© FH-Prof. Dr. Bernhard Zimmer – Regensburg, 15.10.2011 Holz und Klimaschutz Welche Bedeutung hat der Rohstoff Holz Bernhard Zimmer Bayerisches Institut

© FH-Prof. Dr. Bernhard Zimmer – Regensburg, 15.10.2011

Holz und Klimaschutz

Welche Bedeutung hat der Rohstoff Holz

Bernhard Zimmer

Bayerisches Institut für Nachhaltige Entwicklung

Hosemannstraße 2883451 Piding

[email protected]


Nachhaltigkeit


Nachhaltigkeit„Sustainable development meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.“(Brundtland Report 1987)

Nachhaltig ist eine Entwicklung,

„die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht,

ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebensstil zu wählen.“

(Brundtland Bericht I (1987))


Nachhaltige Entwicklung – ein Prozess

Ökonomie:wirtschaftlich sinnvoll

Ökologie:integrierbar in natürliche Kreisläufe

Soziales:gleiches Recht für Alle: fair


Holz - Zusammensetzung

Eine Tonne Holzatro:

– 500 kg Kohlenstoff

– 430 kg Sauerstoff

– 60 kg Wasserstoff

– 10 kg andere Elemente


Holzbildung durch Photosynthese

•Photosynthese:

•6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

•Modellrechnungzur Berechnung der Massenströme beim Aufbau von Holz:

•8,4 CO2 + 12 H2O C8,4H12O5,4 + 8,7 O2 + 6 H2O


Zukunft der Holzverwendungnach Prof. Dr. Horst Schulz (1978)

Schulz, H. (1978): Holz als Rohstoffreserve der Zukunft. Forstw. Cbl., 97: 57-66


Holz der nachwachsende Rohstoff

Holznutzung

Nutzholz

Energieholz

Zement

Rohstahl

Primäraluminium

Kunststoffe Produktionsmenge [t]

Quellen: FAO (2007); IAI (2009); VDZ (2009);worldsteel (2009);

•Produktion weltweit für das Jahr 2007:


Holz der nachwachsende Rohstoff

Holznutzung

Nutzholz

Energieholz

Zement

Rohstahl

Primäraluminium

KunststoffeProduktionsmenge [m³]

Quellen: FAO (2007); IAI (2009); VDZ (2009);worldsteel (2009);

•Produktion weltweit für das Jahr 2007:


Vielfalt: Baum- und Holzarten


Vielfalt: Strukturen und Eigenschaften

• Photos: B. Zimmer


Einschnitt mittels einer mobilen Bandsäge

• EU-alfa-Projekt: Incorporating Wood Properties into Forest Tree Breeding Programs „GEMA – Genetic de la Madera“


Chacte’ cokCoxmocalix spectabilis Standl. (Rubiaceae)

ChechemMetopium brownei (Jacq.) Urban (Anacardiaceae)

• EU-alfa-Projekt: Incorporating Wood Properties into Forest Tree Breeding Programs „GEMA – Genetic de la Madera“



Qualität:

• Photos oben: B. Zimmer; Photo unten: HAF


Holzqualität

• Photos oben: B. Zimmer


Holz- und Verarbeitungsqualität:

• Photos oben: B. Zimmer


Kohlenstoffspeicher sowie deren jährliche Änderung

Ozeane(38000 Gt)

W älder(1648 G t)

Landpflanzen(2060 G t)

Atmosphäre(750 Gt)

+3

+2

+2


Kohlenstoffspeicher „Holzprodukte“

W älder(1648 G t)

Landpflanzen(2060 G t)

+2

Ozeane(38000 Gt)

Holzprodukte(14 Gt )

Atmosphäre(750 Gt)

+3(+2)

+0,5(+1,4)

+2


Lebenszyklus von Produkten (Gebäuden)


Der Lebensweg aller Holzprodukte beginnt im Wald


Sachbilanz der Photosynthese


Primärwälder - Urwälder

Bio

ma

sse

Ze it

C O -Inp ut = C O -O utp ut2 2

Ke ine Ho lznutzung


WirtschaftswälderBi

om

ass

e

Ze itHo lznutzung

C O -Inp ut > C O -O utp ut2 2


Life Cycle Assessment (LCA)Bewertung der ökologischen Qualität


Die Sachbilanz

•Erfassung aller Input- und Outputströme

– Energie

– Betriebsstoffe

– Hilfsstoffe

– Emissionen aller Art

E n e r g i e , f o s s i l

E n e r g i e , r e g e n e r a t i v

W a s s e r

B e t r i e b s -s t o f f

H i l f s s t o f f

I n p u t

E m i s s i o n ,g a s f ö r m i g

E m i s s i o n ,f l ü s s i g

E m i s s i o n ,f e s t

W a s s e r

A b w ä r m e

L ä r m

O u t p u t

A l t h o l z A l t f e n s t e r . . . . . . . . . .


Kohlenstoffkreislauf (Holzbau):

Wirkungskategorie:

Treibhauspotenzial

GWP100


Das Treibhauspotential (GWP100)

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

Beton Ziegel Kalksandstein Porenbeton Schnittholz(u=30-40%)

GW

P [

kg

]


Nachhaltige Holznutzung

Holz ist ein nachwachsender Rohstoff

Holz ist auch ein nachwachsender Energieträger

Holz ist ein regional verfügbarer und wertvoller Roh-, Bau- und Werkstoff

Holz ist aber auch ein „begrenzter“ Rohstoff


Hohe Rohstoffausnutzung

Die während der Produktion anfallenden Resthölzer sind entweder Rohstoff für andere Produkte oder können zur Energieerzeugung eingesetzt werden.


Forstliche Produktion

Bestandesbegründung

Kulturpflege

Jungwuchspflege

Läuterung

Durchforstung - ErnteDurchforstung - Rücken

Endnutzung - ErnteEndnutzung - Rücken

KalkungPestiz ideinsatzW egebauEntrindung

K o h l e n s t o ff s p e i c h e rF i c h t e n h o l z


Holztransporte


Holz braucht keine langen Transportwege

Holz wächst dezentral und braucht deshalb keine langen Transportwege


Energieeffizienz

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Späne undHackschnitzel

SonstigesRestholz

Schnittholz, frisch Schnittholz, frischund imprägniert

Schnittholz,technischgetrocknet

Schnittholz,getrocknet und

imprägniert

Hobelware, frisch Hobelware,technischgetrocknet

Schnittholzproduktion (regenerativ)

Schnittholzproduktion (fossil)

Rundholztransport

Forstwirtschaft

Die Holzbe- und -verarbeitung ist energieeffizient; der Anteil an erneuerbaren Energieträgern ist überdurchschnittlich groß.


Schnittholzherstellung

Verbrauch an fossiler Prim ärenergie

Forstliche Produktion

Rundholztransport (300km)

Rundholztransport (50km)

Einschnitt

Technische Trocknung

K o h l e n s t o ff -s p e i c h e r

F i c h t e n h o l z


Kohlenstoffspeicher HolzBeispiel: GWP

100 für Furnierschichtholz (Kerto)


Kohlenstoffspeicher HolzGWP100

für die Produktion eines Fertighauses

(Haas)


Materialvergleiche

Masse Primärenergieverbrauch Energie-

[kg]

fossil [MJ]

erneuerbar [MJ]

gesamt [MJ]

inhalt [MJ]

Brettschichtholz 2398 25317 10850 36167 39802

Stahl 3980 51740 2388 54128 0

Stahlbeton 14838 15816 890 16706 0

Tab. 1: Materialvergleich für einen 20 m Dachbinder


Holz als Energieträger – vom Wald direkt in den Ofen (BHKW) ?

Waldhackschnitzel


Holz als Energiequelle im Haus

o Scheitholz

o Holzbriketts

o Hackschnitzel

o Holzpellets


Ökobilanz (LCA) - Pelletherstellung

Quelle: Witzlinger (2002)

81%

19%

o Energieeinsatz versus Energieinhalt (Hu)


Effizienz: Bereitstellung von Waldhackgut

Einsatz von Primärenergie im Verhältnis zum Heizwert (Hu)

Holzernte

Rücken

Hacken

Transport zum Heizkraftwerk

Holz:

Energiespeicher

Szenario für Nadelholz (x=50%):

Kleinprivatwald – Waldrestholz

Feller-Buncher Vollbaumnutzung


Effizienz: Bereitstellung von Waldhackgut

0

10

20

30

40

50

60

70

Prim

ären

ergi

e-E

insa

tz [k

Wh/

MW

h]

T ransport 2 21,1 32,3 5,8 8,9 2,6 4,0 2,6 4,0 2,6 4,0

Transport 1 3,5 5,4

Hacken 10,9 16,6 3,8 5,8 3,0 4,7 3,0 4,7 3,0 4,7

Rücken 6,3 9,7 2,7 4,2 2,4 3,7 3,2 4,9 6,9 9,7

Holzernte 3,9 6,0 3,9 6,0 5,1 7,8 5,1 7,8 5,1 7,8

LH-30% NH-50% LH-30% NH-50% LH-30% NH-50% LH-30% NH-50% LH-30% NH-50%

Kleinprivatwald-Waldrestholz

Profi-Waldrestholz Profi mit Zwischenlager im

Wald

Profi mit Holzlogistik-Zentrum

Feller-Buncher - Vollbaumnutzung

Einsatz von Primärenergie für Waldhackschnitzel-Sortimente in den einzelnen Szenarien in kWh pro MWh (Hackschnitzel) dargestellt für die wesentlichen Prozesse. Deutlich wird der Einfluss der Holzarten

• Zimmer B. (2010): Wie umweltfreundlich ist die Energie aus Biomasse? AFZ-DerWald, Heft 6, S. 14-17.


Treibhauspotenzial (GWP100) – der „Carbon Footprint“

Szenario: "Kleinprivatwald" - MIX-50%

Ho

lze

rnte

Rü

cke

n

Ha

cke

n

Tra

nsp

ort

2

C-S

pe

ich

eru

ng

du

rch

Ph

oto

syn

the

se

Su

mm

e-G

WP

10

0

Ve

rbre

nn

un

g W

ald

ha

cksch

nitze

l

Gu

tsch

rift fü

r

Su

bstitu

tio

n v

on

He

izö

l

Saldo GWP100

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

[kg

CO

2-Ä

qu

iva

len

te p

ro M

Wh

Bre

nn

sto

ff]

• Zimmer B. (2010): Wie umweltfreundlich ist die Energie aus Biomasse? AFZ-DerWald, Heft 6, S. 14-17.


Grüne Energie für Berlin?


Vielfalt: Holznutzung und Holzverwendung

• Photos: B. Zimmer


Nachhaltigkeit, weil wir haben die Erde nur geborgt von unseren Kindern.

Vielen Dank

für Ihre

Aufmerksamkeit !

Documents

© FH-Prof. Dr. Bernhard Zimmer – Regensburg, 15.10.2011 Holz und Klimaschutz Welche Bedeutung hat der Rohstoff Holz Bernhard Zimmer Bayerisches Institut