Weltim Wandel

Wissenschaftlicher Beiratder BundesregierungGlobaleUmweltvernderungen

Zukunftsfhige Bioenergie

und nachhaltige

Landnutzung

Zukunftsfhige Bioenergie

und nachhaltige

Landnutzung

Wissenschaftlicher Beirat der BundesregierungGlobale UmweltvernderungenWelt im Wandel: Zukunftsfhige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

Mitglieder des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltvernderungen

(Stand: 31. Oktober 2008)

Prof. Dr. Renate Schubert (Vorsitzende), konominDirektorin des Instituts fr Umweltentscheidungen an der ETH Zrich, Schweiz

Prof. Dr. Hans Joachim Schellnhuber CBE (stellv. Vorsitzender), PhysikerDirektor des Potsdam-Instituts fr Klimafolgenforschung und Gastprofessor an der Universitt Oxford(Fachbereich Physik und Christ Church College)

Prof. Dr. Nina Buchmann, kologinProfessorin fr Graslandwissenschaften an der ETH Zrich, Schweiz

Prof. Dr. Astrid Epiney, JuristinDirektorin am Institut fr Europarecht der Universitt Fribourg, Schweiz

Dr. Rainer Griehammer, ChemikerMitglied der Geschftsfhrung des ko-Instituts e.V., Freiburg

Prof. Dr. Margareta E. Kulessa, konominProfessorin fr Allgemeine Volkswirtschaftslehre und Internationale Wirtschaftsbeziehungenan der Fachhochschule Mainz

Prof. Dr. Dirk Messner, PolitikwissenschaftlerDirektor des Deutschen Instituts fr Entwicklungspolitik, Bonn und Professor fr Politikwissenschaft an der Universitt Duisburg-Essen

Prof. Dr. Stefan Rahmstorf, PhysikerLeiter der Abteilung Klimasystem am Potsdam-Institut fr Klimafolgenforschung und Professor fr Physik der Ozeane an der Universitt Potsdam

Prof. Dr. Jrgen Schmid, Ingenieur fr Luft- und RaumfahrttechnikVorstandsvorsitzender und wissenschaftlicher Leiter des Instituts fr Solare Energieversorgungstechnik, Kassel und Professor fr Elektrotechnik/Informatik an der Universitt Kassel

Welt im Wandel:

Zukunftsfhige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

mit 72 Abbildungen

WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT DER BUNDESREGIERUNGGLOBALE UMWELTVERNDERUNGEN

WBGU

Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltvernderungen (WBGU)GeschftsstelleReichpietschufer 606210785 Berlin

Tel.: 030 263948 0Fax: 030 263948 50Email: wbgu@wbgu.deWeb: http://www.wbgu.de

Redaktionsschluss: 31.10.2008

Bibliographische Information der Deutschen BibliothekDie Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet ber http://dnb.ddb.de abrufbar.

ISBN 978-3-936191-21-9

WBGU Berlin 2009

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschtzt.

Das diesem Bericht zu Grunde liegende F&E-Vorhaben wurde im Auftrag des Bundesministeriums fr Bil-dung und Forschung und des Bundesministeriums fr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Kennzeichen 01RI0708AA durchgefhrt. Die Verantwortung fr den Inhalt liegt beim Autor.

Umschlaggestaltung: WBGUDie Bilder Mhdrescher Lexion 600 mit freundlicher Genehmigung von CLAAS Deutschland und Bio-methananlage mit freundlicher Genehmigung der Schmack Biogas AG, Fotograf Herbert Stolz. Alle ande-ren Bilder Prof. Dr. Meinhard Schulz- Baldes.

Herstellung: WBGUSatz: Druckreife Vorlage WBGUDruck und Bindung: Mercedes Druck Berlin

Gedruckt auf umweltfreundlichem, zertifiziertem Papier 9-Lives

Mitarbeiter des Beirats und Danksagung

Dieses Gutachten beruht auch auf der sachkundigen und engagierten Arbeit der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Geschftsstelle sowie bei den Bei-ratsmitgliedern.

Wissenschaftlicher Stab der Geschftsstelle

Prof. Dr. Meinhard Schulz-Baldes (Generalsekretr)

Dr. Carsten Loose(Stellvertretender Generalsekretr)

Dr. Karin Boschert

Dr. Oliver Deke

Dipl.-Umweltwiss. Tim Hasler

Dr. Nina V. Michaelis

Dr. Benno Pilardeaux (Medien- und ffentlichkeitsarbeit)

Dr. Astrid Schulz

Sachbearbeitung, Lektorat und Sekretariat in der Geschftsstelle

Vesna Karic-Fazlic (Sachbearbeitung Finanzen)

Martina Schneider-Kremer, M. A. (Lektorat)

Margot Wei (Sekretariat)

Wissenschaftliche Mitarbeiter der Beiratsmitglieder

Dipl.-Phys. Jochen Bard (Institut fr Solare Ener-gieversorgungstechnik, ISET Kassel, bis 30.06.2007)

Steffen Bauer, MA (Deutsches Institut fr Entwick-lungspolitik, DIE Bonn)

Dipl.-Volksw. Julia E. Blasch (Institut fr Umwelt-entscheidungen, ETH Zrich)

Dr. Georg Feulner (Potsdam-Institut fr Klimafol-genforschung, PIK e.V.)

Dr. Sabina Keller (ETH Zrich)

Dipl.-Geogr. Andreas Manhart (ko-Institut e.V., Freiburg, bis 30.04.2008)

Dr. Martin Scheyli (Universitt Fribourg, Schweiz)

M. Sc. Dipl.-Ing. Michael Sterner (Institut fr Solare Energieversorgungstechnik, ISET Kassel, ab 01.07.2007)

Dr. Ingeborg Schinninger (ETH Zrich, bis 31.05.2007)

Dr. Jennifer Teufel (ko-Institut e.V., Freiburg, ab 01.05.2008)

VI Mitarbeiter des Beirats und Danksagung

Den externen Gutachtern dankt der Beirat fr die Zuarbeit und wertvolle Hilfe. Im Einzelnen flos-sen folgende Expertisen und Stellungnahmen in das Gutachten ein: Dipl.-Umweltwiss. Tim Beringer, Prof. Dr. Wolf-

gang Lucht (Potsdam-Institut fr Klimafolgenfor-schung, PIK e.V.): Simulation nachhaltiger Bio-energiepotentiale.

Dr. Gran Berndes (Department of Energy and Environment, Physical Resource Theory, Chal-mers University of Technology, Gteborg, Schwe-den): Water demand for global bioenergy pro-duction: trends, risks and opportunities.

Dr. Andr Faaij (Utrecht University, Copernicus Institute): Bioenergy and global food security.

Dr. Uwe R. Fritsche, Kirsten Wiegmann (ko-Institut, Bro Darmstadt): Treibhausgasbilan-zen und kumulierter Primrenergieverbrauch von Bioenergie-Konversionspfaden unter Bercksich-tigung mglicher Landnutzungsnderungen).

Dr. Les Levidow, PhD (The Open University, Development Policy and Practice (DPP) Group, Milton Keynes, UK), Helena Paul (EcoNexus, Oxford, UK): Land-use, Bioenergy and Agro-biotechnology.

Dipl.-Ing. Franziska Mller-Langer, Anastasios Perimenis, Sebastian Brauer, Daniela Thrn, Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt (Deutsches Biomas-seForschungsZentrum DBFZ, Leipzig): Tech-nische und konomische Bewertung von Bioener-gie-Konversionspfaden.

Mark W. Rosegrant, Anthony J. Cavalieri (Inter-national Food Policy Research Institute IFPRI, Washington, DC): Bioenergy and Agro-biotech-nology.

Mark W. Rosegrant, Mandy Ewing, Siwa Msangi, und Tingju Zhu (International Food Policy Research Institute IFPRI, Washington, DC): Bioenergy and Global Food Situation until 2020/2050.

Dr. Ingeborg Schinninger (ETH Zrich, Institut fr Pflanzenwissenschaften): Globale Landnut-zung.

Dr. oec. troph. Karl von Koerber, Dipl. oec. troph. Jrgen Kretschmer, Dipl. oec. troph. Stefanie Prinz (Beratungsbro fr Ernhrungskologie, Mnchen): Globale Ernhrungsgewohnheiten und -trends.

Fr die Untersttzung bei der Erstellung von Gra-fiken danken wir Danny Rothe, Design Werbung Druck, Berlin.

Wertvolle Anregungen bekam der Beirat whrend seiner Intensivtagung im Mai 2008 in Schmckwitz durch die Vortrge zu THG-Emission Bio-Prozesse mit LUC von Dr. Uwe R. Fritsche (ko-Institut, Bro Darmstadt) und zur Technischen und kono-

mischen Bewertung von Bioenergiekonversionspfa-den von Dipl.-Ing. Franziska Mller-Langer (Deut-sches BiomasseForschungsZentrum DBFZ, Leip-zig). Auch Herrn Tim Beringer (Potsdam-Institut fr Klimafolgenforschung, PIK e.V.) danken wir fr die Vorstellung der Ergebnisse seiner Modellierung zu nachhaltigem globalen Bioenergiepotenzial.

Danken mchte der Beirat auch jenen Perso-nen, die durch Gesprche, Kommentare, Beratung, Recherche oder den Review einzelner Teile des Gut-achtens der Arbeit des Beirats wertvolle Dienste erwiesen haben:

Prof. Dr. Markus Antonietti (Max-Planck-Insti-tut fr Kolloid- und Grenzflchenforschung, Pots-dam); Ing. Michael Beil (Institut fr Solare Ener-gieversorgungstechnik ISET Hanau); Verena Brinkmann (Sector Project HERA Household Energy Programme, GTZ Eschborn); Qays Hamad, Advisor to the Executive Director for Germany (The World Bank, Washington, DC); Peter Herkenrath und Dr. Lera Miles (UNEP-WCMC, Cambridge); DirProf. Dr. Christian Hey und Dr. Susan Krohn (Sachverstndigenrat fr Umwelt-fragen SRU, Berlin); Holger Hoff (Potsdam-Insti-tut fr Klimafolgenforschung und Stockholm Envi-ronment Institute); Philipp Mensch (ETH Zrich); Gregor Meerganz von Medeazza, PhD (Sustaina-ble Energy and Climate Change Initiative SECCI, Washington, DC); Ritah Mubbala (Institut fr Solare Energieversorgungstechnik ISET, Kassel); Dipl.-Volksw. Markus Ohndorf (ETH Zrich); Dr. Alex-ander Popp (Potsdam-Institut fr Klimafolgenfor-schung, PIK e.V.); Dr. Timothy Searchinger (Prince-ton University, Princeton, NJ); Dr. Karl-Heinz Stecher (KfW Bankengruppe, Berlin); Dr.-Ing. Ale-xander Vogel (Deutsches BiomasseForschungsZen-trum DBFZ, Leipzig) sowie Dr. Tilman Altenburg, Dr. Michael Brntrup, Dr. Matthias Krause, Chris-tian von Drachenfels, Dipl.-Ing. agr. Heike Hffler, Julia Holzbach und Kathrin Seelige (Deutsches Ins-titut fr Entwicklungspolitik DIE, Bonn).

Der WBGU mchte sich berdies herzlich bei den Organisatoren und Gesprchspartnern whrend der Studienreise nach Indien vom 5. bis 17. Februar 2008 bedanken. Die Reise wurde mit groer inhaltlicher und organisatorischer Untersttzung der Deutschen Botschaft in New Delhi durchgefhrt. Der Beirat mchte sich bei Herrn Botschafter Mtzelburg und allen Mitarbeitern herzlich fr die wertvolle Unter-sttzung bedanken. Ein besonderer Dank geht an Herrn Dr. von Mnchow-Pohl und Frau Subhedar, die die verschiedenen Stationen der Reise geplant und Gesprchspartner gefunden haben. Ein Dank geht auch an Frau Holzhauser, Herrn Wirth und Frau Tie-mann, die den WBGU zu Terminen in Delhi begleitet haben. Bedanken mchten wir uns auerdem beim

VI

VII

Team der GTZ: Frau Kashyap, Herr Glck, Herr Dr. Bischoff, Herr Dr. Porst und Herr Babu.

Viele Experten vor Ort aus Politik, Verwaltung und Wissenschaft haben fr den Beirat Fhrungen, Vortrge und Prsentationen vorbereitet und stan-den fr Diskussionen und Gesprche zur Verfgung. Ihnen allen gilt der persnliche Dank des Beirats.

Mitarbeiter des Beirats und Danksagung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V

Inhaltsbersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX

Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII

Ksten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXI

Tabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXIII

Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXV

Akronyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXVIII

Zusammenfassung fr Entscheidungstrger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2 Motivationen fr die Nutzung von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1 Aktuelle Diskurse um Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2 Bioenergie im Kontext nachhaltiger globaler Energie- und Landnutzungssysteme . . . . . . . . . 25

3 Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.1 kologische Nachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.2 Soziokonomische Nachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.3 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4 Bioenergie, Landnutzung und Energiesysteme: Status Quo und Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.1 Bioenergie in den globalen Energiesystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2 Globale Landbedeckung und Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5 Nutzungskonkurrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.2 Nutzungskonkurrenzen mit der Nahrungs- und Futtermittelproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.3 Stoffliche Nutzung von Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755.4 Nutzungskonkurrenz zur biologischen Vielfalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795.5 Landnutzungsoptionen fr den Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875.6 Nutzungskonkurrenz um Boden und Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Inhaltsbersicht

X Inhaltsbersicht

6 Modellierung des globalen Potenzials von Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

6.1 Bisherige Abschtzungen zum Potenzial der Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1016.2 Globale Landnutzungsmodelle: Stand der Wissenschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1066.3 Beschreibung des verwendeten Modells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1066.4 Modellannahmen und Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096.5 Ergebnisse der Modellierung des globalen Potenzials von Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . 1176.6 Wichtigste Unsicherheiten der Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1286.7 Regionale Betrachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1306.8 Interpretation und Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

7 Anbau und energetische Nutzung von Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7.1 Anbausysteme zur Produktion von Biomasse fr Energiezwecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1397.2 Technisch-konomische Analyse und Bewertung von Bioenergienutzungspfaden . . . . . . . . . 1587.3 Treibhausgasbilanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

8 Optimale Einbindung und Nutzung der Bioenergie in Energiesystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

8.1 Bioenergie als Teil einer nachhaltigen Energieversorgung in Industrielndern . . . . . . . . . . . . 1978.2 Bioenergie als Teil einer nachhaltigen Energieversorgung in Entwicklungslndern . . . . . . . . 209

9 Nachhaltige Produktion von Biomasse und Nutzung von Bioenergie: Synthese . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

9.1 Nachhaltige Produktion von Biomasse fr die energetische Nutzung: Was ist zu beachten? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2179.2 Wandlung, Anwendung und Einbindung von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

10 Globale Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

10.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22710.2 Internationale Klimapolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22810.3 Standards fr die Produktion von Bioenergietrgern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24210.4 Anstze zur Sicherung der Welternhrung im Rahmen einer nachhaltigen Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26210.5 Internationale Biodiversittspolitik und nachhaltige Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27310.6 Wasser- und Bodenschutz im Kontext einer nachhaltigen Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . 28310.7 Staatliche Frderung der Bioenergie: Agrar- und industriepolitische Manahmen . . . . . . . . . 28610.8 Bioenergie und Entwicklungszusammenarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

11 Forschungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

11.1 Bioenergienutzung und Klimabilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31711.2 Nachhaltige Potenziale von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31911.3 Bioenergie und Energiesysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32211.4 Bioenergie und globales Landnutzungsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32511.5 Gestaltung internationaler Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

12 Handlungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

12.1 Bioenergie konsistent in die internationale Klimaschutzpolitik einbinden . . . . . . . . . . . . . . . . 33012.2 Standards und Zertifizierung fr Bioenergie und nachhaltige Landnutzung einfhren . . . . . 33212.3 Nutzungskonkurrenzen nachhaltig regulieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33512.4 Frderpolitiken fr Bioenergie gezielt einsetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33912.5 Nachhaltiges Bioenergiepotenzial in Entwicklungs- und Schwellenlndern nutzen . . . . . . . . 34212.6 Strukturen fr eine nachhaltige globale Bioenergiepolitik schaffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

XI

13 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

14 Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

15 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

Inhaltsbersicht

Mitarbeiter des Beirats und Danksagung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V

Inhaltsbersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX

Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIII

Ksten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXI

Tabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXIII

Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXV

Akronyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXVIII

Zusammenfassung fr Entscheidungstrger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2 Motivationen fr die Nutzung von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1 Aktuelle Diskurse um Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2 Bioenergie im Kontext nachhaltiger globaler Energie- und Landnutzungssysteme . . . . . . . . . 252.2.1 Bioenergie, Energiewende und Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.2.2 Bioenergie, Energiewende und Energiearmut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.2.3 Spezifische Eigenschaften von Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3 Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.1 kologische Nachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.1.1 Leitplanke fr den Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.1.2 Leitplanke fr den Biosphrenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.1.3 Leitplanke fr den Bodenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.1.4 Weitere kologische Nachhaltigkeitsanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

3.2 Soziokonomische Nachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.2.1 Leitplanke zur Sicherung des Zugangs zu ausreichend Nahrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.2.2 Leitplanke zur Sicherung des Zugangs zu modernen Energiedienstleistungen . . . . . . 333.2.3 Leitplanke zur Vermeidung von Gesundheitsschden durch Energienutzung . . . . . . . 333.2.4 Weitere soziokonomische Nachhaltigkeitsanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.3 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Inhaltsverzeichnis

XIV Inhaltsverzeichnis

4 Bioenergie, Landnutzung und Energiesysteme: Status Quo und Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.1 Bioenergie in den globalen Energiesystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.1 Aktuelle Bioenergienutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.1.1.1 Bioenergie im globalen Energiesystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.1.2 Nutzung von Biowrme und -strom im Energiesystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.1.1.3 Nutzung von Biokraftstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.1.2 Aktuelle Bioenergiefrderpolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.2 Globale Landbedeckung und Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504.2.1 Die globale Landbedeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504.2.2 Die globale Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.2.3 Der Einfluss von Landnutzungsnderungen auf kosystemleistungen. . . . . . . . . . . . . 55

4.2.3.1 Konversion von Wald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554.2.3.2 Konversion von Feuchtgebieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.2.3.3 Konversion von Grasland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.2.3.4 Konversion von Ackerflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.2.4 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5 Nutzungskonkurrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.2 Nutzungskonkurrenzen mit der Nahrungs- und Futtermittelproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.2.2 Steigendes Angebot und Nachfrage nach Nahrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.2.3 nderung von Ernhrungsgewohnheiten als Herausforderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.2.3.1 Einzelne Nahrungsmittel im berblick: Globale Trends . . . . . . . . . . . . . . . . 635.2.3.2 Flchenbedarf von Ernhrungsgewohnheiten und Nahrungsmitteln . . . . . . 655.2.3.3 Zustzlicher Flchenbedarf durch Wandel der Ernhrungsweise . . . . . . . . . 66

5.2.4 Grenzen fr die Potenziale der Nahrungsproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675.2.4.1 Flchenpotenziale und Bodendegradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675.2.4.2 Einfluss des Klimawandels auf Produktionspotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.2.5 Wirkungen des Bioenergiebooms auf die Ernhrungssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.2.5.1 Die vier Dimensionen der Ernhrungssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695.2.5.2 Der Einfluss des Bioenergiebooms auf Preise und Einkommen . . . . . . . . . . 70

5.2.6 Folgerungen: Anstze zur Entschrfung der Nutzungskonkurrenzen . . . . . . . . . . . . . . 75

5.3 Stoffliche Nutzung von Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755.3.1 Stoffliche Nutzung von pflanzlichen Rohstoffen (auer Holz) in Deutschland . . . . . . 765.3.2 Stoffliche Nutzung von Forstprodukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775.3.3 Kaskadennutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 785.3.4 Perspektiven der stofflichen Produktion ohne l, Gas und Kohle . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.4 Nutzungskonkurrenz zur biologischen Vielfalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795.4.1 Konkurrenz des Energiepflanzenanbaus mit bestehenden Schutzgebieten . . . . . . . . . 815.4.2 Konkurrenz des Energiepflanzenanbaus mit natrlichen kosystemen auerhalb von Schutzgebieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 825.4.3 Konkurrenz des Energiepflanzenanbaus mit der Erhaltung biologischer Vielfalt in Kulturlandschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.4.4 Querschnittsproblem Klimawandel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.4.5 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

5.5 Landnutzungsoptionen fr den Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875.5.1 Wlder und Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

5.5.1.1 Vermeidung von Entwaldung und Degradation von Wldern . . . . . . . . . . . . 87

5.5.1.2 Aufforstung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895.5.1.3 Forstmanagement und nachhaltige Forstwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

5.5.2 Landwirtschaft und Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 915.5.3 Klimaschutz durch Nutzung langlebiger Biomasseprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925.5.4 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

5.6 Nutzungskonkurrenz um Boden und Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965.6.1 Bodendegradation und Desertifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965.6.2 bernutzung von Swasserressourcen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965.6.3 Folgerungen: Energiepflanzenanbau in nachhaltiges Boden- und Wassermanagement integrieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

6 Modellierung des globalen Potenzials von Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

6.1 Bisherige Abschtzungen zum Potenzial der Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1016.1.1 Bioenergiepotenziale in der neueren Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1016.1.2 Zusammenfassung und Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

6.2 Globale Landnutzungsmodelle: Stand der Wissenschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1066.2.1 Auswirkungen und Einflussfaktoren menschlicher Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . .1066.2.2 Typen von globalen Modellen von Landnutzung und Landnutzungsnderung . . . . . 106

6.3 Beschreibung des verwendeten Modells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1066.3.1 Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

6.3.1.1 Modellierung der pflanzlichen Produktivitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.3.1.2 Landwirtschaft im verwendeten Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.3.1.3 Modellierung des Anbaus von Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076.3.1.4 Vergleich mit gemessenen Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1086.3.1.5 Berechnung des globalen Bioenergiepotenzials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

6.3.2 Datenstze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1086.3.2.1 Klimawandel und -daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1086.3.2.2 Landnutzungsdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

6.4 Modellannahmen und Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096.4.1 Klimamodelle und Emissionsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096.4.2 Bewsserungsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1096.4.3 Szenarien zur Berechnung der Biomassepotenziale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

6.4.3.1 Szenarien zur Sicherung der Nahrungsmittelproduktion . . . . . . . . . . . . . . . 1106.4.3.2 Szenarien zum Naturschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1106.4.3.3 Szenarien zu Treibhausgasemissionen aus Landnutzungsnderungen . . . . 114

6.5 Ergebnisse der Modellierung des globalen Potenzials von Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . 1176.5.1 Einfluss der Klimamodelle und Emissionsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176.5.2 Einfluss des Kompensationszeitraums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1226.5.3 Bioenergiepotenziale fr vier Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1226.5.4 Rumliche Verteilung mglicher Anbauflchen fr Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . 1236.5.5 Biomasseertrge fr Bume und Grser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

6.6 Wichtigste Unsicherheiten der Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1286.6.1 Qualitt der Klimadaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1286.6.2 Reaktion von Pflanzen und kosystemen auf den Klimawandel . . . . . . . . . . . . . . . . 1286.6.3 Verfgbarkeit von Wasser und Nhrstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1286.6.4 Entwicklung der Ertrge von Energiepflanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1296.6.5 Landnutzungsdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1296.6.6 Zuknftige Mglichkeiten der Bewsserung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

XVInhaltsverzeichnis

XVI

6.7 Regionale Betrachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1306.7.1 Lateinamerika und Karibik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1326.7.2 China und angrenzende Lnder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1336.7.3 Pazifisches Asien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1336.7.4 Sdasien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1346.7.5 Afrika sdlich der Sahara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1346.7.6 Gemeinschaft unabhngiger Staaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

6.8 Interpretation und Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

7 Anbau und energetische Nutzung von Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7.1 Anbausysteme zur Produktion von Biomasse fr Energiezwecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1397.1.1 Anbau von Energiepflanzen in Monokultur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7.1.1.1 Mehrjhrige Kulturen in den Tropen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1417.1.1.2 Kulturen in Rotation in den gemigten Breiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1447.1.1.3 Mehrjhrige Kulturen in den gemigten Breiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

7.1.2 Kurzumtriebsplantagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1487.1.3 Waldfeldbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1497.1.4 Dauergrasland und Weiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1507.1.5 Wlder als Biomasselieferanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

7.1.5.1 Biomassenutzung in tropischen Wldern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1527.1.5.2 Biomassenutzung in temperaten Wldern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1567.1.5.3 Biomassenutzung in borealen Wldern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

7.1.6 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

7.2 Technisch-konomische Analyse und Bewertung von Bioenergienutzungspfaden . . . . . . . . . 1587.2.1 bersicht der energetischen Nutzungsmglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1587.2.2 Technologien zur Energieumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

7.2.2.1 Verbrennung und thermochemische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1587.2.2.2 Physikalisch-chemische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1627.2.2.3 Biochemische Umwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

7.2.3 Effizienz verschiedener moderner Konversionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1647.2.3.1 bersicht der untersuchten Bioenergienutzungspfade . . . . . . . . . . . . . . . . . 1647.2.3.2 Wirkungsgrade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

7.2.4 Effizienz verschiedener traditioneller Konversionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1697.2.5 konomische Analyse und Bewertung der Konversionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 174

7.2.5.1 Gestehungskosten moderner Konversionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1747.2.5.2 Diskussion der zuknftigen Kostenentwicklung von Bioenergiepfaden . . . 174

7.3 Treibhausgasbilanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1787.3.1 Die Methodik der kobilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1787.3.2 Treibhausgasbilanzen ausgewhlter Bioenergienutzungspfade . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

8 Optimale Einbindung und Nutzung der Bioenergie in Energiesystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

8.1 Bioenergie als Teil einer nachhaltigen Energieversorgung in Industrielndern . . . . . . . . . . . . 1978.1.1 Transformation der Energiesysteme fr mehr Energieeffizienz und Klimaschutz . . . 197

8.1.1.1 Bausteine der Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1978.1.1.2 Transformation des Energiesystems durch Kombination der Bausteine . . 203

8.1.2 Die Rolle der Bioenergie in der nachhaltigen Energieversorgung von Industrielndern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

8.1.2.1 Bioenergie im Verkehr: Biostrom versus Biokraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 2048.1.2.2 Bioenergie fr die zentrale wie dezentrale Wrmebereitstellung . . . . . . . . 2058.1.2.3 Bioenergie in der Stromerzeugung: Regelenergie und Kraft-Wrme- Kopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Inhaltsverzeichnis

XVII

8.1.2.4 Gesamtbewertung von Bioenergie in Industrielndern . . . . . . . . . . . . . . . . 2078.1.2.5 Stufen der nachhaltigen Bioenergienutzung in Industrielndern . . . . . . . . 209

8.2 Bioenergie als Teil einer nachhaltigen Energieversorgung in Entwicklungslndern . . . . . . . . 2098.2.1 Energierevolution in der traditionellen Biomassenutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2108.2.2 Energieversorgung in lndlichen Gebieten mit Hilfe moderner Biomasse- nutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2108.2.3 Die Rolle der Bioenergie in einer nachhaltigen und integrierten Energiever- sorgung in Entwicklungslndern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

8.2.3.1 Bioenergie im Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2138.2.3.2 Bioenergie als Wrme- und Lichtquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2138.2.3.3 Bioenergie zur zentralen und dezentralen Stromerzeugung . . . . . . . . . . . . 2138.2.3.4 Gesamtbewertung von Bioenergie in Entwicklungslndern . . . . . . . . . . . . 2158.2.3.5 Technologieschritte zu einer nachhaltigen Bioenergienutzung in Entwicklungslndern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

9 Nachhaltige Produktion von Biomasse und Nutzung von Bioenergie: Synthese . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

9.1 Nachhaltige Produktion von Biomasse fr die energetische Nutzung: Was ist zu beachten? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

9.1.1 Biogene Abfall- und Reststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2179.1.2 Landnutzungsnderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2179.1.3 Anbausysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

9.2 Wandlung, Anwendung und Einbindung von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2189.2.1 Klimaschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

9.2.1.1 Minderung von Treibhausgasen durch Bioenergienutzung: Messung und Standardsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2199.2.1.2 Bercksichtigung indirekter Landnutzungsnderungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2199.2.1.3 Substitution fossiler Energietrger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2209.2.1.4 Klimaschutzwirkung unterschiedlicher technischer Anwendungen und Nutzungspfade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

9.2.2 Energiearmut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2229.2.3 Bioenergie als Brckentechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

10 Globale Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

10.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

10.2 Internationale Klimapolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22810.2.1 Die Klimarahmenkonvention als Akteurin globaler Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . .22810.2.2 Bewertung, Zuordnung und Anrechnung von Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

10.2.2.1 Bestehende Regelungen und damit verbundene Probleme . . . . . . . . . . . . . 22910.2.2.2 Kriterien und Mglichkeiten fr die Weiterentwicklung der Regelungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

10.2.3 Bioenergie und der Clean Development Mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23610.2.3.1 Bestehende Regelungen zur Bioenergie und ihre Bewertung . . . . . . . . . . . 23610.2.3.2 Mglichkeiten einer Weiterentwicklung der Regelungen . . . . . . . . . . . . . . . 239

10.2.4 Anstze einer integrierten Post-2012-Lsung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24010.2.5 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

10.3 Standards fr die Produktion von Bioenergietrgern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24210.3.1 Die Anforderungen des WBGU an einen Bioenergiestandard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

10.3.1.1 Mindeststandard fr Bioenergietrger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24310.3.1.2 Frderkriterien fr die Biomasseerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

10.3.2 Anstze zur Implementierung von Standards fr Bioenergietrger . . . . . . . . . . . . . . 247

Inhaltsverzeichnis

XVIII

10.3.2.1 Standards privater, staatlicher und supranationaler Organisationen . . . . . 24710.3.2.2 Bilaterale Abkommen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25310.3.2.3 Multilaterale Anstze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

10.3.3 Implikationen von Standards fr den Handel mit Bioenergietrgern . . . . . . . . . . . . . 25510.3.3.1 Standards als Handelshemmnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25510.3.3.2 Implikationen fr Handelsbeziehungen mit Entwicklungs- und Schwellenlndern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25610.3.3.3 Prferenzielle Behandlung von Bioenergietrgern durch Qualifizierung als Environmental Goods and Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

10.3.4 WTO-Kompatibilitt von Standards fr Bioenergietrger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25810.3.4.1 Relevanz des WTO-Rechts bei der Standardsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25810.3.4.2 Rechtfertigung diskriminierender Manahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25910.3.4.3 Juristische Bewertung der vom WBGU empfohlenen Nachhaltigkeitsstandards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

10.3.5 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

10.4 Anstze zur Sicherung der Welternhrung im Rahmen einer nachhaltigen Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

10.4.1 Neue Herausforderungen durch die Bioenergienutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26210.4.2 Kurzfristige Manahmen zur Krisenbewltigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

10.4.2.1 Transferprogramme und andere fiskalische Manahmen . . . . . . . . . . . . . . 26410.4.2.2 Administrative Hchstpreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26410.4.2.3 Kurzfristige Hilfen fr die kleinbuerliche Produktion . . . . . . . . . . . . . . . . 26410.4.2.4 Exportbeschrnkungen fr Agrarprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26510.4.2.5 Abbau weiterer Handelsverzerrungen auf den Weltagrarmrkten . . . . . . . 26610.4.2.6 Finanzielle Hilfe, Nothilfe und Reform der Nahrungsmittelkonvention . . 266

10.4.3 Mittel- und langfristig wirkende Manahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26710.4.3.1 Bioenergiestrategien und Vermeidung von Nutzungskonkurrenzen . . . . . . 26710.4.3.2 Frderung des kleinbuerlichen Agrarsektors in Entwicklungsln dern . . . 26810.4.3.3 Weitergehende, differenzierte Liberalisierung der Weltagrarmrkte . . . . . 26910.4.3.4 Frderung des Bewusstseins ber die Folgen unterschiedlicher Ernhrungsstile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27010.4.3.5 Aufbau von Frhwarn- und Risikomanagementsystemen . . . . . . . . . . . . . . 271

10.4.4 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272

10.5 Internationale Biodiversittspolitik und nachhaltige Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27310.5.1 Schutzgebiete und Schutzgebietssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

10.5.1.1 CBD-Arbeitsprogramm zu Schutzgebieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27410.5.1.2 Weitere Regelungen der CBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27510.5.1.3 Optionen fr die Weiterentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

10.5.2 Finanzierung von Schutzgebietssystemen durch Kompensationszahlungen . . . . . . . . 27610.5.2.1 Finanzierung des globalen Schutzgebietsnetzes durch internationale Zahlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27710.5.2.2 Optionen fr die Weiterentwicklung: Anforderungen an ein internationales Kompensationsregime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

10.5.3 Beitrge der CBD fr die Entwicklung von Bioenergiestandards . . . . . . . . . . . . . . . . 28110.5.3.1 Bestimmungen der CBD als Grundlagen fr Bioenergiestandards . . . . . . 28110.5.3.2 Wege zur Umsetzung biodiversittsrelevanter Bioenergieleitlinien oder -standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

10.5.4 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

10.6 Wasser- und Bodenschutz im Kontext einer nachhaltigen Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . 28310.6.1 Bodenschutz und Desertifikationsbekmpfung: Mglichkeiten und Grenzen der Desertifikationskonvention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28310.6.2 Schutz und nachhaltige Nutzung von Swasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

Inhaltsverzeichnis

XIXInhaltsverzeichnis

10.7 Staatliche Frderung der Bioenergie: Agrar- und industriepolitische Manahmen . . . . . . . . . 28610.7.1 Frderung von Bioenergiepfaden durch den klimapolitischen Rahmen . . . . . . . . . . . 28610.7.2 Frder- und Interventionsanstze im Rahmen einer nachhaltigen Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28710.7.3 Landwirtschaftspolitik: Frderung des Anbaus von Biomasse fr energetische Nutzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

10.7.3.1 Vorzug fr bestimmte Anbaumethoden und kosystemleistungen . . . . . . 28810.7.3.2 Internationale Initiativen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

10.7.4 Frderung der energetischen Verwertung biogener Abflle und Reststoffe . . . . . . . 28810.7.5 Technologiepolitik zur Frderung ausgewhlter Konversionspfade . . . . . . . . . . . . . . 291

10.7.5.1 Energetische Nutzung von Biomethan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29110.7.5.2 Effiziente Anlagentechnik in der Strom- und Wrmerzeugung . . . . . . . . . . 29310.7.5.3 Direkte Verbrennung fester Biomasse zur Wrmerzeugung in privaten Haushalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

10.7.6 Frderung von Bioenergie in der Endnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29510.7.7 Internationale Initiativen und Institutionen zur Frderung nachhaltiger Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

10.7.7.1 Internationale Agentur fr Erneuerbare Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29710.7.7.2 International Conference on Sustainable Bioenergy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29710.7.7.3 Multilaterales Energiesubventionsabkommen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

10.7.8 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

10.8 Bioenergie und Entwicklungszusammenarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29910.8.1 Aktuelle Bioenergieaktivitten in der internationalen Entwicklungszusammen- arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

10.8.1.1 Weltbankgruppe und Regionale Entwicklungsbanken . . . . . . . . . . . . . . . . . 30010.8.1.2 Programme und Sonderorganisationen der Vereinten Nationen . . . . . . . . . 30110.8.1.3 Entwicklungszusammenarbeit der Europischen Union und der Bundesrepublik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30310.8.1.4 Status Quo der internationalen Entwicklungszusammenarbeit im Bereich der Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

10.8.2 Bioenergiestrategien fr Entwicklungslnder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30610.8.2.1 Bekmpfung der Energiearmut durch netzunabhngige lndliche Energieversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30710.8.2.2 Modernisierung der Energiesektoren und Exportproduktion . . . . . . . . . . . 30910.8.2.3 Kernelemente nationaler Bioenergiestrategien fr Entwicklungslnder . . 310

10.8.3 Handeln unter Unsicherheit: Folgerungen fr eine aktive Frderpolitik . . . . . . . . . . 315

11 Forschungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

11.1 Bioenergienutzung und Klimabilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31711.1.1 Verbesserung der Treibhausgasbilanzierung beim Anbau von Bioenergie . . . . . . . . . 31711.1.2 Integrierte Bewertung von Klimaschutzoptionen der Land- und Biomassenutzung . 31811.1.3 Sequestrierung von CO2 in Depots sowie von biogenem Kohlenstoff in Bden . . . . 319

11.2 Nachhaltige Potenziale von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31911.2.1 Landwirtschaftliche Probleme bei Anbau und Nutzung von Energiepflanzen . . . . . . 31911.2.2 Internationale Forschungsprogramme zu nachhaltigen und konomischen Bioenergiepotenzialen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32011.2.3 Soziale Nachhaltigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

11.3 Bioenergie und Energiesysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32211.3.1 Technologien der Bioenergienutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32211.3.2 Potenzial der energetischen Nutzung von Abfall- und Reststoffen . . . . . . . . . . . . . . . 32311.3.3 Modernisierung traditioneller Bioenergienutzung zur berwindung der Energiearmut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

XX Inhaltsverzeichnis

11.3.4 Integrierte Technologieentwicklung und -bewertung zur Bioenergie . . . . . . . . . . . . . 324

11.4 Bioenergie und globales Landnutzungsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32511.4.1 Datenbasis fr globale Landnutzung und Degradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32511.4.2 Integrierte naturwissenschaftliche und konomische Landnutzungsmodellierung . . 32511.4.3 Akteure und Treiber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32511.4.4 Wechselwirkungen zwischen Energiepflanzenanbau und Ernhrungssicherung . . . . 32611.4.5 Wirkungen vernderter Ernhrungsmuster und Lebensstile auf Klima und Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

11.5 Gestaltung internationaler Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32711.5.1 Management der globalen Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32711.5.2 Standardsetzung und WTO-rechtliche Rahmenbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32711.5.3 Bioenergiepolitik und Sicherheitspolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32811.5.4 Weiterentwicklung der Verpflichtungen unter Klimarahmenkonvention und Biodiversittskonvention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32811.5.5 Methoden zur Untersttzung von Entscheidungen unter Unsicherheit . . . . . . . . . . . 328

12 Handlungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

12.1 Bioenergie konsistent in die internationale Klimaschutzpolitik einbinden . . . . . . . . . . . . . . . . 330

12.2 Standards und Zertifizierung fr Bioenergie und nachhaltige Landnutzung einfhren . . . . . 332

12.3 Nutzungskonkurrenzen nachhaltig regulieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33512.3.1 Integrierte Bioenergie- und Ernhrungssicherungsstrategie entwickeln . . . . . . . . . . . 33512.3.2 Kopplung von Landnutzung, Nahrungsmittel- und Energiemrkten besser bercksichtigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33512.3.3 Steigenden Druck auf die Landnutzung durch sich ndernde Ernhrungsweisen strker beachten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33612.3.4 Biodiversittspolitik fr einen nachhaltigen Anbau von Energiepflanzen umsetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33712.3.5 Wasser- und Bodenschutz mit dem Anbau von Energiepflanzen langfristig verbessern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

12.4 Frderpolitiken fr Bioenergie gezielt einsetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33912.4.1 Agrarfrderung umgestalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34012.4.2 Energetische Nutzung biogener Abfall- und Reststoffe voranbringen . . . . . . . . . . . . 34012.4.3 Technologiepolitik neu ausrichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

12.5 Nachhaltiges Bioenergiepotenzial in Entwicklungs- und Schwellenlndern nutzen . . . . . . . . 342

12.6 Strukturen fr eine nachhaltige globale Bioenergiepolitik schaffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

13 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

14 Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

15 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

Ksten

Kasten 2.1-1 Begriffe: Bioenergie, Biokraftstoffe, Agro- oder Agrarkraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Kasten 3.2-1 Exkurs: Kalorienbedarf eines Menschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Kasten 4.1-1 Anwendung der Substitutionsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Kasten 4.1-2 Aktuelle Bioenergienutzung und -frderpolitik in den USA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Kasten 4.1-3 Aktuelle Bioenergienutzung und -frderpolitik in der EU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Kasten 4.2-1 Begriffsdefinition marginale Flchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Kasten 5.2-1 Ist das Phosphatfrdermaximum (peak phosphorus) bereits berschritten? . . . . . . . . . 68Kasten 5.2-2 Lnderstudie China Nutzungskonkurrenz Food versus Fuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74Kasten 5.4-1 Schutzgebiete: Status Quo und Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Kasten 5.4-2 Lnderstudie Indonesien Nutzungskonkurrenz mit Naturschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Kasten 5.4-3 Invasive, gebietsfremde Arten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Kasten 5.5-1 Flchenbedarf von Solarenergie und Photosynthese im Vergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Kasten 5.5-2 Black Carbon Sequestration als Klimaschutzoption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Kasten 6.1-1 Potenzialdefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Kasten 6.7-1 Sozikonomische und politische Indikatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Kasten 6.7-2 Lnderstudie Indien Die Nutzung marginaler Flchen fr die Biokraftstoffproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135Kasten 6.8-1 Potenzial der Minderung der atmosphrischen CO2-Konzentration durch Bioenergienutzung mit CO2-Sequestrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Kasten 7.1-1 Zuckerrohr (Saccharum officinarum L.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142Kasten 7.1-2 lpalme (Elaeis guineensis Jacq.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143Kasten 7.1-3 Jatropha (Jatropha curcas L.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144Kasten 7.1-4 Mais (Zea mays L.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144Kasten 7.1-5 Raps (Brassica napus ssp. oleifera L.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145Kasten 7.1-6 Triticale (Triticum aestivum L. x Secale cereale L.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146Kasten 7.1-7 Chinaschilf (Miscanthus sinensis Anderss.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Kasten 7.1-8 Rutenhirse (Panicum virgatum L.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147Kasten 7.1-9 Algen als Lieferanten von Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Kasten 7.1-10 Kurzumtriebsplantagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149Kasten 7.1-11 Potenziale und Risiken Grner Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Kasten 7.2-1 Bioenergie: zentrale Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160Kasten 7.2-2 Biomethan: ein viel versprechender Bioenergietrger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164Kasten 7.2-3 Methodik, Bilanzgrenzen und Berechnung der Nennwirkungsgradmethode . . . . . . . . . . 170Kasten 7.2-4 Die Allokationsmethode Anwendung zur Ermittlung des spezifischen Energieaufwands. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175Kasten 7.3-1 Umgang mit Koppelprodukten Die Allokationsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Kasten 7.3-2 Quantifizierung der Emissionen aus direkten und indirekten Landnutzungs- nderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Kasten 7.3-3 Treibhausgasreduktionen durch Effizienzverbesserungen bei der traditionellen Biomassenutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186Kasten 8.2-1 Gesundheitliche und kologische Auswirkungen der traditionellen Biomassenutzung . 211Kasten 8.2-2 Lnderstudie Uganda berwindung traditioneller Bioenergienutzung durch aktive Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

XXII Ksten

Kasten 8.2-3 Entwicklungschancen der Bioenergieproduktion fr den berregionalen Binnenmarkt und den Export . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214Kasten 8.2-4 Lnderstudie Brasilien Schwellenland mit langjhriger Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . 216Kasten 10.2-1 Harvested Wood Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232Kasten 10.2-2 Reducing Emissions from Deforestation and Degradation (REDD) in der UNFCCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235Kasten 10.2-3 Internationale Zahlungen fr den Schutz von Kohlenstoffvorrten und -senken . . . . . . 236Kasten 10.2-4 Globale Umweltfazilitt und Bioenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238Kasten 10.3-1 Mglichkeiten der Erfassung indirekter Landnutzungsnderungen in einem Bioenergiestandard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244Kasten 10.3-2 EU-Nachhaltigkeitskriterien fr flssige Biokraftstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248Kasten 10.3-3 Roundtable on Sustainable Biofuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252Kasten 10.3-4 Global Bioenergy Partnership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253Kasten 10.3-5 Vision einer globalen Kommission fr nachhaltige Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256Kasten 10.4-1 Die Rolle der FAO in der globalen Bioenergiepolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265Kasten 10.4-2 Der Weltagrarrat als neuer Akteur der globalen Agrarpolitik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Kasten 10.4-3 Zentrale Empfehlungen der Ressortarbeitsgruppe Welternhrungslage . . . . . . . . . . . . . 272Kasten 10.5-1 Zahlungen fr kosystemleistungen in Costa Rica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Kasten 10.5-2 Etablierung eines internationalen Markts fr zertifizierte Schutzleistungen . . . . . . . . . . 278Kasten 10.5-3 Klimaschutz und Biodiversittsschutz im Rahmen der internationalen Klimapolitik . . . 279Kasten 10.6-1 Implikationen stofflicher Nutzung von Biomasse fr die Politik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284Kasten 10.8-1 Lnderstudie Indien Jatropha-Anbau als Entwicklungsmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311Kasten 11-1 Bioenergie und Landnutzung: Die wichtigsten Forschungsfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318Kasten 12.2-1 WBGU-Mindeststandard fr die Bioenergieproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

Tabelle 4.1-1 Produktion von Ethanol als Kraftstoff in den Haupt produktionslndern und weltweit (Zahlen fr 2007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Tabelle 4.1-2 Globale Produktion von Biodiesel in ausgewhlten Produktionslndern und weltweit (Zahlen fr 2007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Tabelle 4.1-3 Globale Anbauflche, Produktion und Nettohandel bei Getreide und Zucker . . . . . . . . . 42Tabelle 4.1-4 Globale Anbauflche, Produktion und Nettohandel bei ausgewhlten lsaaten und Pflanzenlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Tabelle 4.1-5 Beispiele fr Bioenergiefrderpolitik in ausgewhlten Lndern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Tabelle 4.2-1 Qualitative Bewertung der Auswirkungen direkter Landnutzungsnderungen auf die biologische Vielfalt, die Kohlenstoffmenge in Boden und Vegetation sowie die Treibhausgasverluste bei der Konversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Tabelle 5.2-1 Durchschnittlich verfgbare Nahrungsenergie in verschiedenen Weltregionen (kcal pro Person und Tag) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Tabelle 5.2-2 Verbrauch von Fleisch, Milch und Milchprodukten in verschiedenen Weltregionen . . . . 64Tabelle 5.2-3 Landwirtschaftliche Flche pro Person in verschiedenen Weltregionen (ha/Person). . . . . 65Tabelle 5.2-4 Flchenbedarf in m2 pro kg von Nahrungsmitteln in verschiedenen Lndern . . . . . . . . . . 66Tabelle 5.2-5 Flchenbedarf von Lebensmitteln bezogen auf den Energiegehalt des verzehrfhigen Produkts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Tabelle 5.2-6 Aneignung der Nettoprimrproduktion natrlicher kosysteme durch den Menschen: Regionale Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Tabelle 5.2-7 Lnder mit hoher Ernhrungsunsicherheit, die als Nettoimporteure von Erdl und Getreide besonders Preisanstiegen ausgesetzt sind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Tabelle 5.2-8 Anteil der Haushalte in ausgewhlten Lndern, die ber das Subsistenzniveau hinaus produzieren und damit Nettoverkufer von Grundnahrungsmitteln sind . . . . . . . 73Tabelle 5.3-1 Produktion und Welthandel mit Forstprodukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Tabelle 5.4-1 Gewnschte kologische Eigenschaften fr Energiepflanzen und ihre Relevanz fr das Risiko invasiver Pflanzenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Tabelle 5.5-1 Zeitdynamiken der Klimaschutzoptionen in der Landnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Tabelle 5.6-1 Wassernutzung fr Energiepflanzen zur Ethanolproduktion in ausgewhlten Lndern . 98Tabelle 6.1-1 Technisches (TP), wirtschaftliches (WP) und nachhaltiges Potenzial (NP) der Bioenergie in EJ pro Jahr aus verschiedenen Studien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Tabelle 6.4-1 Anteil von Naturschutzflchen zur Erhaltung von Wildnisgebieten und biologischer Vielfalt fr die beiden Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112Tabelle 6.5-1 Definition der vier verwendeten Landnutzungsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Tabelle 6.5-2 Potenzielle Anbauflchen sowie Bioenergiepotenziale fr die Jahre 2000 sowie 2050 und die vier Landnutzungsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Tabelle 6.5-3 Bioenergiepotenziale fr die Jahre 2000 und 2050 in einzelnen Weltregionen fr vier Landnutzungsszenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Tabelle 7.1-1 Vor- und Nachteile des Energiepflanzenanbaus in Monokulturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141Tabelle 7.1-2 Vor- und Nachteile von Kurzumtriebsplantagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150Tabelle 7.1-3 Vor- und Nachteile des Waldfeldbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151Tabelle 7.1-4 Vor- und Nachteile von reduced-impact logging im tropischen Regenwald . . . . . . . . . . 153

Tabellen

XXIV Tabellen

Tabelle 7.1-5 Zusammenfassung und qualitative Bewertung der Produktivitt sowie der Auswirkung auf die Biodiversitt und die Kohlenstoffspeicherung im Boden fr die vorgestellten Anbausysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Tabelle 7.2-1 Auswahl der verschiedenen Anbausysteme, die vom WBGU untersucht wurden . . . . . . 166Tabelle 7.2-2 Aufstellung der vom WBGU untersuchten technischen Konversionsverfahren . . . . . . . 167Tabelle 7.2-3 Kennwerte der verwendeten Fahrzeugtypen in den Mobilittspfaden nach neuem europischen Fahrzyklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171Tabelle 7.2-4 Wirkungsgrade und Allokationsfaktoren fr die im Gutachten analysierten Bioenergiepfade mit Kraft-Wrme-Kopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175Tabelle 7.3-1 Standardwerte fr flchenbezogene Treibhausgasemissionen durch direkte Landnutzungsnderungen fr verschiedene als Energiepflanzen nutzbare Kulturen in kg CO2 pro ha und Jahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Tabelle 7.3-2 Energiebezogene Treibhausgasemissionen aus direkter (dLUC) und indirekter Landnutzungsnderung (iLUC) bei verschiedenen Anbausystemen und verschiedenen Vornutzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181Tabelle 7.3-3 Emissionen der fossilen Referenzsysteme, die vom WBGU zur Ableitung der Treibhausgasvermeidungspotenziale der einzelnen Bioenergienutzungspfade herangezogen werden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184Tabelle 7.3-4 Bruttoenergiehektarertrge, die zur Berechnung der THG-Emissionen in den einzelnen Bioenergienutzungspfaden verwendet wurden sowie die errechnete Bandbreite aus verschiedenen Hektarertrgen der Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189Tabelle 7.3-5 Gestehungskosten der fossilen Referenzsysteme sowie Referenzwerte fr die spezifischen Emissionen, die vom WBGU zur Ableitung der Treibhausgasver- meidungskosten der einzelnen Bioenergienutzungspfade herangezogen werden . . . . . . 193Tabelle 8.2-1 Menschen, die auf Biomasse als primre Energiequelle zum Kochen angewiesen sind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Tabelle 9.2-1 Synthese der Bewertung der Bioenergiepfade, jeweils aufgeschlsselt nach Anbausystemen, technischer Analyse und Treibhausgasbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224Tabelle 10.2-1 Vereinfachte bersicht der bisherigen Praxis der Inventare und Anrechnungen in der ersten Verpflichtungsperiode des Kioto-Protokolls bezogen auf die Treibhausgas- bilanzkette bei der Bioenergienutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230Tabelle 10.3-1 Ausgewhlte Beispiele fr bestehende und sich in Entwicklung befindliche Standards und Zertifizierungssysteme fr Biomasseerzeugnisse nach Sektoren . . . . . . . 250

Abbildung 1 Potenzialregionen fr Bioenergie mit Lndern, die von fragiler Staatlichkeit oder Staatszerfall betroffen sind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Abbildung 4.1-1 Anteile der Energietrger am globalen Primrenergiebedarf. (a) nach der Wirkungsgradmethode im Jahr 2005, (b) nach der Substitutionsmethode im Jahr 2006 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Abbildung 4.1-2 Aufteilung der globalen Bioenergienutzung in Strom-, Wrme- und Kraftstoffbereitstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Abbildung 4.1-3 Globale Produktion von Ethanol fr die Verwendung als Kraftstoff (20002007) . . 39Abbildung 4.1-4 Globale Produktion von Biodiesel (20002007) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Abbildung 4.1-5 Produktionskosten fr ausgewhlte Biokraftstoffe (20042007) in Haupt- produktionslndern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Abbildung 4.2-1 Globale Verteilung der Typen von Landbedeckung, gesttzt auf MODIS Satellitendaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Abbildung 4.2-2 Konzeptuelles Modell von Lebensrumen mit unterschiedlichem anthropogenem Einfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Abbildung 4.2-3 Geschtzte Vernderungen der Landnutzung zwischen 1700 und 1995 . . . . . . . . . . . 53Abbildung 4.2-4 Aktuelle globale Ausbreitung von Acker- und Weideflchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Abbildung 4.2-5 Vernderung der Menge organischen Materials auf dem Waldboden nach Kahlschlag nordischer Laubholzwald bestnde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Abbildung 4.2-6 Die Beziehung zwischen dem Nettokohlenstofffluss und dem Waldbestandsalter nach einer Strung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Abbildung 4.2-7 Organischer Kohlenstoff in zwei Bodentiefen in Abhngigkeit der Vegetationsdecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Abbildung 5.2-1 Zeitlicher Verlauf von Nahrungsmittel- und lpreisen seit 1980 . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Abbildung 5.2-2 Entwicklung der Getreidepreise (20032008) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Abbildung 5.2-3 Einfluss von prognostizierten Preisanstiegen bei Nahrungsmitteln (20072008) auf Handelsbilanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Abbildung 5.3-1 Nutzungsketten zur stofflichen Biomassenutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Abbildung 5.3-2 Handel mit Forstprodukten Regionale Trends seit 1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Abbildung 5.4-1 Zunahme der Schutzgebietsflche weltweit (19702000) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Abbildung 5.4-2 Reprsentativitt von koregionen im bestehenden Schutzgebietssystem . . . . . . . . 80Abbildung 5.4-3 Entwicklung der Anbauflche fr l palmen in Indonesien (19612006) . . . . . . . . . . 83Abbildung 5.5-1 Globale Emissionen aus Entwaldung im Jahr 2000, aufgeschlsselt nach Staaten . . . 88Abbildung 5.5-2 Gegenwrtige flchenbezogene Nettoprimrproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Abbildung 5.5-3 Klimaschutz durch geeignete Landnutzung: Abwgung der Optionen am Beispiel des Forstsektors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Abbildung 5.5-4 Schema des globalen Kohlenstoffkreislaufs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Abbildung 5.6-1 Entwicklung der Pro-Kopf Wasserentnahme und -verfgbarkeit in einem Modell zum Einfluss des Energiepflanzenanbaus in ausgewhlten Lndern bis 2075 . . . . . . 97Abbildung 6.4-1 Fr den Anbau von Bioenergie ausgeschlossene hchst degradierte sowie stark degradierte Bden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109Abbildung 6.4-2 Ausgeschlossene Flchen zur Sicherung der Nahrungsmittelproduktion . . . . . . . . . 111Abbildung 6.4-3 Rumliche Verteilung der aktuell unter Naturschutz stehenden Gebiete mit einer Gesamtflche von 1.330 Mio. ha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Abbildungen

XXVI Abbildungen

Abbildung 6.4-4 Fr den Anbau von Energiepflanzen ausgeschlossene Naturschutzflchen zur Erhaltung von Wildnisgebieten und biologischer Vielfalt fr die beiden im Text beschriebenen Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113Abbildung 6.4-5 Von der Biomassenutzung ausgeschlossene Feuchtgebiete mit einer Gesamtflche von 1.150 Mio. ha. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Abbildung 6.4-6 Regionen, in denen der Anbau von Biomasse den Verlust von Kohlenstoff durch die Landnutzungsnderung nicht innerhalb von (a) fnf Jahren bzw. (b) 10 Jahren ausgleichen kann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Abbildung 6.4-7 Globale Verbreitung von Waldgebieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116Abbildung 6.5-1 Rumliche Verteilung mglicher Anbauflchen von Energiepflanzen fr Szenario 1 (hoher Agrarflchenbedarf, hoher Biodiversittsschutz) . . . . . . . . . . . . . 118Abbildung 6.5-2 Rumliche Verteilung mglicher Anbauflchen von Energiepflanzen fr Szenario 2 (hoher Agrarflchenbedarf, geringer Biodiversittsschutz) . . . . . . . . . . . 119Abbildung 6.5-3 Rumliche Verteilung mglicher Anbauflchen von Energiepflanzen fr Szenario 3 (geringer Agrarflchenbedarf, hoher Biodiversittsschutz) . . . . . . . . . . . 120Abbildung 6.5-4 Rumliche Verteilung mglicher Anbauflchen von Energiepflanzen fr Szenario 4 (geringer Agrarflchenbedarf, geringer Biodiversittsschutz) . . . . . . . . . 121Abbildung 6.5-5 Die zehn Weltregionen, die in diesem Kapitel verwendet werden . . . . . . . . . . . . . . . 123Abbildung 6.5-6 Simulierte Biomasseertrge im Jahr 2050 fr Grser im (a) unbewsserten und (b) bewsserten Anbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Abbildung 6.5-7 Simulierte Biomasseertrge im Jahr 2050 fr Bume im (a) unbewsserten und (b) bewsserten Anbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Abbildung 6.5-8 Simulierte Biomasseertrge im Jahr 2050 fr Grser im (a) unbewsserten und (b) bewsserten Anbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Abbildung 6.5-9 Simulierte Biomasseertrge im Jahr 2050 fr Bume im (a) unbewsserten und (b) bewsserten Anbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Abbildung 6.6-1 Geographische Verteilung der Nutztierdichte weltweit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Abbildung 6.7-1 Potenzialregionen fr Bioenergie mit Lndern, die von fragiler Staatlichkeit oder Staatszerfall betroffen sind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Abbildung 7.1-1 Konzeptionelle Darstellung verschiedener Landnutzungsarten und ihre Auswirkungen auf kosystemleistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Abbildung 7.2-1 Vereinfachte Darstellung typischer Bereitstellungsketten zur End- bzw. Nutzenergiebereitstellung aus Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159Abbildung 7.2-2 Bilanzgrenzen zur Wirkungsgradberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171Abbildung 7.2-3 berblick ber die exergetischen und energetischen Wirkungsgrade der untersuchten Bioenergienutzungspfade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173Abbildung 7.2-4a Gestehungskosten von Bioenergiepfaden zur Stromproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . 176Abbildung 7.2-4b Gestehungskosten von Bioenergiepfaden zur Wrmeproduktion . . . . . . . . . . . . . . . 176Abbildung 7.2-4c Gestehungskosten von Bioenergiepfaden im Mobilittsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . 177Abbildung 7.3-1 Treibhausgasemissionen aus direkter (dLUC) und indirekter Landnutzungs- nderung (iLUC) fr verschiedene Energiepflanzen und Landflchen bezogen auf den Bruttoenergiegehalt der eingesetzten Biomasse in t CO2eq pro TJ Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183Abbildung 7.3-2 Prozentuale Minderung der Treibhausgasemissionen gegenber einem fossilen Referenzsystem durch die Substitution fossiler Brennstoffe bezogen auf die End- bzw. Nutzenergie fr ausgewhlte Bioenergienutzungspfade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184Abbildung 7.3-3 Absolute Minderung der THG-Emissionen durch die Substitution fossiler Brennstoffe fr verschiedene Energiepflanzen in (a) der temperaten Klimazone und (b) der tropischen Klimazone bezogen auf die zugeordnete Anbauflche in t CO2eq pro ha und Jahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188Abbildung 7.3-4 Absolute Minderung der THG-Emissionen durch die Substitution fossiler Brennstoffe fr verschiedene Bioenergienutzungspfade bezogen auf den Brutto- energiegehalt der eingesetzten Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190Abbildung 7.3-5 Sensitivitt der absoluten THG-Minderung bezogen auf die eingesetzte Menge an Biomasse gegenber dem Referenzsystem anhand des Beispiels der Nutzung von Holz aus Kurzumtriebsplantagen in Form von Biomethan fr ein GuD- Kraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

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Abbildung 7.3-6 Kosten der Treibhausgasvermeidung durch den Einsatz verschiedener Bioenergienutzungspfade, berechnet nach Gleichung 7.3-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195Abbildung 8.1-1 Effizienzgewinn durch den Umstieg auf erneuerbare Energien, bei denen aus Solar-, Wasser- und Windenergie direkt Strom erzeugt wird . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198Abbildung 8.1-2 Transformation des Stromsektors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Abbildung 8.1-3 Effizienzvergleich zwischen der Nutzung fossiler bzw. biogener Kraftstoffe in Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor und der Elektromobilitt . . . . . . . . . . . . . 200Abbildung 8.1-4 Effizienzgewinn im Verkehr: Energieau