angehoben werden darf (vgl. BGB). Deshalb bestehen für den Vermieter nur geringe Anreize, die Kosten eines Bioenergieprojektes zu übernehmen und auch der Mieter92 verhält sich zurückhaltend, da er nicht in fremdes Eigentum investieren will (vgl. Runkel 2009: 216; Bardt et al. 2008: 8; Kramer 2007: 284; Beyer/Lippert 2007: 10; Lobinski 2007: 107; Wolff 2006: 13; Öko-Institut 2004: 54; BUNR 2000: 11; Weizsäcker 1994: 190). In den Fallbeispielen Bioenergiedorf und Bürgergutachten ist dieses Dilemma aufgetreten, hat aber auf Grund des großen Anteils an Eigentümern nur eine untergeordnete Rolle gespielt. Eine Lösungsmöglichkeit für dieses Dilemma wird von Pöschk aufgezeigt, sie besteht darin, ein WärmeContracting93 einzuführen (vgl. Pöschk 2007: 129). Beim Abschluss von Contracting-Verträgen wiederum kann sich aber die derzeitige Rechtslage als Hemmnis erweisen. Nach ständiger Rechtsprechung des Bundesgerichtshofs (BGH) kann ein Wärme-Contracting nur mit Zustimmung des Mieters durchgeführt werden, solange eine Umstellung nicht zuvor im Mietvertrag vorbehalten wurde (vgl. Runkel 2009: 217; Beyer 2006: 7; BGH 2006: 1). Dies ist in erster Linie auf die Kostenstrukturen zurückzuführen, denn neben den Kosten für Brennstoff, Bedienung und Wartung sind im Entgelt des Contractors auch die für Investition/Abschreibung, Kapitaldienst sowie kalkulierte Gewinne enthalten. Letztgenannte Kostenbestandteile werden, wenn die Wärmetechnologie vom Vermieter bereitgestellt wird, aber bereits mit der Nettokaltmiete abgegolten. Deshalb entsteht für den Vermieter ein wirtschaftlicher Vorteil,

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

241

wenn die Nettokaltmiete konstant bleibt, obwohl der Vermieter vom Betrieb der Heizungsanlage entbunden wird und der Mieter zusätzlich die komplette Zahlung an den Contractor leisten soll. Aus diesem Grund besteht kein einseitiges Gestaltungsrecht seitens des Vermieters, vielmehr bedarf es, wie oben angeführt, einer entsprechenden Vereinbarung zwischen beiden Vertragsparteien (vgl. Beyer 2006: 146; BGH 2005: 1). Ob Vertragsklauseln, die dem Vermieter das Recht einräumen, zu einem Contracting überzugehen, ohne einen Ausgleich in Form geringerer Nettokaltmieten vorzunehmen, jedoch rechtlich haltbar sind, wurde durch die Rechtsprechung noch nicht abschließend geklärt (vgl. Beyer 2006: 151).

6.5.4 Zieldilemma Am Fallbeispiel Bürgerinitiative wird auch das Zieldilemma von Bioenergieprojekten deutlich (siehe Kapitel 6.3.4 und 6.4). Bei der Planung des Holzheizkraftwerkes argumentieren die Befürworter mit der positiven CO2-Bilanz der Holzverbrennung und der positiven Wirkungen für den Klimaschutz. Die Gegner verweisen auf die lokal wirksamen Feinstaubemissionen. Es besteht in diesem Fall also ein innerökologischer Zielkonflikt beziehungsweise ein Zieldilemma, da beide erstrebenswerten Ziele (mit diesem Projekt) gemeinsam nicht erreicht werden können. Anders wäre dies beispielsweise, wenn durch ein Bioenergieprojekt (mit Kohle betriebene) Einzelfeuerungen ersetzt und die Belastung durch Feinstaub in der Folge insgesamt verringert werden könnten. Tabelle 6-7 führt alle Zieldilemmata, die im Rahmen der Fallbeispiele auftreten, auf und leitet ab, welche Bioenergietechnologien beziehungsweise Bioenergieträger von ihnen betroffen sind. Die Abwägung dieser unterschiedlichen umweltpolitischen Ziele kann letztendlich nicht wissenschaftlich bestimmt werden, sondern muss normativ beziehungsweise politisch getroffen werden. Dies ist an den Fallbeispielen deutlich geworden, in denen die Vorhaben in die politischen Gremien getragen wurden und öffentliche Diskussionen entstanden sind (etwa beim Fallbeispiel Bürgerinitiative). Das Zieldilemma wird auch am Beispiel Genehmigungsverfahren sehr

242

6 Bioenergie als sozialer Prozess

deutlich, in dem der Natur- und Landschaftsschutz den Klimaschutzzielen entgegen steht (siehe Kapitel 6.3.5 und 6.5.5).

Umweltpolitische Wirkung

Zielkonflikt

Fallbeispiel

Betroffene Bioenergie

Klimaschutz und Versorgungssicherheit

Tabelle 6-7: Zieldilemmata von Bioenergieprojekten

Schutz der Kulturlandschaft Natur/Landschaftsschutz Wasserschutz Denkmalschutz Feinstaub Lärm Geruch Lieferverkehr

Genehmigungsv., Bürgergutachten

Energiepflanzen (insb.Biogas)

Genehmigungsv.

alle

Bürgergutachten Genehmigungsv. Bürgerinitiative alle alle alle

alle alle Festbrennstoffe alle insbesondere Biogas alle

Quelle: eigene Darstellung

6.5.5 NIMBY-Dilemma Ein spezielles Dilemma entsteht dadurch, dass sich Unmutsbekundungen in der Regel nicht gegen die Bioenergie im Allgemeinen richten, sondern vielmehr gegen die spezifische Anlage in der Nähe des eigenen Wohngebiets. Auch im Fallbeispiel Bürgerinitiative ist dies der Fall (siehe Kapitel 6.3.4). Dieses Verhalten kann als NIMBY-Dilemma94 bezeichnet werden. NIMBY steht für „Not In My BackYard“ und ist vor allem in den Vereinigten Staaten von Amerika bekannt geworden, im deutschsprachigen Raum wird das Phänomen auch unter dem Titel St. Florians-Prinzip geführt. Das NIMBY-Dilemma zeichnet sich durch eine fundamentale Oppositionshaltung einiger Bewohner gegen Technologien beziehungsweise Anlagen aus. Eine Technologie wird von den Betroffenen zwar grundsätzlich als sinnvoll oder nützlich angesehen, die einzelne Anlage im direkten Lebensumfeld jedoch wird abgelehnt. Die zentralen Merkmale des NIMBY-Dilemmas sind, dass (vgl. Fal-

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

243

kenstein 2006: 76; Ecologic 2007: 28): x die Nützlichkeit einer Anlage prinzipiell unbestritten ist, x dem Projekt gesellschaftlich und politisch insgesamt ein größerer Stellenwert als den Interessen der lokalen Bevölkerung zugesprochen wird, x es die Mehrheit vorzieht, die jeweiligen Einrichtungen nicht im eigenen Lebensumfeld95 zu haben, weil damit eine direkte Betroffenheit negativer Art (wie Lärm, Geruchs-, Verkehrsemissionen) ausgelöst wird. Die Folge dieses Dilemmas ist, dass die Standortfindung mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist. Oft wird der Widerstand beim NIMBY von gut gebildeten Bevölkerungsgruppen initiiert und erfolgreich betrieben96. Deshalb kann es dazu kommen, dass Wohngebiete, deren Bevölkerung sich nicht wirkungsvoll wehren kann, betroffen sind. Seit den 1980er Jahren hat sich dieses Phänomen bemerkbar gemacht (vgl. Schively 2007: 257; Horst 2007: 2706; Bolte 2005: 15; U.S. Commission on Civil Rights 2003: 16; Seeliger 2001: 195; Kahn 2000: 26; Portney 1991). Die eigentlichen (umwelt-)politischen Ziele, die von der Bevölkerung grundsätzlich auch unterstützt werden – im Fall der Bioenergie zum Beispiel die Reduzierung von CO2-Emissionen und eine geringere Abhängigkeit von fossilen Energieträgern – können vor dem Hintergrund dieses Dilemmas nicht beziehungsweise nicht vollständig erreicht werden (siehe Kapitel 2.5 und 6.1). Das NIMBY-Dilemma ist mit einigen Schwierigkeiten behaftet. So verleitet es sowohl Befürworter als auch Gegner dazu, es argumentatorisch zu instrumentalisieren, also zweckrational zu kommunizieren: Während die Befürworter eines Vorhabens mit diesem Argument versuchen, eine Bürgerinitiative als nicht ernstzunehmend abzustempeln, sehen die Gegner sich selbst als basisdemokratisch und versuchen ihrerseits, sich genau vor dieser Kritik von Anfang an zu schützen und werden notfalls Hilfsargumente verwenden (vgl. Schively 2007: 257, Horst 2007: 2706, 2711; Falkenstein 2006: 78; Bödege-Wolf 1994: 41). Die Folge ist, dass das NIMBY-Dilemma auf Grund der schwer zu messenden Unterschiede zwischen taktischen Motivationen und echten Gegenargumenten mit sozialempi-

244

6 Bioenergie als sozialer Prozess

rischen Methoden97 schwer zu erfassen ist (vgl. Czöppan 2005; Devine-Wright 2004: 131; Jimenez 2002: 37; Kahn 2000: 27). Die genannten Schwierigkeiten gestalten die empirische Nachweisbarkeit sehr kompliziert. Den Erklärungsgehalt können sie jedoch nicht einschränken. An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass nicht grundsätzlich jedes Bioenergieprojekt mit dem NIMBY-Dilemma konfrontiert wird und auch, dass nicht jede Bürgerinitiative, die sich gegen ein Bioenergieprojekt wendet, mit diesem Phänomen erklärt werden kann. Nichtsdestotrotz stellt es ein ernst zu nehmendes, strukturelles Hemmnis für die Realisierung von Bioenergieanlagen dar. Am Fallbeispiel Bürgerinitiative kann das NIMBY-Dilemma veranschaulicht werden: Obwohl die Nützlichkeit des Holzheizkraftwerkes von allen Akteuren grundsätzlich bejaht wird, finden in Bezug auf die Standortwahl intensive Auseinandersetzungen statt (siehe Kapitel 6.3.4). Es bietet sich an, den NIMBY-Begriff bei bestimmten Vorhaben und Rahmenbedingungen auszudifferenzieren. Die Zielrichtung von Bürgerinitiativen kann sowohl durch eine extreme Ablehnung98 (NIABY = Not In Anyone’s BackYard; NOPE = Not On Planet Earth; BANANA = Build Absolutely Nothing Anywhere Near Anyone; CAVE = Citizens Against Virtually Everything) motiviert sein und führt oft zu dem Versuch, die Belastung auf Andere abzuwälzen (PIITBY = Put It In Their BackYard). Gleichzeitig kann die Ablehnung auch in abgeschwächter Form auftreten, etwa wenn die resignierte Frage aufgeworfen wird, warum die Anlage denn eigentlich in der eigenen Umgebung errichtet wurde (WIMBY99 = Why In My BackYard) oder wenn eine Technologie nur unter bestimmten Bedingungen abgelehnt wird (NAMBY = Not All In My BackYard; NIMBY-Tendenz). Weiterhin kann die Ablehnung von Politikern ausgehen, die ihre Wiederwahl gefährdet sehen (NIMTOO = Not In My Term Of Office; NIMEY = Not in My Election Year) oder hinsichtlich räumlicher Gegebenheiten differenziert werden, etwa wenn eine technische Anlage nur in bestimmten räumlichen Situationen (etwa in landschaftlich exponierten Lagen oder in der Nähe bestimmter öffentlicher Einrichtungen) abgelehnt wird (NITTBY =

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

245

Not In This Type of BackYard) (vgl. Falkenstein 2006: 77; Davy 1997: 17; Schively 2007: 255; Upreti 2004: 788; White 2002: 66). In den untersuchten Projekten treten unterschiedliche Akteure auf. Unter ihnen befinden sich die Betreiber einer Bioenergieanlage, die Verwaltung (unter anderem Genehmigungsbehörden, Planungsämter, Bürgermeister) sowie die Bewohner einer Siedlung als mögliche Nutzer der Wärme. Aus dieser Konstellation heraus kommt es in vielen Fällen zu Interessenskonflikten, mit denen die Entstehung des NIMBY-Dilemmas erklärt werden kann. Tabelle 6-8 führt die

Freiheitsgrade für die Nutzer

Kosten

Standort

Tabelle 6-8: Widersprüchliche Interessen der Hauptakteure Betreiber

Verwaltung

Bewohner

Lage des Standorts zur Siedlung

Möglichst nah (Leitungslänge)

Einzelfallentscheidung (Schutz von Siedlung/ Freiraum)

Möglichst entfernt (Emissionen)

Kosten/Preise

Möglichst hoher Gewinn / kurze Amortisation

Gemäßigte Gewinne und Wärmepreise

Möglichst geringe Wärmepreise

Möglichst hoch

Gemäßigte Investitionsbeteiligung (etwa durch Verknüpfung mit Immobilienpreis)

Möglichst gering

Erwünscht

Eher unerwünscht (Vermarktungschancen) Privatrechtliche Vereinbarung bevorzugt

Unerwünscht

Unerwünscht

Unerwünscht (ineffiziente Erschließung)

Erwünscht (hohe Wahlmöglichkeit)

Investitionsbeteiligung

Anschluss- und Benutzungszwang

Konkurrierendes Versorgungssystem

Quelle: eigene Darstellung

246

6 Bioenergie als sozialer Prozess

Interessenlagen dieser drei Hauptakteure in Bezug auf einige ausgewählte Aspekte von Bioenergievorhaben auf. Die deutlichsten Interessenwidersprüche treten zwischen den Betreibern und den Bewohnern auf und betreffen zumeist den Standort, die Kosten oder die möglichen Freiheitsgrade für die Nutzer. Die Verwaltung nimmt als Institution, die sich an dem öffentlichen Interesse orientiert, in vielen Fällen eine Mittlerrolle100 ein. Besonders deutlich werden die Konflikte bei der Standortfindung, da hier die widerstreitenden Anforderungen des Zieldilemmas, also des globalen Klimaschutzes, des lokalen Emissionsschutzes und des Schutzes des Außenbereiches (Natur-, Landschafts-, Wasser- und Denkmalschutz) gegeneinander abgewogen werden müssen (siehe Kapitel 6.5.4). Daraus resultiert fast zwangsläufig ein hoher Aufwand bei der Standortfindung. Über die klassischerweise bei (Standort-)Konflikten betrachteten Interessenwidersprüche hinaus unterscheiden sich die Akteure zum Teil aber auch hinsichtlich vollständig voneinander abweichender Ziele und Konzepte. Ihre Wertvorstellungen unterscheiden sich zum Teil so erheblich, dass auch der (Sach-) Gegenstand des Konflikts von den Akteuren nicht zwangsläufig als identisch angesehen wird. Dies kann mit den vier in Abbildung 6-4 aufgeführten Rationalitätstypen Douglas’ veranschaulicht werden, die ein gutes Schema zur Erklärung der Entstehung gesellschaftlicher Konfliktsituationen bieten101: „Fatalismus“, „Individualismus“, „Hierarchie“ und „Gemeinschaft“. Die „Fatalisten“ meinen, dass die Entwicklungen im Bereich der Energieversorgung weder absehbar noch steuerbar sind und Klimaveränderungen seit jeher stattfinden. An den öffentlichen Debatten nehmen sie deshalb nicht teil und fügen sich in ihr Schicksal. Im Gegensatz dazu sind „Hierarchisten“ in ein System starrer Regeln eingebunden und gehen davon aus, dass (Bio-)Energiekonflikten durch technische Lösungen wirkungsvoll begegnet werden kann. Um Konflikte zu lösen, setzen sie Gesetze und technische Vorschriften um. Die „Individualisten“ hingegen sind weitestgehend frei in ihren Entscheidungen. Sie glauben an die Effizienz des Marktes und daran, dass Erfolge durch die individuelle Leistung bestimmt werden.

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

247

extrinsisch

individuell

Fatalismus - Ich bin alleine und kann meine Schicksal nicht ändern! - Die Entwicklungen im Bereich der Energieversorgung sind weder absehbar noch steuerbar. - Klimaveränderungen und Preissteigerungen hat es schon immer gegeben.

Hierarchie - Wir dienen der Gesellschaft und geben / empfangen Anweisungen! - Eine technische Lösung der Bioenergiekonflikte ist möglich. - Eine höchstmögliche ökologische Effizienz ist erforderlich.

- Ich bin alleine und Herr meines Schicksals! - Risiken müssen in Kauf genommen werden, um soziale Gerechtigkeit herstellen zu können. - Ein freier Markt ermöglicht eine ökonomische und ökologische Effizienz der Energieversorgung. Individualismus

- Wir sind eine Gemeinschaft und müssen unsere Lebensgrundlagen bewahren! - Jegliche Risiken müssen vermieden werden. - Möglichst effektive ökologische Maßnahmen sind zwingend erforderlich (etwa für den Klimaschutz). Gemeinschaft

kollektiv

intrinsisch

Abbildung 6-4: Rationalitätstypen Quelle: Darstellung nach Davy 2004; Davy 1997

Folglich bevorzugen sie den Einsatz marktkonformer Steuerungsinstrumente. Akteure des Rationalitätstyps „Gemeinschaft“ sind sehr stark in die jeweilige Bezugsgruppe eingebunden und unterliegen der Gruppensolidarität. Im Fall der Bioenergie sehen sie eine besondere Dringlichkeit der Risikovermeidung (etwa in Form von Klimaveränderung oder Feinstaub) und plädieren für eine sozial gerechte Verteilung von Lasten. Die Rationalitätstypen treffen keine Aussagen über Alter, Geschlecht, Gender, Parteizugehörigkeit, Beruf oder soziale Schichtung der Akteure. Vielmehr kategorisieren und ordnen sie die Akteure entsprechend ihrer Wertvorstellungen. Die Rationalitätstypen spiegeln vier weiteren Dimensionen wider, nämlich die Selbstwahrnehmung der Akteure (als Individuum oder im Kollektiv) sowie die Unterscheidung der Handlungsmotivation als von Innen kommend (intrinsisch) oder von Außen angeregt (extrinsisch). In Abbildung 6-4 werden die Wertvorstellungen der vier Typen in Bezug zu (Bio-)Energiekonflikten gesetzt, auf den

248

6 Bioenergie als sozialer Prozess

nächsten Seiten werden ihr Profil und ihre Rolle bei der Realisierung von Bioenergieprojekten weiter konkretisiert. Die Handlungen der meisten Akteure,

Tabelle 6-9: Widersprüchliche Rationalitäten und Wertvorstellungen der Hauptakteure (am Fallbeispiel Feinstaub) Akteur Rationalitätstyp Primäres Ziel

Technologie

Standort

Betreiber

Verwaltung

Bewohner

Individualismus

Hierarchie

Gemeinschaft

Wirtschaftliche Wärmeversorgung.

Klimaschutz.

Verbesserung der Luftqualität in der gesamten Stadt.

Neue zukunftsfähige Technologien sollen in die Anwendung gebracht werden.

Die FeinstaubProblematik kann unter Einhaltung der rechtlichen Vorschriften und bei Ergreifung technischer Maßnahmen kontrolliert werden.

Wie kann es sein, „dass neue Feinstaubquellen entstehen und gleichzeitig jemand sein Auto stehen lassen soll“?

Objektive Ermittlung des besten Standorts durch einen neutralen Gutacher.

Einige Bewohner sind nicht an die Wärmeversorgung angeschlossen (profitieren nicht) und die Lage ist zu nah an der eigenen Siedlung: Not In My Backyard

Die Anlage wird auf ihre Zulassung hin geprüft. Da spielt der Schadstoffausstoß eine entscheidende Rolle. Die Ängste und Befürchtungen der Bevölkerung dürfen nicht unter den Tisch fallen.

Bürgerinitiative und Protest sind erforderlich, wenn es um einen Anstieg der bereits hohen Feinstaubbelastungen und den daraus resultierenden Folgen, wie erhöhtes Krebsrisiko, geht.

Ökonomisch optimaler Standort.

Wegen der unsachlichen und hysterischen Kritik wird befürchtet, dass Politik und Verwaltung ihre Entscheidung ändern. Proteste Die Initiative handelt egoistisch: Sie will nur die Belastungen „vor der eigenen Haustür“ verhindern. Quelle: eigene Darstellung

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

249

insbesondere bei Institutionen, können auf eine Mischform von mehr als einem dieser Typen zurückgeführt werden (vgl. Douglas 1994: 264; 225; Thompson 1990: 134; Davy 1997: 317; Wegener/Liebig 1998: 33; Davy 2007: 5). Davy bringt derartige Unstimmigkeiten zwischen den Akteuren am Beispiel einer Müllverbrennungsanlage folgendermaßen zum Ausdruck: „Although it appears as if the stakeholders just disagree on how certain problems should be solved, they disagree on what the problem really is. They do not even agree on what they disagree” (Davy 1997: 165). Dieser Umstand wird in Tabelle 6-9 am Fallbeispiel Bürgerinitiative illustriert (siehe auch Kapitel 6.3.4). Zum Aspekt Technologie“ etwa steht bei einem Akteur die Nutzung zukunftsfähiger Technologien im Vordergrund (Betreiber), der Andere geht davon aus, dass die Folgen kontrolliert werden können (Verwaltung) und der Dritte (Bewohner) kann nicht verstehen, dass etwa zusätzliche Feinstaubquellen entstehen dürfen, während gleichzeitig Fahrverbote ausgesprochen werden. Den drei beteiligten Akteuren geht es also um drei vollständig unterschiedliche Ziele. Wenn vordergründig über Interessen statt über Rationalitäten und Wertvorstellungen diskutiert wird, führt dies dazu, dass sich extreme (Fremd-) Wahrnehmung der jeweils anderen Akteure manifestieren und sich diese gleichzeitig von der eigenen Selbstwahrnehmung merklich abheben. So sieht sich im Fallbeispiel Bürgerinitiative etwa der Betreiber als ökologisch operierendes Wirtschaftsunternehmen und nimmt die Bewohner (Bürgerinitiative) als Verweigerer wahr, die lediglich die Belastungen „vor der eigenen Haustür“ (Interview F) verhindern wollen. Dies widerspricht deren Selbstbild (Opfer und basisdemokratische Initiative) sehr deutlich, die vielmehr den Betreiber als Verursacher ökologischer und gesundheitlicher Schäden ausmacht. Letztendlich führt dies zu gegenseitigen Beschuldigungen und dazu, dass eine verfahrene Situation eintritt. Neben den quantitativen Anteilen von Kritikern, Passiven und Befürwortern sowie den Machtverhältnissen beziehungsweise der Verteilung sozialer Ressourcen zwischen den Akteuren ist es für Bioenergieprojekte auch entscheidend, ob es eine der Parteien (Befürworter oder Kritiker) versteht, die Passiven für sich zu mobilisieren. Dies kann vor allem über ökonomische Argumente (wie Investiti-

250

6 Bioenergie als sozialer Prozess

onsschwellen, Wärmepreis; relevant sind dann auch das Investitionsdilemma und das Eigner-Nutzer-Dilemma) und Komfortverbesserungen (etwa wenn es nicht mehr erforderlich ist die Holzkohle aus dem Keller in die Wohnung zu bringen) gelingen.

6.5.6 Dilemmata in Bestand und Neubau Die beschriebenen Dilemmata sind dadurch charakterisiert, dass ein Widerspruch zwischen dem individuellen Handeln (in diesem konkreten Fall die Wahl der Bioenergie als Heizungssystem) sowie den kollektiven energie- und umweltpolitischen Zielen entsteht. Denn bei Bioenergieprojekten kann es dazu kommen, dass unkonformes Verhalten gegenüber gesellschaftlichen Zielen Vorteile mit sich bringt, die der Person unmittelbar zugute kommen102. Bei der Gegenüberstellung der Dilemmata in Bezug auf ihrer Wirkung in Bestands- und Neubaugebieten, wie sie in Tabelle 6-10 abgetragen ist, wird ersichtlich, dass in Bestandsgebieten eine deutlich stärkere Wirkung entfaltet wird. Während das Investitions- und das Eigner-Nutzer-Dilemma in Neubaugebieten gar nicht auftreten, werden die anderen Dilemmata nur abgeschwächt wirksam. Selbstverständlich kann es auch im Neubau zu einem Gefangenendilemma kommen. Es besteht jedoch insofern nicht zwangsläufig eine Notwendigkeit zur Tabelle 6-10: Wirkung der Dilemmata in Bestands- und Neubaugebieten Bestandsgebiete

Neubaugebiete

Gefangenendilemma

+

o

Investitionsdilemma

+

-

Eigner-Nutzer-Dilemma

+

-

Zieldilemma

+

Einzelfallgebundenheit

NIMBY-Dilemma

+

Einzelfallgebundenheit

+ starke Wirkung o Wirkung kann abgeschwächt/behoben werden - keine Wirkung Quelle: eigene Darstellung

6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität

251

freiwilligen Kooperation, weil sie durch entsprechende Vorgaben in den Kaufverträgen beziehungsweise durch einen Anschluss- und Benutzungszwang umgangen werden kann. In Bestandsgebieten hingegen ist es ohne Kompensationszahlungen schwierig, die Verhältnismäßigkeit dieses Instruments zu rechtfertigen. Das Zieldilemma wiederum entfaltet sowohl im Bestand als auch im Neubau seine Wirkung, denn die globalen Emissionsminderungsziele können bei den Bioenergietechnologien mit anderen lokalen Zielen (Minderung lokal wirksamer Emissionen, Natur-, Landschafts- Wasser- und Denkmalschutz) im Widerspruch stehen. Dies zeigen auch die Ergebnisse in Kapitel 5.4.2. Zumindest aus technischer Perspektive besteht in Neubaugebiete dabei in Bezug auf lokal wirksame Emissionen ein geringerer Anlass für Konflikte, da deutlich kleinere Mengen an Staub emittiert werden als im Bestand (siehe Kapitel 5.4.2). Beim NIMBYDilemma sind letztendlich die konkreten standörtlichen Rahmenbedingungen (etwa der Abstand zum Siedlungsbestand, die Einstellungen und der Organisationsgrad der Bewohner) entscheidend für die hemmende Wirkung des Dilemmas. Aber auch hier gilt: Beziehen sich die Konflikte auf den Neubau – und sind keine angrenzenden Bestandssiedlungen betroffen – sind sie leichter zu regeln, da bereits bevor die zukünftigen Einwohner in den Neubau einziehen, die Fakten in diesem Fall (in Form einer Bioenergieanlage) bereits geschaffen worden sind. Es werden daher nur solche Bewohner (Befürworter und Passive) einziehen, die das Bioenergievorhaben (und seine Auswirkungen) befürworten oder sich damit arrangieren können. Die Spannungen zwischen kollektiver und individueller Rationalität sind typisch für das Verhältnis von Gemeinschaftsaufgaben einerseits und der Vertretung von (Partial-)Interessen andererseits. Werden diese Spannungen zu stark oder können sie nicht gelöst werden, ergibt sich das unbeabsichtigte Ergebnis, dass das gesellschaftliche Optimum nicht erreicht werden kann. In diesem Fall treten Konflikte mit der Folge auf, dass viele Bioenergieprojekte nicht beziehungsweise nicht für alle Parteien zufriedenstellend realisiert werden können.

252

6 Bioenergie als sozialer Prozess

6.6 Erfahrungen aus den untersuchten Bioenergieprojekten: Lösungsansätze und Instrumente In den untersuchten Fallbeispielen werden eine Bandbreite an Lösungsansätzen verfolgt und verschiedene Instrumente eingesetzt, um die Bioenergieprojekte erfolgreich umzusetzen, wie Tabelle 6-11 darstellt. Diese werden im Folgenden zusammen mit einer kurzen Skizzierung der (bau)rechtlichen Rahmenbedingungen zusammenfassend dargestellt und reflektiert. Mit Hilfe der vier Rationalitätstypen können Lösungsansätze und Instrumente eingeordnet und systematisiert werden. Der Typ „Fatalismus“ findet im Folgenden keine Berücksichtigung da ihm keine brauchbaren Vorgehen zuzuordnen sind. Die verwendeten Instrumente werden mit einer unterschiedlichen Häufigkeit genutzt: Während Einige (etwa die Informationsvermittlung) in jedem Fallbeispiel zur Anwendung kommen, werden Andere (wie die Konsensfindung durch eine partizipative Beteiligung im Fallbeispiel Bürgergutachten) nur in einem Fallbeispiel eingesetzt. Weiterhin wird deutlich, dass in jedem Fallbeispiel mehr als ein Rationalitätstyp bedient wird, beim Bioenergiedorf beispielsweise der „Individualismus“ (Informationsvermittlung, finanzielle Anreize, Vertragliche Vereinbarungen, Kreation von Kleinkostensituationen), „Hierarchie“ (Standortentscheidung mit Plänen und Verwaltungsvorschriften) und „Gemeinschaft“ (Integration lokaler Akteure, Leitbildentwicklung, Offenheit für alle Bewohner, soziale Kontrolle). Es wurde also auf eine Mischform von mehr als einem der Rationalitätstypen zurückgegriffen. Drei Lösungsansätze werden verfolgt: x Realisierung wirtschaftlich tragfähiger Projekte mit marktkonformen Ansätzen! (Rationalität: Individualismus) x Neustrukturierung durch Gesetze und technische Vorgaben! (Rationalität: Hierarchie) x Verteilung individueller Lasten und Nutzen! (Rationalität: Gemeinschaft)

6.6 Lösungsansätze und Instrumente

253

Tabelle 6-11: Lösungsansätze und Instrumente Rationalitätstyp

Individualismus

Hierarchie

Gemeinschaft

Wertvorstellung

Ich bin alleine und Herr meines Schicksals!

Wir dienen der Gesellschaft und geben / empfangen Anweisungen!

Wir sind eine Gemeinschaft und müssen unsere Lebensgrundlagen bewahren!

Lösungsansatz

Realisierung wirtschaftlich tragfähiger Projekte mit marktkonformen Ansätzen!

Neustrukturierung durch Gesetze und technische Vorgaben!

Verteilung von Lasten und Nutzen!

-Frühzeitige Informationsvermittlung -Finanzielle Anreize

Instrumente

-Vertragliche Vereinbarungen -Kreation von Kleinkostensituationen

-Standortentscheidung mit Plänen und Verwaltungsvorschriften -Identifikation des optimalen Standortes -Ausschluss alternativer Versorgungssysteme -Anschluss- und Benutzungszwang

-Integration lokaler Akteure -Leitbildentwicklung -Teilnahmemöglichkeit für alle Bewohner -Soziale Kontrolle -Konsensfindung / Partizipation -Bürgerinitiative

Quelle: eigene Darstellung

Vom Rationalitätstyp „Individualismus“ ist in jedem Fallbeispiel die Informationsvermittlung eingesetzt worden. Die Durchführung einer möglichst frühzeitigen Informationsbereitstellung fußt auf der unternehmerischen Erfahrung, dass das Zurückgewinnen von verlorenem Vertrauen mit einem besonders hohen Aufwand verbunden ist. Insbesondere beim Fallbeispiel Bioenergiedorf hat sich dies als wirkungsvolles Mittel herausgestellt. Im Fallbeispiel Bürgergutachten

254

6 Bioenergie als sozialer Prozess

hingegen wurde erst spät festgestellt, dass „ein immens großer Zeit- und Kostenaufwand betrieben werden muss, wenn der Kunde beziehungsweise seine Akzeptanz einmal verloren wurde“ (Interview H). Die finanziellen Anreize wiederum können grundsätzlich unterschiedliche Zielrichtungen haben: Sie können, wie es bei allen Fallbeispielen in Anspruch genommen wurde, in Form einer Förderung bestimmter Technologien auftreten (beispielsweise durch das Erneuerbare Energien Gesetzes oder Investitionsförderungen), sie können im Prinzip aber auch zur Lösung des NIMBY-Dilemmas genutzt werden, indem die Zustimmung der Benachteiligten von Bioenergieprojekten durch Ausgleichszahlungen verbessert wird. Aussichtsreich und sinnvoll ist dies nur bei Bewohnern mit eingeschränkter Zustimmung (YIMBY-FAP) beziehungsweise eingeschränkter Ablehnung (NAMBY, NIMBY-Tendenz) (siehe Kapitel 6.5.5). Die Nutzung von Ausgleichszahlungen wird sich in der Praxis jedoch als schwierig erweisen, da sich Bioenergieprojekte oftmals am Rande der Wirtschaftlichkeit bewegen und ein Scheitern vieler Projekte bewirkt würde. Am Fallbeispiel Bürgergutachten lässt sich aufzeigen, dass ein Gefangenendilemma vorliegen kann. Es wird also ein kollektiver Mehrwert (ökonomisch und ökologisch) erzielt, sofern auf ein individuelles Maximum verzichtet wird. Akteure des Rationalitätstyps „Individualismus“ wollen aber gerade ein individuelles

Maximum

erzielen

und

präferieren

dabei

Vertrags-

/Verhandlungslösungen (siehe Kapitel 6.5.1). Haben die Akteure aber Erfahrungen mit der spieltheoretischen Strategie „Tit for Tat“ gemacht, werden sie in einem Gefangenendilemma (aus Eigeninteresse heraus) eher den Versuch unternehmen, eine effiziente Energieversorgung durch Vertrags-/Verhandlungslösungen mit den beteiligten Akteuren zu erwirken und dabei auch kollektive Vorteile zu generieren (siehe Kapitel 6.5.1). Vertragslösungen können in verschiedenen Ausführungen realisiert werden, im Scharnhauser Park etwa wurde eine Verknüpfung verschiedener Sachentscheidungen durch die Ausgestaltung der Kaufverträge der Immobilien (Immobilienkauf und Anschluss an das Holzheizkraftwerk) erreicht. Die Kaufinteressenten eines Grundstückes hatten hier nur die Möglichkeit, sich auf einen Anschluss

6.6 Lösungsansätze und Instrumente

255

an das Nahwärmenetz einzulassen oder vom Immobilienkauf/Mietvertrag abzusehen. Bestenfalls werden bei den Vertragsabschlüssen Kleinkostensituationen geschaffen (insbesondere im Fallbeispiel Bioenergiedorf wurde dies durch Contracting-Verträge ermöglicht), die die Konsumentscheidung erleichtern. Beim Contracting in Mietwohnung muss beachtet werden, dass es nur mit Zustimmung des Mieters durchgeführt werden kann, solange eine Umstellung nicht zuvor im Mietvertrag vorbehalten wurde (vgl. Runkel 2009: 217; Beyer 2006: 7; BGH 2006: 1). Inhaltlich ist dies dadurch begründet, dass die investitionsgebundenen Kosten üblicherweise mit der Nettokaltmiete abgegolten werden. Wenn die Nettokaltmiete konstant bleibt, obwohl der Mieter durch Abschluss eines Contracting-Vertrages die kompletten Kosten ableistet, entsteht ein wirtschaftlicher Vorteil für den Vermieter. Insofern bedarf es einer Vereinbarung (vgl. Beyer 2006: 146; BGH 2005: 1). Ob Vertragsklauseln, die dem Vermieter das Recht einräumen, zu einem Contracting überzugehen ohne einen Ausgleich in Form geringerer Nettokaltmieten vorzunehmen haltbar sind, wurde durch die Rechtsprechung noch nicht geklärt (vgl. Beyer 2006: 151). Der Rationalität „Individualismus“ mit ihren Verhandlungslösungen steht die „Hierarchie“ gegenüber. Sie präferiert es, strukturelle Rahmenbedingungen so zu setzen, dass ein Defektieren gar nicht erst möglich ist. Für die Bioenergie kann die Sicherung der Wärmeabnahme und damit der Wirtschaftlichkeit am effektivsten mit einem Anschluss- und Benutzungszwang erreicht werden, ein Instrument, das in keinem der betrachteten Fallbeispiele zur Anwendung gekommen ist. Mit diesem Instrumentarium besteht über gemeindliche Satzungen die Möglichkeit, den Bewohnern den Anschluss an Nah- und Fernwärmenetze vorzugeben. Der Bundesgesetzgeber ermächtigt die Länder durch eine Öffnungsklausel, den Anschluss- und Benutzungszwang über den Bebauungsplan auszusprechen. Hamburg beispielsweise hat dies getan, ohne landesrechtliche Regelung ist die Kombination mit dem Bebauungsplan allerdings nicht möglich (vgl. Sparwasser/Mock 2008: 471; Groth 2007: 3; ECOFYS 2007: 7; BVerwG 2006: 1; ECOFYS 2006: 56; Faber 2005: 26). Beachtet werden müssen hierbei die Verhältnismäßigkeit des Eingriffs und die rechtlichen Vorgaben der Gemeinde-

256

6 Bioenergie als sozialer Prozess

und Landesbauordnungen (vgl. Klinski 2005: 163). Es kann allerdings auch festgehalten werden, dass die Gemeinden Vorbehalte gegenüber der Nutzung dieses Instrumentariums hegen, da schlechtere Vermarktungschancen der Immobilien befürchtet werden (Interview B; vgl. Krüttgen 2006: 100). In BadenWürttemberg wird das Instrumentarium des Anschluss- und Benutzungszwangs durch § 11 der Gemeindeordnung des Landes ermöglicht. Nachdem ein Rechtsstreit anhängig war und der zuständige Verwaltungsgerichtshof beschied, dass übergemeindliche Umweltziele alleine nicht ausreichen, um ein öffentliches rechtfertigendes Bedürfnis zu begründen (vgl. VGBW 2004: 12), wurde vom Land 2005 eine Novellierung der Gemeindeordnung (GBI BW) verabschiedet. Seitdem ist der Klimaschutz explizit als zulässige Begründung aufgeführt (vgl. GBI BW). Ein anderes Instrument des Typs „Hierarchie“ ist es, alternative Versorgungssysteme auszuschließen, im Fallbeispiel Genehmigungsverfahren wurden in dem betreffenden Versorgungsgebiet deshalb keine Gas-Leitungen gelegt und der Bau von Kellern unterbunden. Mit diesem Instrumentarium wird Bezug genommen auf das vielfältige Darstellungs- und Festsetzungsinstrumentarium des Baugesetzbuches (BauGB). In Bezug auf die Nutzung der Bioenergie lassen sich folgende mittel- und unmittelbar wirkende Instrumente der Bauleitplanung hervorheben, die in §§ 5 und 9 BauGB enthalten sind (vgl. BauGB; Krautzberger 2009; Mitschang 2009; Schmidt-Eichstaedt 2009; Sparwasser/Mock 2009; Groth 2008; Mitschang 2008; Sparwasser 2008; Sparwasser/Mock 2008; ECOFYS 2007; IZT et al. 2007; Fleischhauer/Bornefeld 2006): x Regelungen zu Art, Maß und Bauweise (beispielsweise zur Anzahl der Vollgeschosse, der überbaubaren Grundstücksfläche und der Stellung der Gebäude sowie zur Dachneigung und -stellung) x Sicherung von Flächen für Versorgungsanlagen, x Führung ober- und unterirdische Leitungen, x Belastung mit Geh-, Fahr- und Leitungsrechten, x Aussprechen von Verbrennungsverboten für bestimmte Energieträger sowie x Vorgabe baulicher Maßnahmen zum Einsatz erneuerbarer Energien.

6.6 Lösungsansätze und Instrumente

257

Beim Verbrennungsverbot ist zu beachten, dass nur Energieträger ausgeschlossen werden, nicht aber technische Parameter der Konversionsanlage (Brennwerttechnik, Wirkungsgrade et cetera) vorgegeben werden können. Unzulässig ist zudem der Ausschluss von Kaminen und Kachelöfen, wenn diese nur gelegentlich genutzt werden. Die Erstellung einer Positivliste an Energieträgern über ihre Emissionswerte ist nach Sparwasser und Mock möglich, jedoch noch nicht erprobt (Sparwasser/Mock 2008: 469; Roller et al. 2000: 33). Positivlisten sind allerdings nur bedingt zielführend, da sie keine Ausschlusswirkung für andere Energieträger entfalten. Die Vorgabe baulicher Maßnahmen ist ebenfalls nicht erprobt. In § 9 des Baugesetzbuches heißt es dazu: „Im Bebauungsplan können aus städtebaulichen Gründen festgesetzt werden: Gebiete, in denen bei der Errichtung von Gebäuden bestimmte bauliche Maßnahmen für den Einsatz erneuerbarer Energien […] getroffen werden müssen“ (BauGB). Bei dem Begriff „bauliche Maßnahmen“ handelt es sich um einen unbestimmten Rechtsbegriff, daher ist nicht klar, welche Maßnahmen im Einzelnen inbegriffen sind. In den nächsten Jahren ist dies durch die Rechtsprechung nachzujustieren. Ob nur solche Maßnahmen inbegriffen sind, die im Festsetzungskatalog des § 9 enthalten sind (beispielsweise Dachform, Dachneigung, Gebäudestellung oder Firstrichtung) oder auch solche, die darüber hinausgehen (Statik des Daches, Leerleitungen oder Lagerräume für Holzpellets) ist nicht zweifelsfrei abgesichert. Diese Regelungsmöglichkeit wird deshalb von den Gemeinden aus Furcht vor Klagen bisher nur in geringem Maße angewendet. Rechtlich ungeklärt bleibt, ob die Errichtung der Anlage ebenfalls vorgeschrieben werden kann, wie es mit der inzwischen von der Bezirksregierung beanstandeten „Marburger Solarsatzung“ geschieht. In ihr werden bindende Vorgaben zur Nutzung der Dachflächen für solarthermische Anlagen vorgeschrieben. Diese Satzung stützt sich allerdings auf die Hessische Bauordnung und nicht auf das Baugesetzbuch. Andere Instrumente sind ebenfalls umstritten, etwa ob die Festsetzung von CO2-Grenzwerten oder verschärfte Wärmedämmstandards mit dem Bebauungsplan und die Darstellung von Gebieten mit verminderten CO2-Emissionen im Flächennutzungsplan zulässig sind (vgl. Schmidt-Eichstaedt 2009: 173; Spar-

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6 Bioenergie als sozialer Prozess

wasser/Mock 2008: 471; ECOFYS 2007: 42; IZT et al. 2007: 51). Weiterhin sind bei der Erstellung von Flächennutzungsplänen und Bauleitplänen nach §§ 2 und 2a des Baugesetzbuches die Belange des Umweltschutzes durch eine Strategische Umweltprüfung (SUP) zu berücksichtigen, darunter sollten auch die Aufgaben des Klimaschutzes und der Energieversorgung fallen. Anlage 1 des Baugesetzbuches (Inhalte des Umweltberichtes) enthält allerdings keine explizite Regelung (vgl. BauGB). Umstritten ist, ob es das Ziel in § 1 des Baugesetzbuches, die natürlichen Lebensgrundlagen „auch in Verantwortung für den allgemeinen Klimaschutz“ (BauGB) zu schützen und zu entwickeln, rechtfertigt, Darstellungen und Festsetzungen alleine mit dem Klimaschutz zu begründen (vgl. Schmidt-Eichstaedt 2009: 170). So hebt Mitschang hervor, dass „der ‚eigenständige’ allgemeine Klimaschutz [..] mithin nicht in ihren unmittelbaren Aufgabenbereich“ (Mitschang 2008: 604) fällt, gemeint ist der Aufgabenbereich der Gemeinde. Demnach sind Darstellung und Festsetzung von Maßnahmen nur möglich, soweit städtebauliche Gründe vorliegen (vgl. Krautzberger 2009: 113; Mitschang 2009: 42; Rojahn 2009: 77). Der Einwand bezieht sich vor allem darauf, dass der überörtliche Klimaschutz nicht durch die den Kommunen verfassungsrechtlich zugesicherte Kompetenz des „Bodenrechts“ legitimiert wird. Sparwasser und Mock hingegen argumentieren, dass Wohnen und Heizen sich nicht trennen lassen: „Die Verknüpfung der Heizauswirkung zum Bodenrecht wird also gebildet durch ihre zwingende Notwendigkeit als Folgeerscheinung einer baurechtlich zugelassenen Bodennutzung“ (Sparwasser/Mock 2008: 473; vgl. Sparwasser/Mock 2009: 160; Schmidt-Eichstaedt 2009: 172). Das Rechts- und Fachgutachten „Energieeffizienz und Solarenergienutzung in der Bauleitplanung“ kommt zu demselben Schluss: „Der Gesetzgeber hat damit [...] den allgemeinen Klimaschutz als ‚städtebaulichen Grund’ für bauleitplanerische Festsetzungen grundsätzlich anerkannt“ (ECOFYS 2006: 16). Auch wenn eine Vielfalt an Darstellungs- und Festsetzungsinstrumenten besteht, kann insgesamt festgehalten werden, dass einige Regelungen und ihr Umfang umstritten, in der Praxis nicht erprobt oder letztinstanzlich gerichtlich abge-

6.6 Lösungsansätze und Instrumente

259

sichert sind. Daraus resultiert eine Rechtsunsicherheit, die der Breitenanwendung dieser Instrumente bisher im Wege stand. In den nächsten Jahren ist allerdings eine Klärung absehbar, zum einen durch die Rechtsprechung und zum anderen durch Novellierungen des Bundesgesetzgebers. Darüber hinaus besteht für Gemeinden die Möglichkeit, per Grundsatzbeschluss (Selbstbindungswirkung) für jedes Baugebiet (mit einer bestimmten Größe) ein Energiekonzept zu erstellen, dies ist beispielsweise in der Stadt Freiburg üblich (vgl. Stadt Freiburg 2008: 18). Bei allen Bioenergieprojekten wurden als Grundlage zur Standortentscheidung die bauplanungsrechtlichen Voraussetzungen (wie förmliche Regional- und Bauleitpläne) geprüft, also Ordnungsinstrumente angewandt, die dem Rationalitätstyp der „Hierarchie“ entsprechen. Zusätzlich wurde bei der Genehmigung auf Verwaltungsvorschriften (Luftreinhaltepläne, TA-Luft, TA-Lärm et cetera) zurückgegriffen. Alle anderen Maßnahmen wurden in deutlich geringerem Maße eingesetzt: So wurde – abgesehen von individuellen Erwägungen der Betreiber – nur im Fallbeispiel Bürgerinitiative der Versuch unternommen, die sozialen Konflikte durch Findung des optimalen Standorts zu lösen. Die Identifikation dieses Standorts wurde dort unter Berücksichtigung mehrerer Kriterien (Eigentumsverhältnisse, planungsrechtliche Vorgaben, konkurrierende Nutzungen und die verkehrliche Erschließung) vorgenommen. Die sozialen Konflikte um die Feinstaubproblematik konnten dadurch freilich nicht behoben werden. Die privatvertraglichen Vereinbarungen, wie sie im Scharnhauser Park zur Anwendung gekommen sind, stellen eine Mischform aus beiden Rationalitäten dar: Einerseits sind sie auf Grund ihres Vertragscharakters dem Typ „Individualismus“ zuzuordnen, andererseits stellen sie eine sehr restriktive Vorgabe dar, die in ihrer Wirkung dem Anschluss- und Benutzungszwang gleichkommt. Dieses Vorgehen lenkt die Aufmerksamkeit auf weitere Möglichkeiten, die durch das Baugesetzbuch angeboten werden. Dabei handelt es sich um städtebauliche Verträge (§ 11 BauGB) und vorhabenbezogenen Bebauungspläne (§ 12 BauGB), die ebenfalls eine Mischform beider Rationalitäten darstellen. Städtebauliche Verträge, die zwischen Privaten und der öffentlichen Hand geschlossen werden, sind

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6 Bioenergie als sozialer Prozess

frei in ihren Regelungsinhalten, der Vorteil des vorhabenbezogenen Bebauungsplanes besteht darin, dass er nicht an den Festsetzungskatalog des § 9 Baugesetzbuch gebunden ist (vgl. BauGB; Krautzberger 2009: 113, 124; Roller et al. 2000: 23). Im Bereich der Instrumente, die sich auf den Rationalitätstyp „Gemeinschaft“ beziehen, sind bei allen Fallbeispielen lokale Akteure (in unterschiedlichen Rollen) an den Projekten beteiligt worden, ansonsten ergibt sich ein heterogenes Bild. In den Fallbeispielen ökologischer Modellstadtteil und Bioenergiedorf wurde ein gemeinsames Leitbild entwickelt, was die Grundlage für ein hohes Maß an Identifikation der Bewohner gelegt und damit den Erfolg des Bioenergieprojekts begünstigt hat. Beim Bioenergiedorf führte die hohe Identifikation zusammen mit der Vorgabe, dass die Nahwärmeversorgung nur bei Erreichen eines Schwellenwertes (Anschlussgrad von 50 %) umgesetzt werden kann, letztendlich zu einer gegenseitigen Aktivierung der Bewohner. Der letztgenannte Effekt beinhaltet deutliche Elemente einer sozialen Kontrolle, die neben der positiven Wirkung (Selbstregulierung) negative Aspekte (soziale Sanktionierung bis hin zur Ausgrenzungen) beinhaltet und deshalb als ambivalent einzustufen ist. Im Fallbeispiel Bürgergutachten haben einige Bewohner einen Vorschlag für die zukünftige Energieversorgung auf lokaler Ebene erarbeitet, was weitestgehend103 einen Konsens darstellt. In Ludwigsburg hingegen haben die Kritiker des Projektes eine Bürgerinitiative genutzt, um die Realisierung des Holzheizkraftwerkes zu unterbinden. Erschwerend hat sich herausgestellt, dass nicht für alle Bewohner die Möglichkeit zur Teilnahme am Bioenergieprojekt bestand. Gerade die Bewohner, die die Hauptbelastungen des Projektes befürchten mussten, hatten keine realistische Möglichkeit, an das Versorgungssystem angeschlossen zu werden. Aus Sicht der „Gemeinschaft“ besteht das Problem folglich in einer ungleichen Verteilung von Lasten und Nutzen. Der Rationalität „Individualismus“ folgend hat sich in diesem Fallbeispiel der Akteur durchgesetzt, der die meisten Ressourcen für sich geltend machen konnte. Im Gegensatz dazu, war in den Fallbeispielen ökologischer Modellstadtteil, Bioenergiedorf und Bürgergut-

6.6 Lösungsansätze und Instrumente

261

achten die Teilnahme aller Bewohner erwünscht und möglich, Lasten und Nutzen wurden also mehr oder weniger auf alle Bewohner verteilt104. Im Verständnis der Rationalität „Gemeinschaft“ beruht die Umsetzung von Bioenergievorhaben nicht auf reinen Sachkonflikten und Sachentscheidungen, sondern auf Wertentscheidungen. Nach dieser Auffassung kann ein rein technischer Ansatz (wie die Identifikation des optimalen Standortes) die sozialen Konflikte nicht lösen, sondern wird diese tendenziell eher verstärken. Die Akteure des Rationalitätstyps „Gemeinschaft“ bezeichnen ein solches Vorgehen als „Sein-Sollens Fehlschluss“ oder „naturalistischen Fehlschluss“ (Scholles 2001: 140). Ihre Einwände begründen sie damit, dass auf diese Weise identifizierte Zielvorstellungen, Ansätze oder Standorte sich ausschließlich aus den zu Grunde liegenden (technischen) Annahmen ergeben. Aus diesem Verständnis entsteht das Anliegen, normative Diskussionen zu führen und gesellschaftliche akzeptierte Zielvorstellungen zu entwickeln: Hierzu kann ein Leitbildprozess maßgeblich beitragen, beispielsweise indem geklärt wird, ob beziehungsweise unter welchen Bedingungen die Bewohner dazu bereit sind, Klimaschutz auf lokaler Ebene, in ihrem direkten Lebensumfeld zu betreiben. Auf dieser Basis können anschließend die Zielvorstellungen heruntergebrochen (beispielsweise die Reduktion treibhauswirksamer Gasen um 40 % bis 2020 als Oberziel und die Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energieträger an der Wärmeerzeugung auf 14 % bis 2020105 als Unterziel) sowie Maßnahmen zur Zielerreichung (etwa der Bau eines Holzheizkraftwerks) geplant und ergriffen werden. Die Fallbeispiele zeigen sehr deutlich, dass der Einsatz eines rein regulativen Instrumentariums nicht zum Erfolg von Bioenergieprojekten führt, sei es, weil die Akzeptanz der Bewohner fehlt, oder weil die Instrumente nicht erprobt sind, der Vollzug nicht gesichert werden kann, Vorbehalte gegenüber ihrer Nutzung bestehen oder die Instrumente im Bestand nur bedingt eingesetzt werden können. Insofern gilt es, die bereits gängige Praxis zu verstärken und vielfältige Instrumente für die Realisierung von Bioenergieprojekten fallbezogen einzusetzen. So war zum Beispiel die reine Bereitstellung von Informationen im Fallbeispiel Bioenergiedorf vollkommen ausreichend und eine partizipative Beteiligung

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6 Bioenergie als sozialer Prozess

hätte die Kosten nur unnötig in die Höhe getrieben, im Fallbeispiel Bürgerinitiative war sie aber schlichtweg ungenügend und im Fallbeispiel Bürgergutachten hat gerade die partizipative Beteiligung einigen Problemen Abhilfe geschaffen. Dabei ist zu attestieren, dass ein Lösungsansatz, der nur auf einen Rationalitätstyp abzielt, nicht erfolgreich sein kann, sondern dass ein Zusammenspiel erfolgsfördernd ist, wie das Fallbeispiel Bürgergutachten veranschaulicht. Hier haben alle Akteure jahrelang davor zurückgescheut, Veränderungen in die Wege zu leiten. Erst als eine Initiative von Außen angeregt wurde, setzte sich ein Veränderungsprozess in Gang. Um das vorliegende Dilemma aufzulösen, hat es also auch an einem „ersten Schritt“ gemangelt. Die Durchführung eines ersten kleinen Schrittes106 – des Bürgergutachtens – hat Vertrauen aufgebaut und dazu beigetragen, eine Eigendynamik und eine Verbesserung des Anschlussgrades zu bewirken. Die Kombination einer partizipativen Beteiligung und der Leitbildentwicklung (Rationalität: Gemeinschaft) mit vertraglichen Vereinbarungen und finanziellen Anreizen (Rationalität: Individualismus) hat sich in diesem Beispiel als wesentlicher Erfolgsfaktor herausgestellt. Wird hingegen ausschließlich ein Rationalitätstyp berücksichtigt, fehlen zentrale Voraussetzungen für ein erfolgreiches Bioenergievorhaben. Die Rationalitäten können sich also gegenseitig nicht beliebig substituieren. Vielmehr ist eine praxisnahe und – dies wird insbesondere am Beispiel der langen Energiegeschichte Hausens offensichtlich – fallbezogene Kombination von regulativen und kooperativen Instrumenten erforderlich.

6.7 Konfliktfelder und Rahmenbedingungen Auf Grund der Fallbeispielergebnisse und der abgeleiteten intrinsischen und strukturellen Hemmnisse scheint die Aussage eines Interviewpartners, „dass alle Projekte erfolgreich umgesetzt werden, wenn die beteiligten Akteure nur wollen und teilweise Abstriche beziehungsweise Veränderungen in Kauf nehmen“ (Interview F) sehr optimistisch. Es kann aber auch argumentiert werden, dass bereits viele Bioenergieprojekte erfolgreich umgesetzt wurden und die von den Konversionsanlagen ausgehenden Emissionen dabei zwar (als störend) wahrge-

6.7 Konfliktfelder und Rahmenbedingungen

263

nommen werden, aber vielfach eine untergeordnete Bedeutung für die Akzeptanz der Technologien eingenommen haben (Fallbeispiele Ökologischer Modellstadtteil, Bioenergiedorf, Bürgergutachten, Genehmigungsverfahren). Dies zeigen zumindest die realisierten Fallbeispiele. Im Fallbeispiel Bürgerinitiative hingegen (siehe Kapitel 6.3.4) hat die Frage lokal wirksamer Emissionen ein massives Akzeptanzproblem hervorgerufen. In Bezug zur Forschungsleitfrage kann festgestellt werden, dass eine Vielzahl an Hemmnissen und sozialen Rahmenbedingungen die Umsetzung von Bioenergieprojekten behindert. In vielen Fällen entstehen öffentliche Debatten, die schwer zu steuern sind und an Eigendynamik gewinnen. Hier zeigt sich, dass eine nicht vorliegende Akzeptanz der Bewohner sich direkt (beispielsweise durch den Anschluss an die Nahwärmeversorgung) oder indirekt (zum Beispiel durch Einflussnahme auf die politischen Entscheidungsträger) auf die Projektrealisierung auswirken und somit die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie verringern beziehungsweise die Zeiträume für ihre Realisierung verlängern kann.

spezifische Hemmnisse für Infrastruktursysteme

spezifische Hemmnisse für Wärmeversorgungssysteme

spezifische Hemmnisse für kollektive Wärmeversorgungssysteme spezifische Hemmnisse Für kollektive Wärmeversorgungssysteme mit Bioenergie

- Überzogene Gewinnerwartungen/ kurze Amortisationsdauern - Aufsiedlungszeitraum (Neubau) - Aufwendige Standortsuche -… - Hohe Kapitalkosten bei hohen Wärmedämmstandards - Existenz alternativer Versorgungssysteme im Bestand - Bereitschaft höhere Wärmepreise zu tragen ist gering ausgeprägt -… - Hohe Anfangsinvestitionen für Wärmenetz - Investitionsschwellen für Konsumenten wegen der Kapitalkosten - Vorbehalte gegenüber kollektiven Versorgungssystemen -… - Hohe Anfangsinvestitionen für Konversionsanlage - Konflikte mit Wohnbebauung und Schutzgebieten - Lärm- und Geruchsemissionen sowie Monokulturen -…

Abbildung 6-5: Wirkungsebenen der nicht-technischen Hemmnisse Quelle: eigene Darstellung

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6 Bioenergie als sozialer Prozess

Die aufgetretenen Hemmnisse und Dilemmata können nach ihrer Wirkungsebene differenziert werden: Hohe Wärmdämmstandards etwa wirken sich nicht alleine auf Wärmeversorgungssysteme mit Bioenergie aus, sondern entfalten ihre Wirkung auch auf andere (konventionelle) Systeme zur Wärmeversorgung – unabhängig davon, ob diese kollektiv oder individuell ausgelegt sind. Andererseits stellen Lärm- und Geruchsemissionen sowie hohe Kapitalkosten für die Konversionsanlage typische Hemmnisse von Bioenergievorhaben dar, die anderen Ebenen sind nicht betroffen. Abbildung 6-5 hebt hervor, dass die Bioenergie immer auch den Auswirkungen der anderen Ebenen ausgesetzt ist und führt einige der Hemmnisse beispielhaft auf. In der Regel werden sich Bioenergieprojekte bei der Realisierung mit einem Bündel an Problemlagen auseinandersetzen müssen und nur aus dem Zusammenspiel nutzerbezogener und struktureller Hemmnisse sowie der Handlungslogiken und (Partial-)Interessen der beteiligten Akteure lässt sich erklären, warum ein Bioenergievorhaben erfolgreich umgesetzt wird oder nicht. Für eine raumbezogene Analyse ist die Erkenntnis wichtig, dass eine hemmende Wirkung insbesondere in Bestandsgebieten vorzufinden ist und Veränderungen hier folglich schwer zu steuern sind. Das Segment der Bestandsgebäude nimmt angesichts eines nur geringen Anteils des Neubaus an den Siedlungen107 jedoch eine entscheidende Rolle für die Gestaltung einer zukunftsfähigen Umwelt- und Energiepolitik ein. Folglich kann ein hoher Forschungs- und Förderungsbedarf für dieses Wohnsegment attestiert werden. Erschwert wird die Realisierung von Vorhaben dadurch, dass es sich nicht um einzelfallgebundene, sondern um strukturelle Hemmnisse handelt, die durch Kollektivhandlungsprobleme hervorgerufen werden. Bei der Realisierung vieler Bioenergieanlagen kommt es deshalb dazu, dass Interessenswidersprüche zwischen individuellen und kollektiven Zielvorstellungen entstehen. Dabei zeigt sich, dass der Erfolg eines Bioenergieprojektes auch davon beeinflusst wird, ob die Akteure und Betroffenen von einem Vorhaben überzeugt und im günstigsten Fall begeistert werden. Wenn dies gelingt, erübrigen sich auch planerische Eingriffe, da Lösungen durch die Kooperation der beteiligten Akteure herbeigeführt

6.7 Konfliktfelder und Rahmenbedingungen

265

werden. Können Konflikte nicht selbstständig gelöst werden, werden Politik und Planung vor die schwierige Aufgabe gestellt, zwischen individuellen Interesse und der Erfüllung von Gemeinschaftsaufgaben zu vermitteln und abzuwägen.

7 Spannungsfeld Bioenergie „Wir sind in der Epoche des Simultanen, wir sind in der Epoche der Juxtaposition, in der Epoche des Nahen und des Fernen, des Nebeneinander, des Auseinander.“ Michel Foucault Die Bioenergie stellt vor dem Hintergrund der Endlichkeit und Verteuerung konventioneller Energieträger eine zukunftsweisende Art der Energieumwandlung dar. Dank weitestgehend marktreifer und erprobter Technologien bestehen gute Aussichten, dass sie zukünftig einen wichtigen Beitrag zu einer diversifizierten Energieversorgung leistet. Im Hinblick auf beschränkt vorhandene Biomassepotenziale und Anbauflächen sowie be- und entstehende Nutzungskonkurrenzen ist allerdings auch klar, dass die Bioenergie zwar einen signifikanten, aber begrenzten Teil des zukünftigen Energiebedarfs decken kann und durch Nutzung weiterer Energieträger/Technologien flankiert werden muss. Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien weist sie einige (räumlich) bedeutsame Besonderheiten auf: x Sie fällt nicht am Ort der Energieerzeugung an und muss deshalb zunächst transportiert werden. x Der Konversionsanlage muss fortlaufend ein Brennstoff zugeführt werden. Der Brennstoff Biomasse ist jedoch lediglich begrenzt vorhanden und als rezenter Energievorrat (im Gegensatz zur Nutzung von Energiequellen wie der direkten Solarstrahlung, Windenergie, Wasserkraft, Meeresströmung und Erdwärme) nicht kostenlos verfügbar. Folglich müssen verbrauchsgebundene Aufwendungen getragen werden, was letztendlich dazu führt, dass die ökonomische Tragfähigkeit der Bioenergie (auch nach getätigten Anfangsinvestitionen) im besonderen Maße von Markt- und Nachfrageschwankungen für Brennstoffe abhängig ist.

268

7 Spannungsfeld Bioenergie

x Sie steht in Konkurrenz zu anderen netzgebundenen Systemen, die ebenfalls in Raum- und Siedlungsstrukturen mit hohen Dichten ökonomisch und hinsichtlich vieler ökologischer Aspekte am effizientesten betrieben werden können. x Sie kann im globalen Maßstab genutzt werden und bietet deshalb auch enorme Möglichkeiten über die endogenen Biomassepotenziale des jeweiligen Betrachtungsraumes hinaus. Dies birgt aber die Gefahren, bisherige Nachhaltigkeitsimporte durch Neue zu ersetzen, die ökologischen Bilanzen der Bioenergie zu verschlechtern sowie eine Übernutzung der vorhandenen Ressourcen auszulösen. In dieser Arbeit wird der Raumbezug der Bioenergie hinsichtlich der technischen Machbarkeit, der ökonomischen Tragfähigkeit, der ökologischen Wirksamkeit und der sozialen Akzeptanz analysiert. Dabei hat sich gezeigt, dass die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie ganz wesentlich von der Raum- und Siedlungsstruktur abhängig sind. Es besteht aber nicht nur ein einfaches Abhängigkeitsverhältnis, vielmehr können zwischen der Bioenergie einerseits und der Raum- und Siedlungsstruktur andererseits Wechselbeziehungen mit einer hohen Komplexität attestiert werden. Im Folgenden werden die zentralen Ergebnisse kapitelübergreifend dargelegt und miteinander verknüpft, um die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie zur Deckung des Brauchwasser- und Heizwärmebedarfs von Wohngebäuden möglichst in ihrem vollen Bild zu erfassen.

7.1 Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie Die Bioenergie ist in Bezug auf ihre räumlichen Implikationen ein ambivalenter Energieträger: Dort wo sie ökonomisch und ökologisch (Ausnahme: Staubemissionen) am effizientesten genutzt werden kann – nämlich in Raum- und Siedlungsstrukturen hoher Dichte – ist das energetisch nutzbare Aufkommen an Biomasse besonders gering. Es besteht daher eine Abhängigkeit, eine negative Korrelation zwischen den Biomassepotenzialen und der städtebaulichen Dichte. Am Beispiel Baden-Württembergs konnte nachgewiesen werden, dass in ländlich

7.1 Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie

269

strukturierten Kreisen ein um den Faktor 7 höheres Potenzial an Biomasse besteht als in Kernstädten. Auch für die ökonomisch-ökologischen Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie stellt die städtebauliche Dichte einen zentralen Faktor dar: Sie bedingt durch einen insgesamt geringeren Wärmebedarf pro Wohneinheit sowie kleinere Verluste bei der Wärmeverteilung eine energetische Effizienz und beeinflusst damit auch die ökonomische Tragfähigkeit und die ökologische Wirksamkeit. Ihr Einfluss kann eine Größenordnung von Faktor 4 erreichen. Wenngleich viele Ergebnisse (jährliche Kosten, spezifische Bereitstellungskosten, CO2-ÄquivalentEmissionen und Flächeninanspruchnahme für den Aufwuchs der Biomasse) darauf hinweisen, dass eine höchstmögliche städtebauliche Dichte angestrebt werden sollte, um eine effiziente Versorgung mit Bioenergie zu erreichen, ist eine Abwägung erforderlich. Denn schließlich können andere energierelevante (etwa Staub-Emissionen) und städtebauliche Kriterien (beispielsweise die Versorgung mit Grün- und Freiflächen oder die Aufenthalts- und Wohnqualität eines Quartiers) im Widerspruch zu diesem Ziel stehen. Im Vergleich zur städtebaulichen Dichte wirkt sich die Transportdistanz in einem untergeordneten Umfang auf die Kosten- und Klimabilanz der Bioenergie aus. Daraus kann abgeleitet werden, dass die Nutzung der Bioenergie in dicht besiedelten Gebieten auch bei langen Transportdistanzen sinnvoller durchzuführen ist als in Siedlungen mit geringen Dichten, selbst wenn die Biomasse dort aus der unmittelbaren Umgebung des Versorgungsgebiets stammt. Aber auch hier wird die Ambivalenz der Bioenergie sichtbar: Denn wird der Brennstoff Biomasse aus ländlichen Räumen über weite Transportdistanzen in hoch verdichtete Siedlungen geliefert, sind dies Nachhaltigkeitsimporte, die einer idealtypischen Versorgungsstruktur im Sinne einer vollständigen Integration aller Daseinsgrundfunktionen innerhalb eines Territoriums – also einer importunabhängigen Energieversorgung – widersprechen. Speziell die Bioenergieträger Holzhackschnitzel, Holzpellets und Palmöl – Energieträger mit einem hohen Energiegehalt pro Volumen, Masse oder Fläche – sind durch eine geringe Transportkostensensitivität gekennzeichnet und eignen

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7 Spannungsfeld Bioenergie

sich aus diesem Grund relativ gut zur Versorgung von Verdichtungsräumen und Kernstädten. Andere Bioenergieträger beziehungsweise Versorgungssysteme verfügen über eine deutlich größere Abhängigkeit von den Transportkosten und sind nicht (Biogas108) beziehungsweise wenig (Stroh) für Versorgungskonzepte geeignet, die auf langen Transportdistanzen beruhen. Bei allen Energieträgern verschlechtert sich die ökologische Bilanz mit zunehmenden Transportdistanzen – wenn auch bei Weitem nicht im selben Maße wie durch die städtebauliche Dichte. Im Neubau können im Vergleich zum Bestand bei allen Versorgungsvarianten wegen eines deutlich geringeren Wärmebedarfs günstigere Gesamtkosten pro Wohneinheit und Jahr erzielt werden, wobei gleichzeitig die spezifischen Bereitstellungskosten pro Energieeinheit deutlich ansteigen. Während sich die bioenergiebasierten Konversionstechnologien im Bestand zum Teil im Bereich der Konkurrenzfähigkeit zur konventionellen Vergleichsvariante befinden, wird die ökonomische Bilanz der Bioenergie im Wohnungsneubau durch hohe investive Kostenanteile belastet. Gerade in Neubaugebieten ist es deshalb wichtig, gemischte Nutzungsstrukturen anzustreben, um durch Einbindung öffentlicher und gewerblicher Objekte eine Reduzierung der Kosten zu ermöglichen. Für eine kosten- und klimaeffiziente Nutzung der Bioenergie können drei strategische Grundprinzipien abgeleitet werden: x Die Bioenergie sollte in die Siedlungen des Bestands mit hohen städtebaulichen Dichten gelenkt werden (günstige raum- und siedlungsstrukturelle Voraussetzungen nutzen). x Der Siedlungsneubau sollte mit möglichst hohen städtebaulichen Dichten und gemischten Nutzungsstrukturen durchgeführt werden (günstige raum- und siedlungsstrukturelle Voraussetzungen schaffen). x Die Anlieferung der Bioenergieträger sollte über möglichst kurze Transportdistanzen erfolgen, dies gilt insbesondere für Biogassubstrate und Stroh (Radien der Versorgungsströme minimieren). Bei Analyse der Bioenergietechnologien lässt sich weiterhin feststellen, dass die Realisierung von Vorhaben nicht allein von ihrer technischen Machbarkeit

7.1 Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie

271

und ökonomischen Tragfähigkeit abhängt, sondern sich eine Vielzahl an nutzerbezogenen und strukturellen Hemmnissen sowie die Handlungslogiken der beteiligten Akteure auf die Realisierung auswirken. Bei den nicht-technischen Aspekten der Bioenergie ist es deshalb wichtig, die Abläufe, (Partial-)Interessen, Kommunikationsprozesse und Wirkungsbeziehungen zwischen den Akteuren detailliert zu erfassen – dies erfordert, den Einzelfall zu berücksichtigen. Wie auch bei anderen ökologischen Themenstellungen, lässt sich bei der Realisierung von Bioenergieprojekten festhalten, dass zwischen dem Problembewusstsein und den Handlungen zur Problembewältigung eine Lücke klafft. Sie wird durch unterschiedliche Wissensstände, Interessen und Rationalitäten von Verwaltungen, Betreibern sowie Bewohnern hervorgerufen. Ähnlich der räumlichen Verteilung der Biomassepotenziale lässt sich auch bei der Analyse der nicht-technischen Aspekte eine Widersprüchlichkeit innerhalb der Bioenergie attestieren, denn Bioenergieanlagen stoßen vor allem dort auf starke Hemmnisse, wo sie unter besonders günstigen ökonomischen Bedingungen betrieben werden können. Am deutlichsten – auch wenn selbstverständlich nicht sämtliche solcher Vorhaben zwangsläufig und im hohen Maße mit diesen Problemen konfrontiert werden – betrifft dies den Siedlungsbestand, in dem die niedrigsten spezifischen Bereitstellungskosten erreicht werden. Gerade hier ist die Bioenergie auf Grund vorgegebener Rahmenbedingungen durch eine schwere Vereinbarkeit individueller und kollektiver Rationalitäten gekennzeichnet. Da der Wohnungsneubau gemessen am Bestand nur einen sehr geringen Anteil einnimmt, ist es für eine zukunftsfähige gesellschaftliche Ausrichtung aber unerlässlich, gerade das Segment des Siedlungsbestands zu erreichen. Bei der Realisierung von Bioenergieprojekten bestehen im Hinblick auf die nicht-technischen Rahmenbedingungen, drei grundlegende Risiken: Die Umsetzung kann verhindert, der wirtschaftliche Betrieb kann erschwert oder bei der Realisierung von Vorhaben kann ein gesellschaftliches Optimum trotz technisch, ökonomisch und ökologisch günstiger Kennwerte verfehlt werden (etwa wenn Beeinträchtigungen der Anwohner und/oder Akzeptanzdefizite auftreten). Aus diesen Gründen – und weil der Aufbau von Infrastrukturen immer eine langfris-

272

7 Spannungsfeld Bioenergie

tige Bedeutung hat – sollte der Ausbau der Bioenergie als sozialer Prozess wahrgenommen werden, in den nicht nur die fachliche Sicht von Ingenieuren einfließt.

7.2 Kommunale Steuerungsmöglichkeiten Bei Analyse der Bioenergie hat sich gezeigt, dass diese Art der Energieumwandlung mit zahlreichen räumlichen Anforderungen einhergeht. Sowohl mit „hierarchischen“ als auch mit „konsensual-gemeinschaftlichen“ Instrumenten ist die Raumplanung aus Sicht des Autors dazu prädestiniert und aufgerufen, sich stärker mit Fragen einer zukunftsfähigen Energieversorgung auseinanderzusetzen und in den räumlichen Abstimmungsprozess einzugreifen. Denn auf diese Weise kann sie den Ausbau der Bioenergie weiter vorantreiben und helfen, die lokalen Potenziale zur Erreichung der globalen Klimaschutzziele auszuschöpfen. Die Raumplanung kann auf strategischer Ebene agieren und eine koordinierende Funktion übernehmen. In vielen formellen und informellen Instrumenten lassen sich Ansätze zur Steuerung der Bioenergie finden, die es zu qualifizieren gilt. Da Bioenergieprojekte auf kommunalplanerischer Ebene und auf konkreten Standorten umgesetzt werden, werden im Folgenden einige kommunale Steuerungsansätze skizziert. Sie bauen zum Teil auf die vorgestellten Lösungsänsätze in Kapitel 6.6 auf. In Tabelle 7-1 sind sie zusammenfassend abgebildet und werden danach differenziert, ob mit ihnen vertragliche Vereinbarung über den Einsatz der Bioenergie ausgehandelt werden können, sie den Ausbau der Bioenergie begünstigen oder zur Nutzung von Bioenergie verpflichten. Die meisten der dargestellten Ansätze lassen sich aus bestehenden raumordnerischen und bauplanungsrechtlichen Regelungen ableiten beziehungsweise stellen eine Weiterentwicklung dieser dar. Da die Anwendung des formalen baurechtlichen Instrumentariums vielfach mit Rechtsunsicherheiten verbunden ist, stellen privatrechtliche oder öffentlichrechtliche Vertragslösungen eine vielversprechende Möglichkeit zur Realisierung von Bioenergievorhaben dar. Dies umfasst neben städtebaulichen Verträgen

7.2 Kommunale Steuerungsmöglichkeiten

273

Tabelle 7-1: Mögliche Instrumente zur Steuerung der Bioenergie

verpflichtend

begünstigend

aushandelnd

Charakter

Rechtliche Steuerungswirkung Einschätzung

Instrument

Verankerung

Städtebauliche Verträge

§ 11 BauGB

möglich

Vereinbarung zwischen öffentlicher Hand und Privaten zur Nutzung der Bioenergie

Vorhabenbezogene Bebauungspläne

§ 12 BauGB

möglich

Möglichkeit von Festsetzungen über den Katalog von § 9 BauGB hinaus

Grundstückskaufverträge

Privatrecht

möglich

Privatrechtliche Vereinbarung zur Nutzung von Bioenergie

Positivgebiete im Flächennutzungsplan

§ 5 BauGB

bisher nicht erprobt

Identifikation von Gelegenheitsfenstern

Förderung kompakter Siedlungsformen durch Flächennutzungspläne

§ 5 BauGB

möglich Schafft günstige bauliche Voraussetzungen für eine ökonomische und ökologische Effizienz der Bioenergie

Förderung kompakter § 9 BauGB in Siedlungsformen durch Verbindung mit § Bebauungspläne 17 BauNVO

möglich

Förderung der Innenentwicklung und Nachverdichtung durch Bebauungspläne

§ 13a BauGB

möglich

Verbrennungsverbot im Bebauungsplan

§ 9(1) Nr.23a BauGB

umstritten

Ausschluss konkurrierender Energieträger

CO2-Grenzwerte im Bebauungsplan

§ 9(1) Nr.23a BauGB

umstritten

Begünstigung erneuerbarer Energien

Bauliche Maßnahmen für den Einsatz erneuerbarer Energien im Bebauungsplan

§ 9(1) Nr.23b BauGB

umstritten

Ermöglichung von Bioenergieanlagen

Sanierungsgebiete

§ 136ff BauGB

bisher nicht erprobt

Bau kollektiver Bioenergiesysteme im Bestand

Anschluss- und Benutzungszwang

BauGB § 9(4); Gemeindeordnungen der Länder

möglich

Verpflichtende Nutzung der Bioenergie

Quelle: eigene Darstellung

274

7 Spannungsfeld Bioenergie

und vorhabenbezogenen Bebauungsplänen auch Grundstückskaufverträge. Die beiden erstgenannten Möglichkeiten stellen eine Mischform aus individuellen und hierarchischen Steuerungsansätzen dar. Neben Verhandlungslösungen können solche Instrumente eingesetzt werden, die günstige Rahmenbedingungen für die Bioenergie schaffen. Dies gilt insbesondere für die Identifikation von Siedlungsgebieten, in denen besonders gute Voraussetzungen für kollektive Wärmesysteme bestehen (beispielsweise dann, wenn gleichzeitig die Umrüstung aller Heizungssysteme ansteht). Wird eine solche Gelegenheit verpasst, schließt sich auch ein Gelegenheitsfenster zur Einführung erneuerbarer Energien. Dagegen fallen die Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie deutlich höher aus, wenn frühzeitig eine einheitliche Umsetzung angestrebt wird. Deshalb ist es wichtig, vielversprechende Versorgungsfälle in möglichst frühen Planungs- und Beteiligungsstadien zu identifizieren und die Nutzung der Bioenergie hier zu fördern. Letzteres kann durch Darstellung von „Positivgebieten“ erfolgen, dem Bau von Bioenergieanlagen kann in der Abwägung so ein besonderes Gewicht beigemessen werden. Über eine räumliche Verortung ist es außerdem möglich, kommunale Förderungen gezielt auf besonders geeignete Gebiete zu lenken. Das hier skizzierte Instrument ist im Bauplanungsrecht in dieser Form bisher nicht vorgesehen. Die Idee, solche „Positivgebiete“ auszuweisen, in denen der Einsatz der Bioenergie planungsrechtlich bevorzugt wird, ist an das Prinzip der Vorrang-, Vorbehalts- und Eignungsgebiete (Raumordnung und Regionalplanung) beziehungsweise die Konzentrationszonen für Windenergieanlagen in der nordrhein-westfälischen Flächennutzungsplanung angelehnt. Die ökonomisch-ökologische Analyse hat deutlich hervorgebracht, dass die Wärmeversorgung mit Biomasse in dichten Siedlungsformen in vielerlei Hinsicht effizienter durchgeführt werden kann als bei geringen Dichten. Insofern kann die Raumplanung durch die Förderung der Innenentwicklung und die Planung kompakter Siedlungsformen über die vorbereitende und verbindliche Bauleitplanung auf lange Sicht gesehen – auch wenn dies mit der zügigen Entwicklung im Bereich der Bioenergie nicht Schritt halten kann – günstige Rahmenbe-

7.3 Zukünftige Aufgaben und und weitergehende Forschungsfelder

275

dingungen schaffen. Damit wird auch der sogenannten Bodenschutzklausel (§1a BauGB) Rechnung getragen. Eine weitere Möglichkeit zur Schaffung günstiger Voraussetzungen besteht in der Anwendung baurechtlicher Vorgaben (etwa die Festsetzung und Darstellung von Verbrennungsverboten, CO2-Grenzwerten oder baulichen Maßnahmen). Auch die Nutzung des besonderen Städtebaurechts (etwa in Form von Sanierungsgebieten) stellt einen denkbaren Ansatz zur Steuerung der Bioenergie durch die Raumplanung dar. Das letztgenannte Instrumentarium zielt auf Bestandsgebiete ab. Die Realisierung von Bioenergievorhaben ist hier vielfach mit größeren Komplikationen verbunden als im Neubau (siehe Kapitel 7.1). Mit dem Anschluss- und Benutzungzwanges steht ein scharfes Instrument zur Verfügung. Darüber ist es möglich, den Bewohnern den Anschluss an ein Nahund Fernwärmenetz vorzuschreiben, die Wärmeabnahme zu sichern und somit die wirtschaftliche Tragfähigkeit herzustellen. Er kann über gemeindliche Satzungen, oder bei entsprechender landesrechtlicher Regelung (Öffnungsklausel im Baugesetzbuch), auch über Bebauungspläne festgesetzt werden. Allerdings bestehen in Bezug auf die Verhältnismäßigkeit des Eingriffs und die Vermarktungschancen der Immobilien bei vielen Gemeinden Vorbehalte gegenüber der Nutzung dieses Instrumentes. Die skizzierten Ansätze gilt es zu erproben, rechtlich abzusichern und für den Anwendungsfall Bioenergie zu qualifizieren. Im Bereich der informellen komunalen Instrumente besteht vor allem durch die Erstellung von Energiekonzepten (für eine Gemeinde oder ihre Teilgebiete) eine sinnvolle und bereits vielfach verwendete Methode zur Identifikation und konsistenten Überprüfung der Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie und anderer erneuerbarer Energien sowie zur Selbstbindung der Verwaltung.

7.3 Zukünftige Aufgaben und und weitergehende Forschungsfelder Die Auseinandersetzung mit den verschiedenen Aspekten der Bioenergie bringt deutlich hervor, dass diese Technologie mit einer Vielzahl räumlicher Wider-

276

7 Spannungsfeld Bioenergie

sprüche verbunden ist. Die technische Machbarkeit, die ökonomische Tragfähigkeit, die ökologische Wirksamkeit und die soziale Akzeptanz der Bioenergie stehen sich also je nach Teilaspekt und Rahmenbedingung kongruent oder konkurrierend gegenüber. Wie Abbildung 7-1 illustriert, kann in Anlehnung an die Begrifflichkeiten der Wirtschaftspolitik deshalb von einem „magischen Viereck der Bioenergie“ gesprochen werden. In der Abbildung ist zusätzlich dargestellt, dass es zu (Ziel-)Konflikten innerhalb der ökologischen und sozialen Dimension kommen kann. Nur wenn alle vier Zieldimensionen erreicht werden und in sich ausgewogen sind, besteht näherungsweise eine optimale Versorgung mit Bioenergie. Hieraus ergibt sich, dass der Diskurs um die Gestaltung einer zukunftsfähigen Energieversorgung sowie deren tatsächliche Umsetzung nicht (wie es bisher überwiegend der Fall ist) nur von Fachplanern geführt, sondern querschnittsorientiert und ressortübergreifend koordiniert werden sollte. Dies kann dazu beitragen, Synergien mit anderen Einrichtungen der technischen Ver- und Entsorgungsinfrastruktur zu realisieren, prioritäre Einsatzgebiete der Bioenergie zu identifizieren oder günstige Voraussetzungen hinsichtlich der zukünftigen Wär-

soziale Akzeptanz

ökologische Wirksamkeit

technische Machbarkeit

ökonomische Tragfähigkeit

Abbildung 7-1: Magisches Viereck der Bioenergie Quelle: eigene Darstellung

7.3 Zukünftige Aufgaben und und weitergehende Forschungsfelder

277

menachfrage zu schaffen. Um einen solchen Paradigmenwechsel vollziehen zu können, ist es erforderlich, die unterschiedlichen Planungsverständnisse, Strategien und Instrumentarien der beteiligten Akteure zu analysieren, aufeinander abzustimmen und weiterzuentwickeln. Auf instrumenteller Ebene betrifft dies etwa die Verknüpfung lokaler Energie- und Klimaschutzkonzepte mit der (vorbereitenden und verbindlichen) Bauleitplanung und partizipativen Beteiligungsansätzen. Es gilt insbesondere jene Strategien zu identifizieren und in die Anwendung zu bringen, die gleichzeitig dazu beitragen, die Energieversorgung und die Raum-/Siedlungsstruktur zukunftsfähig zu gestalten. Vor allem im Wohnungsneubau mit hohen Wärmedämmstandards ergeben sich hinsichtlich der technischen Machbarkeit von Bioenergievorhaben neue Herausforderungen. Bei diesen Versorgungsfällen ist es für eine effiziente Nutzung der Biomasse erforderlich, Anlagen in kleinen Leistungsbereichen herzustellen beziehungsweise auf den Markt zu bringen. Weiterhin sollte die Entwicklung innovativer Konzepte für dieses Wohnsegment geprüft und vorangetrieben werden, wie die gemeinsame Versorgung einiger nahe gelegener Gebäude durch Mikronetze oder die Nutzung von elektrischen Direktheizungen. Als Grundlage für eine stärkere Marktdurchdringung der Bioenergie in Bestand und Neubau ist es weiterhin notwendig, dem Einsatz von Brennwerttechnik und Feinstaubfiltern zur Anwendung zu verhelfen, die technischen Probleme bei der Verbrennung halmgutartiger Brennstoffe in den Griff zu bekommen sowie das Teillastverhalten von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen zu optimieren. Eine weitere wichtige Aufgabe besteht darin, die Folgewirkungen von räumlichen Veränderungsprozessen besser abzuschätzen. Dies kann dazu beitragen, das Bewusstsein über die ökonomische Tragfähigkeit und die ökologische Wirksamkeit verschiedener Raum- und Siedlungsstrukturen zu erhöhen. Methodisch kann dies durch eine verstärkte Anwendung von (dynamischen) Simulationsund Optimierungsmodellen erreicht werden. Zur Bewältigung dieser Aufgabe sollte allerdings eine Weiterentwicklung dieser Modelle im Hinblick auf einen höheren Raumbezug angestrebt werden. Weitere Herausforderungen bei der Anwendung solcher Modelle bestehen darin, transparente Rechenverfahren zu

278

7 Spannungsfeld Bioenergie

schaffen und die Inhalte entsprechend des Sachwissens der betroffenen Personen zu vermitteln. In jedem Fall ist es geboten, die Anwendung quantitativer Modelle je nach Fallkonstellation hinsichtlich ihrer Aussagekraft kritisch zu hinterfragen. Gerade bei langfristigen Zeiträumen bietet es sich – alternativ oder zusätzlich – an, qualitative Modellierungen hinzu zu ziehen. Eine stärkere Marktdurchdringung beziehungsweise ein höheres Bauvolumen netzgebundener Versorgungssysteme lässt hoffen, dass die Wärmeverteilkosten auf ein Niveau reduziert werden, wie es beispielsweise in den skandinavischen Ländern bereits heute besteht. Daraus ergibt sich auch der Auftrag, die soziale Akzeptanz der Bioenergie (insbesondere durch Abbau der Hindernisse in Bestandssiedlungen) zu verbessern, um so letztendlich auch die ökonomische Tragfähigkeit der Bioenergie zu vergrößern. Sollen die hemmenden Kollektivhandlungsprobleme gelöst werden, ist es zunächst einmal erforderlich, die wesentlichen Hemmnisse sowie die Handlungslogiken der beteiligten Akteure solcher Projekte zu verstehen. Durch eine intensive wissenschaftliche Begleitforschung zu Bioenergieprojekten können vertiefte Erfahrungswerte und Erkenntnisgewinne für die Praxis generiert werden, die dazu beitragen, realitätsnahe und von den Nutzern akzeptierte Lösungen zu entwickeln und zu moderieren. Inter- und transdisziplinäre Forschungs- und Demonstrationsvorhaben tragen vor diesem Hintergrund mitunter dazu bei, Gelegenheitsfenster für die Realisierung von Bioenergievorhaben (etwa in Siedlungen mit Austauschbedarf von Nachtspeicherheizungen/Heiz[kraft]werken oder während der Sanierung ganzer Stadtteile) zu identifizieren und gegebenenfalls zu „öffnen“. Letztendlich weist die Nutzung aller Konversionstechnologien und Energieträger – konventionell wie erneuerbar – unterschiedlich günstige Eigenschaften in Bezug auf die technische Machbarkeit, die ökonomische Tragfähigkeit, die ökologische Wirksamkeit und die soziale Akzeptanz auf. Dies führt zu Bewertungsschwierigkeiten und spiegelt sich auch in zum Teil unüberbrückbar erscheinenden Differenzen innerhalb der Gesellschaft, Politik und Wissenschaft wider. Dabei besteht die Schwierigkeit darin, dass es nicht möglich ist, allen Bedürfnissen gleichzeitig und im selben Maß Rechnung zu tragen. In diesem

7.3 Zukünftige Aufgaben und und weitergehende Forschungsfelder

279

Spannungsfeld werden der Gesellschaft schwierige Abwägungsentscheidungen in Bezug auf die Gestaltung der zukünftigen (Bio)Energieversorgung abverlangt, bei der rein technische Konzepte ein gesellschaftliches Optimum verfehlen werden. Ein Paradigmenwechsel hin zu einer integrierten Analyse und Planung kann dazu beitragen, ausgewogene gesellschaftliche Meinungsbildungsprozesse und Entscheidungen, langfristige Strategien sowie wirkungsvolle und konsistente Umsetzungsmaßnahmen voranzutreiben. Wie dargelegt, eröffnen sich vor diesem Hintergrund, vielfältige weitere Forschungsfelder, die mitunter über die in der vorliegenden Arbeit untersuchten Aspekte hinausgehen. Durch ihre Bearbeitung kann eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Weiterentwicklung der konventionellen fossilbasierten Energieversorgung zu einer zukunftsfähigen Energieversorgung gelegt werden.

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Anhang

953 6 971 219 400 198 88 171 280 539 0 106 593 43 327 0 694 481 0 380 187 192 458 446 0 0 405 664 41 90 420 434 218 282 236 400 343 493 0 0 0 0 109 189 12.056

14.461 23 12.772 4.112 2.162 1.730 1.910 727 3.018 2.108 81 2.425 2.291 215 3.483 971 11.343 8.156 364 6.564 4.371 1.051 6.869 14.592 610 9.679 3.019 7.429 118 1.022 4.364 2.303 3.616 7.501 3.784 12.567 3.151 7.851 268 3.453 1.895 1.219 2.590 2.859 185.097

Alb-Donau-Kreis Baden-Baden Biberach Böblingen Bodenseekreis Breisgau-Hochschwarzwald Calw Emmendingen Enzkreis Esslingen Freiburg im Breisgau Freudenstadt Göppingen Heidelberg Heidenheim Heilbronn Heilbronn, Stadt Hohenlohekreis Karlsruhe Karlsruhe, Stadt Konstanz Lörrach Ludwigsburg Main-Tauber-Kreis Mannheim Neckar-Odenwald-Kreis Ortenaukreis Ostalbkreis Pforzheim Rastatt Ravensburg Rems-Murr-Kreis Reutlingen Rhein-Neckar-Kreis Rottweil Schwäbisch Hall Schwarzwald-Baar-Kreis Sigmaringen Stuttgart Tübingen Tuttlingen Ulm Waldshut Zollernalbkreis Summe

121 0 215 96 37 235 91 35 222 58 0 91 50 0 149 23 491 54 42 1.554 93 55 50 455 80 394 65 123 0 232 82 48 74 421 40 97 108 237 8 122 0 40 94 123 6.605

Roggen 9.572 44 7.738 1.112 1.270 532 709 182 837 742 3 975 1.883 69 2.318 18 2.435 6.174 99 1.500 2.566 413 1.928 7.438 88 4.401 857 7.055 38 350 2.838 1.434 2.136 2.487 2.593 11.772 2.395 6.254 36 1.046 1.113 601 1.710 1.082 100.843

Wintergerste 8.551 14 4.652 3.524 629 1.119 1.559 167 1.524 1.335 36 1.468 1.436 458 2.692 825 7.604 1.314 50 4.329 2.191 146 4.362 13.447 723 4.271 843 3.157 50 509 978 805 4.088 4.277 2.178 1.837 2.076 3.334 282 1.952 1.655 529 2.236 1.617 100.829

Sommergerste 2.716 27 3.365 1.223 540 452 837 318 682 663 35 1.107 878 25 763 21 593 1.453 74 666 1.004 339 551 1.120 36 1.363 546 1.735 26 300 1.305 792 1.645 662 2.228 3.616 950 3.777 75 1.187 722 131 967 2.433 43.948

Hafer 10.352 0 8.509 311 1.492 286 210 300 189 63 41 212 364 2 1.666 286 0 971 490 12 274 201 147 2.562 0 1.383 376 780 0 171 3.085 263 1.166 151 310 2.506 679 6.729 0 1.227 286 768 740 1.205 50.765

Sonstige 7.077 0 5.142 1.576 643 424 726 39 1.021 496 0 1.223 1.130 0 1.726 82 1.696 2.698 35 1.230 1.123 43 1.084 8.529 16 4.414 102 3.809 69 84 1.404 442 1.283 1.244 2.686 5.733 2.242 3.957 31 1.298 925 507 798 1.331 70.118

Raps

Quelle: STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2004

Sommerweizen

Winterweizen

Stadt-/Landkreis 19.730 742 26.958 6.744 13.443 25.432 9.035 10.510 6.654 9.260 1.151 10.082 15.902 241 9.519 247 6.601 9.676 443 6.186 14.153 15.355 5.552 8.165 248 11.085 23.919 31.994 534 4.160 64.349 12.981 22.663 7.214 14.215 27.571 24.370 20.607 464 6.376 15.505 720 23.817 20.510 565.083

317 0 153 708 53 148 33 68 218 87 11 0 0 181 144 635 5.453 1.834 48 1.497 49 24 2.814 1.918 213 583 4 113 0 0 40 249 0 2.121 0 625 0 0 0 188 0 8 0 0 20.537

212 3 244 203 113 610 72 248 103 197 16 52 80 18 124 218 1.217 77 5 210 131 60 372 76 18 45 247 168 4 50 85 242 185 146 102 106 139 249 50 79 78 9 122 38 6.823

Dauergrün-land Zucker-rübe Kartoffel

Hektar 39.956 8.617 39.635 21.335 18.604 65.040 49.274 30.993 21.998 18.598 6.505 54.438 20.508 4.414 27.019 27.903 1.390 21.630 36.608 4.517 27.024 41.299 12.387 38.236 1.846 47.249 86.783 58.551 5.085 37.290 46.528 33.517 39.793 37.944 32.618 46.271 46.796 45.715 4.949 17.878 36.455 2.247 55.396 37.074 1.357.913

Wald

Fruchart/Anbaufläche

3.932 0 7.955 710 1.908 688 540 573 1.021 754 32 451 1.657 85 1.626 39 2.013 2.235 25 608 2.615 769 1.924 2.634 0 2.724 1.382 5.607 34 347 6.533 1.477 1.562 1.947 693 4.583 868 2.870 101 404 442 261 1.785 395 68.809

Silomais 538 261 799 0 2.102 8.968 0 5.808 1.026 707 969 0 0 0 87 115 2.635 867 617 6.517 1.504 2.687 1.971 497 459 556 14.795 523 75 4.440 981 964 0 3.713 39 621 0 467 141 358 0 57 607 0 67.471

Körnermais 460 0 94 18 12 3 22 0 8 42 0 10 50 0 147 0 27 50 0 16 23 0 45 137 0 36 0 67 0 0 37 28 249 11 166 69 67 149 0 137 72 24 37 287 2.600

6.618 0 5.048 1.558 631 421 704 0 1.013 454 0 1.213 1.080 0 1.579 0 1.669 2.648 35 1.213 1.100 43 1.040 8.392 16 4.378 0 3.742 69 84 1.368 414 1.033 1.233 2.520 5.665 2.175 3.808 0 1.161 852 484 761 1.044 67.266

Sommer-raps Winter-raps 1.897 100 1.872 648 796 1.511 705 898 866 634 123 662 370 82 459 180 2.404 1.713 258 3.003 1.737 740 1.332 3.725 294 3.115 2.660 1.066 45 1.192 1.000 521 1.722 2.312 827 1.332 1.316 1.980 52 1.041 951 141 855 1.695 50.832

Stilllegungsflächen

342 Anhang

Anhang 4-1a Flächennutzung 2003

0

0

297

55

126

100

31

80

4.660

2.419

2.144

2.105

1.046

34

78

4.371

92

76

156

8

65

28

33

65

0

3.731

3.453

8.488

430

4.351

2.074

1.245

2.776

3.243

207.837

49

4.289

14.140

0

133

2.947

138

218

4.549

8.654

0

4.012

193

0

9.218

181

89

67

0

145

0

170

157

160

67

611

69

79

107

353

91

100

139

8.715

59

500

1.362

3.967

79

0

36

141

586

10.217

58

103.909

1.010

1.669

668

1.045

964

42

6.069

2.238

12.279

2.651

2.511

2.002

1.607

3.049

401

54

8.015

908

4.237

112

7.868

1.997

470

79 148 954

53

146

7.673

2.554

1.603

112

6.385

2.349

10

2.196

92

1.993

1.004

8

928

989

212

816

466

1.332

1.230

8.070

42

9.652

Wintergerste

358

16.418

1.466

112 1.880

0

13

215

9.376

758

336

337

13.035

0

140

124

6.982

0

12

15

100

3.056

983

30

109

2.639

279

73

9

121

3.647

95

115

2.793 0

273

3.475

157

115

278

34

108

255

145

335

56

15.823

Roggen

13.297

Sommerweizen

Winterweizen

83.650

1.517

1.694

503

1.304

1.579

247

2.799

1.589

1.474

1.392

3.677

3.679

612

875

511

0

2.176

818

3.844

488

10.560

3.486

62

1.602

3.501

36

1.105

6.767

808

2.131

384

1.214

1.114

21

984

1.289

262

1.523

1.030

396

3.189

3.714

0

7.694

Sommergerste

30.075

1.856

749

87

519

806

41

2.698

701

2.221

1.716

390

1.243

478

879

200

43

1.067

355

1.052

29

776

342

209

636

464

38

854

342

11

632

13

647

712

37

418

418

216

603

302

362

694

2.350

7

1.862

Hafer

31.176

754

1.072

80

462

766

0

1.476

1.302

3.051

781

251

1.509

289

413

262

0

1.079

410

2.143

0

3.359

169

238

319

32

675

953

0

887

2.214

0

643

403

33

238

292

356

201

262

228

414

991

0

2.169

Sonstige

70.507

794

762

390

665

1.302

31

3.524

1.646

5.605

2.144

1.657

1.037

570

1.398

143

3.489

377

4.495

51

9.429

1.448

60

1.053

2.164

59

3.082

2.788

204

1.423

48

1.130

1.187

0

567

1.272

61

866

348

714

1.830

4.784

5.910

Raps

20 487 551.395

1.362.504

23 352

674

15 288

6 198

540

20 091

23 796

26 735

13 818

7 198

22 679

12 581

60 769

4 087

493

30 937

23 031

11 151

363

8 233

5 654

14 975

13 778

6 711

497

9 393

6 874

217

9 380

230

15 586

9 893

1 108

9 319

6 998

10 031

8 871

24 122

12 616

6 801

25 695

828

19 317

18.311

0

5

0

0

275

0

0

0

567

1.947

216

44

0

0

110

5

454

105

1.736

2.460

0

43

1.036

21

1.764

5.116

483

146

150

0

0

0

71

190

69

0

133

61

661

154

0

289

5.947

28

76

6

62

80

43

231

108

87

83

220

153

193

71

38

3

147

107

34

15

52

292

48

134

189

8

52

1.001

170

138

47

57

43

11

183

74

196

58

674

126

188

241

2

178

Dauergrün-land Zucker-rübe Kartoffel

37.219

55.587

2.246

36.487

17.947

4.949

45.960

46.851

46.469

33.006

37.885

40.663

33.593

46.612

37.281

5.080

58.834

87.307

47.336

1.848

38.367

12.437

41.529

27.189

4.535

36.645

21.738

1.413

27.993

27.018

4.416

20.566

54.481

6.480

18.649

22.035

31.075

49.272

65.178

18.594

21.354

39.716

8.615

40.049

Hektar

Wald

Fruchart/Anbaufläche

Quelle: STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2004

Alb-Donau-Kreis Baden-Baden Biberach Böblingen Bodenseekreis Breisgau-Hochschwarzwald Calw Emmendingen Enzkreis Esslingen Freiburg im Breisgau Freudenstadt Göppingen Heidelberg Heidenheim Heilbronn Heilbronn, Stadt Hohenlohekreis Karlsruhe Karlsruhe, Stadt Konstanz Lörrach Ludwigsburg Main-Tauber-Kreis Mannheim Neckar-Odenwald-Kreis Ortenaukreis Ostalbkreis Pforzheim Rastatt Ravensburg Rems-Murr-Kreis Reutlingen Rhein-Neckar-Kreis Rottweil Schwäbisch Hall Schwarzwald-Baar-Kreis Sigmaringen Stuttgart Tübingen Tuttlingen Ulm Waldshut Zollernalbkreis Summe

Stadt-/Landkreis

89.043

905

2.490

556

950

913

108

4.757

1.764

5.060

1.863

1.933

2.531

1.439

8.563

224

53

6.368

1.618

3.000

11

2.648

2.267

659

3.226

593

2.210

1.887

28

2.240

66

1.936

872

25

783

1.189

755

527

662

2.187

827

11.825

6.525

Silomais

57.263

66

411

0

37

231

0

271

0

541

15

3.017

0

988

767

4.086

32

251

13.772

389

464

294

1.466

2.571

1.699

4.999

547

757

1.849

0

109

102

0

0

0

594

0

5.076

4

8.350

2.047

215

501

263

482

Körnermais

2.557

416

59

7

29

101

7

116

50

25

53

33

166

14

19

76

0

27

215

80

7

199

36

0

50

129

9

26

74

3

37

1

17

15

0

16

43

13

51

116

28

45

64

0

85

70.507

794

762

390

665

1.302

31

3.524

1.646

5.605

2.144

1.657

1.037

570

1.398

143

0

3.489

377

4.495

51

9.429

1.448

60

1.053

2.164

59

3.082

2.788

204

1.423

48

1.130

1.187

0

567

1.272

61

866

348

714

1.830

4.784

0

5.910

Sommer-raps Winter-raps

39.500

1.050

566

78

537

662

0

932

772

1.006

554

2.228

652

497

647

1.227

0

697

2.597

2.664

198

3.499

1.000

699

1.180

3.444

264

1.511

2.144

224

202

580

97

413

737

872

525

1.374

789

502

840

0

1.040

Stilllegung s-flächen

Anhang 343

Anhang 4-1b Flächennutzung 2007

20.590 172 15.135 6.578 3.319 3.593 2.788 2.163 5.075 5.191 261 3.388 5.734 503 4.221 1.025 18.957 13.646 238 8.445 4.371 2.919 10.487 22.809 502 12.100 7.285 13.216 213 2.552 5.197 5.201 5.398 12.690 6.057 19.646 4.510 10.718 997 7.494 2.701 1.336 3.427 4.587 287.427

Alb-Donau-Kreis Baden-Baden Biberach Böblingen Bodenseekreis Breisgau-Hochschwarzwald Calw Emmendingen Enzkreis Esslingen Freiburg im Breisgau Freudenstadt Göppingen Heidelberg Heidenheim Heilbronn Heilbronn, Stadt Hohenlohekreis Karlsruhe Karlsruhe, Stadt Konstanz Lörrach Ludwigsburg Main-Tauber-Kreis Mannheim Neckar-Odenwald-Kreis Ortenaukreis Ostalbkreis Pforzheim Rastatt Ravensburg Rems-Murr-Kreis Reutlingen Rhein-Neckar-Kreis Rottweil Schwäbisch Hall Schwarzwald-Baar-Kreis Sigmaringen Stuttgart Tübingen Tuttlingen Ulm Waldshut Zollernalbkreis Summe

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 41 0 0 0 0 0 0 0 59 0 0 0 0 0 0 162 0 0 0 135 0 0 0 0 0 0 0 0 36 293 126 149 0 0 999

Sommerweizen 229 0 395 150 24 429 199 584 452 225 0 240 154 54 109 0 1.693 315 6 3.021 1.286 163 491 2.701 76 871 38 438 0 777 195 188 52 1.276 162 381 329 0 0 226 0 162 72 384 18.537

Roggen 9.932 35 9.232 1.643 1.549 235 1.191 317 1.521 1.579 26 1.106 2.378 173 1.769 0 2.048 7.124 158 1.964 2.512 670 2.239 9.373 196 3.663 1.087 11.375 110 580 3.788 2.213 1.533 2.595 2.854 14.054 1.689 5.422 63 677 807 903 1.526 758 114.658

Wintergerste 4.695 0 431 2.017 0 719 1.397 595 467 0 0 0 437 125 168 749 3.838 374 0 603 0 0 420 456 0 2.350 731 0 0 518 515 0 2.248 1.577 0 204 0 927 125 274 76 412 0 1.167 28.606

Sommergerste 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 44 0 0 0 174 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 103 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 325

Hafer 0 0 0 775 0 178 170 552 653 851 5 1.072 1.620 0 4.132 2.991 0 890 1.323 102 477 368 246 6.149 0 4.803 529 2.126 0 581 0 380 2.710 601 2.430 4.959 3.483 0 0 0 1.078 0 2.234 0 48.460

Sonstige 1.826 0 3.531 2.719 963 82 1.356 138 2.151 816 0 1.061 1.130 216 363 631 6.610 4.426 143 5.433 808 120 2.722 12.579 174 4.779 1.340 2.369 0 350 1.377 1.018 176 3.103 247 5.157 0 2.009 31 1.316 0 0 636 0 73.900

Raps Hektar 40.375 8.608 40.000 21.421 18.559 65.661 49.265 31.362 22.165 18.828 6.393 54.632 20.769 4.423 27.015 28.308 1.494 22.116 36.775 4.598 27.767 42.334 12.612 38.826 1.855 47.641 89.141 59.825 5.063 37.250 46.906 33.859 43.708 37.679 34.364 47.162 47.044 46.818 4.949 18.189 36.599 2.243 56.256 37.727 1.378.573

Wald 17 872 1 129 21 275 7 001 9 722 19 537 8 297 8 355 8 202 9 526 958 9 232 14 480 192 8 894 112 7 830 8 403 686 8 549 12 466 13 645 6 011 8 471 766 11 382 19 923 27 238 350 3 832 48 239 11 181 22 735 7 142 12 429 23 809 21 787 18 285 806 5 575 14 529 513 21 725 20 407 503.487

191 0 158 497 89 81 0 73 92 15 0 0 0 42 153 0 3.937 1.519 0 0 22 0 1.221 1.099 0 3 9 100 0 0 58 101 0 1.338 0 364 0 0 0 580 0 0 23 0 11.759

59 0 231 136 172 898 9 14 0 134 0 12 0 149 187 2 245 0 19 116 145 6 12 0 5 0 0 74 0 0 22 22 41 479 17 21 0 168 19 84 6 0 0 0 3.497

Dauergrün-land Zucker-rübe Kartoffel

Fruchart/Anbaufläche

Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2004

Winterweizen

Stadt-/Landkreis 15.601 0 25.370 1.237 3.164 571 482 1.392 1.777 885 1 2.346 2.913 0 4.389 0 1.446 2.123 0 541 5.365 274 3.468 2.697 50 3.966 2.444 9.032 120 0 15.668 1.306 5.923 1.884 5.958 6.730 4.900 11.362 133 2.695 2.728 1.589 4.958 2.690 160.167

Silomais 286 270 0 968 1.855 6.187 18 2.514 0 199 0 0 0 459 186 0 0 372 302 0 2.382 2.165 0 0 482 0 10.192 0 0 2.847 18 1.072 0 581 0 261 0 0 0 0 167 0 0 297 34.077

Körnermais 0 0 0 140 84 512 153 59 166 0 0 33 0 5 0 14 239 0 41 525 145 0 5 416 32 234 968 0 0 342 0 0 0 110 0 0 0 1 32 0 0 0 136 868 5.251

3.432 0 3.860 2.782 1.005 93 1.433 275 2.179 963 0 1.096 1.305 216 877 918 6.705 4.601 143 5.493 889 120 2.876 13.059 174 4.905 1.697 2.604 0 350 1.503 1.116 1.051 3.141 828 5.395 0 2.530 140 1.796 11 61 766 0 82.379

Sommer-raps Winter-raps 0 0 0 0 765 895 0 781 286 0 6 293 0 0 0 0 1.234 804 285 4.988 0 556 0 2.708 0 1.086 2.377 0 0 1.350 0 413 0 1.934 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20.757

Stilllegungsflächen

344 Anhang

Anhang 4-1c Flächennutzung 2020 (Projektion)

Anhang

345

Anhang 5-1 Bewertungsmaßstab für die Wärmetechnologien

sehr niedrig niedrig mittel hoch

Jährliche Kosten

Wärmebereitstellungskosten

€/[WE•a]

€/MWh

< 1.000

< 120

> 1.000 < 1.100 > 1.100 < 1.200 > 1.200 < 1.300

> 120 < 140 > 140 < 160 > 160 < 180

sehr > 1.300 > 180 hoch Quelle: eigene Darstellung

CO2StaubFlächenAquivalentEmissionen inanspruchnahme Emissionen kg/[WE•a] kg/[km²•a] m²/[WE•a] < 1.000

< 500

< 1.000

> 1.000 < 1.500 > 1.500 < 2.000 > 2.000 < 2.500

> 500 < 1.000 > 1.000 < 1.500 > 1.500 < 2.000

> 2.500

> 2.000

> 1.000 < 2.000 > 2.000 < 3.000 > 3.000 < 4.000 > 5.000

Anhang 5-2 Vollbenutzungsstunden und Gleichzeitigkeitsfaktoren 0,3

0,35

0,4

0,6

0,6

1.900

1.400

1

1,2

1,3

1,7

2,5

Bestand

Bestand

0,2

Neubau

0,15

0,90

0,85

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,75

0,75

0,75

0,75

Neubau

Gleichzeitigkeitsfaktor

Vollbenutzungsstunden

Geschossflächendichte

0,90

0,85

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,75

0,75

0,75

0,75

Quelle: eigene Darstellung

346

Anhang

Anhang 5-3 Vor- und Nachlauf der Bereitstellungsketten Zug- und Schiff- Bei allen Energieträgern wird ein Vor- und Nachlauf von je 10 transport Kilometern mit einem Schlepper unterstellt. Bereitstellung Maissilage

Bei der Ernte wird eine Feld-Hof-Distanz von 2 Kilometern berücksichtigt, die mit einem Schlepper bewältigt wird.

Es wird eine Transportdistanz zwischen Plantage und Raffination von 35 Kilometern einbezogen. Die Verschiffung nach Rotterdam wird anschließend ohne weitere Transporte direkt von der Raffinerie vorgenommen. Quelle: eigene Darstellung Bereitstellung Palmöl

Anhang 5-4 Abschreibungsdauern Anlagenkomponente

Nutzungsdauer

Bauliche Anlage

40

Kesselanlage

20

Rauchgasreinigung/Filteranlage

20

Elektrotechnik

30

Nahwärmeleitung (KMR)

40

Hausübergabestation

30

Nebenkosten/Sonstiges

20

Quelle: VDI 2000

Anhang

347

Anhang 5-5 Anlagenspezifischer Personalbedarf

Personalbedarf pro Jahr

6 5

HHKW

4

SHW HHW B-BHKW P-BHKW

3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

Anlagenleistung (MW)

Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Öko-Institut 2008; FNR 2005b; IER 2000

Anhang 5-6 Spezifische Kosten für Hausanschlussstationen Anschlussleistung (kW)

€

10

5.100

20

6.400

30

7.500

40

7.800

50

8.000

60

8.200

70

8.600

80

9.200

Quelle: FNR 2005b

90

9.600

100

10.000

348

Anhang

Anhang 5-7 Kosten des konventionellen Referenzsystems Gaspreis inklusive Verteilkosten EFH

vEFH

MFH

Gasbezug

2,93 ct/kWh

Ferntransport

0,27 ct/kWh

Lokaler Transport

vMFH

0,37 ct/kWh

Unterverteilung (K)

0,77

0,66

0,51

0,37

Unterverteilung (VR)

0,83

0,73

0,56

0,46

Unterverteilung (LR)

0,87

0,75

0,66

0,53

Vertriebskosten

0,26 ct/kWh

Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von von Pfaffenberger/Gabriel 2006; Krey 2006

Leistungsspezifische Investitionskosten Brennwert-Kessel (inklusive aller Nebenkosten) 8.000 7.000 6.000 €

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 0

10

20

30

40

50

60

kW th Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von website EcoTopTen

70

Anhang

Anhang 6-1 Fragebogen „Scharnhauser Park“

349

350

Anhang

Anhang

351

Anhang 6-2 Auflistung der Experteninterviews A. Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW); Freitag 26.Januar 2007 B. Stadt Ostfildern Dienstag 23. Januar 2007 C. solarcomplex AG; Freitag 09.Februar 2007 D. Stadtwerke Bietigheim-Bissingen; Montag 26.Februar 2007 E. Stadtwerke Ludwigsburg GmbH; Mittwoch 14.02.2007 F. Ingenieurbüro Schuler; Montag 19.März 2007 G. Ortschaftsrat Mauenheim; Mittwoch 21. März 2007 H. Energieversorgung Rottweil GmbH & Co. KG; Mittwoch 21. März 2007 I. Bioenergie Oberriexingen GmbH Co KG; Montag 2. April 2007 J. KCH Biogas GmbH; Dienstag 3.April 2007 und Dienstag 18.11.2008 (Telefoninterview) K. Verband Region Stuttgart; Freitag 13.April 2007 L. Landratsamt Ludwigsburg; Mittwoch 18. April 2007 M: Praxispartner-Workshop „Nachhaltiger Wärmekonsum“, Freitag 11. Juli 2008

Anhang 6-3: Leitfaden Experteninterviews Einleitung Zu Beginn des Interviews werden die Interviewten über Zweck, Dauer und Ablauf des Interviews informiert. Zudem wird gefragt, ob das Gespräch aufgenommen werden kann und, ob beziehungsweise mit welchem Anonymisierungsgrad die Information im Rahmen des Dissertationsvorhaben verwendet und veröffentlicht werden können. x Zu Beginn des Interviews möchte ich Sie bitten, sich und das Unternehmen für das Sie tätig sind, kurz vorzustellen. x Können Sie mir die Chronologie ihres Bioenergieprojektes kurz schildern?

352

Anhang

x Welche Hemmnisse sind bei der Realisierung aufgetreten? Relevante Akteure für die Realisierung von Bioenergieprojekten x Welche Personen und Institutionen waren an dem Projekt beteiligt beziehungsweise haben es initiiert? x Welche Interaktion bestehen zwischen den Akteuren? x Wie erfolgt der Kontakt mit den Beteiligten? x Welche Akteure haben Sie beziehungsweise hätten Sie gerne eingebunden? o

Transport/Logistik

o

Brennstoffbereitstellung

o

Genehmigungsbehörden/Verwaltung

o

Politiker

o

Bewohner

o

Investoren

o

Banken

x Wie haben sich diese Akteure verhalten? Können Sie Beispiele nenen? x Welche Motive sehen Sie in dem Verhalten der jeweiligen Akteure? x Welche Bedeutung hatten persönliche Kontakte? x Welche Resonanz gab es von den Bewohnern? x Was waren die wesentlichen Inhalte Ihrer Gespräche mit den Bewohnern? Können Sie Beispiele nennen? Instrumente und Maßnahmen zur Realisierung von Bioenergieprojekten x Wie verlief das Genehmigungsverfahren? x Welche Formen der Information oder Beteiligung wurden durchgeführt? x Welche Wirkung ist dabei erzielt worden? x Wie schätzen Sie Ihren Einfluss auf den Informationsgrad der Bewohner ein? x Gibt es einen Anschluss- und Benutzungszwang x Welche Rolle hat/hätte dieser gespielt?

Anhang

353

x Welche Lieferbedingungen (Brennstoff) bestehen und wie sind dieses fixiert worden? x Welche (sonstigen) vertraglichen Vereinbarungen wurden abgeschlossen? x Welche Instrumente hätten Sie gerne eingesetzt, konnten es aber nicht? Relevante externen Rahmenbedingungen für Bioenergieprojekte x Wurden die lokalen Energieträgerpotenziale abgeschätzt und berücksichtigt? x Gab es zwingende Standortbedingungen, die berücksichtigt wurden? x Konnte ein öffentlicher oder gewerblicher Versorgungsfall integriert werden? x War dies maßgeblich für die Realisierung des Projektes? x Welche Rahmenbedingungen konnten nicht beeinflusst werden? x Wie weit ist die Entfernung der Konversionsanlage zur nächsten Siedlung? x Gab es landschafts- oder naturschutzrechtliche Restriktionen? x Welche drei nicht-technischen Hemmnisse und welche drei Erfolgsfaktoren hatten bei Ihrem Projekt die größte Bedeutung? x Hatte es eine Bedeutung für das Projekt, dass Ihr Projekt im Bestand/Neubau realisiert wurde? Erwartungshaltung bei der Realisierung von Bioenergieprojekten x Welche der folgenden Aspekte waren für Sie besonders wichtig? o

Förderung der lokalen Ökonomie

o

Positive Klimabilanz

o

Reduzierung der Abhängigkeit von Rohstoffen

o

Generierung von Fördermitteln

o

Persönliche Gewinnerwartung

o

Sonstiges

x Entspricht der Anschlussgrad den Erwartungen? x Hat sich der Anschlussgrad in letzter Zeit signifikant verändert? x Kann die Anlage wirtschaftlich betrieben werden?

354

Anhang

x Was sind in Ihrem Fall die entscheidenden Aspekte für die Wirtschaftlichkeit? x Welche Risiken bestehen Ihrer Meinung nach?

Anhang

Anhang 6-4 Fragebogen „Bioprom“

355

356

Anhang

Anhang

357

358

Anhang

Endnoten

1

Also einem geringen Energiegehalt pro Volumen, Masse oder Fläche. Die Erzeugung von Strom wird nur im Rahmen von Anlagen zur Kraft-WärmeKopplung und die Erzeugung von Biokraftstoffen nicht berücksichtigt. 3 Die betrachteten Versorgungsfälle beziehen sich – mit Ausnahme einer exemplarisch durchgeführten Bilanz der Integration dreier öffentlicher Versorgungsfälle (siehe Kapitel 5.2.1 und 5.3.2) – auf den Bereich des Wohnsektors, da eine umfassende Analyse der durch eine hohe Vielfalt gekennzeichneten öffentlichen-, gewerblichen- und industriellen Gebäude im Rahmen dieser Arbeit nicht leistbar ist. 4 1960 wurde das Internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (Système international d’unités) eingeführt, um die verwandten Einheiten zu vereinheitlichen. Es beruht auf sieben Basiseinheiten (Länge, Masse, Zeit, Stromstärke, thermodynamische Temperatur, Stoffmenge, Lichtstärke). Für Energie/Arbeit/Wärmemenge wird hier die Einheit Joule empfohlen, für Leistung/Energiestrom hingegen Watt (vgl. BIPM 2006: 118; PTB 2006: 1). Trotzdem hat es sich eingebürgert, dass zum Beispiel Stromverbrauch, Heizkostenvergleiche oder Wärmeverbrauchsdichten in Watt ausgedrückt werden. Um die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Daten innerhalb dieser Arbeit zu erhöhen, werden im Folgenden alle Energieeinheiten in Watt und Wattstunden dargestellt. 5 Auch heute noch decken viele Entwicklungsländer ihren Energiebedarf zu mehr als 90 % mit Biomasse (Holz) (vgl. Frey 2006: 1; Brücher 2009: 239; Härle 1981: 5). 6 Weiterhin gehören Schwefelhexafluorid (SF6) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HFKW/HFC) zu den im Kyoto-Protokoll erfassten Treibhausgasen. 7 Dabei ist anzumerken, dass dem Stromnetz – gerade wenn sich dezentrale Versorgungsanlagen durchsetzen werden – eine wichtige Rolle zukommt, da es (in Kombination mit Speichertechnologien und Managementsystemen) dazu beitragen kann, Überkapazitäten und Unterkapazitäten aufzufangen (vgl. Hoppe-Kilper et al. 2001: 5). Es ist in diesem Fall also nicht damit zu rechnen, dass die Länge des Verteilnetzes abnimmt. 8 Derzeit (2007) sind nur 12,5 % der Privathaushalte an Nah- oder Fernwärmesysteme, gleichzeitig aber über 48 % an die Gasversorgung und fast 6 % an Nachtspeicherheizungen angeschlossen. 30 % der Wohneinheiten wiederum werden mit Heizöl und rund 3 % mit Kohle beheizt (website BDEW). 9 Es gibt Auseinandersetzungen darum, ob quantitative oder qualitative Modellbetrachtungen die sinnvollere Methode darstellen, zukünftigen Entwicklungen abzubilden. So wird zum Teil auch die Wissenschaftlichkeit des jeweilig anderen Vorgehens in Frage gestellt (vgl. Niele 2006: 88; Scholles 2001a: 206; 211; Weber 1988: 7). Aus diesem Grund hebt Vester hervor (und dies gilt für beide methodischen Verfahren), dass es eminent wichtig ist, Modellergebnisse zurückzuübersetzen und wieder in Bezug zur Wirklichkeit zu stellen (vgl. Vester 1976: 44). 10 Die Energieversorgung kann in diesem Szenario durch Nutzung neuer fossiler Energieträger, wie die in der Tiefsee abbaubaren Methanhydraten, flankiert werden (vgl. Mau et 2

360

Endnoten

al. 2006: 129; Heeschen et al. 2005: 1). In der Übergangszeit vom Carbon Valley zum Nuclear Valley werden weiterhin fossile Großtechnologien (allerdings in Kombination mit Technologien zur CO2-Sequestrierung) eingesetzt sowie Kernbrennstoffe vermehrt wieder aufgearbeitet. 11 Solche Ansätze haben schon eine lange Tradition. Ostwald etwa hat bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine „energetische Kulturtheorie“ und einen „energetischen Imperativ“ diskutiert (vgl. Ostwald 1909: 51, 65; Ostwald 1912: 81). Diese Arbeiten wurde schnell Gegenstand von Kontroversen, insbesondere der Soziologe Max Weber übte starke Kritik (vgl. Weber 1909: 596; Weber 1999: 424, 457). Berechtigterweise kann darauf hingewiesen werden, dass energetische Erklärungsmodelle an Grenzen stoßen, beispielsweise wenn die Komplexität und Vielfältigkeit sozialer Formen des Zusammenlebens durch Anwendung reduktionistischer beziehungsweise deterministischer Ansätze nicht mehr berücksichtigt wird. 12 Mit diesem Ansatz ist es möglich, die Tertiärisierung der Innenstädte zu erklären, denn der Einzelhandel ist (beziehungsweise war es in der Vergangenheit in noch deutlich höherem Ausmaß) auf Laufkundschaft angewiesen und deshalb stark zentrenabhängig; gleiches gilt für Dienstleistungs- und Großunternehmen. 13 Alternative Modelle mit einer deutlich negativeren Konnotation werden beispielsweise von Mumford und McKenzie angeboten. Während Mufmord mit insgesamt sechs Phasen den Aufstieg eines Dorfes zur Stadt („Eopolis“) bis zu ihrem Niedergang („Nekropolis“) erfasst (vgl. Mumford 1938: 283), verfügt das Modell McKenzies ausgehend von der „primary service community“ bis zur „community without a specific economic base“ über vier Stufen (vgl. McKenzie 1967: 66). 14 Auch Siegmund Freud hat die besondere Bedeutung der Beherrschung des Feuers für die gesellschaftliche Entwicklung hervorgehoben und dabei eine gewagte These aufgestellt: „Das Feuerlöschen durch Urinieren […] war also wie ein sexueller Akt [...]. Wer zuerst auf diese Lust verzichtete, das Feuer verschonte, konnte es mit sich forttragen und in seinen Dienst zwingen. Dadurch, dass er das Feuer seiner sexuellen Erregung dämpfte, hatte er die Naturkraft des Feuers gezähmt. Diese grosse kulturelle Eroberung wäre also der Lohn für einen Triebverzicht.” (vgl. Freud 2004: 56). 15 Mit den Auswirkungen dieser bahnbrechenden Neuerung hat sich Jevons in seinem Buch „The Coal Question“ schon 1865 auseinandergesetzt und eine These aufgestellt, die viele der möglichen Bemühungen zur Steigerung der Energieeffizienz wenig erfolgversprechend erscheinen lässt (vgl. Jevons 1965: 141). Seiner Beobachtung nach führt die Steigerung von Anlagenwirkungsgraden (also eine effizientere Rohstoffnutzung in Folge des technischen Fortschritts) zu „Rebound-Effekten“, also zu einer erhöhten Nutzung von Rohstoffen anstatt zu einer Verringerung. Als Erklärung für diese Entwicklung kann angeführt werden, dass technische Verbesserungen eine kostengünstige Nutzung von Energie begünstigen und gleichzeitig der Konsum und die Investitionen (auch in anderen Wirtschaftssektoren) angestoßen werden. Es werden also Multiplikatoreneffekte ausgelöst (vgl. Jevons 1965: 141; York 2005: 143; Alcott 2005: 11). 16 Gleichsam ist darauf hinzuweisen, dass sich in der Textilindustrie vor der Verbreitung/Etablierung der Dampfmaschine zu Beginn des 19. Jahrhunderts – die ersten Prototypen der Dampfmaschine wurden bereits ab 1690 gebaut – durch die Erfindung und

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Nutzung des fliegenden Weberschiffchens und der mechanischen Spinnmaschine bereits in den 1730er Jahren industrielle Arbeitsprozesse herausgebildet hatten. Diese waren somit Vorbild und Grundlage der modernen Massenproduktion. Die Dampfmaschinen wurden zunächst auch mit Holz befeuert. Erst in einem längeren Prozess, der bis zum Ende des 19. Jahrhunderts andauerte, wurde es als wichtigster Brennstoff verdrängt. In der Landwirtschaft fand dieser Wechsel sogar erst im 20. Jahrhundert statt (vgl. Marcotullio/Schulz 2008: 83; Behringer 2007: 230; Osterhammel 2007: 118; Schenk 2005: 232; Radkau 2002: 226; Malanima 2001: 57; Debeir et al. 1989: 161; Radkau/ Schäfer 1987: 209). 17 Allerdings existieren auch gegenläufige Wirkungsbeziehungen; die Energieversorgung wird ihrerseits auch durch eine Vielzahl räumlicher Strukturen und Entwicklungen beeinflusst. Lobinski beispielsweise weist anhand einer historisch-orientierten Analyse nach, dass die Fernwärme immer dort realisiert wurde, wo Wiederaufbau, Neubau, Sanierungen oder Umnutzungen vorgenommen wurden (vgl. Lobinski 2007: 84). 18 Die Industrialisierung und die Urbanisierung wirkten sich auch auf die modernen Baustile des frühen 20. Jahrhundert („de stijl“ und „Bauhaus“) aus. Charakteristikum dieser Bewegungen war es, ein künstlerisches Design (mit klaren und sachlichen Formen) und eine industriellen Fertigung (es wird mit vorgefertigten Teilen gearbeitet) miteinander zu verbinden, um der Masse der Bevölkerung neue Wohnformen, Innenausstattungen und Gebrauchsgegenstände zugänglich zu machen. 19 Neben den beiden aufgeführten Wirkungsbeziehungen („determinierte“ und „unscharf determinierte“ Abhängigkeit) kann auch eine „sine qua non Abhängigkeit“ vorliegen, dass heißt ein Tatbestand stellt eine zwingende aber keine hinreichende Voraussetzung für eine andere Entwicklung dar. Um dies zu illustrieren, verweist Roth darauf, dass eine hohe bauliche Dichte gute Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb einer Fernwärmeversorgung bietet, gleichzeitig aber nicht zwangsläufig zu ihrem Bau führt (vgl. Roth et al. 1977: 29). Weiterhin muss eine weiteren Wirkungsbeziehung betont werden: die Unabhängigkeit. Denn rein deterministische Ansätze verstellen den Blick vor der Vielfältigkeit sozialer Lebensformen und Beziehungen (vgl. Weber 1909: 596; Weber 1999: 424, 457; Graham/Marvin 2008: 54). 20 Ein ähnliches Verfahren, welches in ihrer Richtung grundsätzlich vergleichbare Ergebnisse erzielt jedoch bisher nicht auf Städte angewandt wurde, ist vom Wuppertal Institut mit dem Umweltraum-Konzept entwickelt worden. Es geht auf Überlegungen von Opschoor zurück (vgl. BUND/Misereor 1996: 26; Opschoor 1991: 11). 21 Auf Ebene von Einzelgebäuden wurden bereits Konzepte realisiert, bei denen mehr Energie erzeugt werden kann als Bedarf besteht (vgl. Disch 2008: 11; Hegger et al. 2008: 207). 22 Dies stimmt von der Größenordnung mit den Angaben von Wackernagel und Chad (30 Kilometer) sowie Sieferle (15 bis 30 Kilometer) überein. Es kam aber auch zu Ausnahmen: Im vorindustriellen Peking zum Beispiel wurde Holz aus einer Distanz von 1.000 Kilometern importiert; auch im Wien des 19. Jahrhundert wurden 50 % des Holzbedarfs aus einer Distanz mehrerer hundert Kilometer geliefert (vgl. Wackernagel/Chad 2004: 8; Sieferle et al. 2006: 202 und 208; Radkau 1986: 18; Sieferle 1982: 80). Solche Ausnahmen entstanden allerdings nur, wenn sie auf Grundlage „entsprechender Machverhältnisse

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alimentiert“ (Sieferle et al 2006: 33; vgl. Radkau 2002: 177) wurden; dies konnte insbesondere dann geschehen, wenn das Holz über Flüsse herbeigeschafft werden konnte (vgl. Radkau 2002: 175). Außerdem ist zu attestieren, dass Grenzen des Siedlungswachstums auch in Bezug auf andere Stoffströme (etwa Nahrungsmittel) hervorgerufen werden können (vgl. Radkau 1986: 24). 23 Diesem Verständnis folgend belegt Brücher das vorindustrielle Energieregime mit den Schlagworten „energy for space“ und das industrielle Energieregime mit „energy from space“ (Brücher 2009: 41; Brücher 2008: 4). Die Limitierung der Energieversorgung durch das vorhandene Territorium kann am Beispiel Österreichs belegt werden. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden hier alleine 12 % der gesamten Fläche für die Mobilität in der Landwirtschaft (Futterproduktion für das Zug- und Arbeitsvieh) benötigt (vgl. Sieferle et al. 2006: 201). Seitdem hat – wie es Scheer bezeichnet – eine „progressive disconnection of the areas of primary energy production from those where the useful energy was consumed” (Scheer 2008: 19) stattgefunden. 24 Neben den in Kapitel 5 analysierten Aspekten betrifft dies aus räumlicher Perspektiven insbesondere eine mögliche Herausbildung beziehungsweise Verstärkung von Monokulturen. Denn aus wirtschaftlichen Erwägungen werden beim Anbau von Mais und Raps oft großflächige Monokulturen bevorzugt, was einen Verlust an Biodiversität nach sich ziehen kann, und zu Bodenabträgen, Bodenverdichtungen, einem erhöhten Stickstoffeintrag und einer erhöhten Gefahr von Schädlingsbefall sowie Veränderungen des Landschaftsbildes führen kann (vgl. SRU 2007: 44; Colchester et al. 2006: 110). Eine detaillierte Analyse der Auswirkungen von Monokulturen wird in dieser Arbeit aber nicht angestrebt. 25 Auf Basis dieses Grundverständnisses werden in der Literatur vielfältige Begriffsvariationen verwendet. Holm-Müller und Breuer etwa führen das effiziente Potenzial ein, das eine normative Aussage beinhaltet: Denn hierbei wird nur das Potenzial ermittelt, das einen wirtschaftlichen Nettonutzen aufweist und deshalb für eine Gesellschaft erstrebenswert ist (vgl. Holm-Müller/Breuer 2006: 17). Einflussfaktoren auf das effiziente Potenzial sind unter anderem verringerte Klimaschäden oder verringerte Importabhängigkeiten. Grundlage für die Berechnung des effizienten Potenzials ist, dass die gesellschaftlichen und die ökologischen Implikationen verschiedener Entwicklungspfade bekannt und monetarisierbar sind. Erschwerend kommt hinzu, dass sich kostenminimale Lösungen nur mit sehr komplexen gesamtwirtschaftlichen Analysen berechnen lassen. Im Hinblick auf diese besonderen Erfordernisse ist die Ermittlung des effizienten Potenzials folglich mit weitaus mehr methodischen Anforderungen behaftet als die anderen Potenzialkategorien. Darüber hinaus wird teilweise ein ökologisches Potenzial ermittelt, dass sich ebenfalls keiner der Rubriken der klassischen Vierteilung zuordnen lässt. Es kann auf die Ergebnisse der Studie „Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland“ zurückgeführt werden, in der naturschutzrechtliche Anforderungen berücksichtigt werden. So werden beispielsweise Flächen innerhalb von Nationalparks und Naturschutzflächen bei dieser Art der Potenzialanalyse nicht einbezogen (vgl. DLR 2004: 16; Hepperle/Teuffel 2007: 21). 26 Im Sinne der Ermittlung des technischen Potenzials wird dabei auf Wald-, Verkehrswegebegleit-, Gewässerbegleit-, öffentliche Erholungs-, Landwirtschafts-, Dauergrünland-

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und Stilllegungsflächen zurückgegriffen. Biomassepotenziale in Fauna-Flora-Habitat-, Naturschutz- oder Biotopverbundgebieten werden wegen unzureichender Datenquellen, Schwierigkeiten bei der Abschätzung von Aufwuchs und nutzbaren Anteilen erst in Kapitel 4.2.4 aggregiert herangezogen. 27 Es können Ungenauigkeiten und Überschneidungen bei Grenzflächen auftreten, zudem besteht eine Erfassungsgrenze von 0,1 Hektar bei Gehölzen beziehungsweise von 1,0 Hektar bei Streuobst. 28 Landschaftspflegematerial (Tonnen Frischmasse) = 0,04014 • Bevölkerungszahl + 2,93856 • Quadratmeter Verkehrsfläche 29 Folgende Korn-Stroh-Verhältnisse liegen den Berechnungen zu Grunde: Winterweizen (1:0,8), Sommerweizen (1:0,9), Roggen (1:1), Wintergerste (1:0,8), Sommergerste (1: 0,9), Hafer (1:1,1), Sonstige (1:0,8) und Raps (1: 1,7). 30 Der Anteil organischer Trockensubstanz wird mit 89 %, der Biogasertrag mit 550 Kubikmeter pro organische Trockensubstanz und der Energiegehalt des Biogases mit 6 Kilowattstunden pro Kubikmeter angesetzt. 31 Dazu wird die Betriebsgröße herangezogen: bei Rindern wird von nutzbaren Anteilen in Höhe von 0 % (unter 20 Tiere), 20 % (20-39 Tiere), 60 % (40-59 Tiere), 75 % (60-99 Tiere) und 80 % (100 und mehr Tiere), bei Schweinen von 0 % (unter 100 Tiere), 75 % (100-199 Tiere), 85 % (200-399 Tiere), 90 % (400-599 Tiere) und 95 % (600 und mehr Tiere) sowie bei Geflügel von 0 % (bis 3.000 Tiere) und 55 % (über 3.000 Tiere) ausgegangen. 32 Zur Einordnung dieses Wertes kann die tatsächliche Nutzung herangezogen werden, die vom Umweltministerium Baden-Württemberg für 2007 auf 5,8 % am Primärenergieverbrauch beziehungsweise 7,0 % am Endenergieverbrauch beziffert wird (vgl. Umweltministerium BW 2008: 4). Eine direkte Vergleichbarkeit ist aber nicht gegeben, da sowohl Klär- und Deponiegase, biogene Anteile aus Müllverbrennungsanlagen als auch importierte (Holzpellets und Biokraftstoffe), die die hier ermittelten Biomassepotenziale nicht verringern, enthalten sind. So verbleibt beispielsweise alleine bei Bereinigung von den Biokraftstoffen ein Wert von 4,3 % am Primärenergieverbrauch. 33 Mit dem Raumordnungsbericht 2005 wurde eine Veränderung dieser Systematik vorgenommen, weil das BBR zu der Erkenntnis gekommen ist, dass die Berücksichtigung administrativer Grenzen teilweise zu Verzerrungen führt, da die Bevölkerung und die besiedelte Fläche innerhalb einer Gemeinde beziehungsweise eines Kreises mitunter sehr ungleichmäßig verteilt sind. Die neue Typisierung orientiert sich an gleichmäßig verteilten Messpunkten, um die ein Radius von 12 Kilometer gezogen wird. Insgesamt wird mit dieser Methode ein stärker abgestuftes Bild der räumlichen Entwicklung ermöglicht. Da die gesamte Berichterstattung des BBR auf dem bisherigen Typisierungskonzept aufgebaut ist, wird das alte System parallel zum neuen Verfahren weiterverwendet; auf diese Weise werden zeitlich-statistische Vergleiche weiterhin ermöglicht (vgl. ROB 2005: 53). 34 In Kapitel 5 werden die hochverdichteten und verdichteten Kreise zum Verdichtungsraum zusammengefasst. 35 Eine alternative Form ist die Energierente, mit der die Aneignung natürlicher Ressourcen erfasst werden kann. Sie beinhaltet den Wertanteil eines Produktes beziehungsweise des gesellschaftlichen Überschusses, der nach Abzug der Leistungen von Arbeit, Kapital

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und Boden verbleibt (vgl. Debeir et al. 1989: 30). Jean-Baptiste Say leitet dieses Konzept folgendermaßen her: „Der Mensch zwingt die Natur, mit ihm an der Erzeugung der Produkte zu arbeiten. […] So macht das Feuer die Metalle weich, der Wind bewegt unsere Mühlen, das Wasser, die Luft und die Erde bilden für uns nützliche Pflanzen und Holzarten“ (Say 1807: 33). Auch anhand des Vergleichs einer Windmühle mit einer von zehn Männern mittels eines Tretrad betriebenen Mühle kann dies veranschaulicht werden: „Der Ertrag der Mühle könnte in diesem Fall als Ergebnis eines Kapitaleinsatzes gelten, der sich aus dem Wert der Maschine und dem Dienst der sie antreibenden zehn Männer zusammensetzt; ersetzt man nun das Tretrad durch Flügel, so führt offensichtlich der Wind, also eine von der Natur gelieferte Antriebskraft, die Arbeit der zehn Männer aus“ (Say 1972: 65, zitiert nach Debeir et al. 1989: 30). 36 Während Ricardo allein die natürliche Bodenqualität berücksichtigt, wird dieses Erklärungsmodell in vielen anderen Untersuchungen durch Einbezug weiterer Produktionsfaktoren erweitert und eine Übertragung auf andere Nutzungen vorgenommen (vgl. Schätzl 2001: 67; Maier/Tödtling 2001: 57). Insbesondere die Analyse von Thünens, bei der unter Berücksichtigung von Transportdistanzen und –kosten die Lagerente ermittelt wird, hat große Bekanntheit erlangt (vgl. Thünen 1966). 37 Zu beachten ist, dass Weizen (in Kleinanlagen) bisher nur mit Ausnahmegenehmigungen verfeuert werden darf und bei der Verbrennung zudem eine Reihe technischer Probleme auftritt (vgl. FNR 2007a: 20; 103; 142). 38 Weil der Energiepflanzenanbau mit Ausnahme von Energiemais noch nicht den gleichen Entwicklungsstand erreicht hat wie die anderen Bereiche der Landwirtschaft, wird davon ausgegangen, dass durch Verbesserungen bei Pflanzenzüchtung, Düngung, Pflanzenschutz, Fruchtfolge, Ernte und Verarbeitung signifikante Ertragssteigerungen (bis 2020 + 15 %) generiert werden können. 39 Die Raum- und Siedlungsentwicklung ist schon seit Mitte des 20. Jahrhunderts von einer kontinuierlichen Inanspruchnahme zusätzlicher Flächen für Siedlungs- und Verkehrszwecke geprägt, die fast ausschließlich zu Lasten landwirtschaftlicher Flächen geht. Dabei hat eine „Entkopplung des Flächenverbrauchs von der demographischen Entwicklung“ (Siedentop 2004: 37) stattgefunden: Während sich die Siedlungsfläche deutschlandweit in den vergangenen 40 Jahren fast verdoppelt hat, ist die Bevölkerungszahl nur um rund 30% angestiegen (vgl. website Statistisches Bundesamt 2008; Dosch/Beckmann 1999: 49). Dabei verlaufen unterschiedliche und teilweise widersprüchliche Trends parallel zueinander: Prozesse der Dekonzentration von Bevölkerung, Dienstleistung, Gewerbe und Industrie zu Gunsten des städtischen Umlandes (Suburbanisierung), Prozesse der intensivierten Dekonzentration (Deurbanisierung), Prozesse der Konzentration von Bevölkerung, Dienstleistung Gewerbe und Industrie (Reurbanisierung), Prozesse der natürlichen Bevölkerungsentwicklung (Verhältnis von Geburtenrate zur Sterberate) sowie Prozesse der Polarisierung zwischen wirtschaftlich prosperierenden Regionen und wirtschaftlich schwach strukturierten Regionen (vgl. ROB 2005: 123; 230; IÖR 2003: 17). 40 Auf Grund von Datenverfügbarkeiten wird bei den Waldflächen der Zeitraum zwischen 2000 und 2004 herangezogen. 41 Wie auch bei der Analyse des technischen Biomassepotenzials werden Fauna-FloraHabitat-, Naturschutz- oder Biotopverbundgebiete aggregiert berücksichtigt (siehe Kapi-

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tel 4.1 und 4.2.4). Eine Ausweitung dieser Flächen über den derzeitigen hinaus Umfang würde die Biomassepotenziale reduzieren. 42 Zur Einordnung dieser Werte kann die tatsächliche Nutzung von Biomasse herangezogen werden, die vom Umweltministerium Baden-Württemberg für 2007 auf 5,8 % am Primärenergieverbrauch beziehungsweise 7,0 % am Endenergieverbrauch beziffert wird (vgl. Umweltministerium BW 2008: 4). Dabei ist zu beachten, dass eine direkte Vergleichbarkeit nicht gegeben ist, weil in den aufgeführten Werten biogene Anteile aus Müllverbrennungsanlagen sowie importierte Bioenergieträger (insbesondere Holzpellets und Biokraftstoffe), die die Biomassepotenziale nicht verringern, enthalten sind. 43 Besonders deutlich wird dies am Beispiel des Palmöls, das vorwiegend aus Indonesien und Malaysia nach Deutschland geliefert wird. 44 Eine Bestimmung der Dichtewerte typischer Siedlungsformen kann nur in geringem Maße auf statistisches Datenmaterial fußen, da entweder keine ausreichenden Grundlagen existieren oder im Fall der Bautätigkeitsstatistiken in der Vergangenheit Vereinfachungen vorgenommen wurden (vgl. BBR 2005b: 52). 45 Bei den in Tabelle 5-2 aufgeführten Dichtewerten ist zu beachten, dass leichte Anpassungen vorgenommen wurden, da in der Studie des Bundesumweltministeriums eine unterschiedliche Siedlungstypologie verwendet wird. 46 Der Wärmebedarf wird selbstverständlich nur zum Teil von der Siedlungsstruktur bestimmt, denn Bauart (etwa das Verhältnis von Gebäudeoberfläche und Gebäudeaußenhülle oder die Wärmedurchgangskoeffizienten der Bauteile) und Altersstruktur beziehungsweise Sanierungsstand der Gebäude haben auch einen wichtigen Einfluss (vgl. Dütz/Jank1981: 31). Das Bremer Energieinstitut trifft deshalb die Aussage, dass der Wärmebedarf von Siedlungstypen stets über die Aggregation von Gebäudetypen hergeleitet werden sollte (vgl. BEI 2000: 43). Für die Planung und Auslegung eines konkreten Heiz(kraft)werkes und die Anwendung auf ein tatsächliches Siedlungsgebiet mag dies zutreffen. Für eine von konkreten Siedlungen losgelöste Analyse, wie sie im Rahmen dieser Arbeit vorgenommen wird, ist dies nicht erforderlich, da die gebäudespezifischen Werte (Bauart, Alter, Sanierungsstand) implizit berücksichtigt werden. Zudem sind die durchschnittlichen Anteile von Gebäudetypen an den Siedlungstypen schwer zu ermitteln und werden deshalb oftmals gesetzt, was gleichzeitig zu Ungenauigkeiten führt. Über die genannten Aspekte hinaus können sich auch die Lage der Wohnung innerhalb eines Gebäudes (vgl. Techem 2005: 13) sowie das Nutzverhalten markant auf die Höhe des tatsächlichen Wärmeverbrauchs auswirken (vgl. Loga 2007: 16; zafh 2007: 13; Schweyen/Hornbostel 2007: 31; AGFW 2000: 57; Socolow 1978:11) 47 Der ökonomisch-ökologischen Bilanzierung muss eine Größe des Siedlungsgebiets zu Grund gelegt werden. Auf Grundlage von Luftbildauswertungen und deren Hochrechnung ist es möglich, die durchschnittliche und die häufigste Größe verschiedener Siedlungstypen anzugeben (vgl. Blesl 2002: 149; Palme 1999). Bei Anwendung dieser Siedlungsgrößen werden die Leistungen, die bei Bioenergieanlagen derzeit überwiegend installiert werden, zum Teil jedoch deutlich überschritten. Zudem verhindert dieses Vorgehen eine Vergleichbarkeit insofern, als dass unterschiedlich große Siedlungstypen zueinander in Bezug gesetzt werden. Aus diesen Gründen werden, in Anlehnung an Tietz, genormte Versorgungsgebiete mit einer Größe von 500 mal 500 Meter zu Grunde gelegt

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(vgl. Tietz 1983: 116). Die äußere Erschließung hat bei der vorgenommenen Analyse keine Bedeutung, da Nahwärmekonzepte untersucht werden. Wenn allerdings Systeme mit langen Transportleitungen (Fernwärme) im Fokus des Interesses stehen, wird dies zu einem relevanten Kostenfaktor. 48 Die Verbrauchswerte der zwischen 2001 und 2005 erbauten Gebäude weisen folglich einen weitaus niedrigeren spezifischen Wärmebedarf auf als die Bestandsgebäude. Sie stellen allerdings nur einen Übergang zwischen dem aktuellem Neubau und den zukünftigen (beziehungsweise auch aktuell auf freiwilliger Basis realisierten) Niedrigenergie- und Passivhäusern dar; die Bundesregierung beabsichtigt nämlich mit der Novelle der Energieeinsparverordnung (ENEV) 2008/2009, den Wärmebedarf im Neubau um weitere 30 % zu senken (vgl. Bundesregierung 2007a: 22). 49 Sowohl bei Anwendung der Energieeinsparverordnung (EnEV) als auch entsprechend der strengeren Vorgaben bei den Standards der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) KfW-40 und KfW-60 (ein Primärenergiebedarf von 40 beziehungsweise 60 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr) wird der Primärenergiebedarf nicht nur durch Addition von Heiz- und Brauchwasserwärmebedarf berechnet. Vielmehr wird der Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes zusätzlich durch Multiplikation mit der sogenannten Anlagenaufwandszahl entsprechend der DIN 4701 ermittelt. Die Anlagenaufwandszahl hängt von einer Vielzahl von Parametern ab. Näherungsweise wird der Wärmebedarf bei Holzpelletheizungen zum Beispiel mit einem Faktor zwischen 0,2 und 0,5 multipliziert; fossile Energieträger schlagen mit einer Aufwandszahl von >1 zu Buche; Nachtspeicherheizungen werden, wenn sie mit Strom aus den Deutschen Strom-Mix betrieben werden, sogar mit einer Aufwandszahl von bis zu 3,0 belegt (vgl. VWEW 2008: 2/27; Krause 2007: 9; Pohl 2007: 13). Der Primärenergiebedarf im Sinne der Energieeinsparverordnung (EnEV) und entsprechend der KfW-Standards wird also nicht nur durch die Bauphysik eines Gebäudes sondern auch durch die Wärmeerzeugungstechnologie bestimmt. 50 Für einen sinnvollen technischen Betrieb sollten die Anlagen über 6.000 bis 8.000 Volllaststunden pro Jahr verfügen. 51 Dies wird beispielsweise vorgenommen, weil Rostfeuerungen nicht für schnelle Lastwechsel geeignet sind oder die notwendigen Volllaststunden bei Biogasanlagen nicht mit dem tatsächlichen Wärmebedarf korrelieren. 52 Sie stellt dar, wie oft im Jahr (Stunden pro Jahr) eine bestimmte Wärmeleistung nachgefragt wird. 53 Die Produktion von Palmöl weicht von diesem Annahmen ab, wie in Kapitel 5.4.1 erläutert wird. 54 Bis heute konnten keine eindeutig nachvollziehbaren Gründe für die geringeren Kosten in Skandinavien geliefert werden (vgl. Nast 2004: 13). Einen wichtigen Faktor stellt das größere Bauvolumen dar. 55 Üblicherweise wird in den Energiewissenschaften ein Versorgungsfall als gegeben vorausgesetzt, um verschiedene Technologien auf gleicher Basis zu bewerten. Ein Quervergleich zwischen den Versorgungsfällen wird deshalb in der Regel nicht angestellt. Die vorliegenden Varianten sind aber insofern miteinander vergleichbar, als dass sie dieselbe Bezugsgröße haben – eine Wohneinheit. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass es einen

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Aufschluss darüber ermöglicht, welche Siedlungsformen aus ökonomischer (und in den folgenden Kapiteln aus ökologischer) Sicht zu präferieren sind. 56 Alternativ könnte auf die Berechnungssoftware BALANCE und/oder die ECOINVENT-Datenbank zurückgegriffen werden (vgl. Bauer 2003). Ihre Nutzung erhöht die Validität der Ergebnisse aber insofern nicht, da keine größere Detailtiefe erreicht werden kann; gleichzeitig haben sich die GEMIS-Daten in Deutschland als Standard etabliert (vgl. Fritsche/Rausch 2008: 5). Die GEMIS-Daten fließen auch in der Internetdatenbank „ProBas“ (Prozessorientierte Basisdaten für Umweltmanagement-Instrumente) des Umweltbundesamtes ein (website ProBas). 57 Eine ganze Bandbreite an Allokationsmethode kann in einer Studie für das Umweltbundesamt eingesehen werden (vgl. Fritsche/Rausch 2008: 8). 58 Die Höhe der Ergebnisse kann in Relation zu den CO2-Emissionen eines durchschnittlichen 2,1-Personen-Haushalts gut eingeordnet werden. Mit dem CO2-Rechner des Umweltbundesamtes kann eine jährliche Menge von 22.848 Kilogramm treibhauswirksamer Emissionen ermittelt werden, von denen 4.137 Kilogramm auf die Wärmeversorgung entfallen (website Umweltbundesamt-2). 59 Bei einer Transportdistanz von 10 Kilometern erzielt das Versorgungssystem B-BHKW günstigere Werte, da das Nebenprodukt Gülle einen höheren Anteil am Substrat einnimmt. Die Werte liegen hier um rund 7 % niedriger als bei 100 Kilometern. 60 Bei der Einordnung der Ergebnisse ist die Auswahl des Referenzversorgungssystems von entscheidender Bedeutung: Wird der Vergleich nicht mit einer ErdgasBrennwertheizung, sondern mit dem Deutschen-Wärme-Mix angestellt, erscheinen alle Bioenergiesysteme in einem deutlich besseren Licht. Wegen der hohen Anteile fossiler Energieträger (81 % zuzüglich der fossilen Energieträger bei der Fernwärme) werden hierbei erheblich höhere Werte als bei der Referenzvariante Neubau: 1.100 – 2.000 kg/[WE•a]; Bestand: 3.250 – 7.500 kg/[WE•a]) erzielt. Um allerdings die aktuellen Bioenergietechnologien mit einer konventionellen Technologie zu vergleichen, die zu den gängigen Heizungssystemen gehört und günstige ökonomisch-ökologische Eigenschaft aufweist, werden Erdgas-Brennwert-Heizungen und nicht der Deutsche-Wärme-Mix als Referenzsystem herangezogen. 61 Auch am Indikator Staub kann die Bedeutung der Auswahl des Referenzsystems herausgestellt werden. Denn wird ein Vergleich zum Deutschen-Wärme-Mix Neubau: 200 – 1. 500 kg/[km²•a]; Bestand: 700 – 3.150 kg/[km²•a]) angestellt, schneiden lediglich Pelletheizungen schlechter ab. 62 Das Versorgungssystem B-BHKW verzeichnet bei einer Transportdistanz von 10 Kilometern eine um 75 % geringere Flächeninanspruchnahme, da ein höherer Anteil an flächenneutral bilanzierter Gülle verwendet wird als bei 100 beziehunsgweise 500 Kilometern. In den Abbildungen 5-35 und 5-36 ist die Flächeninanspruchnnahme für den Substratmix bei 100 und 500 Kilometern dargestellt. 63 Die den Bewertungskategorien zu Grunde liegenden Werte werden durch Berechnung des arithmetischen Mittels der Transportdistanzen von 10, 100 und 500 Kilometern sowie der Siedlungstypen mit höchster (GFD: 2,5) und niedrigster Dichte (GFD: 0,15) in Neubau und Bestand ermittelt.

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64 In der Untersuchung „Fernwärme in der Fläche“ wird aufgezeigt, dass die netzgebundene Wärmeversorgung auch im ländlichen Raum – bei einer hohen Einzelfallgebundenheit – wirtschaftlich tragfähig sein kann. Im Gegensatz zu den vorliegenden Berechnungen wurde allerdings eine betriebswirtschaftliche Perspektive inklusive möglicher Förderungen (etwa die Einspeisevergütungen nach Erneuerbare Energien Gesetz) eingenommen (vgl. Manderfeld et al. 2008: 83). 65 Ein zusätzlicher Vorteil ihrer Nutzung liegt darin, dass kein Wärmeverteilnetz erforderlich ist und somit auch keine langfristigen gesellschaftlichen Investitionen gebunden werden. Dies stellt einen gewichtigen Vorteil dar, denn aus dem Stadtumbau-Ost beispielsweise kann die Lehre gezogen werden, dass die ökonomische Tragfähigkeit der technischen Infrastruktureinrichtungen im besonderen Maße von langfristigen Entwicklungen abhängig ist. 66 Außerdem ist die ökologische Bilanz der Palmölnutzung ernüchternd: zwar werden deutlich geringere Mengen an Staub emittiert und weniger Anbauflächen in Anspruch genommen als bei der Nutzung der meisten anderer biogener Energieträger, jedoch liegen die ausgestoßenen klimawirksamen Emissionen in den hier betrachteten Fällen zum Teil über denen der fossilen Vergleichsvariante. Erschwerend kommt hinzu, dass der Anbau der Palmen (zum Beispiel wegen der Abholzung von Regenwald oder der Arbeitsbedingungen) im besonderen Maße die Möglichkeit einer unökologischen und unsozialen Energiebereitstellung in sich birgt (vgl. WI et al. 2007; Dufey 2006: 47; Rossi et al. 2008). 67 Die Innovationsforschung thematisiert diese Fragestellung unter dem Begriff der Technologiediffusion. Dabei wird eruiert, warum und in welcher Geschwindigkeit sich neue innovative Technologien am Markt durchsetzen können, andere aber nicht. Der Diffusionsbegriff umfasst somit die „zeitliche Dynamik der Verbreitung“ (Madlener 2006: 31) beziehungsweise die tatsächliche Nutzung von Ideen, Sachen, Technologien (vgl. Niele 2006: 107; Holwegler 2000: 3). Die geographische Diffusionsforschung wiederum fokussiert sich auf die räumliche Ausbreitung von Innovationen (vgl. Schätzl 2001: 116; Spitzer 1991: 45; Schmidt 1976: 13; Hägerstrand 1967: 7). 68 Bei der Bearbeitung dieses Themenbereiches wurde zunächst eine analytische Differenzierung zwischen Hemmnissen und Erfolgsfaktoren (beziehungsweise negativen und positiven Einflussfaktoren) erwogen. Eine klare Trennung hat sich aber als schwierig erwiesen und Dopplungen wären unvermeidlich gewesen. So hätten etwa geringe Kosten als positiver Einflussfaktor und hohe Kosten als negativer Einflussfaktor aufgeführt werden können. Deshalb wurde schließlich eine Fokussierung auf die Hemmnisse für Bioenergieprojekte vorgenommen. 69 Die Materialien zu der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten standardisierten Befragung und den Experteninterviews (Auflistung der Interviews, Fragebogen und Interviewleitfaden) können den Anhängen 6-1 bis 6-3 entnommen werden, auf Wunsch einiger Interviewpartner sind lediglich die jeweiligen Institutionen aufgeführt. 70 Zu Beginn der 1990er Jahre lag ihr Anteil in Ost-Deutschland bei 24 %, in WestDeutschland hingegen nur bei 9 % (vgl. Hille 1999: 3). 71 In Kapitel 6.5.5 wird dieser Aspekt im Zusammenhang mit dem NIMBY-Dilemma, in Deutschland auch als St. Florians-Prinzip bezeichnet, diskutiert.

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72 In einer aktuellen Erhebung der Universität Marburg sind abweichende Werte zu verzeichnen. Die Umweltignoranten (38 %) nehmen demnach den größten Anteil ein. Es folgen die konsequenten Umweltschützer (26 %), die Umweltrhetoriker (22 %) und schließlich die einstellungsungebundenen Umweltschützer (14 %) (vgl. Kuckartz et al. 2007: 25). 73 Fakten können dahingehend unterschieden werden, ob ihnen Glauben entgegengebracht wird – es sich also um gesellschaftlich anerkannte Fakten handelt – oder nicht: „Disputes are not only about facts. They are about what stakeholders believe to be facts” (Davy 1997: 90). 74 Der dazugehörige Fragebogen ist in Anhang 6-4 aufgeführt. 75 In den letzten Jahren ist auch die Realisierung von Heizkraftwerken mit Palmöl im Hinblick auf ihre soziale Akzeptanz in die Diskussion geraten. Interessant ist dabei, dass die Widerstände gegen solche Vorhaben auf den ersten Blick gesehen insbesondere von nationalen Organisationen und nicht von lokalen Gruppen ausgehen. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung ist es nicht gelungen, ein solches Fallbeispiel detailliert zu dokumentieren, da weder die kontaktierten Betreiber noch die aktiven Naturschutzverbände an einem Informationsaustausch interessiert waren. 76 In den Kapiteln 6.3.4 und 6.3.5 wird erörtert, inwiefern Abstandsregelungen bei der Planung und Genehmigung von Anlagen einfließen. 77 Der Vorteil der thermischen Kühlung durch Biomasse besteht darin, dass die Auslastung des Heizkessels, Gesamtnutzungsgrade und insbesondere die Stromproduktion (sowie die damit verbundenen Einspeisevergütung nach Erneuerbare Energien Gesetz) in den Monaten mit geringer Wärmenachfrage (Sommer) gesteigert werden können. 78 Als wichtigster Initiator für die Holzvergasungsanlage agierte damals der Geschäftsführer des lokalen Versorgers. Er gilt als ein Pionier der Kraft-Wärme-Kopplung und setzte sich mit viel Engagement für eine ökologisch ausgerichtete Wärmeversorgung RottweilHausens ein (Interview H). 79 Ein Bürgergutachten ist ein diskursives Verfahren, in dem die individuelle Einschätzungen und gegensätzliche Positionen der Bewohner ausgetauscht, reflektiert und zusammengeführt werden. Auf Grund der geringen Anzahl von Teilnehmer hat es keinen Anspruch auf Repräsentativität. Die Gutachter wirken neben der inhaltlichen Arbeit auch als Multiplikatoren, indem sie über Gespräche auch den anderen Bewohnern einen besseren Zugang zu dem jeweiligen Sachthema ermöglichen. Ein Bürgergutachten ist ergebnisoffen und hat das Ziel, die Einschätzungen der Bewohner für die Entscheidungsträger aufzubereiten (vgl. Fürst et al. 2001: 365). 80 Auch heute hat die Vergasungstechnologie noch keine Marktreife erreicht (vgl. Eltrop 2006; Krapf 2004: 4; Heinrich et al. 1999: 29). 81 Zum Schutz eines Wasserschutzgebietes wurde die Biogasanlage mit einer Betonverkleidung – einer so genannten „weißen Wanne“ – abgedichtet damit keine Schadstoffe ins Grundwasser gelangen können. Diese Einrichtung war mit erheblichen Mehrkosten verbunden (Interview H). 82 Auch für ein Fallbeispiel in Sutton, einer Gemeinde im Großraum Londons, konnte die wichtige Bedeutung des Faktors Vertrauen empirisch belegt werden, Rohracher und Späth bewerten diesen Faktor als Schlüsselfrage für die Umsetzung biomassebasierter Nah- und

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Fernwärmeanlagen in Österreich (vgl. Sinclair/Löfstedt 2001: 181; Rohracher/Späth 2008: 234). 83 Wenn ein Akteur seine Äußerung einsetzt, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, kann dies nach Habermaß auch als zweckrationale Kommunikation bezeichnet werden (vgl. Habermaß: 1988: 28). 84 Dies kann dazu beitragen Kleinkostensituationen zu kreieren, die es den Konsumenten erleichtern, ein vorhandenes Umweltbewusstsein in umweltfreundliches Handeln umzusetzen (vgl. Diekmann 1996: 105; Frey/Bohnet 1996: 292; Menges et al. 2008: I-51). 85 Durch die Privatisierungen der Energieversorgung haben die kommunalen und regionalen Steuerungsmöglichkeiten zur Umsetzung von Energie- und Klimaschutzkonzepten drastisch abgenommen (vgl. Monstadt 2008: 212; Monstadt 2007: 331). 86 Vertragliche Vereinbarungen können von den Gemeinden entsprechend des Baugesetzbuches (BauGB) auch in Form städtebaulicher Verträge (§ 11 BauGB) oder vorhabenbezogener Bebauungspläne (§ 12 BauGB) erzielt werden (vgl. Klinski 2005: 162). Zudem besteht für Gemeinden über die Instrumentarien der vertraglichen Vereinbarung hinaus grundsätzlich auch die Möglichkeit, den Anschluss an Nah- und Fernwärmenetze mittels einer gemeindlichen Satzung vorzugeben (vgl. ECOFYS 2007: 7; ECOFYS 2006: 56; Faber 2005: 26). Dies wurde auch durch ein Urteil des Bundesverwaltungsgerichts von 2006 bestätigt (vgl. BVerwG 2006: 1). Beachtet werden müssen hierbei die Verhältnismäßigkeit des Eingriffs und die rechtlichen Vorgaben der Gemeinde- und Landesbauordnungen (vgl. Klinski 2005: 163). Bei den Gemeinden bestehen allerdings Vorbehalte gegenüber diesem Instrumentarium, da schlechtere Vermarktungschancen der Immobilien befürchtet werden (Interview B; vgl. Krüttgen 2006: 100). In Baden-Württemberg wird das Instrumentarium des Anschluss- und Benutzungszwangs durch § 11 der Gemeindeordnung des Landes ermöglicht (vgl. VGBW 2004: 12). 87 Das Problem der Aufsiedlungszeiträume ist im hohen Maße vom Immobilienmarkt abhängig, denn in Wachstumsregionen mit einer hohen Nachfrage besteht ein überschaubares Risiko während in Regionen mit rückläufigen Bevölkerungszahlen ein unkalkulierbares Risiko vorherrscht. 88 Dies spiegelt sich auch in den hohen Anteilen ökologisch orientierter Lebensstilgruppen wieder, die in vielen Studien erfasst wurden (siehe Kapitel 6.2). 89 Die Fallbeispiele zeigen, dass die Bereitstellung eines (möglichst frühzeitigen) Informations- und Partizipationsangebotes Vorbehalte mindern und die Akzeptanz insgesamt erhöhen kann. Dies muss sich aber nicht zwangsläufig und unmittelbar wirtschaftlich in Form eines verbesserten Anschlussgrades (tatsächliche Akzeptanz) niederschlagen, wie in den Fällen Bürgergutachten und Bioenergiedorf, sondern kann sich auch nur in Form einer grundsätzlichen Imageverbesserung (gefühlte Akzeptanz) auswirken. 90 Der Effekt, dass eine existierende Technologie neue und möglicherweise sinnvollere Technologien verhindert, wird auch als Lock-In-Effekt bezeichnet (vgl. Sartorius/Zundel 2004: 16; Bathelt/Glückler 2003: 237; Hermann-Pillath/Waffenschmidt 2000: 1). 91 Dies ändert sich möglicherweise mit der schrittweisen Einführung eines Energieausweises für Bestandsgebäude seit Juli 2008. 92 Der Verband bayerischer Wohnungsunternehmen beispielsweise hat mit einer Befragung empirisch belegt, dass die Bereitschaft der Mieter, sich an Maßnahmen zum Klima-

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schutz finanziell zu beteiligen sehr gering ausfällt. So geben nur 5 % der Befragten an, höhere Mieten übernehmen zu wollen, selbst wenn dadurch geringere verbrauchsgebundene Kosten realisiert werden (website VdW Bayern). 93 Auch wenn die Sinnhaftigkeit dieses Instrumentariums grundsätzlich nicht bestritten wird, monieren Verbraucherschützer, dass in der Praxis hinsichtlich des juristischen Fachwissens ein deutlicher Wissensvorsprung auf Seiten der Contracting-Geber besteht und deshalb zum Teil unfaire Vertragsausgestaltungen realisiert werden (Interview M). 94 Als ein Beispiel dafür, dass das NIMBY-Dilemma auch bei Bioenergieprojekten auftritt, führt Kahn ein Biomassekraftwerk in Kalifornien an (vgl. Kahn 2000: 27). Für mehrere Fallbeispiele im Vereinigtes Königreich Großbritannien und Nordirland kann dies ebenfalls gezeigt werden (vgl. Upreti 2004: 787; 789). 95 Das NIMBY-Dilemma tritt also auf, wenn es sich um Anlagen, Einrichtungen und Infrastrukturen handelt, die einen „locally undesireable/unwanted land use“ – kurz LULU – darstellen. Zu diesen Einrichtungen zählen unter anderem Kraftwerke, Mülldeponien und -verbrennungsanlagen, Autobahnen, Flughäfen, forensische Kliniken (vgl. Popper 1983: 255; Schively 2007: 255; Owens 2004: 104). 96 Eine Schlüsselrolle für die Implementierung von Vorhaben, bei denen das NIMBYDilemma auftritt, nehmen die Machtverhältnisse zwischen den Akteuren ein. Ein Ansatz zur Erklärung der Machtverhältnisse (insbesondere bei Partizipation von Bürgerinitiativen) ist die Arenatheorie. Sie besagt, dass Akteure ihre Ziele nur durchsetzen, wenn sie über ausreichend hohe soziale Ressourcen (Geld, Macht, Sozialprestige, kulturelle Wertverpflichtung und Evidenz) verfügen. Um sich durchzusetzen, müssen sich die Akteure mit ihren Widersachern (unter Einsatz der genannten sozialen Ressourcen) im jeweilig vorhandenen, öffentlichen Handlungsraum – der Arena – auseinandersetzen (vgl. Kitschelt 1980; Renn et al. 1994; Renn 1998: 13; Zöller 2005: 67). 97 Diese Tatsache hat Wolsink dazu verleitet, das NIMBY-Dilemma - zumindest in Bezug auf die Realisierungspraxis von Windkraftanlagen - als Mythos zu bezeichnen (vgl. Wolsink 2000: 49). 98 Selbstverständlich kann auch eine uneingeschränkte (TINA = There Is No Alternative; YIMBY = Yes In My BackYard) beziehungsweise eingeschränkte Zustimmung (YIMPYFAP = Yes In My BackYard-For A Price) geäußert werden (vgl. Upreti 2004: 793; Jimenez 2002: 36; Davy 1997: 17). Van der Horst macht darauf aufmerksam, dass die Widerstände gegen LULUs dann geringer ausfallen, wenn bereits andere Störquellen existieren (vgl. Horst 2007: 2709). 99 Im Rahmen der Internationalen Bauausstellung (IBA) Rotterdam-Hoogvliet wird WIMBY konträr zur oben genannten Bedeutung als Akronym für „Welcome Into My BackYard“ verwendet (vgl. Provoost/Vanstiphout 2008: 32; website WIMBY). 100 Die Genehmigungspraxis macht deutlich, dass die Verwaltungen durch eine restriktiv oder permissiv ausgeführte Rechtsauslegung ihre Mittlerrolle unterschiedlich wahrnehmen (vgl. Klinski 2005: 115; 134). 101 Wegener und Liebig lehnen sich an diese Rationalitätstypen an und führen eine empirische Erhebung durch (vgl. Wegener/Liebig 1998: 39). 102 Persönliche Vorteile in Form von geringeren Belastungen durch Lieferverkehr, Feinstaub sowie Geruchs- und Lärmemissionen können negativen gesellschaftlich-

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ökologischen Folgen wie dem Klimawandel oder der Endlichkeit fossiler Brennstoffe gegenüberstehen. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass bei konformem Verhalten gegenüber den gesellschaftlichen Zielvorstellungen auf einen persönlichen Vorteil verzichtet wird, während die Auswirkungen kollektiv verursachter Schäden gleichzeitig in unvermindertem Ausmaß drohen. Verstärkt wird diese Situation also, weil das Verhalten des Einzelnen (scheinbar) keine Wirkungen erzielt, solange sich alle anderen weiterhin entgegen den gesellschaftlichen Zielen verhalten. Außerdem machen sich die ökologischen Auswirkungen erst zeitlich verzögert bemerkbar (vgl. Sunderer 2006: 81; Scheuthle 2006: 85). 103 Weitestgehend, da nicht alle Bewohner beteiligt wurden. 104 Es ist darauf hinzuweisen, dass Belastungen und Nutzen selbstverständlich nicht beliebig auf die Akteure verteilt werden können und, dass dieses Vorgehen seinerseits zu sozialen Konflikten führen kann. 105 Dies entspricht den Zielen der Bundesregierung auf nationaler Ebene (siehe Kapitel 2.5). 106 Planungstheoretisch wird die Frage eines „ersten Schrittes“ vor allem durch die Konzepte des Inkrementalismus und des perspektivischen Inkrementalismus thematisiert. Deren Grundidee ist es, eine Vielzahl von kleinen Schritten und Projekten zu initiieren. Während sie beim Inkrementalismus unkoordiniert nebeneinander stehen, werden sie beim perspektivischen Inkrementalismus entlang gemeinsamer gesellschaftlicher Ziele ausgerichtet. Durch positive Beispiele und Pilotprojekte sollen Anregungen gegeben werden, während die Massenverbreitung den privaten Akteuren überlassen wird (vgl. Lindblom 1959; Ganser et al. 1993: 114; Ganser 1991: 59. Die ausführlich geäußerte Kritik an diesen Konzepten soll an dieser Stelle nicht dargelegt werden, ein Vorteil ist unbestritten: Bei Nicht-Erfolg werden (lediglich) überschaubare Ressourcen beansprucht (vgl. Baumgart/Lübke 2007: 374; Schimank 2007: 307; Wiechmann/Hutter 2007: 110; Selle 2005: 59, 62; Sinning 2003:71). Auch die Realisierung des Scharnhauser Parks als ökologischer Modellstadtteil kann diesen Planungsansätzen zugeordnet werden. 107 Der Anteil neu errichteter Wohnungen betrug in den Jahren 2001 bis 2007 jährlich rund 0,5 bis 0,7 % gemessen am Bestand (website Statistisches Bundesamt 2009). 108 Zusätzlich zu der in der vorliegenden Arbeit betrachteten Nutzung von Biogas (Nutzung der Wärme am Standort beziehungsweise in dessen direkter Umgebung und die Einspeisung von Strom ins Elektrizitätsnetz) besteht auch die Möglichkeit, Verfahren zur Aufbereitung des Biogases auf Erdgasqualität und dessen Einspeisung ins Erdgasnetz anzuwenden. Letztgenannte sind mit der oben aufgeführten Schlussfolgerung nicht gemeint.

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Anhang

953 6 971 219 400 198 88 171 280 539 0 106 593 43 327 0 694 481 0 380 187 192 458 446 0 0 405 664 41 90 420 434 218 282 236 400 343 493 0 0 0 0 109 189 12.056

14.461 23 12.772 4.112 2.162 1.730 1.910 727 3.018 2.108 81 2.425 2.291 215 3.483 971 11.343 8.156 364 6.564 4.371 1.051 6.869 14.592 610 9.679 3.019 7.429 118 1.022 4.364 2.303 3.616 7.501 3.784 12.567 3.151 7.851 268 3.453 1.895 1.219 2.590 2.859 185.097

Alb-Donau-Kreis Baden-Baden Biberach Böblingen Bodenseekreis Breisgau-Hochschwarzwald Calw Emmendingen Enzkreis Esslingen Freiburg im Breisgau Freudenstadt Göppingen Heidelberg Heidenheim Heilbronn Heilbronn, Stadt Hohenlohekreis Karlsruhe Karlsruhe, Stadt Konstanz Lörrach Ludwigsburg Main-Tauber-Kreis Mannheim Neckar-Odenwald-Kreis Ortenaukreis Ostalbkreis Pforzheim Rastatt Ravensburg Rems-Murr-Kreis Reutlingen Rhein-Neckar-Kreis Rottweil Schwäbisch Hall Schwarzwald-Baar-Kreis Sigmaringen Stuttgart Tübingen Tuttlingen Ulm Waldshut Zollernalbkreis Summe

121 0 215 96 37 235 91 35 222 58 0 91 50 0 149 23 491 54 42 1.554 93 55 50 455 80 394 65 123 0 232 82 48 74 421 40 97 108 237 8 122 0 40 94 123 6.605

Roggen 9.572 44 7.738 1.112 1.270 532 709 182 837 742 3 975 1.883 69 2.318 18 2.435 6.174 99 1.500 2.566 413 1.928 7.438 88 4.401 857 7.055 38 350 2.838 1.434 2.136 2.487 2.593 11.772 2.395 6.254 36 1.046 1.113 601 1.710 1.082 100.843

Wintergerste 8.551 14 4.652 3.524 629 1.119 1.559 167 1.524 1.335 36 1.468 1.436 458 2.692 825 7.604 1.314 50 4.329 2.191 146 4.362 13.447 723 4.271 843 3.157 50 509 978 805 4.088 4.277 2.178 1.837 2.076 3.334 282 1.952 1.655 529 2.236 1.617 100.829

Sommergerste 2.716 27 3.365 1.223 540 452 837 318 682 663 35 1.107 878 25 763 21 593 1.453 74 666 1.004 339 551 1.120 36 1.363 546 1.735 26 300 1.305 792 1.645 662 2.228 3.616 950 3.777 75 1.187 722 131 967 2.433 43.948

Hafer 10.352 0 8.509 311 1.492 286 210 300 189 63 41 212 364 2 1.666 286 0 971 490 12 274 201 147 2.562 0 1.383 376 780 0 171 3.085 263 1.166 151 310 2.506 679 6.729 0 1.227 286 768 740 1.205 50.765

Sonstige 7.077 0 5.142 1.576 643 424 726 39 1.021 496 0 1.223 1.130 0 1.726 82 1.696 2.698 35 1.230 1.123 43 1.084 8.529 16 4.414 102 3.809 69 84 1.404 442 1.283 1.244 2.686 5.733 2.242 3.957 31 1.298 925 507 798 1.331 70.118

Raps

Quelle: STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2004

Sommerweizen

Winterweizen

Stadt-/Landkreis 19.730 742 26.958 6.744 13.443 25.432 9.035 10.510 6.654 9.260 1.151 10.082 15.902 241 9.519 247 6.601 9.676 443 6.186 14.153 15.355 5.552 8.165 248 11.085 23.919 31.994 534 4.160 64.349 12.981 22.663 7.214 14.215 27.571 24.370 20.607 464 6.376 15.505 720 23.817 20.510 565.083

317 0 153 708 53 148 33 68 218 87 11 0 0 181 144 635 5.453 1.834 48 1.497 49 24 2.814 1.918 213 583 4 113 0 0 40 249 0 2.121 0 625 0 0 0 188 0 8 0 0 20.537

212 3 244 203 113 610 72 248 103 197 16 52 80 18 124 218 1.217 77 5 210 131 60 372 76 18 45 247 168 4 50 85 242 185 146 102 106 139 249 50 79 78 9 122 38 6.823

Dauergrün-land Zucker-rübe Kartoffel

Hektar 39.956 8.617 39.635 21.335 18.604 65.040 49.274 30.993 21.998 18.598 6.505 54.438 20.508 4.414 27.019 27.903 1.390 21.630 36.608 4.517 27.024 41.299 12.387 38.236 1.846 47.249 86.783 58.551 5.085 37.290 46.528 33.517 39.793 37.944 32.618 46.271 46.796 45.715 4.949 17.878 36.455 2.247 55.396 37.074 1.357.913

Wald

Fruchart/Anbaufläche

3.932 0 7.955 710 1.908 688 540 573 1.021 754 32 451 1.657 85 1.626 39 2.013 2.235 25 608 2.615 769 1.924 2.634 0 2.724 1.382 5.607 34 347 6.533 1.477 1.562 1.947 693 4.583 868 2.870 101 404 442 261 1.785 395 68.809

Silomais 538 261 799 0 2.102 8.968 0 5.808 1.026 707 969 0 0 0 87 115 2.635 867 617 6.517 1.504 2.687 1.971 497 459 556 14.795 523 75 4.440 981 964 0 3.713 39 621 0 467 141 358 0 57 607 0 67.471

Körnermais 460 0 94 18 12 3 22 0 8 42 0 10 50 0 147 0 27 50 0 16 23 0 45 137 0 36 0 67 0 0 37 28 249 11 166 69 67 149 0 137 72 24 37 287 2.600

6.618 0 5.048 1.558 631 421 704 0 1.013 454 0 1.213 1.080 0 1.579 0 1.669 2.648 35 1.213 1.100 43 1.040 8.392 16 4.378 0 3.742 69 84 1.368 414 1.033 1.233 2.520 5.665 2.175 3.808 0 1.161 852 484 761 1.044 67.266

Sommer-raps Winter-raps 1.897 100 1.872 648 796 1.511 705 898 866 634 123 662 370 82 459 180 2.404 1.713 258 3.003 1.737 740 1.332 3.725 294 3.115 2.660 1.066 45 1.192 1.000 521 1.722 2.312 827 1.332 1.316 1.980 52 1.041 951 141 855 1.695 50.832

Stilllegungsflächen

342 Anhang

Anhang 4-1a Flächennutzung 2003

0

0

297

55

126

100

31

80

4.660

2.419

2.144

2.105

1.046

34

78

4.371

92

76

156

8

65

28

33

65

0

3.731

3.453

8.488

430

4.351

2.074

1.245

2.776

3.243

207.837

49

4.289

14.140

0

133

2.947

138

218

4.549

8.654

0

4.012

193

0

9.218

181

89

67

0

145

0

170

157

160

67

611

69

79

107

353

91

100

139

8.715

59

500

1.362

3.967

79

0

36

141

586

10.217

58

103.909

1.010

1.669

668

1.045

964

42

6.069

2.238

12.279

2.651

2.511

2.002

1.607

3.049

401

54

8.015

908

4.237

112

7.868

1.997

470

79 148 954

53

146

7.673

2.554

1.603

112

6.385

2.349

10

2.196

92

1.993

1.004

8

928

989

212

816

466

1.332

1.230

8.070

42

9.652

Wintergerste

358

16.418

1.466

112 1.880

0

13

215

9.376

758

336

337

13.035

0

140

124

6.982

0

12

15

100

3.056

983

30

109

2.639

279

73

9

121

3.647

95

115

2.793 0

273

3.475

157

115

278

34

108

255

145

335

56

15.823

Roggen

13.297

Sommerweizen

Winterweizen

83.650

1.517

1.694

503

1.304

1.579

247

2.799

1.589

1.474

1.392

3.677

3.679

612

875

511

0

2.176

818

3.844

488

10.560

3.486

62

1.602

3.501

36

1.105

6.767

808

2.131

384

1.214

1.114

21

984

1.289

262

1.523

1.030

396

3.189

3.714

0

7.694

Sommergerste

30.075

1.856

749

87

519

806

41

2.698

701

2.221

1.716

390

1.243

478

879

200

43

1.067

355

1.052

29

776

342

209

636

464

38

854

342

11

632

13

647

712

37

418

418

216

603

302

362

694

2.350

7

1.862

Hafer

31.176

754

1.072

80

462

766

0

1.476

1.302

3.051

781

251

1.509

289

413

262

0

1.079

410

2.143

0

3.359

169

238

319

32

675

953

0

887

2.214

0

643

403

33

238

292

356

201

262

228

414

991

0

2.169

Sonstige

70.507

794

762

390

665

1.302

31

3.524

1.646

5.605

2.144

1.657

1.037

570

1.398

143

3.489

377

4.495

51

9.429

1.448

60

1.053

2.164

59

3.082

2.788

204

1.423

48

1.130

1.187

0

567

1.272

61

866

348

714

1.830

4.784

5.910

Raps

20 487 551.395

1.362.504

23 352

674

15 288

6 198

540

20 091

23 796

26 735

13 818

7 198

22 679

12 581

60 769

4 087

493

30 937

23 031

11 151

363

8 233

5 654

14 975

13 778

6 711

497

9 393

6 874

217

9 380

230

15 586

9 893

1 108

9 319

6 998

10 031

8 871

24 122

12 616

6 801

25 695

828

19 317

18.311

0

5

0

0

275

0

0

0

567

1.947

216

44

0

0

110

5

454

105

1.736

2.460

0

43

1.036

21

1.764

5.116

483

146

150

0

0

0

71

190

69

0

133

61

661

154

0

289

5.947

28

76

6

62

80

43

231

108

87

83

220

153

193

71

38

3

147

107

34

15

52

292

48

134

189

8

52

1.001

170

138

47

57

43

11

183

74

196

58

674

126

188

241

2

178

Dauergrün-land Zucker-rübe Kartoffel

37.219

55.587

2.246

36.487

17.947

4.949

45.960

46.851

46.469

33.006

37.885

40.663

33.593

46.612

37.281

5.080

58.834

87.307

47.336

1.848

38.367

12.437

41.529

27.189

4.535

36.645

21.738

1.413

27.993

27.018

4.416

20.566

54.481

6.480

18.649

22.035

31.075

49.272

65.178

18.594

21.354

39.716

8.615

40.049

Hektar

Wald

Fruchart/Anbaufläche

Quelle: STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2004

Alb-Donau-Kreis Baden-Baden Biberach Böblingen Bodenseekreis Breisgau-Hochschwarzwald Calw Emmendingen Enzkreis Esslingen Freiburg im Breisgau Freudenstadt Göppingen Heidelberg Heidenheim Heilbronn Heilbronn, Stadt Hohenlohekreis Karlsruhe Karlsruhe, Stadt Konstanz Lörrach Ludwigsburg Main-Tauber-Kreis Mannheim Neckar-Odenwald-Kreis Ortenaukreis Ostalbkreis Pforzheim Rastatt Ravensburg Rems-Murr-Kreis Reutlingen Rhein-Neckar-Kreis Rottweil Schwäbisch Hall Schwarzwald-Baar-Kreis Sigmaringen Stuttgart Tübingen Tuttlingen Ulm Waldshut Zollernalbkreis Summe

Stadt-/Landkreis

89.043

905

2.490

556

950

913

108

4.757

1.764

5.060

1.863

1.933

2.531

1.439

8.563

224

53

6.368

1.618

3.000

11

2.648

2.267

659

3.226

593

2.210

1.887

28

2.240

66

1.936

872

25

783

1.189

755

527

662

2.187

827

11.825

6.525

Silomais

57.263

66

411

0

37

231

0

271

0

541

15

3.017

0

988

767

4.086

32

251

13.772

389

464

294

1.466

2.571

1.699

4.999

547

757

1.849

0

109

102

0

0

0

594

0

5.076

4

8.350

2.047

215

501

263

482

Körnermais

2.557

416

59

7

29

101

7

116

50

25

53

33

166

14

19

76

0

27

215

80

7

199

36

0

50

129

9

26

74

3

37

1

17

15

0

16

43

13

51

116

28

45

64

0

85

70.507

794

762

390

665

1.302

31

3.524

1.646

5.605

2.144

1.657

1.037

570

1.398

143

0

3.489

377

4.495

51

9.429

1.448

60

1.053

2.164

59

3.082

2.788

204

1.423

48

1.130

1.187

0

567

1.272

61

866

348

714

1.830

4.784

0

5.910

Sommer-raps Winter-raps

39.500

1.050

566

78

537

662

0

932

772

1.006

554

2.228

652

497

647

1.227

0

697

2.597

2.664

198

3.499

1.000

699

1.180

3.444

264

1.511

2.144

224

202

580

97

413

737

872

525

1.374

789

502

840

0

1.040

Stilllegung s-flächen

Anhang 343

Anhang 4-1b Flächennutzung 2007

20.590 172 15.135 6.578 3.319 3.593 2.788 2.163 5.075 5.191 261 3.388 5.734 503 4.221 1.025 18.957 13.646 238 8.445 4.371 2.919 10.487 22.809 502 12.100 7.285 13.216 213 2.552 5.197 5.201 5.398 12.690 6.057 19.646 4.510 10.718 997 7.494 2.701 1.336 3.427 4.587 287.427

Alb-Donau-Kreis Baden-Baden Biberach Böblingen Bodenseekreis Breisgau-Hochschwarzwald Calw Emmendingen Enzkreis Esslingen Freiburg im Breisgau Freudenstadt Göppingen Heidelberg Heidenheim Heilbronn Heilbronn, Stadt Hohenlohekreis Karlsruhe Karlsruhe, Stadt Konstanz Lörrach Ludwigsburg Main-Tauber-Kreis Mannheim Neckar-Odenwald-Kreis Ortenaukreis Ostalbkreis Pforzheim Rastatt Ravensburg Rems-Murr-Kreis Reutlingen Rhein-Neckar-Kreis Rottweil Schwäbisch Hall Schwarzwald-Baar-Kreis Sigmaringen Stuttgart Tübingen Tuttlingen Ulm Waldshut Zollernalbkreis Summe

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 41 0 0 0 0 0 0 0 59 0 0 0 0 0 0 162 0 0 0 135 0 0 0 0 0 0 0 0 36 293 126 149 0 0 999

Sommerweizen 229 0 395 150 24 429 199 584 452 225 0 240 154 54 109 0 1.693 315 6 3.021 1.286 163 491 2.701 76 871 38 438 0 777 195 188 52 1.276 162 381 329 0 0 226 0 162 72 384 18.537

Roggen 9.932 35 9.232 1.643 1.549 235 1.191 317 1.521 1.579 26 1.106 2.378 173 1.769 0 2.048 7.124 158 1.964 2.512 670 2.239 9.373 196 3.663 1.087 11.375 110 580 3.788 2.213 1.533 2.595 2.854 14.054 1.689 5.422 63 677 807 903 1.526 758 114.658

Wintergerste 4.695 0 431 2.017 0 719 1.397 595 467 0 0 0 437 125 168 749 3.838 374 0 603 0 0 420 456 0 2.350 731 0 0 518 515 0 2.248 1.577 0 204 0 927 125 274 76 412 0 1.167 28.606

Sommergerste 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 44 0 0 0 174 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 103 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 325

Hafer 0 0 0 775 0 178 170 552 653 851 5 1.072 1.620 0 4.132 2.991 0 890 1.323 102 477 368 246 6.149 0 4.803 529 2.126 0 581 0 380 2.710 601 2.430 4.959 3.483 0 0 0 1.078 0 2.234 0 48.460

Sonstige 1.826 0 3.531 2.719 963 82 1.356 138 2.151 816 0 1.061 1.130 216 363 631 6.610 4.426 143 5.433 808 120 2.722 12.579 174 4.779 1.340 2.369 0 350 1.377 1.018 176 3.103 247 5.157 0 2.009 31 1.316 0 0 636 0 73.900

Raps Hektar 40.375 8.608 40.000 21.421 18.559 65.661 49.265 31.362 22.165 18.828 6.393 54.632 20.769 4.423 27.015 28.308 1.494 22.116 36.775 4.598 27.767 42.334 12.612 38.826 1.855 47.641 89.141 59.825 5.063 37.250 46.906 33.859 43.708 37.679 34.364 47.162 47.044 46.818 4.949 18.189 36.599 2.243 56.256 37.727 1.378.573

Wald 17 872 1 129 21 275 7 001 9 722 19 537 8 297 8 355 8 202 9 526 958 9 232 14 480 192 8 894 112 7 830 8 403 686 8 549 12 466 13 645 6 011 8 471 766 11 382 19 923 27 238 350 3 832 48 239 11 181 22 735 7 142 12 429 23 809 21 787 18 285 806 5 575 14 529 513 21 725 20 407 503.487

191 0 158 497 89 81 0 73 92 15 0 0 0 42 153 0 3.937 1.519 0 0 22 0 1.221 1.099 0 3 9 100 0 0 58 101 0 1.338 0 364 0 0 0 580 0 0 23 0 11.759

59 0 231 136 172 898 9 14 0 134 0 12 0 149 187 2 245 0 19 116 145 6 12 0 5 0 0 74 0 0 22 22 41 479 17 21 0 168 19 84 6 0 0 0 3.497

Dauergrün-land Zucker-rübe Kartoffel

Fruchart/Anbaufläche

Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von STALA BW 2008a; STALA BW 2008b; STALA BW 2004

Winterweizen

Stadt-/Landkreis 15.601 0 25.370 1.237 3.164 571 482 1.392 1.777 885 1 2.346 2.913 0 4.389 0 1.446 2.123 0 541 5.365 274 3.468 2.697 50 3.966 2.444 9.032 120 0 15.668 1.306 5.923 1.884 5.958 6.730 4.900 11.362 133 2.695 2.728 1.589 4.958 2.690 160.167

Silomais 286 270 0 968 1.855 6.187 18 2.514 0 199 0 0 0 459 186 0 0 372 302 0 2.382 2.165 0 0 482 0 10.192 0 0 2.847 18 1.072 0 581 0 261 0 0 0 0 167 0 0 297 34.077

Körnermais 0 0 0 140 84 512 153 59 166 0 0 33 0 5 0 14 239 0 41 525 145 0 5 416 32 234 968 0 0 342 0 0 0 110 0 0 0 1 32 0 0 0 136 868 5.251

3.432 0 3.860 2.782 1.005 93 1.433 275 2.179 963 0 1.096 1.305 216 877 918 6.705 4.601 143 5.493 889 120 2.876 13.059 174 4.905 1.697 2.604 0 350 1.503 1.116 1.051 3.141 828 5.395 0 2.530 140 1.796 11 61 766 0 82.379

Sommer-raps Winter-raps 0 0 0 0 765 895 0 781 286 0 6 293 0 0 0 0 1.234 804 285 4.988 0 556 0 2.708 0 1.086 2.377 0 0 1.350 0 413 0 1.934 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20.757

Stilllegungsflächen

344 Anhang

Anhang 4-1c Flächennutzung 2020 (Projektion)

Anhang

345

Anhang 5-1 Bewertungsmaßstab für die Wärmetechnologien

sehr niedrig niedrig mittel hoch

Jährliche Kosten

Wärmebereitstellungskosten

€/[WE•a]

€/MWh

< 1.000

< 120

> 1.000 < 1.100 > 1.100 < 1.200 > 1.200 < 1.300

> 120 < 140 > 140 < 160 > 160 < 180

sehr > 1.300 > 180 hoch Quelle: eigene Darstellung

CO2StaubFlächenAquivalentEmissionen inanspruchnahme Emissionen kg/[WE•a] kg/[km²•a] m²/[WE•a] < 1.000

< 500

< 1.000

> 1.000 < 1.500 > 1.500 < 2.000 > 2.000 < 2.500

> 500 < 1.000 > 1.000 < 1.500 > 1.500 < 2.000

> 2.500

> 2.000

> 1.000 < 2.000 > 2.000 < 3.000 > 3.000 < 4.000 > 5.000

Anhang 5-2 Vollbenutzungsstunden und Gleichzeitigkeitsfaktoren 0,3

0,35

0,4

0,6

0,6

1.900

1.400

1

1,2

1,3

1,7

2,5

Bestand

Bestand

0,2

Neubau

0,15

0,90

0,85

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,75

0,75

0,75

0,75

Neubau

Gleichzeitigkeitsfaktor

Vollbenutzungsstunden

Geschossflächendichte

0,90

0,85

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,80

0,75

0,75

0,75

0,75

Quelle: eigene Darstellung

346

Anhang

Anhang 5-3 Vor- und Nachlauf der Bereitstellungsketten Zug- und Schiff- Bei allen Energieträgern wird ein Vor- und Nachlauf von je 10 transport Kilometern mit einem Schlepper unterstellt. Bereitstellung Maissilage

Bei der Ernte wird eine Feld-Hof-Distanz von 2 Kilometern berücksichtigt, die mit einem Schlepper bewältigt wird.

Es wird eine Transportdistanz zwischen Plantage und Raffination von 35 Kilometern einbezogen. Die Verschiffung nach Rotterdam wird anschließend ohne weitere Transporte direkt von der Raffinerie vorgenommen. Quelle: eigene Darstellung Bereitstellung Palmöl

Anhang 5-4 Abschreibungsdauern Anlagenkomponente

Nutzungsdauer

Bauliche Anlage

40

Kesselanlage

20

Rauchgasreinigung/Filteranlage

20

Elektrotechnik

30

Nahwärmeleitung (KMR)

40

Hausübergabestation

30

Nebenkosten/Sonstiges

20

Quelle: VDI 2000

Anhang

347

Anhang 5-5 Anlagenspezifischer Personalbedarf

Personalbedarf pro Jahr

6 5

HHKW

4

SHW HHW B-BHKW P-BHKW

3 2 1 0 0

2

4

6

8

10

12

14

Anlagenleistung (MW)

Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von Öko-Institut 2008; FNR 2005b; IER 2000

Anhang 5-6 Spezifische Kosten für Hausanschlussstationen Anschlussleistung (kW)

€

10

5.100

20

6.400

30

7.500

40

7.800

50

8.000

60

8.200

70

8.600

80

9.200

Quelle: FNR 2005b

90

9.600

100

10.000

348

Anhang

Anhang 5-7 Kosten des konventionellen Referenzsystems Gaspreis inklusive Verteilkosten EFH

vEFH

MFH

Gasbezug

2,93 ct/kWh

Ferntransport

0,27 ct/kWh

Lokaler Transport

vMFH

0,37 ct/kWh

Unterverteilung (K)

0,77

0,66

0,51

0,37

Unterverteilung (VR)

0,83

0,73

0,56

0,46

Unterverteilung (LR)

0,87

0,75

0,66

0,53

Vertriebskosten

0,26 ct/kWh

Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von von Pfaffenberger/Gabriel 2006; Krey 2006

Leistungsspezifische Investitionskosten Brennwert-Kessel (inklusive aller Nebenkosten) 8.000 7.000 6.000 €

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 0

10

20

30

40

50

60

kW th Quelle: Eigene Auswertung und Berechnung auf Grundlage von website EcoTopTen

70

Anhang

Anhang 6-1 Fragebogen „Scharnhauser Park“

349

350

Anhang

Anhang

351

Anhang 6-2 Auflistung der Experteninterviews A. Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW); Freitag 26.Januar 2007 B. Stadt Ostfildern Dienstag 23. Januar 2007 C. solarcomplex AG; Freitag 09.Februar 2007 D. Stadtwerke Bietigheim-Bissingen; Montag 26.Februar 2007 E. Stadtwerke Ludwigsburg GmbH; Mittwoch 14.02.2007 F. Ingenieurbüro Schuler; Montag 19.März 2007 G. Ortschaftsrat Mauenheim; Mittwoch 21. März 2007 H. Energieversorgung Rottweil GmbH & Co. KG; Mittwoch 21. März 2007 I. Bioenergie Oberriexingen GmbH Co KG; Montag 2. April 2007 J. KCH Biogas GmbH; Dienstag 3.April 2007 und Dienstag 18.11.2008 (Telefoninterview) K. Verband Region Stuttgart; Freitag 13.April 2007 L. Landratsamt Ludwigsburg; Mittwoch 18. April 2007 M: Praxispartner-Workshop „Nachhaltiger Wärmekonsum“, Freitag 11. Juli 2008

Anhang 6-3: Leitfaden Experteninterviews Einleitung Zu Beginn des Interviews werden die Interviewten über Zweck, Dauer und Ablauf des Interviews informiert. Zudem wird gefragt, ob das Gespräch aufgenommen werden kann und, ob beziehungsweise mit welchem Anonymisierungsgrad die Information im Rahmen des Dissertationsvorhaben verwendet und veröffentlicht werden können. x Zu Beginn des Interviews möchte ich Sie bitten, sich und das Unternehmen für das Sie tätig sind, kurz vorzustellen. x Können Sie mir die Chronologie ihres Bioenergieprojektes kurz schildern?

352

Anhang

x Welche Hemmnisse sind bei der Realisierung aufgetreten? Relevante Akteure für die Realisierung von Bioenergieprojekten x Welche Personen und Institutionen waren an dem Projekt beteiligt beziehungsweise haben es initiiert? x Welche Interaktion bestehen zwischen den Akteuren? x Wie erfolgt der Kontakt mit den Beteiligten? x Welche Akteure haben Sie beziehungsweise hätten Sie gerne eingebunden? o

Transport/Logistik

o

Brennstoffbereitstellung

o

Genehmigungsbehörden/Verwaltung

o

Politiker

o

Bewohner

o

Investoren

o

Banken

x Wie haben sich diese Akteure verhalten? Können Sie Beispiele nenen? x Welche Motive sehen Sie in dem Verhalten der jeweiligen Akteure? x Welche Bedeutung hatten persönliche Kontakte? x Welche Resonanz gab es von den Bewohnern? x Was waren die wesentlichen Inhalte Ihrer Gespräche mit den Bewohnern? Können Sie Beispiele nennen? Instrumente und Maßnahmen zur Realisierung von Bioenergieprojekten x Wie verlief das Genehmigungsverfahren? x Welche Formen der Information oder Beteiligung wurden durchgeführt? x Welche Wirkung ist dabei erzielt worden? x Wie schätzen Sie Ihren Einfluss auf den Informationsgrad der Bewohner ein? x Gibt es einen Anschluss- und Benutzungszwang x Welche Rolle hat/hätte dieser gespielt?

Anhang

353

x Welche Lieferbedingungen (Brennstoff) bestehen und wie sind dieses fixiert worden? x Welche (sonstigen) vertraglichen Vereinbarungen wurden abgeschlossen? x Welche Instrumente hätten Sie gerne eingesetzt, konnten es aber nicht? Relevante externen Rahmenbedingungen für Bioenergieprojekte x Wurden die lokalen Energieträgerpotenziale abgeschätzt und berücksichtigt? x Gab es zwingende Standortbedingungen, die berücksichtigt wurden? x Konnte ein öffentlicher oder gewerblicher Versorgungsfall integriert werden? x War dies maßgeblich für die Realisierung des Projektes? x Welche Rahmenbedingungen konnten nicht beeinflusst werden? x Wie weit ist die Entfernung der Konversionsanlage zur nächsten Siedlung? x Gab es landschafts- oder naturschutzrechtliche Restriktionen? x Welche drei nicht-technischen Hemmnisse und welche drei Erfolgsfaktoren hatten bei Ihrem Projekt die größte Bedeutung? x Hatte es eine Bedeutung für das Projekt, dass Ihr Projekt im Bestand/Neubau realisiert wurde? Erwartungshaltung bei der Realisierung von Bioenergieprojekten x Welche der folgenden Aspekte waren für Sie besonders wichtig? o

Förderung der lokalen Ökonomie

o

Positive Klimabilanz

o

Reduzierung der Abhängigkeit von Rohstoffen

o

Generierung von Fördermitteln

o

Persönliche Gewinnerwartung

o

Sonstiges

x Entspricht der Anschlussgrad den Erwartungen? x Hat sich der Anschlussgrad in letzter Zeit signifikant verändert? x Kann die Anlage wirtschaftlich betrieben werden?

354

Anhang

x Was sind in Ihrem Fall die entscheidenden Aspekte für die Wirtschaftlichkeit? x Welche Risiken bestehen Ihrer Meinung nach?

Anhang

Anhang 6-4 Fragebogen „Bioprom“

355

356

Anhang

Anhang

357

358

Anhang

Endnoten

1

Also einem geringen Energiegehalt pro Volumen, Masse oder Fläche. Die Erzeugung von Strom wird nur im Rahmen von Anlagen zur Kraft-WärmeKopplung und die Erzeugung von Biokraftstoffen nicht berücksichtigt. 3 Die betrachteten Versorgungsfälle beziehen sich – mit Ausnahme einer exemplarisch durchgeführten Bilanz der Integration dreier öffentlicher Versorgungsfälle (siehe Kapitel 5.2.1 und 5.3.2) – auf den Bereich des Wohnsektors, da eine umfassende Analyse der durch eine hohe Vielfalt gekennzeichneten öffentlichen-, gewerblichen- und industriellen Gebäude im Rahmen dieser Arbeit nicht leistbar ist. 4 1960 wurde das Internationale Einheitensystem, abgekürzt SI (Système international d’unités) eingeführt, um die verwandten Einheiten zu vereinheitlichen. Es beruht auf sieben Basiseinheiten (Länge, Masse, Zeit, Stromstärke, thermodynamische Temperatur, Stoffmenge, Lichtstärke). Für Energie/Arbeit/Wärmemenge wird hier die Einheit Joule empfohlen, für Leistung/Energiestrom hingegen Watt (vgl. BIPM 2006: 118; PTB 2006: 1). Trotzdem hat es sich eingebürgert, dass zum Beispiel Stromverbrauch, Heizkostenvergleiche oder Wärmeverbrauchsdichten in Watt ausgedrückt werden. Um die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Daten innerhalb dieser Arbeit zu erhöhen, werden im Folgenden alle Energieeinheiten in Watt und Wattstunden dargestellt. 5 Auch heute noch decken viele Entwicklungsländer ihren Energiebedarf zu mehr als 90 % mit Biomasse (Holz) (vgl. Frey 2006: 1; Brücher 2009: 239; Härle 1981: 5). 6 Weiterhin gehören Schwefelhexafluorid (SF6) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HFKW/HFC) zu den im Kyoto-Protokoll erfassten Treibhausgasen. 7 Dabei ist anzumerken, dass dem Stromnetz – gerade wenn sich dezentrale Versorgungsanlagen durchsetzen werden – eine wichtige Rolle zukommt, da es (in Kombination mit Speichertechnologien und Managementsystemen) dazu beitragen kann, Überkapazitäten und Unterkapazitäten aufzufangen (vgl. Hoppe-Kilper et al. 2001: 5). Es ist in diesem Fall also nicht damit zu rechnen, dass die Länge des Verteilnetzes abnimmt. 8 Derzeit (2007) sind nur 12,5 % der Privathaushalte an Nah- oder Fernwärmesysteme, gleichzeitig aber über 48 % an die Gasversorgung und fast 6 % an Nachtspeicherheizungen angeschlossen. 30 % der Wohneinheiten wiederum werden mit Heizöl und rund 3 % mit Kohle beheizt (website BDEW). 9 Es gibt Auseinandersetzungen darum, ob quantitative oder qualitative Modellbetrachtungen die sinnvollere Methode darstellen, zukünftigen Entwicklungen abzubilden. So wird zum Teil auch die Wissenschaftlichkeit des jeweilig anderen Vorgehens in Frage gestellt (vgl. Niele 2006: 88; Scholles 2001a: 206; 211; Weber 1988: 7). Aus diesem Grund hebt Vester hervor (und dies gilt für beide methodischen Verfahren), dass es eminent wichtig ist, Modellergebnisse zurückzuübersetzen und wieder in Bezug zur Wirklichkeit zu stellen (vgl. Vester 1976: 44). 10 Die Energieversorgung kann in diesem Szenario durch Nutzung neuer fossiler Energieträger, wie die in der Tiefsee abbaubaren Methanhydraten, flankiert werden (vgl. Mau et 2

360

Endnoten

al. 2006: 129; Heeschen et al. 2005: 1). In der Übergangszeit vom Carbon Valley zum Nuclear Valley werden weiterhin fossile Großtechnologien (allerdings in Kombination mit Technologien zur CO2-Sequestrierung) eingesetzt sowie Kernbrennstoffe vermehrt wieder aufgearbeitet. 11 Solche Ansätze haben schon eine lange Tradition. Ostwald etwa hat bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine „energetische Kulturtheorie“ und einen „energetischen Imperativ“ diskutiert (vgl. Ostwald 1909: 51, 65; Ostwald 1912: 81). Diese Arbeiten wurde schnell Gegenstand von Kontroversen, insbesondere der Soziologe Max Weber übte starke Kritik (vgl. Weber 1909: 596; Weber 1999: 424, 457). Berechtigterweise kann darauf hingewiesen werden, dass energetische Erklärungsmodelle an Grenzen stoßen, beispielsweise wenn die Komplexität und Vielfältigkeit sozialer Formen des Zusammenlebens durch Anwendung reduktionistischer beziehungsweise deterministischer Ansätze nicht mehr berücksichtigt wird. 12 Mit diesem Ansatz ist es möglich, die Tertiärisierung der Innenstädte zu erklären, denn der Einzelhandel ist (beziehungsweise war es in der Vergangenheit in noch deutlich höherem Ausmaß) auf Laufkundschaft angewiesen und deshalb stark zentrenabhängig; gleiches gilt für Dienstleistungs- und Großunternehmen. 13 Alternative Modelle mit einer deutlich negativeren Konnotation werden beispielsweise von Mumford und McKenzie angeboten. Während Mufmord mit insgesamt sechs Phasen den Aufstieg eines Dorfes zur Stadt („Eopolis“) bis zu ihrem Niedergang („Nekropolis“) erfasst (vgl. Mumford 1938: 283), verfügt das Modell McKenzies ausgehend von der „primary service community“ bis zur „community without a specific economic base“ über vier Stufen (vgl. McKenzie 1967: 66). 14 Auch Siegmund Freud hat die besondere Bedeutung der Beherrschung des Feuers für die gesellschaftliche Entwicklung hervorgehoben und dabei eine gewagte These aufgestellt: „Das Feuerlöschen durch Urinieren […] war also wie ein sexueller Akt [...]. Wer zuerst auf diese Lust verzichtete, das Feuer verschonte, konnte es mit sich forttragen und in seinen Dienst zwingen. Dadurch, dass er das Feuer seiner sexuellen Erregung dämpfte, hatte er die Naturkraft des Feuers gezähmt. Diese grosse kulturelle Eroberung wäre also der Lohn für einen Triebverzicht.” (vgl. Freud 2004: 56). 15 Mit den Auswirkungen dieser bahnbrechenden Neuerung hat sich Jevons in seinem Buch „The Coal Question“ schon 1865 auseinandergesetzt und eine These aufgestellt, die viele der möglichen Bemühungen zur Steigerung der Energieeffizienz wenig erfolgversprechend erscheinen lässt (vgl. Jevons 1965: 141). Seiner Beobachtung nach führt die Steigerung von Anlagenwirkungsgraden (also eine effizientere Rohstoffnutzung in Folge des technischen Fortschritts) zu „Rebound-Effekten“, also zu einer erhöhten Nutzung von Rohstoffen anstatt zu einer Verringerung. Als Erklärung für diese Entwicklung kann angeführt werden, dass technische Verbesserungen eine kostengünstige Nutzung von Energie begünstigen und gleichzeitig der Konsum und die Investitionen (auch in anderen Wirtschaftssektoren) angestoßen werden. Es werden also Multiplikatoreneffekte ausgelöst (vgl. Jevons 1965: 141; York 2005: 143; Alcott 2005: 11). 16 Gleichsam ist darauf hinzuweisen, dass sich in der Textilindustrie vor der Verbreitung/Etablierung der Dampfmaschine zu Beginn des 19. Jahrhunderts – die ersten Prototypen der Dampfmaschine wurden bereits ab 1690 gebaut – durch die Erfindung und

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Nutzung des fliegenden Weberschiffchens und der mechanischen Spinnmaschine bereits in den 1730er Jahren industrielle Arbeitsprozesse herausgebildet hatten. Diese waren somit Vorbild und Grundlage der modernen Massenproduktion. Die Dampfmaschinen wurden zunächst auch mit Holz befeuert. Erst in einem längeren Prozess, der bis zum Ende des 19. Jahrhunderts andauerte, wurde es als wichtigster Brennstoff verdrängt. In der Landwirtschaft fand dieser Wechsel sogar erst im 20. Jahrhundert statt (vgl. Marcotullio/Schulz 2008: 83; Behringer 2007: 230; Osterhammel 2007: 118; Schenk 2005: 232; Radkau 2002: 226; Malanima 2001: 57; Debeir et al. 1989: 161; Radkau/ Schäfer 1987: 209). 17 Allerdings existieren auch gegenläufige Wirkungsbeziehungen; die Energieversorgung wird ihrerseits auch durch eine Vielzahl räumlicher Strukturen und Entwicklungen beeinflusst. Lobinski beispielsweise weist anhand einer historisch-orientierten Analyse nach, dass die Fernwärme immer dort realisiert wurde, wo Wiederaufbau, Neubau, Sanierungen oder Umnutzungen vorgenommen wurden (vgl. Lobinski 2007: 84). 18 Die Industrialisierung und die Urbanisierung wirkten sich auch auf die modernen Baustile des frühen 20. Jahrhundert („de stijl“ und „Bauhaus“) aus. Charakteristikum dieser Bewegungen war es, ein künstlerisches Design (mit klaren und sachlichen Formen) und eine industriellen Fertigung (es wird mit vorgefertigten Teilen gearbeitet) miteinander zu verbinden, um der Masse der Bevölkerung neue Wohnformen, Innenausstattungen und Gebrauchsgegenstände zugänglich zu machen. 19 Neben den beiden aufgeführten Wirkungsbeziehungen („determinierte“ und „unscharf determinierte“ Abhängigkeit) kann auch eine „sine qua non Abhängigkeit“ vorliegen, dass heißt ein Tatbestand stellt eine zwingende aber keine hinreichende Voraussetzung für eine andere Entwicklung dar. Um dies zu illustrieren, verweist Roth darauf, dass eine hohe bauliche Dichte gute Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb einer Fernwärmeversorgung bietet, gleichzeitig aber nicht zwangsläufig zu ihrem Bau führt (vgl. Roth et al. 1977: 29). Weiterhin muss eine weiteren Wirkungsbeziehung betont werden: die Unabhängigkeit. Denn rein deterministische Ansätze verstellen den Blick vor der Vielfältigkeit sozialer Lebensformen und Beziehungen (vgl. Weber 1909: 596; Weber 1999: 424, 457; Graham/Marvin 2008: 54). 20 Ein ähnliches Verfahren, welches in ihrer Richtung grundsätzlich vergleichbare Ergebnisse erzielt jedoch bisher nicht auf Städte angewandt wurde, ist vom Wuppertal Institut mit dem Umweltraum-Konzept entwickelt worden. Es geht auf Überlegungen von Opschoor zurück (vgl. BUND/Misereor 1996: 26; Opschoor 1991: 11). 21 Auf Ebene von Einzelgebäuden wurden bereits Konzepte realisiert, bei denen mehr Energie erzeugt werden kann als Bedarf besteht (vgl. Disch 2008: 11; Hegger et al. 2008: 207). 22 Dies stimmt von der Größenordnung mit den Angaben von Wackernagel und Chad (30 Kilometer) sowie Sieferle (15 bis 30 Kilometer) überein. Es kam aber auch zu Ausnahmen: Im vorindustriellen Peking zum Beispiel wurde Holz aus einer Distanz von 1.000 Kilometern importiert; auch im Wien des 19. Jahrhundert wurden 50 % des Holzbedarfs aus einer Distanz mehrerer hundert Kilometer geliefert (vgl. Wackernagel/Chad 2004: 8; Sieferle et al. 2006: 202 und 208; Radkau 1986: 18; Sieferle 1982: 80). Solche Ausnahmen entstanden allerdings nur, wenn sie auf Grundlage „entsprechender Machverhältnisse

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alimentiert“ (Sieferle et al 2006: 33; vgl. Radkau 2002: 177) wurden; dies konnte insbesondere dann geschehen, wenn das Holz über Flüsse herbeigeschafft werden konnte (vgl. Radkau 2002: 175). Außerdem ist zu attestieren, dass Grenzen des Siedlungswachstums auch in Bezug auf andere Stoffströme (etwa Nahrungsmittel) hervorgerufen werden können (vgl. Radkau 1986: 24). 23 Diesem Verständnis folgend belegt Brücher das vorindustrielle Energieregime mit den Schlagworten „energy for space“ und das industrielle Energieregime mit „energy from space“ (Brücher 2009: 41; Brücher 2008: 4). Die Limitierung der Energieversorgung durch das vorhandene Territorium kann am Beispiel Österreichs belegt werden. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden hier alleine 12 % der gesamten Fläche für die Mobilität in der Landwirtschaft (Futterproduktion für das Zug- und Arbeitsvieh) benötigt (vgl. Sieferle et al. 2006: 201). Seitdem hat – wie es Scheer bezeichnet – eine „progressive disconnection of the areas of primary energy production from those where the useful energy was consumed” (Scheer 2008: 19) stattgefunden. 24 Neben den in Kapitel 5 analysierten Aspekten betrifft dies aus räumlicher Perspektiven insbesondere eine mögliche Herausbildung beziehungsweise Verstärkung von Monokulturen. Denn aus wirtschaftlichen Erwägungen werden beim Anbau von Mais und Raps oft großflächige Monokulturen bevorzugt, was einen Verlust an Biodiversität nach sich ziehen kann, und zu Bodenabträgen, Bodenverdichtungen, einem erhöhten Stickstoffeintrag und einer erhöhten Gefahr von Schädlingsbefall sowie Veränderungen des Landschaftsbildes führen kann (vgl. SRU 2007: 44; Colchester et al. 2006: 110). Eine detaillierte Analyse der Auswirkungen von Monokulturen wird in dieser Arbeit aber nicht angestrebt. 25 Auf Basis dieses Grundverständnisses werden in der Literatur vielfältige Begriffsvariationen verwendet. Holm-Müller und Breuer etwa führen das effiziente Potenzial ein, das eine normative Aussage beinhaltet: Denn hierbei wird nur das Potenzial ermittelt, das einen wirtschaftlichen Nettonutzen aufweist und deshalb für eine Gesellschaft erstrebenswert ist (vgl. Holm-Müller/Breuer 2006: 17). Einflussfaktoren auf das effiziente Potenzial sind unter anderem verringerte Klimaschäden oder verringerte Importabhängigkeiten. Grundlage für die Berechnung des effizienten Potenzials ist, dass die gesellschaftlichen und die ökologischen Implikationen verschiedener Entwicklungspfade bekannt und monetarisierbar sind. Erschwerend kommt hinzu, dass sich kostenminimale Lösungen nur mit sehr komplexen gesamtwirtschaftlichen Analysen berechnen lassen. Im Hinblick auf diese besonderen Erfordernisse ist die Ermittlung des effizienten Potenzials folglich mit weitaus mehr methodischen Anforderungen behaftet als die anderen Potenzialkategorien. Darüber hinaus wird teilweise ein ökologisches Potenzial ermittelt, dass sich ebenfalls keiner der Rubriken der klassischen Vierteilung zuordnen lässt. Es kann auf die Ergebnisse der Studie „Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland“ zurückgeführt werden, in der naturschutzrechtliche Anforderungen berücksichtigt werden. So werden beispielsweise Flächen innerhalb von Nationalparks und Naturschutzflächen bei dieser Art der Potenzialanalyse nicht einbezogen (vgl. DLR 2004: 16; Hepperle/Teuffel 2007: 21). 26 Im Sinne der Ermittlung des technischen Potenzials wird dabei auf Wald-, Verkehrswegebegleit-, Gewässerbegleit-, öffentliche Erholungs-, Landwirtschafts-, Dauergrünland-

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und Stilllegungsflächen zurückgegriffen. Biomassepotenziale in Fauna-Flora-Habitat-, Naturschutz- oder Biotopverbundgebieten werden wegen unzureichender Datenquellen, Schwierigkeiten bei der Abschätzung von Aufwuchs und nutzbaren Anteilen erst in Kapitel 4.2.4 aggregiert herangezogen. 27 Es können Ungenauigkeiten und Überschneidungen bei Grenzflächen auftreten, zudem besteht eine Erfassungsgrenze von 0,1 Hektar bei Gehölzen beziehungsweise von 1,0 Hektar bei Streuobst. 28 Landschaftspflegematerial (Tonnen Frischmasse) = 0,04014 • Bevölkerungszahl + 2,93856 • Quadratmeter Verkehrsfläche 29 Folgende Korn-Stroh-Verhältnisse liegen den Berechnungen zu Grunde: Winterweizen (1:0,8), Sommerweizen (1:0,9), Roggen (1:1), Wintergerste (1:0,8), Sommergerste (1: 0,9), Hafer (1:1,1), Sonstige (1:0,8) und Raps (1: 1,7). 30 Der Anteil organischer Trockensubstanz wird mit 89 %, der Biogasertrag mit 550 Kubikmeter pro organische Trockensubstanz und der Energiegehalt des Biogases mit 6 Kilowattstunden pro Kubikmeter angesetzt. 31 Dazu wird die Betriebsgröße herangezogen: bei Rindern wird von nutzbaren Anteilen in Höhe von 0 % (unter 20 Tiere), 20 % (20-39 Tiere), 60 % (40-59 Tiere), 75 % (60-99 Tiere) und 80 % (100 und mehr Tiere), bei Schweinen von 0 % (unter 100 Tiere), 75 % (100-199 Tiere), 85 % (200-399 Tiere), 90 % (400-599 Tiere) und 95 % (600 und mehr Tiere) sowie bei Geflügel von 0 % (bis 3.000 Tiere) und 55 % (über 3.000 Tiere) ausgegangen. 32 Zur Einordnung dieses Wertes kann die tatsächliche Nutzung herangezogen werden, die vom Umweltministerium Baden-Württemberg für 2007 auf 5,8 % am Primärenergieverbrauch beziehungsweise 7,0 % am Endenergieverbrauch beziffert wird (vgl. Umweltministerium BW 2008: 4). Eine direkte Vergleichbarkeit ist aber nicht gegeben, da sowohl Klär- und Deponiegase, biogene Anteile aus Müllverbrennungsanlagen als auch importierte (Holzpellets und Biokraftstoffe), die die hier ermittelten Biomassepotenziale nicht verringern, enthalten sind. So verbleibt beispielsweise alleine bei Bereinigung von den Biokraftstoffen ein Wert von 4,3 % am Primärenergieverbrauch. 33 Mit dem Raumordnungsbericht 2005 wurde eine Veränderung dieser Systematik vorgenommen, weil das BBR zu der Erkenntnis gekommen ist, dass die Berücksichtigung administrativer Grenzen teilweise zu Verzerrungen führt, da die Bevölkerung und die besiedelte Fläche innerhalb einer Gemeinde beziehungsweise eines Kreises mitunter sehr ungleichmäßig verteilt sind. Die neue Typisierung orientiert sich an gleichmäßig verteilten Messpunkten, um die ein Radius von 12 Kilometer gezogen wird. Insgesamt wird mit dieser Methode ein stärker abgestuftes Bild der räumlichen Entwicklung ermöglicht. Da die gesamte Berichterstattung des BBR auf dem bisherigen Typisierungskonzept aufgebaut ist, wird das alte System parallel zum neuen Verfahren weiterverwendet; auf diese Weise werden zeitlich-statistische Vergleiche weiterhin ermöglicht (vgl. ROB 2005: 53). 34 In Kapitel 5 werden die hochverdichteten und verdichteten Kreise zum Verdichtungsraum zusammengefasst. 35 Eine alternative Form ist die Energierente, mit der die Aneignung natürlicher Ressourcen erfasst werden kann. Sie beinhaltet den Wertanteil eines Produktes beziehungsweise des gesellschaftlichen Überschusses, der nach Abzug der Leistungen von Arbeit, Kapital

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und Boden verbleibt (vgl. Debeir et al. 1989: 30). Jean-Baptiste Say leitet dieses Konzept folgendermaßen her: „Der Mensch zwingt die Natur, mit ihm an der Erzeugung der Produkte zu arbeiten. […] So macht das Feuer die Metalle weich, der Wind bewegt unsere Mühlen, das Wasser, die Luft und die Erde bilden für uns nützliche Pflanzen und Holzarten“ (Say 1807: 33). Auch anhand des Vergleichs einer Windmühle mit einer von zehn Männern mittels eines Tretrad betriebenen Mühle kann dies veranschaulicht werden: „Der Ertrag der Mühle könnte in diesem Fall als Ergebnis eines Kapitaleinsatzes gelten, der sich aus dem Wert der Maschine und dem Dienst der sie antreibenden zehn Männer zusammensetzt; ersetzt man nun das Tretrad durch Flügel, so führt offensichtlich der Wind, also eine von der Natur gelieferte Antriebskraft, die Arbeit der zehn Männer aus“ (Say 1972: 65, zitiert nach Debeir et al. 1989: 30). 36 Während Ricardo allein die natürliche Bodenqualität berücksichtigt, wird dieses Erklärungsmodell in vielen anderen Untersuchungen durch Einbezug weiterer Produktionsfaktoren erweitert und eine Übertragung auf andere Nutzungen vorgenommen (vgl. Schätzl 2001: 67; Maier/Tödtling 2001: 57). Insbesondere die Analyse von Thünens, bei der unter Berücksichtigung von Transportdistanzen und –kosten die Lagerente ermittelt wird, hat große Bekanntheit erlangt (vgl. Thünen 1966). 37 Zu beachten ist, dass Weizen (in Kleinanlagen) bisher nur mit Ausnahmegenehmigungen verfeuert werden darf und bei der Verbrennung zudem eine Reihe technischer Probleme auftritt (vgl. FNR 2007a: 20; 103; 142). 38 Weil der Energiepflanzenanbau mit Ausnahme von Energiemais noch nicht den gleichen Entwicklungsstand erreicht hat wie die anderen Bereiche der Landwirtschaft, wird davon ausgegangen, dass durch Verbesserungen bei Pflanzenzüchtung, Düngung, Pflanzenschutz, Fruchtfolge, Ernte und Verarbeitung signifikante Ertragssteigerungen (bis 2020 + 15 %) generiert werden können. 39 Die Raum- und Siedlungsentwicklung ist schon seit Mitte des 20. Jahrhunderts von einer kontinuierlichen Inanspruchnahme zusätzlicher Flächen für Siedlungs- und Verkehrszwecke geprägt, die fast ausschließlich zu Lasten landwirtschaftlicher Flächen geht. Dabei hat eine „Entkopplung des Flächenverbrauchs von der demographischen Entwicklung“ (Siedentop 2004: 37) stattgefunden: Während sich die Siedlungsfläche deutschlandweit in den vergangenen 40 Jahren fast verdoppelt hat, ist die Bevölkerungszahl nur um rund 30% angestiegen (vgl. website Statistisches Bundesamt 2008; Dosch/Beckmann 1999: 49). Dabei verlaufen unterschiedliche und teilweise widersprüchliche Trends parallel zueinander: Prozesse der Dekonzentration von Bevölkerung, Dienstleistung, Gewerbe und Industrie zu Gunsten des städtischen Umlandes (Suburbanisierung), Prozesse der intensivierten Dekonzentration (Deurbanisierung), Prozesse der Konzentration von Bevölkerung, Dienstleistung Gewerbe und Industrie (Reurbanisierung), Prozesse der natürlichen Bevölkerungsentwicklung (Verhältnis von Geburtenrate zur Sterberate) sowie Prozesse der Polarisierung zwischen wirtschaftlich prosperierenden Regionen und wirtschaftlich schwach strukturierten Regionen (vgl. ROB 2005: 123; 230; IÖR 2003: 17). 40 Auf Grund von Datenverfügbarkeiten wird bei den Waldflächen der Zeitraum zwischen 2000 und 2004 herangezogen. 41 Wie auch bei der Analyse des technischen Biomassepotenzials werden Fauna-FloraHabitat-, Naturschutz- oder Biotopverbundgebiete aggregiert berücksichtigt (siehe Kapi-

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tel 4.1 und 4.2.4). Eine Ausweitung dieser Flächen über den derzeitigen hinaus Umfang würde die Biomassepotenziale reduzieren. 42 Zur Einordnung dieser Werte kann die tatsächliche Nutzung von Biomasse herangezogen werden, die vom Umweltministerium Baden-Württemberg für 2007 auf 5,8 % am Primärenergieverbrauch beziehungsweise 7,0 % am Endenergieverbrauch beziffert wird (vgl. Umweltministerium BW 2008: 4). Dabei ist zu beachten, dass eine direkte Vergleichbarkeit nicht gegeben ist, weil in den aufgeführten Werten biogene Anteile aus Müllverbrennungsanlagen sowie importierte Bioenergieträger (insbesondere Holzpellets und Biokraftstoffe), die die Biomassepotenziale nicht verringern, enthalten sind. 43 Besonders deutlich wird dies am Beispiel des Palmöls, das vorwiegend aus Indonesien und Malaysia nach Deutschland geliefert wird. 44 Eine Bestimmung der Dichtewerte typischer Siedlungsformen kann nur in geringem Maße auf statistisches Datenmaterial fußen, da entweder keine ausreichenden Grundlagen existieren oder im Fall der Bautätigkeitsstatistiken in der Vergangenheit Vereinfachungen vorgenommen wurden (vgl. BBR 2005b: 52). 45 Bei den in Tabelle 5-2 aufgeführten Dichtewerten ist zu beachten, dass leichte Anpassungen vorgenommen wurden, da in der Studie des Bundesumweltministeriums eine unterschiedliche Siedlungstypologie verwendet wird. 46 Der Wärmebedarf wird selbstverständlich nur zum Teil von der Siedlungsstruktur bestimmt, denn Bauart (etwa das Verhältnis von Gebäudeoberfläche und Gebäudeaußenhülle oder die Wärmedurchgangskoeffizienten der Bauteile) und Altersstruktur beziehungsweise Sanierungsstand der Gebäude haben auch einen wichtigen Einfluss (vgl. Dütz/Jank1981: 31). Das Bremer Energieinstitut trifft deshalb die Aussage, dass der Wärmebedarf von Siedlungstypen stets über die Aggregation von Gebäudetypen hergeleitet werden sollte (vgl. BEI 2000: 43). Für die Planung und Auslegung eines konkreten Heiz(kraft)werkes und die Anwendung auf ein tatsächliches Siedlungsgebiet mag dies zutreffen. Für eine von konkreten Siedlungen losgelöste Analyse, wie sie im Rahmen dieser Arbeit vorgenommen wird, ist dies nicht erforderlich, da die gebäudespezifischen Werte (Bauart, Alter, Sanierungsstand) implizit berücksichtigt werden. Zudem sind die durchschnittlichen Anteile von Gebäudetypen an den Siedlungstypen schwer zu ermitteln und werden deshalb oftmals gesetzt, was gleichzeitig zu Ungenauigkeiten führt. Über die genannten Aspekte hinaus können sich auch die Lage der Wohnung innerhalb eines Gebäudes (vgl. Techem 2005: 13) sowie das Nutzverhalten markant auf die Höhe des tatsächlichen Wärmeverbrauchs auswirken (vgl. Loga 2007: 16; zafh 2007: 13; Schweyen/Hornbostel 2007: 31; AGFW 2000: 57; Socolow 1978:11) 47 Der ökonomisch-ökologischen Bilanzierung muss eine Größe des Siedlungsgebiets zu Grund gelegt werden. Auf Grundlage von Luftbildauswertungen und deren Hochrechnung ist es möglich, die durchschnittliche und die häufigste Größe verschiedener Siedlungstypen anzugeben (vgl. Blesl 2002: 149; Palme 1999). Bei Anwendung dieser Siedlungsgrößen werden die Leistungen, die bei Bioenergieanlagen derzeit überwiegend installiert werden, zum Teil jedoch deutlich überschritten. Zudem verhindert dieses Vorgehen eine Vergleichbarkeit insofern, als dass unterschiedlich große Siedlungstypen zueinander in Bezug gesetzt werden. Aus diesen Gründen werden, in Anlehnung an Tietz, genormte Versorgungsgebiete mit einer Größe von 500 mal 500 Meter zu Grunde gelegt

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(vgl. Tietz 1983: 116). Die äußere Erschließung hat bei der vorgenommenen Analyse keine Bedeutung, da Nahwärmekonzepte untersucht werden. Wenn allerdings Systeme mit langen Transportleitungen (Fernwärme) im Fokus des Interesses stehen, wird dies zu einem relevanten Kostenfaktor. 48 Die Verbrauchswerte der zwischen 2001 und 2005 erbauten Gebäude weisen folglich einen weitaus niedrigeren spezifischen Wärmebedarf auf als die Bestandsgebäude. Sie stellen allerdings nur einen Übergang zwischen dem aktuellem Neubau und den zukünftigen (beziehungsweise auch aktuell auf freiwilliger Basis realisierten) Niedrigenergie- und Passivhäusern dar; die Bundesregierung beabsichtigt nämlich mit der Novelle der Energieeinsparverordnung (ENEV) 2008/2009, den Wärmebedarf im Neubau um weitere 30 % zu senken (vgl. Bundesregierung 2007a: 22). 49 Sowohl bei Anwendung der Energieeinsparverordnung (EnEV) als auch entsprechend der strengeren Vorgaben bei den Standards der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) KfW-40 und KfW-60 (ein Primärenergiebedarf von 40 beziehungsweise 60 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr) wird der Primärenergiebedarf nicht nur durch Addition von Heiz- und Brauchwasserwärmebedarf berechnet. Vielmehr wird der Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes zusätzlich durch Multiplikation mit der sogenannten Anlagenaufwandszahl entsprechend der DIN 4701 ermittelt. Die Anlagenaufwandszahl hängt von einer Vielzahl von Parametern ab. Näherungsweise wird der Wärmebedarf bei Holzpelletheizungen zum Beispiel mit einem Faktor zwischen 0,2 und 0,5 multipliziert; fossile Energieträger schlagen mit einer Aufwandszahl von >1 zu Buche; Nachtspeicherheizungen werden, wenn sie mit Strom aus den Deutschen Strom-Mix betrieben werden, sogar mit einer Aufwandszahl von bis zu 3,0 belegt (vgl. VWEW 2008: 2/27; Krause 2007: 9; Pohl 2007: 13). Der Primärenergiebedarf im Sinne der Energieeinsparverordnung (EnEV) und entsprechend der KfW-Standards wird also nicht nur durch die Bauphysik eines Gebäudes sondern auch durch die Wärmeerzeugungstechnologie bestimmt. 50 Für einen sinnvollen technischen Betrieb sollten die Anlagen über 6.000 bis 8.000 Volllaststunden pro Jahr verfügen. 51 Dies wird beispielsweise vorgenommen, weil Rostfeuerungen nicht für schnelle Lastwechsel geeignet sind oder die notwendigen Volllaststunden bei Biogasanlagen nicht mit dem tatsächlichen Wärmebedarf korrelieren. 52 Sie stellt dar, wie oft im Jahr (Stunden pro Jahr) eine bestimmte Wärmeleistung nachgefragt wird. 53 Die Produktion von Palmöl weicht von diesem Annahmen ab, wie in Kapitel 5.4.1 erläutert wird. 54 Bis heute konnten keine eindeutig nachvollziehbaren Gründe für die geringeren Kosten in Skandinavien geliefert werden (vgl. Nast 2004: 13). Einen wichtigen Faktor stellt das größere Bauvolumen dar. 55 Üblicherweise wird in den Energiewissenschaften ein Versorgungsfall als gegeben vorausgesetzt, um verschiedene Technologien auf gleicher Basis zu bewerten. Ein Quervergleich zwischen den Versorgungsfällen wird deshalb in der Regel nicht angestellt. Die vorliegenden Varianten sind aber insofern miteinander vergleichbar, als dass sie dieselbe Bezugsgröße haben – eine Wohneinheit. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass es einen

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Aufschluss darüber ermöglicht, welche Siedlungsformen aus ökonomischer (und in den folgenden Kapiteln aus ökologischer) Sicht zu präferieren sind. 56 Alternativ könnte auf die Berechnungssoftware BALANCE und/oder die ECOINVENT-Datenbank zurückgegriffen werden (vgl. Bauer 2003). Ihre Nutzung erhöht die Validität der Ergebnisse aber insofern nicht, da keine größere Detailtiefe erreicht werden kann; gleichzeitig haben sich die GEMIS-Daten in Deutschland als Standard etabliert (vgl. Fritsche/Rausch 2008: 5). Die GEMIS-Daten fließen auch in der Internetdatenbank „ProBas“ (Prozessorientierte Basisdaten für Umweltmanagement-Instrumente) des Umweltbundesamtes ein (website ProBas). 57 Eine ganze Bandbreite an Allokationsmethode kann in einer Studie für das Umweltbundesamt eingesehen werden (vgl. Fritsche/Rausch 2008: 8). 58 Die Höhe der Ergebnisse kann in Relation zu den CO2-Emissionen eines durchschnittlichen 2,1-Personen-Haushalts gut eingeordnet werden. Mit dem CO2-Rechner des Umweltbundesamtes kann eine jährliche Menge von 22.848 Kilogramm treibhauswirksamer Emissionen ermittelt werden, von denen 4.137 Kilogramm auf die Wärmeversorgung entfallen (website Umweltbundesamt-2). 59 Bei einer Transportdistanz von 10 Kilometern erzielt das Versorgungssystem B-BHKW günstigere Werte, da das Nebenprodukt Gülle einen höheren Anteil am Substrat einnimmt. Die Werte liegen hier um rund 7 % niedriger als bei 100 Kilometern. 60 Bei der Einordnung der Ergebnisse ist die Auswahl des Referenzversorgungssystems von entscheidender Bedeutung: Wird der Vergleich nicht mit einer ErdgasBrennwertheizung, sondern mit dem Deutschen-Wärme-Mix angestellt, erscheinen alle Bioenergiesysteme in einem deutlich besseren Licht. Wegen der hohen Anteile fossiler Energieträger (81 % zuzüglich der fossilen Energieträger bei der Fernwärme) werden hierbei erheblich höhere Werte als bei der Referenzvariante Neubau: 1.100 – 2.000 kg/[WE•a]; Bestand: 3.250 – 7.500 kg/[WE•a]) erzielt. Um allerdings die aktuellen Bioenergietechnologien mit einer konventionellen Technologie zu vergleichen, die zu den gängigen Heizungssystemen gehört und günstige ökonomisch-ökologische Eigenschaft aufweist, werden Erdgas-Brennwert-Heizungen und nicht der Deutsche-Wärme-Mix als Referenzsystem herangezogen. 61 Auch am Indikator Staub kann die Bedeutung der Auswahl des Referenzsystems herausgestellt werden. Denn wird ein Vergleich zum Deutschen-Wärme-Mix Neubau: 200 – 1. 500 kg/[km²•a]; Bestand: 700 – 3.150 kg/[km²•a]) angestellt, schneiden lediglich Pelletheizungen schlechter ab. 62 Das Versorgungssystem B-BHKW verzeichnet bei einer Transportdistanz von 10 Kilometern eine um 75 % geringere Flächeninanspruchnahme, da ein höherer Anteil an flächenneutral bilanzierter Gülle verwendet wird als bei 100 beziehunsgweise 500 Kilometern. In den Abbildungen 5-35 und 5-36 ist die Flächeninanspruchnnahme für den Substratmix bei 100 und 500 Kilometern dargestellt. 63 Die den Bewertungskategorien zu Grunde liegenden Werte werden durch Berechnung des arithmetischen Mittels der Transportdistanzen von 10, 100 und 500 Kilometern sowie der Siedlungstypen mit höchster (GFD: 2,5) und niedrigster Dichte (GFD: 0,15) in Neubau und Bestand ermittelt.

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64 In der Untersuchung „Fernwärme in der Fläche“ wird aufgezeigt, dass die netzgebundene Wärmeversorgung auch im ländlichen Raum – bei einer hohen Einzelfallgebundenheit – wirtschaftlich tragfähig sein kann. Im Gegensatz zu den vorliegenden Berechnungen wurde allerdings eine betriebswirtschaftliche Perspektive inklusive möglicher Förderungen (etwa die Einspeisevergütungen nach Erneuerbare Energien Gesetz) eingenommen (vgl. Manderfeld et al. 2008: 83). 65 Ein zusätzlicher Vorteil ihrer Nutzung liegt darin, dass kein Wärmeverteilnetz erforderlich ist und somit auch keine langfristigen gesellschaftlichen Investitionen gebunden werden. Dies stellt einen gewichtigen Vorteil dar, denn aus dem Stadtumbau-Ost beispielsweise kann die Lehre gezogen werden, dass die ökonomische Tragfähigkeit der technischen Infrastruktureinrichtungen im besonderen Maße von langfristigen Entwicklungen abhängig ist. 66 Außerdem ist die ökologische Bilanz der Palmölnutzung ernüchternd: zwar werden deutlich geringere Mengen an Staub emittiert und weniger Anbauflächen in Anspruch genommen als bei der Nutzung der meisten anderer biogener Energieträger, jedoch liegen die ausgestoßenen klimawirksamen Emissionen in den hier betrachteten Fällen zum Teil über denen der fossilen Vergleichsvariante. Erschwerend kommt hinzu, dass der Anbau der Palmen (zum Beispiel wegen der Abholzung von Regenwald oder der Arbeitsbedingungen) im besonderen Maße die Möglichkeit einer unökologischen und unsozialen Energiebereitstellung in sich birgt (vgl. WI et al. 2007; Dufey 2006: 47; Rossi et al. 2008). 67 Die Innovationsforschung thematisiert diese Fragestellung unter dem Begriff der Technologiediffusion. Dabei wird eruiert, warum und in welcher Geschwindigkeit sich neue innovative Technologien am Markt durchsetzen können, andere aber nicht. Der Diffusionsbegriff umfasst somit die „zeitliche Dynamik der Verbreitung“ (Madlener 2006: 31) beziehungsweise die tatsächliche Nutzung von Ideen, Sachen, Technologien (vgl. Niele 2006: 107; Holwegler 2000: 3). Die geographische Diffusionsforschung wiederum fokussiert sich auf die räumliche Ausbreitung von Innovationen (vgl. Schätzl 2001: 116; Spitzer 1991: 45; Schmidt 1976: 13; Hägerstrand 1967: 7). 68 Bei der Bearbeitung dieses Themenbereiches wurde zunächst eine analytische Differenzierung zwischen Hemmnissen und Erfolgsfaktoren (beziehungsweise negativen und positiven Einflussfaktoren) erwogen. Eine klare Trennung hat sich aber als schwierig erwiesen und Dopplungen wären unvermeidlich gewesen. So hätten etwa geringe Kosten als positiver Einflussfaktor und hohe Kosten als negativer Einflussfaktor aufgeführt werden können. Deshalb wurde schließlich eine Fokussierung auf die Hemmnisse für Bioenergieprojekte vorgenommen. 69 Die Materialien zu der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten standardisierten Befragung und den Experteninterviews (Auflistung der Interviews, Fragebogen und Interviewleitfaden) können den Anhängen 6-1 bis 6-3 entnommen werden, auf Wunsch einiger Interviewpartner sind lediglich die jeweiligen Institutionen aufgeführt. 70 Zu Beginn der 1990er Jahre lag ihr Anteil in Ost-Deutschland bei 24 %, in WestDeutschland hingegen nur bei 9 % (vgl. Hille 1999: 3). 71 In Kapitel 6.5.5 wird dieser Aspekt im Zusammenhang mit dem NIMBY-Dilemma, in Deutschland auch als St. Florians-Prinzip bezeichnet, diskutiert.

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72 In einer aktuellen Erhebung der Universität Marburg sind abweichende Werte zu verzeichnen. Die Umweltignoranten (38 %) nehmen demnach den größten Anteil ein. Es folgen die konsequenten Umweltschützer (26 %), die Umweltrhetoriker (22 %) und schließlich die einstellungsungebundenen Umweltschützer (14 %) (vgl. Kuckartz et al. 2007: 25). 73 Fakten können dahingehend unterschieden werden, ob ihnen Glauben entgegengebracht wird – es sich also um gesellschaftlich anerkannte Fakten handelt – oder nicht: „Disputes are not only about facts. They are about what stakeholders believe to be facts” (Davy 1997: 90). 74 Der dazugehörige Fragebogen ist in Anhang 6-4 aufgeführt. 75 In den letzten Jahren ist auch die Realisierung von Heizkraftwerken mit Palmöl im Hinblick auf ihre soziale Akzeptanz in die Diskussion geraten. Interessant ist dabei, dass die Widerstände gegen solche Vorhaben auf den ersten Blick gesehen insbesondere von nationalen Organisationen und nicht von lokalen Gruppen ausgehen. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung ist es nicht gelungen, ein solches Fallbeispiel detailliert zu dokumentieren, da weder die kontaktierten Betreiber noch die aktiven Naturschutzverbände an einem Informationsaustausch interessiert waren. 76 In den Kapiteln 6.3.4 und 6.3.5 wird erörtert, inwiefern Abstandsregelungen bei der Planung und Genehmigung von Anlagen einfließen. 77 Der Vorteil der thermischen Kühlung durch Biomasse besteht darin, dass die Auslastung des Heizkessels, Gesamtnutzungsgrade und insbesondere die Stromproduktion (sowie die damit verbundenen Einspeisevergütung nach Erneuerbare Energien Gesetz) in den Monaten mit geringer Wärmenachfrage (Sommer) gesteigert werden können. 78 Als wichtigster Initiator für die Holzvergasungsanlage agierte damals der Geschäftsführer des lokalen Versorgers. Er gilt als ein Pionier der Kraft-Wärme-Kopplung und setzte sich mit viel Engagement für eine ökologisch ausgerichtete Wärmeversorgung RottweilHausens ein (Interview H). 79 Ein Bürgergutachten ist ein diskursives Verfahren, in dem die individuelle Einschätzungen und gegensätzliche Positionen der Bewohner ausgetauscht, reflektiert und zusammengeführt werden. Auf Grund der geringen Anzahl von Teilnehmer hat es keinen Anspruch auf Repräsentativität. Die Gutachter wirken neben der inhaltlichen Arbeit auch als Multiplikatoren, indem sie über Gespräche auch den anderen Bewohnern einen besseren Zugang zu dem jeweiligen Sachthema ermöglichen. Ein Bürgergutachten ist ergebnisoffen und hat das Ziel, die Einschätzungen der Bewohner für die Entscheidungsträger aufzubereiten (vgl. Fürst et al. 2001: 365). 80 Auch heute hat die Vergasungstechnologie noch keine Marktreife erreicht (vgl. Eltrop 2006; Krapf 2004: 4; Heinrich et al. 1999: 29). 81 Zum Schutz eines Wasserschutzgebietes wurde die Biogasanlage mit einer Betonverkleidung – einer so genannten „weißen Wanne“ – abgedichtet damit keine Schadstoffe ins Grundwasser gelangen können. Diese Einrichtung war mit erheblichen Mehrkosten verbunden (Interview H). 82 Auch für ein Fallbeispiel in Sutton, einer Gemeinde im Großraum Londons, konnte die wichtige Bedeutung des Faktors Vertrauen empirisch belegt werden, Rohracher und Späth bewerten diesen Faktor als Schlüsselfrage für die Umsetzung biomassebasierter Nah- und

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Fernwärmeanlagen in Österreich (vgl. Sinclair/Löfstedt 2001: 181; Rohracher/Späth 2008: 234). 83 Wenn ein Akteur seine Äußerung einsetzt, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, kann dies nach Habermaß auch als zweckrationale Kommunikation bezeichnet werden (vgl. Habermaß: 1988: 28). 84 Dies kann dazu beitragen Kleinkostensituationen zu kreieren, die es den Konsumenten erleichtern, ein vorhandenes Umweltbewusstsein in umweltfreundliches Handeln umzusetzen (vgl. Diekmann 1996: 105; Frey/Bohnet 1996: 292; Menges et al. 2008: I-51). 85 Durch die Privatisierungen der Energieversorgung haben die kommunalen und regionalen Steuerungsmöglichkeiten zur Umsetzung von Energie- und Klimaschutzkonzepten drastisch abgenommen (vgl. Monstadt 2008: 212; Monstadt 2007: 331). 86 Vertragliche Vereinbarungen können von den Gemeinden entsprechend des Baugesetzbuches (BauGB) auch in Form städtebaulicher Verträge (§ 11 BauGB) oder vorhabenbezogener Bebauungspläne (§ 12 BauGB) erzielt werden (vgl. Klinski 2005: 162). Zudem besteht für Gemeinden über die Instrumentarien der vertraglichen Vereinbarung hinaus grundsätzlich auch die Möglichkeit, den Anschluss an Nah- und Fernwärmenetze mittels einer gemeindlichen Satzung vorzugeben (vgl. ECOFYS 2007: 7; ECOFYS 2006: 56; Faber 2005: 26). Dies wurde auch durch ein Urteil des Bundesverwaltungsgerichts von 2006 bestätigt (vgl. BVerwG 2006: 1). Beachtet werden müssen hierbei die Verhältnismäßigkeit des Eingriffs und die rechtlichen Vorgaben der Gemeinde- und Landesbauordnungen (vgl. Klinski 2005: 163). Bei den Gemeinden bestehen allerdings Vorbehalte gegenüber diesem Instrumentarium, da schlechtere Vermarktungschancen der Immobilien befürchtet werden (Interview B; vgl. Krüttgen 2006: 100). In Baden-Württemberg wird das Instrumentarium des Anschluss- und Benutzungszwangs durch § 11 der Gemeindeordnung des Landes ermöglicht (vgl. VGBW 2004: 12). 87 Das Problem der Aufsiedlungszeiträume ist im hohen Maße vom Immobilienmarkt abhängig, denn in Wachstumsregionen mit einer hohen Nachfrage besteht ein überschaubares Risiko während in Regionen mit rückläufigen Bevölkerungszahlen ein unkalkulierbares Risiko vorherrscht. 88 Dies spiegelt sich auch in den hohen Anteilen ökologisch orientierter Lebensstilgruppen wieder, die in vielen Studien erfasst wurden (siehe Kapitel 6.2). 89 Die Fallbeispiele zeigen, dass die Bereitstellung eines (möglichst frühzeitigen) Informations- und Partizipationsangebotes Vorbehalte mindern und die Akzeptanz insgesamt erhöhen kann. Dies muss sich aber nicht zwangsläufig und unmittelbar wirtschaftlich in Form eines verbesserten Anschlussgrades (tatsächliche Akzeptanz) niederschlagen, wie in den Fällen Bürgergutachten und Bioenergiedorf, sondern kann sich auch nur in Form einer grundsätzlichen Imageverbesserung (gefühlte Akzeptanz) auswirken. 90 Der Effekt, dass eine existierende Technologie neue und möglicherweise sinnvollere Technologien verhindert, wird auch als Lock-In-Effekt bezeichnet (vgl. Sartorius/Zundel 2004: 16; Bathelt/Glückler 2003: 237; Hermann-Pillath/Waffenschmidt 2000: 1). 91 Dies ändert sich möglicherweise mit der schrittweisen Einführung eines Energieausweises für Bestandsgebäude seit Juli 2008. 92 Der Verband bayerischer Wohnungsunternehmen beispielsweise hat mit einer Befragung empirisch belegt, dass die Bereitschaft der Mieter, sich an Maßnahmen zum Klima-

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schutz finanziell zu beteiligen sehr gering ausfällt. So geben nur 5 % der Befragten an, höhere Mieten übernehmen zu wollen, selbst wenn dadurch geringere verbrauchsgebundene Kosten realisiert werden (website VdW Bayern). 93 Auch wenn die Sinnhaftigkeit dieses Instrumentariums grundsätzlich nicht bestritten wird, monieren Verbraucherschützer, dass in der Praxis hinsichtlich des juristischen Fachwissens ein deutlicher Wissensvorsprung auf Seiten der Contracting-Geber besteht und deshalb zum Teil unfaire Vertragsausgestaltungen realisiert werden (Interview M). 94 Als ein Beispiel dafür, dass das NIMBY-Dilemma auch bei Bioenergieprojekten auftritt, führt Kahn ein Biomassekraftwerk in Kalifornien an (vgl. Kahn 2000: 27). Für mehrere Fallbeispiele im Vereinigtes Königreich Großbritannien und Nordirland kann dies ebenfalls gezeigt werden (vgl. Upreti 2004: 787; 789). 95 Das NIMBY-Dilemma tritt also auf, wenn es sich um Anlagen, Einrichtungen und Infrastrukturen handelt, die einen „locally undesireable/unwanted land use“ – kurz LULU – darstellen. Zu diesen Einrichtungen zählen unter anderem Kraftwerke, Mülldeponien und -verbrennungsanlagen, Autobahnen, Flughäfen, forensische Kliniken (vgl. Popper 1983: 255; Schively 2007: 255; Owens 2004: 104). 96 Eine Schlüsselrolle für die Implementierung von Vorhaben, bei denen das NIMBYDilemma auftritt, nehmen die Machtverhältnisse zwischen den Akteuren ein. Ein Ansatz zur Erklärung der Machtverhältnisse (insbesondere bei Partizipation von Bürgerinitiativen) ist die Arenatheorie. Sie besagt, dass Akteure ihre Ziele nur durchsetzen, wenn sie über ausreichend hohe soziale Ressourcen (Geld, Macht, Sozialprestige, kulturelle Wertverpflichtung und Evidenz) verfügen. Um sich durchzusetzen, müssen sich die Akteure mit ihren Widersachern (unter Einsatz der genannten sozialen Ressourcen) im jeweilig vorhandenen, öffentlichen Handlungsraum – der Arena – auseinandersetzen (vgl. Kitschelt 1980; Renn et al. 1994; Renn 1998: 13; Zöller 2005: 67). 97 Diese Tatsache hat Wolsink dazu verleitet, das NIMBY-Dilemma - zumindest in Bezug auf die Realisierungspraxis von Windkraftanlagen - als Mythos zu bezeichnen (vgl. Wolsink 2000: 49). 98 Selbstverständlich kann auch eine uneingeschränkte (TINA = There Is No Alternative; YIMBY = Yes In My BackYard) beziehungsweise eingeschränkte Zustimmung (YIMPYFAP = Yes In My BackYard-For A Price) geäußert werden (vgl. Upreti 2004: 793; Jimenez 2002: 36; Davy 1997: 17). Van der Horst macht darauf aufmerksam, dass die Widerstände gegen LULUs dann geringer ausfallen, wenn bereits andere Störquellen existieren (vgl. Horst 2007: 2709). 99 Im Rahmen der Internationalen Bauausstellung (IBA) Rotterdam-Hoogvliet wird WIMBY konträr zur oben genannten Bedeutung als Akronym für „Welcome Into My BackYard“ verwendet (vgl. Provoost/Vanstiphout 2008: 32; website WIMBY). 100 Die Genehmigungspraxis macht deutlich, dass die Verwaltungen durch eine restriktiv oder permissiv ausgeführte Rechtsauslegung ihre Mittlerrolle unterschiedlich wahrnehmen (vgl. Klinski 2005: 115; 134). 101 Wegener und Liebig lehnen sich an diese Rationalitätstypen an und führen eine empirische Erhebung durch (vgl. Wegener/Liebig 1998: 39). 102 Persönliche Vorteile in Form von geringeren Belastungen durch Lieferverkehr, Feinstaub sowie Geruchs- und Lärmemissionen können negativen gesellschaftlich-

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ökologischen Folgen wie dem Klimawandel oder der Endlichkeit fossiler Brennstoffe gegenüberstehen. Eine Schwierigkeit besteht darin, dass bei konformem Verhalten gegenüber den gesellschaftlichen Zielvorstellungen auf einen persönlichen Vorteil verzichtet wird, während die Auswirkungen kollektiv verursachter Schäden gleichzeitig in unvermindertem Ausmaß drohen. Verstärkt wird diese Situation also, weil das Verhalten des Einzelnen (scheinbar) keine Wirkungen erzielt, solange sich alle anderen weiterhin entgegen den gesellschaftlichen Zielen verhalten. Außerdem machen sich die ökologischen Auswirkungen erst zeitlich verzögert bemerkbar (vgl. Sunderer 2006: 81; Scheuthle 2006: 85). 103 Weitestgehend, da nicht alle Bewohner beteiligt wurden. 104 Es ist darauf hinzuweisen, dass Belastungen und Nutzen selbstverständlich nicht beliebig auf die Akteure verteilt werden können und, dass dieses Vorgehen seinerseits zu sozialen Konflikten führen kann. 105 Dies entspricht den Zielen der Bundesregierung auf nationaler Ebene (siehe Kapitel 2.5). 106 Planungstheoretisch wird die Frage eines „ersten Schrittes“ vor allem durch die Konzepte des Inkrementalismus und des perspektivischen Inkrementalismus thematisiert. Deren Grundidee ist es, eine Vielzahl von kleinen Schritten und Projekten zu initiieren. Während sie beim Inkrementalismus unkoordiniert nebeneinander stehen, werden sie beim perspektivischen Inkrementalismus entlang gemeinsamer gesellschaftlicher Ziele ausgerichtet. Durch positive Beispiele und Pilotprojekte sollen Anregungen gegeben werden, während die Massenverbreitung den privaten Akteuren überlassen wird (vgl. Lindblom 1959; Ganser et al. 1993: 114; Ganser 1991: 59. Die ausführlich geäußerte Kritik an diesen Konzepten soll an dieser Stelle nicht dargelegt werden, ein Vorteil ist unbestritten: Bei Nicht-Erfolg werden (lediglich) überschaubare Ressourcen beansprucht (vgl. Baumgart/Lübke 2007: 374; Schimank 2007: 307; Wiechmann/Hutter 2007: 110; Selle 2005: 59, 62; Sinning 2003:71). Auch die Realisierung des Scharnhauser Parks als ökologischer Modellstadtteil kann diesen Planungsansätzen zugeordnet werden. 107 Der Anteil neu errichteter Wohnungen betrug in den Jahren 2001 bis 2007 jährlich rund 0,5 bis 0,7 % gemessen am Bestand (website Statistisches Bundesamt 2009). 108 Zusätzlich zu der in der vorliegenden Arbeit betrachteten Nutzung von Biogas (Nutzung der Wärme am Standort beziehungsweise in dessen direkter Umgebung und die Einspeisung von Strom ins Elektrizitätsnetz) besteht auch die Möglichkeit, Verfahren zur Aufbereitung des Biogases auf Erdgasqualität und dessen Einspeisung ins Erdgasnetz anzuwenden. Letztgenannte sind mit der oben aufgeführten Schlussfolgerung nicht gemeint.