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Das Biomassepotential zur Energieerzeugung der Stadt Dresden

©2007 Diplomarbeit 211 Seiten

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Einleitung:
Das Biomassepotential zur Energieerzeugung der Stadt Dresden:
Die Nachfrage nach energetischen Verwertungsmöglichkeiten für Biomasse aus der Grünflächen- und Landschaftspflege ist groß. Die Akteure des Naturschutzes erhoffen sich die Erschließung neuer Einkommensquellen, um sinkende Fördersätze ausgleichen zu können und die Kosten der Biotoppflege zu verringern. Andererseits wird die Energieerzeugung als Alternative zu Entsorgungsnotlösungen, wie der Kompostierung, gesehen. Aufgrund der stark zurückgegangenen Wiederkäuerbestände fehlen für den Aufwuchs des Grünlandes zunehmend die Verwertungsoptionen. Im Bereich der Grünflächenpflege stellt die energetische Nutzung eine Chance auf Kosteneinsparung durch Verringerung der Entsorgungsgebühren dar. Doch welcher Bedeutung kann der Biomasse, die als Abfallstoff bei der Grünflächen- und Landschaftspflege anfällt, im Rahmen der Energieerzeugung beigemessen werden? Welchen Beitrag können die Grün- und Freiflächen einer Stadt wie Dresden, die als eine der grünsten Städte Europas gilt, leisten? Was bedeutet die energetische Nutzung von städtischer Biomasse und wie kann sie naturschutzgerecht gestaltet werden bzw. welche Synergieeffekte könnten sich für den Naturschutz ergeben?
Für die energetische Nutzung von Biomasse selbst sprechen zahlreiche Argumente. Es handelt sich um einen lokalen Energieträger, unabhängig von Importen und internationalen Nutzungskonflikten. Mit dem Einsatz von sogenannten nachwachsenden Energieträgern kann ein Beitrag zur Reduktion von CO2-Emissionen, entsprechend den Zielen der Bundesregierung, oder lokaler Initiativen, wie dem Verein ‚Dresdner Agenda 21’ geleistet werden. Zwar entsteht auch bei der Verbrennung von Pflanzen CO2, doch handelt es sich hierbei nur um diejenige Menge, welche zuvor bei der Photosynthese aufgenommen wurde. Werden fossile Rohstoffe verbrannt, wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt, das seit Jahrmillionen dem Kohlenstoffdioxidkreislauf entzogen war. Derzeit bezieht die Bundesrepublik Deutschland einen Großteil des Primärenergiebedarfs aus fossilen Energiequellen (84 %) (BMWA 2003). Nach KALTSCHMITT & HARTMANN ließen sich mit Biomasse rund 6,3 % der fossilen Energieträger ersetzten, ohne dass dabei Biomasse aus der Grünflächen- und Landschaftspflege einbezogen wurde. Grundsätzlich ist diese Biomasse auch als Energieträger einsetzbar, doch sind Aufkommen und Erschließbarkeit nur schwer abzuschätzen. Die Akteure sind vielfältig und […]

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis


Andrea Schubert
Das Biomassepotential zur Energieerzeugung der Stadt Dresden
ISBN: 978-3-8366-2014-7
Herstellung: Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2008
Zugl. Technische Universität Dresden, Dresden, Deutschland, Diplomarbeit, 2007
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© Diplomica Verlag GmbH
http://www.diplomica.de, Hamburg 2008

Inhaltsverzeichnis
2
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis... 2
Tabellenverzeichnis... 5
Abbildungsverzeichnis... 7
Abkürzungsverzeichnis ... 9
1 Einleitung...12
1.1 Problemstellung ... 12
1.2 Zielsetzung ... 13
2 Methodik ...14
2.1 Bestimmung der Biomassepotentiale ... 14
2.1.1 Einführung und Definitionen ... 14
2.1.2 Berechnung der Biomassepotentiale... 16
2.2 Räumliche Darstellung und Auswertung im GIS... 19
2.3 Biomasse-Stoffstromanalyse... 20
2.3.1 Einführung ... 20
2.3.2 Datengewinnung durch Befragung von Biomasse-Akteuren ... 21
2.3.3 Analyse und Auswertung der Daten ... 24
2.3.4 Darstellung der Stoffflüsse ... 25
2.4 Analyse und Bewertung des Landschaftsraumes ... 26
2.4.1 Naturräumliche Einordnung... 26
2.4.2 Analyse der Landnutzungsstruktur der Stadt Dresden... 27
2.4.3 Bestimmung von Naturraumpotentialen und Landschaftsfunktionen... 28
2.4.4 Entwicklung eines Leitbildes zur energetischen Biomassenutzung... 31
2.4.5 Formulierung von Handlungsempfehlungen... 32
3 Einführung in die Energieerzeugung aus Biomasse...33
3.1 Einführung ... 33
3.2 Die Biomassefraktionen... 34
3.2.1 Holz und holzartige Biomasse ... 34
3.2.2 Halmgutartige Biomasse ... 35
3.3 Energieerzeugungstechnologien ... 36
3.3.1 Verbrennung... 36
3.3.2 Vergasung... 39
3.3.3 Vergärung... 39
3.4 Bereitstellungskonzepte ... 41
3.4.1 Trocknung ... 42
3.4.2 Silierung ... 46
3.4.3 Hackschnitzel ... 43

Inhaltsverzeichnis
3
4 Landschaftsökologische Betrachtung des Stadtraumes
Dresden...44
4.1 Geographische Lage ... 44
4.2 Einordnung in den Naturraum ... 44
4.2.1 Dresdner Elbtalweitung ... 45
4.2.2 Mittelsächsisches Lösshügelland ... 47
4.2.3 Mulde-Lößhügelland... 48
4.2.4 Westlausitzer Hügel- und Bergland ... 49
4.2.5 Östlichen Erzgebirgsvorland... 50
4.3 Landnutzungsstruktur... 50
4.3.1 Einführung in die Stadt- und Grünflächenstruktur ... 51
4.3.2 Grünflächenstruktur der Wohnquartiere ... 52
4.3.3 Verteilung und Struktur öffentlicher Grünanlagen ... 53
4.3.4 Flächenstruktur von Landwirtschaft und Gartenbau... 55
4.3.5 Waldflächen ... 57
4.3.6 Vorrangflächen für Natur- und Landschaftsschutz ... 58
4.4 Biotisches Ertragspotential ... 59
4.5 Biotopfunktion ... 60
4.5.1 Biotopwert ... 60
4.5.2 Maßnahmen zur Erhaltung des Biotopwertes und deren Förderung ... 62
4.5.3 Pflegesituation der Biotope... 64
4.5.4 Situation des Biotopverbundes... 64
4.5.5 Beispiele zur Entwicklung des Biotopverbundes ... 66
4.6 Nutzungseignung... 66
4.6.1 Landschafts- und Biotoppflegeflächen ... 67
4.6.2 Grünland- vs. Ackerbewirtschaftung... 68
4.6.3 Städtische Grünanlagen... 68
4.7 Leitlinien zur energetischen Biomassenutzung ... 69
5 Analyse der Biomassestoffströme der Stadt Dresden...71
5.1 Biomasseaufkommen aus der Grünanlagenpflege ... 71
5.1.1 Städtische Grünanlagen ... 71
5.1.2 Sächsische Schlösser und Gärten ... 76
5.1.3 Friedhöfe ... 78
5.1.4 Wohnquartiere... 79
5.1.5 Extrapolation des Biomasseaufkommens der Wohnquartiere ... 87
5.1.6 Öffentliche und halböffentliche Einrichtungen ... 89
5.1.7 Zusammenfassung ... 93
5.2 Biomasseaufkommen aus der Waldbewirtschaftung... 95
5.3 Biomasseaufkommen aus der Gewässerunterhaltung ... 95
5.4 Biomasseaufkommen aus der Landschaftspflege ... 96
5.4.1 Städtische Akteure ... 97
5.4.2 Naturschutz- und Landschaftspflegevereine ... 97
5.4.3 Landwirtschaftliche Betriebe... 98
5.4.4 Zusammenfassung und Diskussion ... 98

Inhaltsverzeichnis
4
5.4.5 Extrapolation des Biomasseanfalls aus der Landschaftspflege... 99
5.5 Zusammenfassung des Biomasseanfalls im Raum Dresden ... 106
5.6 Entsorgung und stoffliche Verwertung von Biomasse ... 108
5.6.1 Sammlung von Grünabfällen aus Haushalten ... 109
5.6.2 Kommunaler Kompostplatz in Omsewitz... 110
5.6.3 Humuswirtschaft Stratmann GmbH (HSG) ... 111
5.7 Energieerzeugung aus Biomasse ... 112
5.7.1 Verbrennungsanlagen für Altholz ... 112
5.7.2 Verbrennungsanlagen für unbelastetes Holz... 113
5.7.3 Biogasanlagen... 114
5.7.4 Geplante Biomasseanlagen in Einzugsgebiet Dresdens... 114
6 Biomassepotentiale zur Energieerzeugung der Stadt
Dresden...115
6.1 Theoretisches Biomassepotential zur Energieerzeugung... 115
6.2 Technisches Biomassepotential ... 117
6.2.1 Vergärung von Rasenschnitt- und Grüngutsilage... 118
6.2.2 Vergasung von Landschaftspflegeheu ... 120
6.2.3 Verbrennung von Holzhackschnitzeln ... 121
6.2.4 Zusammenfassung... 122
6.3 Wirtschaftliches Biomassepotential ... 123
6.3.1 Vergärung von Grünschnittsilage aus der Grünflächenpflege ... 123
6.3.2 Vergasung von Landschaftspflegeheu ... 125
6.3.3 Verbrennung von Holzhackschnitzeln ... 130
6.3.4 Zusammenfassung... 132
6.4 Erschließbares Biomassepotential ... 133
6.4.1 Vergärung von Grün- und Rasenschnittsilage... 133
6.4.2 Vergasung von Landschaftspflegeheu ... 136
6.4.3 Verbrennung von Holzhackschnitzel ... 138
6.4.4 Zusammenfassung... 140
6.5 Zusammenfassung... 141
7 Handlungsempfehlungen ...144
7.1 Anpassung der Landschaftspflege ... 144
7.2 Anpassung der Grünflächenpflege ... 145
7.3 Bündelung der Biomasseströme ... 146
7.4 Nutzung von Synergieeffekten für den Naturschutz ... 147
8 Diskussion...148
9 Zusammenfassung ...149
10 Quellenverzeichnis ...151
Anhang... 163

Tabellenverzeichnis
5
Tabellenverzeichnis
Tabelle 4-1: Wald- und Forstbiotope in der Stadt Dresden sowie deren
Anteile an der Gesamtwaldfläche nach (UIS D
RESDEN
2007)...57
Tabelle 4-2: Biotophaupttypen einheitlichen biotischen Ertragspotentials
nach dem Biotoptypenschlüssel des UIS D
RESDEN
(2007)
und den Annahmen in Kapitel 2 ...60
Tabelle 4-3: Ziele des Maßnahmenplans des FNP (1998) und deren
Lokalisierung (FNP 1998)...69
Tabelle 5-1: Anteile der Biomassefraktionen am Kompostgutaufkom-
men des Kompostplatzes Omsewitz und der entsprechen-
de Biomasseanfall je Hektar und Jahr auf 40 m³/(ha a) be-
zogen, nach (L
AI
2006 und L
ÖBEL
2006) ...72
Tabelle 5-2: Biomasseanfall in den Park- und Grünanlagen entspre-
chend der Anteile des Amtes für Stadtgrün & Abfallwirt-
schaft (76 %) und der HSD GmbH (23 %) ...74
Tabelle 5-3: Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit befragte Woh-
nungsanbieter der Stadt Dresden mit über 1000 Wohnein-
heiten (WE) (Eigene Darstellung nach der Internetauskunft
der einzelnen Wohnungsanbieter) ...80
Tabelle 5-4: Durchschnittliche Grünflächengröße pro Wohneinheit. Der
grau unterlegte Wert wurde als Ausreißer deklariert und
nicht die Auswertung einbezogen ...85
Tabelle 5-5: Durchschnittlicher, minimaler und maximaler Rasenschnitt
pro Hektar und Jahr, gegliedert nach Ortsämtern ...87
Tabelle 5-6: Extrapolierter Rasenschnittanfall für die Dresdner Wohn-
quartiere ...88
Tabelle 5-7: Extrapolierte und erhobenen Rasenfläche für die Dresdner
Wohnungsanbieter sowie extrapolierter Rasenschnitt (grau
unterlegt) ...89
Tabelle 5-8: Extrapolierter Rasenschnittanfall für die Scherrasenflächen
des Studentenwerkes Dresden ...90
Tabelle 5-9: Durchschnittlicher Biomasseanfall in den verschiedenen
Biotoptypen der Landschaftspflege (Quellen siehe Tabel-
le) ...99

Tabellenverzeichnis
6
Tabelle 5-10: Extrapolierter Biomasseanfall der Unterhaltung verschiede-
ner Biotoptypen nach (P
HAN
2007b))...101
Tabelle 5-11: P26-Biotope und geförderte Landschaftspflegeflächen im
Jahr 2006 nach (UIS D
RESDEN
2007 und P
HAN
2007b) ...102
Tabelle 5-12: P26-Verdachtsflächen der Biotoptypen des Grünlandes,
der Streuobstwiesen sowie der Streuobstbrachen nach
(UIS D
RESDEN
2007) ...103
Tabelle 5-13: Ausgewählte P26-Verdachtsflächen und P26 Biotope
(nach UIS D
RESDEN
2007 und P
HAN
2007b) ...104
Tabelle 5-14: Zusammenfassung des Biomasseaufkommens nicht-
geförderter Landschaftspflegeflächen der P26-Biotope und
P26-Verdachtsflächen...105
Tabelle 5-15: Zusammenfassung Extrapolation des Biomasseanfalls aus
der Landschaftspflege ...105
Tabelle 5-16: Annahmemengen auf dem kommunalen Kompostplatz
Omsewitz im Jahr 2005, nach (L
AI
2006)...110
Tabelle 6-1: Zusammenfassung der verschiedenen Anteile der Tro-
ckenmasse (TS) an der Frischmasse (FM) von Biomasse
(Quellen siehe Tabelle) ...115
Tabelle 6-2: Lignocellulose Trockenbiomasseaufkommen im Jahr 2006
in Dresden ...116
Tabelle 6-3: Zusammenfassung des technischen Biomassepotentials
zur Energieerzeugung ...122
Tabelle 6-4: Auswahl der Verfahrensschritte zur Berechnung der Erlöse
aus der Biogasbereitstellung für eine Tonne Rasenschnitt,
die gesamte Silage Biomasse sowie die wirtschaftlich
nutzbare Biomasse ...125
Tabelle 6-5: Zusammenfassung des wirtschaftlichen Biomassepotenti-
als zur Energieerzeugung ...132
Tabelle 6-6: Zusammenfassung des erschließbaren Biomassepotentials
zur Energieerzeugung ...141

Abbildungsverzeichnis
7
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 3-1: Heizwert von Holz in Abhängigkeit vom Wassergehalt
(N
USSBAUMER
& K
ALTSCHMITT
(2001) in FNR 2001)... 37
Abbildung 4-1: Einordnung des Stadtgebietes Dresden in Naturraumein-
heiten (Makrogeochoren) (Eigene Darstellung unter An-
wendung von (UIS Dresden 2007
)
und des MIC-
Recherchesystem (H
AASE
& M
ANNSFELD
2002))... 45
Abbildung 4-2: Gliederung des Stadtgebietes Dresden in Ortsämter und
Ortschaften (D
RESDEN
2007e) ... 51
Abbildung 4-3: Grünflächen- und Bebauungsstruktur der Wohngebiete in
industrieller Plattenbauweise (G
OOGLE
-
EARTH
2007) ... 53
Abbildung 4-4: Gliederung der Biotoptypen des Stadtgebietes in Stadtbi-
otophaupttypen (nach UIS D
RESDEN
2007) ... 54
Abbildung 4-5: Bewertung der Stadtbiotoptypen nach deren Biotopwert
(nach UIS D
RESDEN
2007) ... 61
Abbildung 5-1: Halmgutartiger Biomasseanfall aus der Grünflächenpfle-
ge in den Ortsämtern der Stadt Dresden in Tonnen pro
Jahr (nach A5-20, Seite 195)... 93
Abbildung 5-2: Holzgutartiger Biomasseanfall aus der Grünflächenpflege
nach Ortsämtern in Tonnen pro Jahr (nach Anhang A5-
21, Seite 196) ... 94
Abbildung 5-3: Extrapolierte Biomasseanfall aus der Landschaftspflege
je Ortsamt in Tonnen pro Jahr (nach UIS D
RESDEN
2007)... 106
Abbildung 5-4: Gesamter erfasster und extrapolierter halmgutartiger
Biomasseanfall (+Laub) aus Grünflächen- und Land-
schaftspflege (nach A5-24, Seite 199)... 107
Abbildung 5-5: Ausgewählte Entsorgungs- und Verwertungsunterneh-
men für Biomasse sowie Biomasse-Stoffströme in Ton-
nen im Jahr 2006 im Raum Dresden. (nach A5-26, Seite
202). ... 105
Abbildung 5-6: Biomassestoffströme zur Humuswirtschaft Kaditz des
Jahres 2006 in Tonnen. Die Pfeilbreite ist unabhängig
von den Menge... 112

Abbildungsverzeichnis
8
Abbildung 6-1: Für die vorliegende Diplomarbeit zu Grunde gelegte Ver-
fahren zur Bereitstellung & Erzeugung von Energie aus
halm- und holzgutartiger Biomasse ... 117
Abbildung 6-2: Vergleich der Wärmeentstehungs- und Brennstoffkosten
für einzelne Heubrennstoffe im Vergleich zu Holzpellets
und Heizöl (FZKA 2007) ... 126
Abbildung 6-3: Schwerpunkte des wirtschaftlichen Biomassepotentials
als Standortvoraussetzung für möglich Energieerzeu-
gungsanlagen mit entsprechendem Einzugsgebiet im
wirtschaftlichen Radius von 6,2 km ... 130
Abbildung 6-4: Zusammenfassung Biomassepotentiale zur Energieer-
zeugung der Stadt Dresden ... 142
Abbildung 6-5: Zusammenfassung der Anteile der Biomassefraktionen
an den Biomassepotentialen zur Energieerzeugung der
Stadt Dresden ... 143

Abkürzungsverzeichnis
9
Abkürzungsverzeichnis
a
Jahr
atro
absolut trocken
BiomasseV
Biomasseverordnung
BHKW
Blockheizkraftwerk
bzw.
Beziehungsweise
CIR
Color-Infrarot
CO
Kohlenstoffmonoxid
CO
2
Kohlenstoffdioxid
ct
Cent
DNP
max
Alters-Durchschnitts-Nettoprimärproduktion
DREWAG
Stadtwerke Dresden
dt
Dezi-Tonne
E
pot
Energiepotential
EWG
Eisenbahnerwohnungsgenossenschaft
Euro
FFH
Flora-Fauna-Habitat
FM
Frischmasse
FND
Flächennaturdenkmal
FNP
Flächennutzungsplan
fm
Festmeter
GIS
Geoinformationssystem
GJ
Giga-Joule
ggf.
gegebenenfalls
GLB
Geschützter Landschaftsbestandteil
GWG
Gemeinnützige Wohnungsgenossenschaft
GWh
Giga-Watt-Stunde

Abkürzungsverzeichnis
10
ha
Hektar
HHS
Brennstoffbedarf
H
o
Brennwert
H
u
Heizwert
J
Joule
k.A.
keine Angabe
km
Kilometer
KULAP
Extensive Grünlandwirtschaft, Teilprogramm B des UL
KWK
Kraft-Wärme-Kopplung
L
Leistung
LSG
Landschaftsschutzgebiet
lfdm
Laufender Meter
lutro
lufttrocken
NAK
Naturschutz und Erhalt der Kulturlandschaft, Teilprogramm E
des UL
NATURA 2000
Länderübergreifenden Schutzgebietssystem innerhalb der
Europäischen Union, umfasst FFH- und SPA-Gebiete
ND
Naturdenkmal
Nr.
Nummer
NSG
Naturschutzgebiet
MWh
Mega-Watt-Stunde
ÖNORM
österreichische Norm
oTS
Organische Trockensubstanz
§
Paragraph
P
Leistung
P26
Paragraph 26
PJ
Peta-Joule
PEV
Primärenergieverbrauch
%
Prozent
Pn
th
Nennleistung thermisch

Abkürzungsverzeichnis
11
Pn
el
Nennleistung elektrisch
RL AuW
Richtlinie Agrarumweltmaßnahmen und Waldmehrung
SPA
Special Protection Areas
SWG
Sächsische Wohnungsgenossenschaft
t
Tonne
TM
Trockenmasse
TJ
Tera-Joule
TS
Trockensubstanz(gehalt)
TWh
Tera-Watt-Stunde
TUD
Technische Universität Dresden
UL
Förderprogramm für umweltgerechte Landwirtschaft im
Freistaat Sachsen
&
und
Vs.
versus
Vt
Volllaststunden
Ws
Watt-Sekunde
el
Wirkungsgrad elektrisch
WE
Wohneinheit
WG Aufbau
Wohnungsgenossenschaft Aufbau
WGJ
Wohnungsgenossenschaft Johannstadt
WGS
Wohnungsgenossenschaft Glückauf Süd
WGTN
Wohnungsgenossenschaft Trachau Nord
WOBA
Wohnungsbaugesellschaft Dresden GmbH
z.B.
zum Beispiel
ZG
Zentralisierungsgrad

1 Einleitung
12
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
Die Nachfrage nach energetischen Verwertungsmöglichkeiten für Biomasse aus
der Grünflächen- und Landschaftspflege ist groß (LfL 2007 und Ö
KOINSTITUT
et al.
2007). Die Akteure des Naturschutzes erhoffen sich die Erschließung neuer Ein-
kommensquellen, um sinkende Fördersätze ausgleichen zu können und die Kos-
ten der Biotoppflege zu verringern. Andererseits wird die Energieerzeugung als
Alternative zu Entsorgungsnotlösungen, wie der Kompostierung, gesehen. Auf-
grund der stark zurückgegangenen Wiederkäuerbestände fehlen für den Aufwuchs
des Grünlandes zunehmend die Verwertungsoptionen (LfL 2007). Im Bereich der
Grünflächenpflege stellt die energetische Nutzung eine Chance auf Kosteneinspa-
rung durch Verringerung der Entsorgungsgebühren dar. Doch welcher Bedeutung
kann der Biomasse, die als Abfallstoff bei der Grünflächen- und Landschaftspflege
anfällt, im Rahmen der Energieerzeugung beigemessen werden? Welchen Beitrag
können die Grün- und Freiflächen einer Stadt wie Dresden, die als eine der grüns-
ten Städte Europas gilt, leisten? Was bedeutet die energetische Nutzung von
städtischer Biomasse und wie kann sie naturschutzgerecht gestaltet werden bzw.
welche Synergieeffekte könnten sich für den Naturschutz ergeben?
Für die energetische Nutzung von Biomasse selbst sprechen zahlreiche Argumen-
te. Es handelt sich um einen lokalen Energieträger, unabhängig von Importen und
internationalen Nutzungskonflikten (L
ACKMANN
2002). Mit dem Einsatz von soge-
nannten nachwachsenden Energieträgern kann ein Beitrag zur Reduktion von
CO
2
-Emissionen, entsprechend den Zielen der Bundesregierung (BMU 2005),
oder lokaler Initiativen, wie dem Verein ,,Dresdner Agenda 21" geleistet werden.
Zwar entsteht auch bei der Verbrennung von Pflanzen CO
2
, doch handelt es sich
hierbei nur um diejenige Menge, welche zuvor bei der Photosynthese aufgenom-
men wurde. Werden fossile Rohstoffe verbrannt, wird Kohlenstoffdioxid freige-
setzt, das seit Jahrmillionen dem Kohlenstoffdioxidkreislauf entzogen war (N
IE-
DERSÄCHSISCHES
U
MWELTMINISTERIUM
2005). Derzeit bezieht die Bundesrepublik
Deutschland einen Großteil des Primärenergiebedarfs aus fossilen Energiequellen
(84 %) (BMWA 2003).
Nach K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
(2001) ließen sich mit Bio-
masse rund 6,3 % der fossilen Energieträger ersetzten, ohne dass dabei Biomas-
se aus der Grünflächen- und Landschaftspflege einbezogen wurde. Grundsätzlich
ist diese Biomasse auch als Energieträger einsetzbar, doch sind Aufkommen und
Erschließbarkeit nur schwer abzuschätzen. Die Akteure sind vielfältig und klein-

1 Einleitung
13
räumige Raumanalysen sind notwendig, um die naturräumlichen und gesellschaft-
lichen Rahmenbedingungen zu erfassen.
1.2 Zielsetzung
Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es, eine solche Biomassepotential-Analyse
für die Grün- und Landschaftspflegeflächen der Stadt Dresden durchzuführen.
Zunächst soll eine Methodik erarbeitet werden, mit welcher der Biomasseanfall
beispielhaft erhoben und folgend flächendeckend abgeschätzt werden kann. Be-
sonderes Gewicht ist auf die Erfassung der natürlichen und gesellschaftlichen
Rahmenbedingungen zu legen, insofern sie eine Bedeutung für die Energiepoten-
tialbestimmung besitzen. Restriktionen und Synergieeffekte, die sich nach natur-
schutzfachlichen Gesichtpunkten ergeben, sind als Nutzungseignung festzuhalten
und in Form von Umweltqualitätszielen aufzugreifen. Nutzungseignung und Um-
weltqualitätsziele zur Energieerzeugung aus Biomasse im Raum Dresden sollen in
die Potentialanalyse einfließen und abschließend zu konkreten Handlungsempfeh-
lungen transformiert werden. Im Vordergrund steht hierbei die naturschutzverträg-
liche Nutzung der Biomasse und die Unterstützung vorteilhafter Mehrfachfunktio-
nen im Stadtraum. Ferner ist es Ziel der Handlungsempfehlungen die Maßnahmen
der Landschaftspflege hinsichtlich ihrer Optimierbarkeit der Biomassebereitstel-
lung unter dem Aspekt optimaler energetischer Verwertung bzw. Energieausbeute
zu untersuchen.

2 Methodik
14
2 Methodik
Das Biomassepotential zur Energieerzeugung der Stadt Dresden wird mittels ei-
nes mehrgliedrigen Ansatzes bestimmt, der in dem folgenden Kapitel vorgestellt
wird. Entsprechend der Zielstellung und der Datengrundlage wurden drei Metho-
den ausgewählt, die aufeinander aufbauen:
· die Analyse und Bewertung der Landschaft nach B
ASTIAN
& S
CHREIBER
(1999),
· die Analyse der Biomasse-Stoffströme und
· die Bestimmung der Biomassepotentialen zur Energieerzeugung nach
K
ALTSCHMITT
(1992).
Diese Methoden entstammen unterschiedlichen Fachgebieten. Die Analyse und
Bewertung der Landschaft hat einen landschaftsökologischen Hintergrund. Stoff-
ströme werden in der Technik, der Betriebs- und Volkwirtschaft sowie Naturwis-
senschaften analysiert und dargestellt. Die Bestimmung von Biomassepotentialen
zur Energieerzeugung besitzt energiewirtschaftliche und -technische Wurzeln.
Anliegen der Analyse und Bewertung des Landschaftsraumes der Stadt Dresden
ist es, die naturräumlichen und gesellschaftlichen Grundlagen für die Biomassepo-
tentialbestimmung zu erfassen. Es werden Räume gleicher Biomasseproduktivität
ausgewiesen und die Nutzungseignung Stadtraumes Dresden analysiert. Aus der
Nutzungseignung und den raumplanerischen Zielen zur Entwicklung der Grün-
und Freiflächen der Stadt Dresden werden Umweltqualitätsziele zur naturschutz-
gerechten Biomassenutzung entwickelt. Im Rahmen der Stoffstromanalyse wer-
den diese Ergebnisse aufgegriffen und das Biomasseaufkommen für die ausge-
wiesenen Räume gleicher Biomasseproduktivität erhoben, auf deren Basis wie-
derum die Biomassepotentiale bestimmt werden können. In einem letzten Schritt
können die Biomassepotentiale anhand des Leitbildes zur Biomassenutzung be-
wertet und entsprechende Handlungsempfehlungen gegeben werden. Um in die
Thematik und die Theorie der Potentialermittlung einzuführen, wird die Methodik
der Biomassepotentialbestimmung den anderen Ausführungen vorangestellt, auch
wenn die Biomassepotentiale erst am Ende der Bearbeitungskette der vorliegen-
den Diplomarbeit bestimmt.
2.1 Bestimmung der Biomassepotentiale
2.1.1 Einführung und Definitionen
Als Grundlage für die Berechnung der Biomassepotentiale der Stadt Dresden
dient die Definition des Biomassepotentialbegriffs und dessen Gliederung in das
Theoretische, Technische, Wirtschaftliche und Erschließbare Biomassepotential,

2 Methodik
15
je nach den definierten Systemgrenzen und Randbedingungen. Für die vorliegen-
de Arbeit werden die Definitionen gemäß der Zielstellung wie folgt gewählt:
Das
Theoretische Biomassepotential beschreibt
Es markiert die Obergrenze der Energiemenge, die durch Biomasse bereitgestellt
werden kann. Das theoretische Biomassepotential wird nur durch physikalische
Nutzungsgrenzen beschränkt. Aufgrund von technischen, ökologischen, strukturel-
len und gesellschaftlichen Restriktionen kann allerdings nur ein Teil der Energie
genutzt werden (FNR 2000). Dementsprechend definiert sich das
Technische
Biomassepotential als:
In die Berechnung fließt der Wirkungsgrad, der zur Verfügung stehenden Technik
und die technische Verwertbarkeit der Biomassefraktionen zur Energieerzeugung
ein. Üblicher Weise werden die Energieerzeugungspotentiale in der Literatur als
Technische Potentiale angegeben
1
. Jedoch ist nur ein Teil der technisch verwert-
baren Biomasse auch wirtschaftlich nutzbar. Diese Teilmenge beschreibt das
Wirtschaftliche Biomassepotential als:
Zur Einschätzung der wirtschaftlichen Konkurrenzfähigkeit müssen die jeweils an-
deren Energiebereitstellungssysteme untersucht werden. Das wirtschaftliche Po-
tential ist demnach starken örtlichen und zeitlichen Schwankungen unterworfen.
Nach R
ODE
et al. (2005) vermindern regionale Gegebenheiten, Nutzungs-
konkurrenzen und betriebsstrukturelle Hemmnisse das Biomassepotential zur E-
nergieerzeugung eines Raumes weiter. Andere Parameter können wiederum die
Biomassenutzung begünstigen, wie Fördermittel oder Interesse lokaler Akteure
und die Dynamik der Lokalpolitik (H
ERTLE
et al. 1996). Das sogenannte
Er-
schließbare Biomasseanteil oder Erwartungspotential beschreibt somit den:
1
Meist werden nur die technischen Energieerzeugungspotentiale angegeben, die bereits struktu-
relle, gesetzliche und ökologische Restriktionen einbeziehen. In der vorliegenden Arbeit werden
diese Nutzungseinschränkungen dessen ungeachtet erst in der Berechnung des realisierbaren
Biomassepotentials berücksichtigt.
,,das in einer gegebenen Region innerhalb eines bestimmten Zeitraumes theoretisch
physikalisch nutzbare Energieangebot (Fachagentur für nach-wachsende Rohstoffe
(FNR) 2000)".
,,Anteil des theoretischen Potentials, der unter Berücksichtigung der derzeitigen techni-
schen Möglichkeiten ,,technisch nutzbar" ist (FNR 2000)".
,,Anteil des technischen Potentials, der wirtschaftlich konkurrenzfähig genutzt werden
kann (FNR 2000)".

2 Methodik
16
Wie die einzelnen Biomassepotentiale in der vorliegenden Arbeit ermittelt werden,
stellt das nachstehende Kapitel 2.1.2 vor.
2.1.2 Berechnung der Biomassepotentiale
Die Berechnung der Biomassepotentiale im Rahmen dieser Diplomarbeit basiert
auf der Biomassepotential-Bestimmung nach K
ALTSCHMITT
& W
IESE
(1992). Die
Autoren ermittelten für die jeweiligen Regionen zunächst die Flächenpotentiale zur
Biomassebereitstellung sowie deren Biomasseproduktivität. Ausgehend vom ent-
sprechenden Biomasseanfall pro Jahr konnten die Energiepotentiale berechnet
werden. In der vorliegenden Arbeit werden die Flächenpotentiale in der Stadt
Dresden, die Biomasseproduktivität sowie die Nutzungsrestriktionen durch die A-
nalyse der Landschaft und die Erhebung der Biomassestoffströme ermittelt (siehe
Kapitel 2.3, Seite 20 und Kapitel 2.4, Seite 26).
Theoretisches Biomassepotential
Laut Definition ist zur Bestimmung des Theoretischen Biomassepotentials der E-
nergiegehalt der Pflanzen, also die physikalisch gewinnbare Energie oder auch
Primärenergie
2
, zu berechnen (vgl. vorangegangenes Kapitel 2.1.1, Seite 14). Da
nach S
CHÖNE
(2007) die Primärenergie von Biomasse ihrem Brennwert
3
ent-
spricht, wird dieser zur Berechnung des Theoretischen Biomassepotentials heran-
gezogen. Der Brennwert für alle Lignocellulosepflanzen beträgt pro Kilogramm
Trockenmasse (TS), mit geringen Schwankungen, rund 18 MJ (S
CHÖNE
2007).
K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
(2001) gehen von einem Brennwert von 18,5 MJ/kg
wasserfreier lignocelluloser Biomasse aus. Der erste Schritt ist demnach die Be-
rechnung der Trockenmasse (TS) aus dem, meist in Frischmasse angegebenen
Biomasseaufkommen. Verwendet werden zu diesem Zweck die Trockenmasse-
gehalte der verschiedenen Biomassefraktionen (siehe Kapitel 3, Seite 32). Im
zweiten Schritt lässt sich unter Verwendung der Gleichung 1 die physikalisch ge-
winnbaren Energie berechnen.
2
Die Primärenergie entspricht dem Energiegehalt von Primärenergieträgern (Rohbiomasse, Stein-
kohle etc.) FNR (2000)
3
Brennwert (früher oberer Heizwert) ist die freigesetzte Wärmemenge bei der vollständigen Oxida-
tion eines Brennstoffes, die verfügbar wird, wenn auch die Kondensationswärme des bei der
Verbrennung gebildeten Wasserdampfes genutzt wird (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001).
E
pot
(Wärme,Strom,Dieseläquivalent)
= M * H
o
Gleichung
1
,,zu erwartenden tatsächlichen Beitrag zur Energieversorgung (FNR 2000)".

2 Methodik
17
M
...
Masse der Biomasse [kg TS]
H
o
...
Brennwert
TS
...
Trockensubstanz
E
pot
...
Energiepotential [GJ/a] (abgewandelt nach
H
ERSENER
& M
EIER
(1999)).
Technisches Biomassepotential
Das Technische Biomassepotential ergibt sich dagegen, indem die energetische
Verwertbarkeit der Biomasse nach dem aktuellen Stand der Technik berücksichtigt
wird (FNR 2000). Das Biomasseaufkommen wird gemäß der möglichen Verfahren
zur Bereitstellung und Energieerzeugung eingeteilt. Dabei wird auf das Urteil der
aktuellen Literatur zurückgegriffen. Nach der Auswahl des jeweils günstigsten
Energieerzeugungsform je Biomassefraktion (vgl. Kapitel 3.4, Seite 41) wird die
produzierbare Energiemenge anhand der Gleichung 2 bestimmt.
H
u
...
unterer Heizwert
Konversion
...
Umwandlungsfaktor, abhängig von der
Konversationsart bzw. ­technologie
(H
ERSENER
& M
EIER
1999).
Die Gleichung 2 enthält nicht nur einen Faktor für den Wirkungsgrad der Energie-
erzeugungsanlage (
Konversion
) sondern ersetzt ferner den Brennwert (H
o
)
durch den
Heizwert
4
(H
u
). Der Heizwert H
u
kann in Tabelle A2-1 im Anhang 2, Seite 167
nachvollzogen werden,
Konversion
ergibt sich aus der einschlägigen Literatur. Für
den Anteil des Biomassegesamtaufkommens, der sich aufgrund seiner Eigen-
schaften (siehe Kapitel 3.3, Seite 36) nur oder eher für eine Umwandlung in einen
Sekundärenergieträger
5
eignet, wird die entsprechend erzeugbare Menge des Se-
kundärenergieträgers ermittelt. Im Fall der Methanerzeugung wird der Anteil an
organischer Trockensubstanz (oTS) an der Trockenmasse (TS) zu Grunde gelegt.
Die organische Trockensubstanz lässt sich mit Hilfe eines Faktors (siehe Kapitel
3.3.3, Seite 40) berechnet. Anhand des Heizwertes des Biogases kann das Ener-
giepotential für diesen Teil des Biomasseaufkommens bestimmt werden. Die
Summe der Energiepotentiale aus der Nutzung der Biomasse als Primär- oder
Sekundärenergieträger ergibt das Technische Biomassepotential. Ein großer Teil
4
Anders als der Brennwert H
u
berücksichtigt der Heizwert nicht die, bei der vollständigen Oxidation
eines Brennstoffes entstehende Kondensationswärme (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001).
5
,,Sekundärenergieträger sind Stoffe, die direkt oder durch eine oder mehrere Umwandlungen in
technischen Anlagen aus Primär- oder aus anderen Sekundärenergieträgern hergestellt werden
(z. B. Benzin, Heizöl, Rapsöl, elektrische Energie) (FNR 2000)"
E
pot(Wärme,Strom,Dieseläquivalent)
= M * H
u
*
Konversion
Gleichung 2

2 Methodik
18
der gängigen Literatur
6
zur Bestimmung von Energieerzeugungspotentialen aus
Biomasse beschränkt sich auf die Beschreibung des Technische Biomassepoten-
tials. Dabei werden die ökologischen, strukturellen und gesellschaftlichen Restrik-
tionen einbezogen. Die vorliegende Diplomarbeit weicht von diesem Weg ab und
wendet die Nutzungsrestriktionen erst in der Ermittlung des Wirtschaftlichen & Re-
alistischen Biomassepotentials an.
Wirtschaftliches Biomassepotential
Das Wirtschaftliche Biomassepotential zur Energieerzeugung ist gemäß der Defi-
nition, derjenige Anteil der Biomasse, der gegenüber anderen Energieträgern kon-
kurrenzfähig genutzt werden kann (FNR 2000). Zur Beurteilung der Wirtschaftlich-
keit des Einsatzes der einzelnen Biomassefraktionen zur Energieerzeugung und
der entsprechenden Faktoren wird zunächst Literaturrecherche betrieben. Zum
anderen dient die Befragung der Biomasse-Akteure, in Rahmen der Stoffstrom-
analyse (siehe Kapitel 2.3 , Seite 21), zur Erfassung der aktuellen Situation im
Raum Dresden.
Wirtschaftlichkeitsfaktoren, wie der Erlös aus der Energieproduktion und die Be-
reitstellungskosten, werden einander gegenübergestellt. Zu den Kosten gehören
beispielsweise Aufwendungen für Ernte, Transport, Lagerung sowie Aufbereitung
der Biomasse (R
ODE
et al. 2005). Anhand des Vergleiches mit den bisherigen
Kosten, z.B. für die Entsorgung der Biomasse und den aktuellen Brennstoffkosten
(Heizöl) kann die Wirtschaftlichkeit und die Konkurrenzfähigkeit des Energieange-
botes abschätzt werden
7
. Für den Einsatz von Biomasse wird eine Untergrenze
der Rentabilität eingeführt bzw. der Literatur entnommen. Jegliche Nutzung von
Biomasse zur Energieerzeugung, die unter der wirtschaftlichen Grenze liegt, wird
nicht das Wirtschaftliche Energiepotential einbezogen bzw. vom Technischen E-
nergiepotential abgezogen. Sofern sich für die Transportkosten eine Wirtschaft-
lichkeitsgrenze von weniger als 50 km ergeben sollte, werden die vorhandenen
Energieerzeugungsanlagen auf ihre Nutzbarkeit überprüft oder für neue Anlagen
ein günstiger Standort gesucht. Die Kriterien für die Wahl eines günstigen Stand-
ortes sind der Stoffstrom- und der Landschaftsanalyse zu entnehmen. Insofern
dies nicht für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen von Belang ist, erfolgt die
Standortsuche jedoch erst in der Berechnung des Erschließbaren Biomassepoten-
tials.
6
FNR (2000), K
ALTSCHMITT
& W
IESE
(1992) sowie K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
(2001)
7
Eine Aufstellung der Energieerzeugungskosten, welche durch den Betrieb einer Anlage anfallen,
kann nicht abgegeben werden.

2 Methodik
19
Erschließbares Biomassepotential
Das Erschließbare Biomassepotential gliedert sich nach verschiedenen, vorrangig
regional gegebenen Aspekten. So sind es ökologische, strukturelle und betriebs-
technische Gegebenheiten, welche die Nutzung von Biomasse zur Energieerzeu-
gung einschränken, auch wenn die Wirtschaftlichkeit gegeben ist
(R
ODE
et al. 2005). Andererseits kann hohes Interesse lokaler aber auch überregi-
onaler Akteure an der energetische Biomassenutzung die Entwicklung so beför-
dern, dass so sich die aktuell einschränkenden Rahmenbedingungen verändern
(H
ERTLE
et al. 1996). Daher kann das Erwartungspotential in Ausnahmefällen auch
über dem Wirtschaftlichen Biomassepotential liegen. Erfasst werden die entspre-
chenden Rahmenbedingungen, in der Stoffstromanalyse sowie der Landschafts-
analyse und ­bewertung des Stadtraumes Dresden. Die Umweltqualitätsziele der
Biomassenutzung werden Biomassepotentialen gegenüber gestellt und analysiert.
Aus den Ergebnissen des Erschließbaren Biomassepotentials und deren Diskus-
sion können die Handlungsempfehlungen hinsichtlich der Optimierung der Bio-
massebereitstellung, der energetischen Biomassenutzung sowie an die Flächen-
nutzung formuliert werden.
2.2 Räumliche Darstellung und Auswertung im GIS
Dank der Bereitstellung von Umweltinformationsdaten (UIS Dresden 2007) durch
das Umweltamt Dresden können die Analyse und Bewertung des Raumes Dres-
den sowie die Ergebnisdarstellung mittels Geoinformationssystemen (GIS) durch-
geführt werden. Bei den Umweltinformationsdaten handelt es sich um digitale Kar-
ten im Vektorformat, die neben der Stadtübersicht und den Stadtbiotoptypen
8
, ge-
fährdete Gebiete für Wassererosion, Brachflächen sowie die Einstufung zur
Schutzwürdigkeit der Böden. Die räumliche Darstellung der Ergebnisse erfolgt auf
Ortsamtsebene. Eine höhere Auflösung entspricht nicht der Zielstellung und würde
den Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit übersteigen. Als Karten dargestellt
werden:
· die Flächenpotentiale je Biomassefraktion,
· die Schwerpunkte des Biomasseanfalls und
· ausgewählte Biomassepotentiale.
8
Die Stadtbiotoptypen wurden auf der Grundlage eines CIR-Bildfluges (
Color- Infrarot) des Jahres
1999 erstellt. Nach Interpretation des Luftbildmaterials und der Abgrenzung von Flächen mittels
eines Biotoptypenschlüssel konnte der Stadtraum Dresden in 100 Biotoptypen gegliedert wer-
den (
siehe Anhang A4-1, Seite 173
).Die 100 Biotoptypen lassen sich durch Strukturmerkmale
und Zusatzinformationen weiter differenzieren (D
RESDEN
2007c).

2 Methodik
20
Um die Biomassepotentiale der Stadt Dresden zu bestimmen, müssen zunächst
die naturräumlichen und stofflichen Rahmenbedingungen erfasst und bewertet
werden. Dies geschah zum einen durch die Aufnahme und Analyse der Biomas-
sestoffströme in Dresden. Zum anderen trägt die Analyse und Bewertung der
Landschaft gemäß die Methodik von B
ASTIAN
& S
CHREIBER
(1999) zur Erfassung
bei.
2.3 Biomasse-Stoffstromanalyse
2.3.1 Einführung
Die Analyse der Biomasse-Stoffströme der Stadt Dresden ist der wesentliche
Baustein zur Ermittlung der Biomassepotentiale. Die Stoffstromanalyse, auch als
Stoffflussanalyse bezeichnet, besitzt je nach Fragestellung unterschiedliche An-
wendungsgebiete (Ö
KO
-I
NSTITUT
2004). Sie wird definiert als
Entsprechend B
ACCINI
& B
ADER
(1996) wird eine Stoffstromanalyse nach den fol-
genden vier Schritten durchgeführt:
· Konzeptionelle Überlegungen und Auswahl des Systems, das durch den
jeweiligen Untersuchungsgegenstand beschrieben wird.
· Messung der Güterflüsse
· Berechnung der Stoffflüsse
· Schematische Darstellung und Interpretation der Ergebnisse (Bacci-
ni & Bader 1996).
Die Stoffstromanalyse der vorliegenden Diplomarbeit hat das Ziel die regionalen
Biomassestoffkreisläufe der Stadt Dresden zu identifizieren und visualisieren. Ent-
sprechend der Zielstellung (vgl. Kapitel 1.2, Seite 13) interessieren jene Biomas-
sefraktionen, die bei der Grünflächen- und Landschaftspflege sowie beim Biotop-
und Naturschutz und der Landschaftspflege anfallen
9
. Die Darstellung der Bio-
masse-Stoffströme dient als Fundament für die Biomassepotentialbestimmung
und die Formulierung von Handlungsempfehlungen entsprechend des Leitbildes
zur Biomassenutzung (siehe Kapitel 2.4.4, Seite 31). Mit der Analyse der Stoff-
ströme werden gleichzeitig:
· das Flächenpotential,
9
Klärschlamm, Speiseabfälle etc. werden nicht in die Betrachtung aufgenommen.
,,Systematische Bestandsanalyse eines chemischen Elements, einer Verbindung oder
eines Materials im Natur-/Wirtschaftskreislauf (Ö
KOPROFIT
2005)."

2 Methodik
21
· die Leistungsfähigkeit des Raumes hinsichtlich der Biomasseproduktivität
und
· die Nutzungsrestriktionen
ermittelt. Die Erhebung der Stoffströme beginnt bei der Entnahme der Biomasse,
geht über die Nutzungs- und Umwandlungsstufen bis hin zu den Abfallstoffen, die
im Stoffkreislauf entstehen. Erhoben werden die Stoffströme durch Befragung von
Biomasseakteuren der Stadt Dresden. Dabei interessieren vor allem:
· das zeitliche und räumliche Dargebot der Biomasse,
· die aktuelle Verwendung der Biomasse und deren mögliche vertragliche
Bindung,
· aktuelle energetische Nutzung von Biomasse in Dresden,
· mögliche energetische Nutzung von Biomasse in Dresden in Zukunft,
· strukturelle, ökologische und administrative Beschränkung.
Um wetterbedingte Jahresschwankungen des Biomasseaufkommens auszuglei-
chen, wurde der Bilanzierungszeitraum über drei Jahre, von Januar 2004 bis Ja-
nuar 2007, gewählt.
2.3.2 Datengewinnung durch Befragung von Biomasse-Akteuren
Alle in der Stadt Dresden agierenden öffentlichen, privatwirtschaftlichen wie auch
gemeinnützigen Institutionen, welche mit der Pflege von Grünflächen oder der
Verwertung von Biomasse (sei es stofflich oder energetisch) in Verbindung ste-
hen, wurden als Grundgesamtheit für die Befragung angenommen. Um das Bio-
massepotential zur Energieerzeugung der Stadt Dresden so genau wie möglich zu
erfassen, wäre eine Vollerhebung notwendig gewesen. Da die Anzahl, der in Be-
tracht zuziehenden Akteure jedoch sehr groß ist, wurde eine Auswahl getroffen.
Als Grundlage für die Auswahl der Akteure zur Befragung wurde diese zunächst in
drei Gruppen eingeteilt:
1) Eigentümer von Grün- und Landschaftspflegeflächen und Auftraggeber der
Grünflächen- & Landschaftspflege,
2) Auftragnehmer der Grünflächen- & Landschaftspflege und
3) Verwerter und Entsorger von Biomasse.
Aus der ersten Gruppe wurde eine, die Flächenutzung repräsentierende, Teilmen-
ge befragt. Um die Repräsentativität bestimmen zu können, musste zunächst auch
der Flächenutzung Kategorien zugeordnet werden. Die Gliederung der Flächenut-
zung ergab sich aus den Ergebnissen der Landschaftsanalyse (siehe Kapitel
2.4.3, Seite 28). Das Kriterium für die Auswahl von repräsentativen Akteure war
die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Flächen gleicher Landnutzungskategorie
bzw. biotischen Ertragspotentials, um die Biomasseproduktivität später extrapolie-

2 Methodik
22
ren zu können. Die zweite Akteursgruppe, die Auftragnehmer der Grünflächen- &
Landschaftspflege, wurde befragt, um die Biomassestoffströme verfolgen zu kön-
nen. Außerdem ergänzen die Angaben der Grünflächenfirmen jene der Eigentü-
mer oder -verwalter. Auch aus der Vielzahl der Verwertungs- und Entsorgungsun-
ternehmen musste eine Auswahl getroffen werden. Ziel war vorwiegend jene Fir-
men zu befragen, die von den ersten zwei Akteursgruppen als Abnehmer der
Biomasse genannt wurden. Eine vollständige Liste der Befragten befindet sich im
Anhang A2-2, Seite 168.
Daten zur Abfrage bei den Akteuren
Folgende Angaben waren von den ersten beiden Akteursgruppen (Eigentümer
bzw. Verwalter von Grün- & Landschaftspflegeflächen, Grünflächen- Landschafts-
pflegeunternehmen) abzufragen:
· Lage der Flächen des Biomasseanfalls,
· Größe der Grünflachen, getrennt nach Rasen-, Hecken- und Baumflächen,
· Menge Grünmasseaufkommen je Biomassefraktion (Rasen-, Hecken- oder
Baumschnitt) pro Jahr bzw. pro Schnitt,
· Häufigkeit der Grünflächenpflege je Fraktion,
· Zeitraum des Biomasseanfalls je Fraktion (Zeitpunkt der Grünflächenpfle-
ge),
· Erntemethoden (Entfernung des Mahdgutes oder Mulchschnitt) und
· bisherige Verwendung der Biomasse (vertraglicher Bindung oder anderwei-
tigen Nutzung möglich).
Von der Gruppe der Entsorgungs- und Biomasseverwertungsunternehmen inte-
ressierte:
· Herkunft, Abnehmer der Biomasse oder der Umwandlungsprodukte,
· Kapazität der Anlage und die angewendeten Technologien,
· Zukunftspläne,
· energetische Nutzung von Biomasse heute bzw. in Zukunft denkbar.
Anhand dieser Fragenkomplexe wurden Fragebögen bzw. ein Interviewleitfaden
für die drei Akteursgruppen entworfen, wie sie im Anhang A2-3 & 4 (Sei-
te 169/170) nachzuvollziehen sind. Die Fragen wurden als offenen und geschlos-
sene Fragen gestaltet. Die Erhebung entspricht somit einer nicht- bzw. teilstan-
dardisierten Befragung (W
ESSEL
1996).
Durchführung der Befragung
Je nach Wunsch der Akteure, wurde ein sogenanntes Experteninterview (Telefon
bzw. face to face) oder eine schriftliche Befragung (mittels Fragebogen) durchge-
führt. Da die vorliegende Arbeit in starkem Maße von den Angaben der Akteure

2 Methodik
23
abhängig ist, war besonderes Gewicht auf die Bedürfnisse der Befragten zu legen.
Jede nicht erhaltene Angabe stellt eine Lücke oder Ungenauigkeit der Daten-
grundlage dar, die an anderer Stelle aufwendig ausgeglichen werden muss (siehe
Kapitel: 2.3.3, Seite 20). Die Bereitschaft zur Auskunft der Akteure und die Wahl
der Befragungsform war abhängig von
· dem abgefragten Datenumfang und dem entsprechenden Zeitaufwand,
· dem Interesse und Verständnis der Thematik,
· der sonstigen Arbeitsbelastung der Personen,
· Angst vor Geschäftsspionage etc..
Letzterer Fall wurde meist durch eine starke Konkurrenzsituation unter den Unter-
nehmen (vorwiegend Entsorgungssektor) ausgelöst und verhinderte in einigen
Fällen sogar die Auskunft der betroffenen Firmen. Der erste Kontakt zu den Akteu-
ren kam entweder per Telefon oder per E-Mail zu Stande. Meist folgte nach der
ersten telefonischen Anfrage, die Versendung eines Exposés über die Diplomar-
beit, mit der Vorstellung der Thematik, der Problem- und Zielstellung sowie der
benötigten Daten. Im Anschluss daran wurden Termine für Interviews vereinbart
oder die Akteure äußerten den Wunsch nach konkreten, schriftlichen Fragen.
Wie bereits erwähnt, richtete sich die Durchführung des Experteninterviews
(face to face oder Telefoninterview) nach den Befragten sowie dem Umfang der
benötigen Angaben. Stand den Akteuren Zeit zur Verfügung oder sahen sie die
Arbeit mit Skepsis, wurde meist das face to face ­ Interview bevorzugt. Lediglich
die Befragung der 47 Friedhofsmeister erfolgte ausschließlich telefonisch. Das te-
lefonische Experteninterview wurde am häufigsten von den Akteuren gewählt. Das
Interview wurde an den Interviewleitfaden (vgl. Kapitel 2.3.2, Seite 21) angelehnt
und dementsprechend im Ablauf strukturiert. Vorteil dieser Befragungsform ist,
dass konkret auf die Antworten der Akteure eingegangen werden kann. Die Litera-
tur bezeichnet diese Art der Befragung als nichtstandardisiert, narrativ
(W
ESSEL
1996).
Nachteil insbesondere des face to face ­Interviews ist der hohe Zeitaufwand auf-
grund der teilweise erheblichen An- und Abreisewege. Eine schriftliche Befragung
wäre, bei der hohen Anzahl der zu befragenden Akteure wesentlich zeiteffizienter
gewesen. Allerdings war in diesem Falle eine geringe Rücklaufquote zu befürch-
ten. Dies bestätigte sich im Informationsgehalt der Aussagen der Akteure. Je per-
sönlicher sich die Interviewsituation gestaltete, desto detaillierter und qualitativer
waren die Angaben. Am Telefon waren die Gesprächspartner teilweise ungedul-
dig, kurz angebunden oder misstrauisch. Die schriftliche Befragung per Fragebo-
gen erfolgte nur auf speziellen Wunsch der Akteure und daher weit weniger häufig
als das Experteninterview. Der Fragebogenentwurf (siehe A3-3 und A3-4, Seite

2 Methodik
24
169/170) wurde an den jeweiligen Akteur angepasst (vgl. Kapitel 2.3.2, Seite 21).
Grünanlagenpflegeunternehmen erhielten beispielsweise speziell zugeschnittene
Fragebögen mit bereits bekannten Details ihrer Arbeit für bestimmte Wohnungs-
genossenschaften. Der Rücklauf der Fragebögen betrug 100 %, wobei nur die te-
lefonische Rückfrage diese hohe Rücklaufquote ermöglichte. Die Qualität der
Antworten auf den Fragebögen konnte dadurch allerdings nicht erhöht werden und
war stark von den oben genannte Faktoren abhängig.
2.3.3 Analyse und Auswertung der Daten
Die teilweise erheblichen Diskrepanzen zwischen den angeforderten Informatio-
nen und den bereitgestellten Daten (siehe vorheriger Abschnitt Seite 23), macht
die Entwicklung eines Verfahrens zur Schließung von Datenlücken notwendig. Zu
diesem Zweck werden die erhobenen Daten verallgemeinert und auf Flächen mit
ähnlichen Standortbedingungen übertragen bzw. extrapoliert. Die sehr unter-
schiedliche Qualität der Daten erfordert zudem deren Aufbereitung nach den Er-
fordernissen der Analyse.
Ein erster Schritt zur Aufbereitung ist die Anpassung bzw. Umrechnung der
Einheiten. Die Grünflächengrößen werden in der vorliegenden Arbeit in Hektar
(ha) und der Biomasseanfall wird in Tonnen (t) angegeben. Zur Umrechnung der
Volumina in Masse wird, der in Kapitel 3.2.2, Seite 35 aufgeführte Dichtefaktor
verwendet. Im zweiten Schritt folgt die räumliche Zuordnung der erhobenen Daten
zu Stadtteilen und später zu den Ortsämtern, insofern diese Angaben noch nicht
vorhanden sind. Aus Gründen der Darstellbarkeit und der Überschaubarkeit findet
die statistische, wie auch die räumliche Auswertung, auf der Ebene der Ortsämter
statt. Die administrative Gliederung des Stadtraumes Dresden fasst 109 Stadtteile
in zehn Ortsämter und neun Ortschaften zusammen. Wobei die vorliegende Arbeit
die neun Ortschaften noch einmal zu vier Ortschaftsverbünden generalisiert (siehe
Kapitel 4.3.1, Seite 51).
Statistische Auswertung
Die statistische Auswertung der erhobenen Biomasseströme ist Grundlage für die
Biomassepotentialbestimmung und die Darstellung der Biomasse-Stoffflüsse. Sie
erfolgt zunächst Akteursbezogen. Insofern Daten vorhanden sind, werden für je-
den Flächenverwalter die Grünflächengrößen (teilweise auch nach Pflegeklassen)
und der Biomasseanfall gesamtstädtisch sowie je Ortsamt zugeordnet. Dabei wird
ferner nach den beauftragen Grünflächenpflegefirmen unterschieden. So kann für
jeden Dienstleister, dass von ihm geerntete Biomasseaufkommen dargestellt wer-
den. Ferner wird der Weg den die Biomasse nach ihrer Ernte nimmt, nachge-
zeichnet und quantitativ erfasst. In einem zweiten Schritt wird der durchschnittliche

2 Methodik
25
Biomasseanfall je Hektar und Jahr für die unterschiedlichen Flächennutzungsty-
pen berechnet
10
. Dies ist Vorraussetzung für die Extrapolation fehlender Daten,
die zur Bestimmung der Biomassepotentiale benötigt werden.
Extrapolation von fehlenden Daten
Für den Fall, dass die Grünflächengrößen oder das Biomasseaufkommen je Ob-
jekt bzw. Ortsamtsbezirk nicht beziffert werden können, müssen die vorhandenen
Daten verallgemeinert und auf die entsprechenden Flächen übertragen werden.
Grundlage für die Extrapolation des ermittelten Biomasseaufkommens auf Flächen
mit unbekannten Erntemenge ist die Ausweisung von Flächen gleicher oder ähnli-
cher Biomasseproduktivität. Dies geschieht im Arbeitsschritt der Landschaftsana-
lyse und ­bewertung (siehe Kapitel 2.4.3, Seite 28). Innerhalb von Räumen glei-
cher Biomasseproduktivität und Pflegeintensität kann die Erntemenge pro Hektar
und Jahr (bzw. Schnitt) übertragen werden. Zur Übertragung wird der bekannte
(durchschnittliche) Biomasseanfall mit den Grünflächengrößen unbekannten Bio-
masseaufkommens multipliziert. Neben Informationslücken über die Biomasse-
produktivität von Flächen, kann ferner die Größe eines bestimmten Flächennut-
zungstyps, trotz Befragung der Akteure, im Unklaren bleiben. In diesem Falle
muss auch die Grünflächengröße extrapoliert werden. Dies kann entweder über
die, auf diesen Flächen angefallene, Biomassemenge geschehen oder die Grün-
flächengröße lässt sich von anderen Faktoren ableiten. So unter anderem von der:
· durchschnittlichen Grünflächengröße je Wohneinheit (WE) (bei einheitlich
strukturierten Wohngebieten und bekannter Anzahl der Wohneinheiten)
· durchschnittlicher Anteil der Rasen- oder Gehölzflächen an den Grünflä-
chen.
Für die extrapolierten Grünflächen kann ebenfalls, der Biomasseanfall hochge-
rechnet werden.
2.3.4 Darstellung der Stoffflüsse
Die Biomasse-Stoffflüsse werden in Sankey-Diagrammen grafisch dargestellt.
Sankey-Diagrammen beschreiben neben Energieflüssen auch Materialflüsse und
werden in der Stoffstromanalyse und dem -management eingesetzt. Regeln für die
Erstellung gibt es laut S
CHMIDT
(2006) keine. Jedoch werden meist die folgenden
Annahmen vorausgesetzt:
· Auf eine Zeitperiode bezogene Mengegrößen werden dargestellt,
· Mengengrößen sind sogenannte extensive Größen
11
,
10
Wenn möglich auch nach Ortsämtern aufgeschlüsselte Berechnung des Biomasseaufkommens
pro Hektar und Jahr

2 Methodik
26
· (Anpassung der Pfeilbreite erfolgt proportional zur Stoffmenge
12
),
· (Lagergrößen werden nicht berücksichtigt)
·
es wird von der Energie- und Massenerhaltung ausgegangen.
Das Sankey-Diagramm ermöglicht die übersichtliche Darstellung der Biomasse-
stoffströme und deckt die Ansatzpunkte für eine energetische Nutzung auf
(S
CHMIDT
2006).
2.4 Analyse und Bewertung des Landschaftsraumes
Die Analyse und Bewertung des Landschaftsraumes der Stadt Dresden basiert auf
der landschaftsökologischen Vorgehensweise von B
ASTIAN
& S
CHREIBER
(1999)
und verfolgt in der vorliegenden Arbeit drei Ziele:
1) die naturräumliche Einordnung und Analyse der Landnutzungsstruktur
des Stadtgebietes,
2) die Ausweisung von Räumen gleicher Biomasseproduktivität, als Grund-
lage für Extrapolation des Biomasseaufkommens in der Stoffstromana-
lyse und
3) die Diagnose und Bewertung von Biotopfunktion sowie der Nutzungs-
eignung, als Vorrausetzung für die Formulierung des Leitbildes zur e-
nergetischen Biomassenutzung im Raum Dresden und der entspre-
chenden Handlungsempfehlungen.
Anhand der Untersuchung der Landschaftsstruktur (Landschaftsanalyse) können
Räume mit ähnlichen Eigenschaften, Landschaftsfunktionen und Naturraumpoten-
tialen ausgewiesen (Landschaftsdiagnose und ­bewertung) und vergleichbar ge-
macht werden. Dabei interessieren die Aspekte Biomasseproduktivität (biotisches
Ertragspotential), Biotopfunktion und Nutzungseignung.
2.4.1 Naturräumliche Einordnung
Nach dem Verfahren von B
ASTIAN
& S
CHREIBER
(1999) werden die Komponenten:
Geologie, Relief, Boden, Wasserhaushalt, Klima, Vegetation untersucht. Genutzt
werden die einschlägige Literatur und das Recherchesystem für Mirkogeochoren
(MIC) von H
AASE
& M
ANNSFELD
(2002). Das Recherchesystem für die Mikrogeo-
choren (MIC) entstand im Rahmen des FuE-Vorhabens ,,Naturräume und Natur-
raumpotentiale des Freistaates Sachsen im Maßstab 1:50 000 als Grundlage für
die Landesentwicklungs- und Regionalplanung" in der Arbeitsstelle ,,Naturhaushalt
und Gebietscharakter" der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
(H
AASE
& M
ANNSFELD
2002). Neben einer umfangreichen Dokumentation der Na-
11
Extensive Mengegrößen sind proportional zur Stoffmenge und können addiert werden. Anders
als intensive Mengengrößen wie Temperatur (S
CHMIDT
2006).
12
In der vorliegenden Arbeit konnten die Pfeilbreiten aus technischen Gründen nicht proportional
zur Stoffmenge gestaltet werden.

2 Methodik
27
turraumeinheiten Sachsens in sogenannten Datenblättern enthält das Recherche-
system Geoinformationsdaten zur Auswertung im GIS. Dargestellt sind neben den
Naturraumeinheiten der Mikro- und Mesogeochoren auch die Markogeochoren.
Die Definitionen der Geochoren bauen wie folgt aufeinander auf:
Die Definition der Mesogeochoren lautet:
Sowie der Makrogeochoren:
In der vorliegenden Arbeit beschränkt sich die Darstellung der naturräumlichen
Ausstattung des Raumes Dresden auf jene Bereiche der Makrogeochoren, die
sich im Stadtgebiet Dresden befinden. Daher wurden zunächst die SHAPE-
Dateien ,,Mikrogeochoren von Sachsen" des MIC mit der SHAPE-Datei ,,Stadtge-
biet Dresden" des UIS Dresden (2007) verschnitten
13
. Für all jene Mikrogeocho-
ren, die sich im Stadtgebiet Dresden befinden, wurden folgende Informationen
dem MIC-Recherchesystem entnommen und auf Makrogeochoren-Ebene zu-
sammengefasst:
· Geologie: Strukturtyp, Geologisch-strukturelle Einheit, Oberflächennahe
Gesteine (nach der Geologischen Karte von Sachsen 1:25.000),
· Boden: Leitbodenformen und Begleitbodenformen nach MMK
14
und FSE
15
,
· Relief: Mesorelief-Mosaiktyp, Höhenlage,
· Wasser: Hydromorphieflächentyp,
· Klima: Makroklimastufe, Jahresdurchschnittsniederschläge, -temperatur,
· Bios: Natürlichkeitsgrad der Vegetation.
13
Die Karten des MIC-Recherchesystems sind nicht, wie die Umweltinformationsdaten des Um-
weltamtes Dresden georeferenziert, so dass für eine Verschneidnung zunächst die entspre-
chende Projektion und das Koordinatensystem zugewiesen werden muss.
14
MMK = Mittelmaßstäbige Landwirtschaftliche Standortkartierung 1:25.000
15
FSE = Forstliche Standortskartierung 1:10.000
,,Makrogeochoren sind als Naturraumeinheiten chorischen Ranges einfache Gefüge
von Mesogeochoren. Die Elemente ihres Gefüges können nach tektogenen, höhenkli-
matischen oder floristischen Aspekten vergesellschaftet sein (S
YRBE
2002)."
,,Mesogeochoren sind als Naturraumeinheiten chorischen Ranges einfache Gefüge
von Mikrogeochoren [...] Ihre Zusammengehörigkeit begründet sich durch mesoklimati-
sche, morphostrukturelle oder quartärgeologische Gemeinsamkeiten. Die Mesogeo-
choren wurden über die Aggregation von Mikrogeochoren ausgewiesen; thematische
Eigenschaften ergeben sich aus deren Kompilation (S
YRBE
2002)."
,,
Mikrogeochoren sind als Naturraumeinheiten chorischen Ranges einfache Gefüge
von Nanogeochoren". Sie bilden mehrgliedrige Mosaike topischer Einheiten. Mikrogeo-
choren sind relativ homogen nach ihrer Genese, der Petromorphie, der Höhenlage o-
der Reliefenergie (S
YRBE
2002).

2 Methodik
28
2.4.2 Analyse der Landnutzungsstruktur der Stadt Dresden
Einführend in die Analyse der Landnutzung der Stadt Dresden wird zunächst die
Stadtstruktur mit den typischen Nutzungsformen betrachtet. Vertiefend folgt hier-
auf eine Untersuchung der Grünflächenstruktur der Wohnquartiere und des öffent-
lichen Grüns. Zu diesem Zweck werden, die vom Amt für Stadtgrün und Abfallwirt-
schaft bereitgestellten Ausdrucke aus dem Grünflächenkataster
ausgewertet. Das
Amt für Stadtgrün und Abfallwirtschaft betreut als Unterhaltungslastträger der
städtischen Grünanlagen ein Kataster, das sämtliche Grünflächen der Stadt inklu-
sive Orts- und Größenangaben, Objektarten, Pflegeklassen und innerer Gliede-
rung der Flächen (Rasenanteil etc.) erfasst (Stand 2007).
Um den zur Verfügung gestellten Ausdruck aus dem Grünflächenkataster auswer-
ten zu können, muss dieser zunächst digitalisiert und die Objekte den Ortsämtern
entsprechend der Straßennamen zugeordnet werden. Im Anschluss daran kann
die statistische Analyse nach Objektart, Pflegeklasse und Ortsamt durchgeführt
werden. Gemäß der Zielstellung der vorliegenden Arbeit erfolgt die Beschreibung
der Vorrangflächen für Natur- und Umweltschutz besonders ausführlich und unter
Ergänzung von zusätzlichen Quellen, wie dem Umweltbericht der Stadt Dresden
(D
RESDEN
2007c) und den Umweltinformationsdaten des Umweltamtes Dresden.
Für die Analyse der Landnutzungsstruktur ist zunächst die Stadtbiotoptypen (vgl.
Kapitel 2.2, Seite 19) von Relevanz. Die vorliegende Arbeit nutzt die Gliederung in
Stadtbiotoptypen und lehnt die Vorstellung der Landnutzung im Raum Dresden an
diese Einteilung an.
2.4.3 Bestimmung von Naturraumpotentialen und Landschaftsfunktion
Die Ergebnissynthese von Naturraum- und der Landnutzungsanalyse wird in der
Landschaftsökologie als Landschaftsdiagnose bezeichnet. Anhand der Land-
schaftsstruktur kann nicht nur die Leistungsfähigkeit, sondern auch die Belastbar-
keit, Nutzungseignung und Verfügbarkeit eines Raumes bestimmt werden
(B
ASTIAN
& S
CHREIBER
1999). Ausgedrückt wird die Leistungsfähigkeit eines Rau-
mes in dessen
Naturraumpotential:
und in der Landschaftsfunktion:
dem ,,Vermögen von Naturräumen bzw. Landschaften, gesellschaftlich nutzbare Leis-
tungen zu erbringen; die Beurteilung des Naturraumpotentials erfolgt unabhängig vom
aktuellen Erschließungsgrad als Naturressource (B
ASTIAN
& S
CHREIBER
1999)."
,,von der Landschaft realisierte materielle und immaterielle Leistung im weitesten Sinne
(B
ASTIAN
& S
CHREIBER
1999)."

2 Methodik
29
Die Landschaftsdiagnose findet meist nicht losgelöst von einer Bewertung der
Leistungsfähigkeit oder Nutzungseignung eines Raumes durch die sogenannte
Landschaftsbewertung statt. Diese wird von B
ASTIAN
& S
CHREIBER
(1999), als In-
terpretation der gewonnen Informationen mittels Algorithmen, bezeichnet. In Be-
zug auf die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit interessiert
· das biotische Ertragspotential (Biomasseproduktivität),
· die Biotopfunktion und
· die Nutzungseignung des Raumes Dresden.
Wobei diese Aspekte nur zum geringen Teil selbst ermittelt werden. Im Vorder-
grund steht vielmehr die Aus- und Bewertung der Leistungen des Landschafts-
raumes anhand von bereits durchgeführten Landschaftsdiagnosen oder -
bewertungen. Hintergrund und Methodik werden nachstehend vorgestellt.
Biotisches Ertragspotential
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es nicht, das biotische Ertragpotential zu ermitteln,
sondern es werden lediglich Räume ausgewiesen, die aufgrund ihrer Landschafts-
struktur ein ähnliches biotisches Ertragspotential erwarten lassen. Die Biomasse-
produktivität kann innerhalb von Räumen gleichen biotischen Ertragspotentials
übertragen werden. Daher ist deren Ausweisung die Vorraussetzung für die Extra-
polation des Biomasseaufkommens in der Stoffstromanalyse (siehe Kapitel 2.3.3,
Seite 24). Das biotische Ertragspotential wird definiert als das
Geprägt wird das biotische Ertragspotential durch
· Makroklimatische Faktoren (Vegetationsdauer, Niederschlagsverteilung und
Sonnenscheindauer)
· mikroklimatische Faktoren (Frostgefahr, Beschattung),
· Fruchtbarkeitsfaktoren (Bodenart, natürliches Nährstoffangebot, Gründig-
keit, Bodenwasservorrat und Hangneigung) sowie
· Landnutzung.
Die drei letztgenannten Parameter können selbst innerhalb einer Mirkogeochore
stark schwanken, so dass eine Gesamtbeurteilung des biotischen Ertragspotenti-
als auf der Ebene dieser Naturraumeinheit verfälscht werden würde. Innerhalb von
Mirkogeochoren kann das biotische Ertragspotential stark differieren (H
AASE
&
M
ANNSFELD
2002). Daher muss, die zunächst beabsichtigte Verwendung der Mir-
kogeochoren als räumliche Ebene für die Extrapolation des Biomasseaufkommens
in der Stoffstromanalyse verworfen werden. Eine zweckmäßigere Basis zur Aus-
weisung von Räumen gleichen biotischen Ertragspotentials sowie als Grundlage
,,Vermögen einer Landschaft, nachhaltig Biomasse zu erzeugen"(nach H
AASE
1978, in
B
ASTIAN
& S
CHREIBER
1999).

2 Methodik
30
für die angedachten Berechnungen ist die Gliederung des Stadtgebietes in Stadt-
biotoptypen, wie sie bereits im Kapitel 2.4.3, Seite 28 beschrieben wird. Da, wie
S
CHAEFFER
(1992, zitiert nach J
EDICKE
1994) schreibt: ,,[ein Biotop] eine mehr oder
minder einheitliche Beschaffenheit auf[weist] und [...] sich damit von seiner Umge-
bung abgrenzen [lässt]" wird für die vorliegende Arbeit angenommen, dass sich
das biotische Ertragspotential eines Biotoptyps aufgrund der ähnlichen Standort-
faktoren und Landnutzung annähert. Dementsprechend kann, bei gleicher Nut-
zungsintensität, das Biomasseaufkommen innerhalb eines Biotoptyps nach UIS
D
RESDEN
(200) extrapoliert werden.
Biotopfunktion
Die Untersuchung und Bewertung der Biotopfunktion des Landschaftshaushaltes
der Stadt Dresden bildet, neben der Einschätzung der Nutzungseignung (siehe
Kapitel 2.4.3, Seite 28), die Grundlage für die Entwicklung des Leitbildes zur ener-
getischen Biomassenutzung und die Formulierung von Handlungsempfehlungen
zur Entwicklung der Biotopfunktion durch Biomassenutzung. Die Biotopfunktion
beschreibt das
Die Beurteilung der Biotopfunktion basiert auf der Bewertung der Stadtbiotoptypen
(vgl. Kapitel 2.2, Seite 19). Diese liegt dank der Bereitstellung der Umweltinforma-
tionsdaten zur Auswertung im GIS vor. Die Wertstufung
16
der Biotoptypen in den
Umweltinformationsdaten erfolgte in fünf Kategorien von ,,sehr hoch" bis ,,sehr ge-
ring bzw. nicht vorhanden". Nach M
ARKS
et al. (1992) spielt neben diesen Parame-
tern zur Bestimmung des Biotoptypenwertes auch die Isolation bzw. der Verbund
von Biotopen eine entscheidende Rolle für die Biotopfunktion eines Landschafts-
haushaltes. Der Biotopverbund dient, als System von Grünzügen, als Ausbrei-
tungsachse für Tiere und Pflanzen. Die Isolation von Biotopen bzw. Vernetzung
wird durch verschiedene Isolationsfaktoren bestimmt die linearer, punktförmiger
oder flächenhafter Art sein können (J
EDICKE
1994). Zur Einschätzung der Situation
des Biotopverbundes wird auf die einschlägige Literatur sowie auf Expertenmei-
nung zurückgegriffen. Neben dem Umweltbericht 2001 der Landeshauptstadt und
dem Flächennutzungsplan aus dem Jahr 1998 gibt es allerdings derzeit aktuelles
kein Dokument, dass Raum Dresden beurteilt. Im Rahmen der Überarbeitung des
16
Die Einordnung des Biotopwertes wurde anhand der Bedeutung für potentielle Artenvorkommen,
dem Natürlichkeitsgrad, der Ersetzbarkeit, der Flächengröße und der Flächenversieglung durch-
geführt (D
RESDEN
2002).
,,Leistungsvermögen des Landschaftshaushaltes, den Lebensgemeinschaften (Biozö-
nose) Lebensstätten (Biotope) zu bieten und die Lebensprozesse positiv zu steuern,
aufrechtzuerhalten und ggf. wiederherzustellen (M
ARKS
et al. 1992)"

2 Methodik
31
Flächennutzungsplanes soll bis Ende 2007 ein Biotopverbundkonzept erarbeitet
werden (H
ERRMANN
2007b). Da einer solchen Einschätzung nicht vorweggegriffen
werden kann, beruht die Bewertung des Biotopverbundes sowie des Biotopent-
wicklungspotentials auf den oben genannten Quellen, dem Umweltbericht 2001
und dem Flächen-nutzungsplan 1998. Im Anschluss an die Betrachtung und Be-
wertung von Biotopwert und Biotopverbund werden die Ergebnisse durch die Be-
schreibung der Biotopfunktion synthetisiert.
Nutzungseignung
Anlehnend an die Methodik von B
ASTIAN
& S
CHREIBER
(1999) werden die Aspekte
der Nutzungseignung unter den Gesichtspunkten der:
· Nutzungseignung der Flächen entsprechend der naturräumlichen Gege-
benheiten,
· Gesellschaftliche Anforderungen an den Raum,
· Mehrfachfunktion von Räumen und Nutzungskonflikte,
· Gefährdung von Biotopen oder des Biotopverbundes und
· Eignung, der auf den Flächen anfallenden Biomasse für Energieerzeu-
gungszwecke unter naturschutzfachlichen Gesichtpunkten und Synergieef-
fekte
untersucht. Zu Raten gezogen werden die gängigen Literatur, Plankartenwerke,
wie der Flächennutzungsplan (1998) sowie Expertenmeinungen. Anhand der Re-
sultate und unter Einbeziehung der Biotopfunktion können Umweltqualitätsziele
und entsprechende Handlungsempfehlungen zur naturschutzverträglichen und
energetisch optimierten Biomassenutzung zur Energieerzeugung entwickelt wer-
den (vgl. Kapitel 1, Seite 13).
2.4.4 Entwicklung von Umweltqualitätszielen zur energetischen Biomassenutzung
Umweltqualitätsziele (UQS) stellen ,,sachlich, räumlich und zeitlich definierte Quali-
täten von Ressourcen, Potentialen und Funktionen" dar, die mit konkreten Situati-
onen entwickelt werden sollen (B
ASTIAN
& S
CHREIBER
1999). Bausteine zur Formu-
lierung der Umweltqualitätsziele sind die Ergebnisse der Analyse:
· der Nutzungseignung des Stadtgebietes Dresden,
· die raumplanerischen Ziele zur Entwicklung der Grün- und Freiflächen in
der Landeshauptstadt Dresden, wie sie im Flächennutzungsplan aus dem
Jahr 1998 festgehalten wurden sowie
· die Anforderung der Energieerzeugung an den Rohstoff Biomasse.
Als Ergebnis werden Ziele formuliert, welche eine optimale energetische Biomas-
senutzung unter naturschutzfachlichen Gesichtpunkten beinhalten sollen.

2 Methodik
32
2.4.5 Formulierung von Handlungsempfehlungen
Die Vorraussetzungen für die Formulierung von Handlungsempfehlungen ist die
Bewertung
des
aktuellen
Zustandes
von
Biotopfunktion
und
­
entwicklungspotential sowie der Auswirkungen einer energetischen Biomassenut-
zung. Es müssen Synergieeffekte und problematische Nutzungskonkurrenzen im
Sinne der Umweltqualitätsziele herausgearbeitet werden. Positive Entwicklungen
werden durch entsprechende Empfehlungen untermauert. Sind negative Auswir-
kungen auf den Biotopverbund zu erwarten, werden Warnungen ausgesprochen.

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
33
3 Einführung in die energetische Nutzung von
Biomasse
3.1 Der Biomassebegriff
Unter Biomasse wird die Gesamtheit der zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem
Lebensraum vorhandenen Lebewesen verstanden (L
ESER
et al. 1997). Sie um-
fasst demzufolge alle Stoffe organischer Herkunft: Pflanzen, Tiere, ihre Abfall- und
Reststoffe und im weiteren Sinn auch Stoffe wie Papier- und Zellstoff, organische
Rückstände aus der Lebensmittelindustrie, organischer Haus-, Gewerbe- und In-
dustriemüll (R
ODE
et al. 2005).
Entsprechend der Verordnung über die Erzeugung
von Strom aus Biomasse (BiomasseV) werden die verschiedenen Biomassefrak-
tionen zur Erzeugung von sogenannter erneuerbarer Energie zugelassen und ge-
fördert. In der vorliegenden Diplomarbeit wurden gemäß der Zielstellung (siehe
Kapitel 1.2, Seite 13) nur
· holzartige Biomassefraktionen und
· halmgutartige Biomassefraktionen
betrachtet. Diese fallen als Abfallprodukte bei der Landschaftspflege, der Biotop-
pflege, der Grünflächenpflege in der Stadt Dresden an (Siehe Kapitel 4.6.1, Seite
66). Beide Biomassefraktionen werden im folgenden Abschnitt zunächst nach ihrer
Herkunft und ausgewählten Eigenschaften, wie Trockenmassegehalt bei der Ernte
bzw. Bereitstellung und Rohdichte des Materials vorgestellt. Im zweiten Teil wer-
den die Verbrennung, die Vergasung und die Vergärung als die gängigsten Ver-
fahren zur energetischen Nutzung von Biomasse erläutert. Dies beinhaltet die Un-
tersuchung der Biomasse hinsichtlich ihrer
· Eignung als Brennstoff mit den Brenn
16
- und Heizwerten
17
sowie
· Vergärbarkeit und Gäreigenschaften, wie Gasausbeute und Methangehalt
Im dritten Teil dieses Kapitels werden die notwendigen Verfahren zur Aufbereitung
und die Bereitstellungsformen beschrieben. Auf technische Details der Energieträ-
gerbereitstellung und -aufbereitung sowie der Anlagentechnik zur Energieerzeu-
16
Brennwert [H
o
] = ,,die bei der vollständigen Oxidation eines Brennstoffs freigesetzte Wärmemen-
ge, die verfügbar wird, wenn auch die Kondensationswärme des bei der Verbrennung gebildeten
Wasserdampfes nutzbar gemacht wird (Kaltschmitt & Hartmann 2001)"
17
Heizwert [H
u
] = ,,die Wärmemenge, die bei der vollständigen Oxidation eines Brennstoffes ohne
Berücksichtigung der Kondensationswärme des im Abgase befindlichen Wasserdampfes freige-
setzt wird (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001)"

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
34
gung kann an dieser Stelle nur oberflächig eingegangen werden. Für nähere In-
formationen wird auf die einschlägige Literatur verwiesen.
3.2 Die Biomassefraktionen
3.2.1 Holz und holzartige Biomasse
Aus energetischer Sicht ist Holz, die bedeutenste Biomassefraktion (M
ARUTZKY
&
S
EEGER
1999). Sie lässt sich untergliedern in:
· Energiebiomasse,
· Nebenprodukte sowie
· Abfälle.
Unter Energiebiomasse wird Brennholz und Kurzumtriebsholz zusammengefasst.
Holzartige Nebenprodukte und Abfälle sind Durchforstungsholz, Hecken- Strauch-
und Baumschnitt aus der Grünflächen- und Landschaftspflege (siehe Kapitel 5,
Seite 71) sowie Sägenebenprodukte und Gebrauchtholz. Problematisch in diesem
letztem Segment sind die oft stark schwankenden Belastungen durch Holz-
schutzmittel, Oberflächenbeschichtungen, Farbanstriche und nutzungs-bedingte
Verunreinigungen. Um mehr Transparenz zu erlangen und auch eine Verwertung
dieser Biomassefraktionen zu erreichen, werden Altholzsortimente in drei Güte-
klassen BI
18
bis BIII untergliedert (M
ARUTZKY
& S
EEGER
1999).
In der vorliegenden Arbeit wird ausschließlich auf Holzabfälle aus der Grünanla-
gen- und Landschaftspflege eingegangen, welche bei der Pflege von Gehölzen
anfallen. Die Pflege von Bäumen in Grünanlagen erfolgt meist einmal im Jahr bzw.
nach starken Windereignissen. Der Strauch- und Heckenschnitt wird dagegen
zweimal im Jahr durchgeführt. Meist wird das Material wird vor Ort geschreddert
und zur Bodenverbesserung gemulcht oder an anderer Stelle kompostiert (siehe
Kapitel 5, Seite 71) . Holz-, Baum- und Strauchschnitt aus der Grünanlagen- und
Landschaftspflege weist sehr heterogene Eigenschaften auf. Bei ,,waldfrischem"
Holz liegt der Trockenmassegehalt in der Regel zwischen 40 und 55 % der
Frischmasse (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001). Die Umrechnungsfaktoren für
Festmeter [Fm] Stammholz wurden I
FEU
& Ö
KO
(2007) entnommen: 0,64 t
lutro
/Fm
[nach M
ANTAU
, B
ILITEWSKI
2005] und 0,8 t
atro
/t
lutro
[nach Ö
KO
-I
NSTITUT
2004].
18
Güteklassen für Altholz:
BI = unbehandeltes Altholz, das ausschließlich mechanischer Bearbei-
tung ausgesetzt war.
BII = Abfälle von behandeltem Holz ohne schädliche Verunreinigungen
(gestrichene, lackierte, beschichtete und/oder behandelte Holzabfälle).
BIII = Holzabfälle aus er-
heblich belasteten Holzabfällen (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2002)

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
35
3.2.2 Halmgutartige Biomasse
Neben Holz und holzgutartiger Biomasse kann auch halmgutartiges Material zur
Erzeugung von Energie genutzt werden. Die halmgutartige Biomassefraktion lässt
sich untergliedern in
· Grünschnitt aus der Grünanlagen- und Landschaftspflege,
· Reststoffe der landwirtschaftlichen Produktion sowie
· Energiepflanzen.
Unter Grünschnitt wird vorwiegend Grasschnitt verstanden, welcher bei der Pflege
von Grünflächen in Wohnanlagen, an Straßen und Böschungen, in Parks sowie
bei der Landschafts- & Biotoppflege anfällt (M
ARUTZKY
& S
EEGER
1999). Im Fol-
genden wird nur auf die halmgutartigen Biomasse der Grünanlagen- und Land-
schaftspflege eingegangen. Momentan wird das Erntegut von den
Landschafts-
pflegeflächen in der Regel (noch) nicht wirtschaftlich genutzt und die Maßnah-
men, die im Sinne des Naturschutzes und der Kulturlandschaftspflege durchge-
führt werden, müssen durch Förderprogramme unterstützt werden. Um Förderung
zu erhalten, müssen Auflagen wie der Zeitpunkt der Mahd eingehalten (vgl. Kapitel
4.5.2, Seite 62). Die Mahd erfolgt in der Regel ein- bis zweimal pro Jahr (LfL
2004).
Da die halmgutartige Biomasse aus der Landschaftspflege nur in einem begrenz-
ten Zeitraum geerntet wird, ist es nicht möglich das leicht verderbliche (mikrobiel-
ler Abbau) Gut ohne gesonderte Bereitstellungskonzepte über das ganze Jahr zur
energetischen Verwertung zur Verfügung zu stellen. Entsprechend des Wasser-
gehaltes des Schnittgutes eignen sich die Biomasse zur Konservierung durch Si-
lierung oder Heuwerbung (Ö
KO
-I
NSTITUT
et. al
2007) (siehe Kapitel
3.4.1 Trocknung, Seite 42 und 3.4.2 Silierung, Seite 42). Frischer Grasschnitt be-
sitzt nach K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
(2001) einem Wassergehalt von 60 bis 80 %.
Bereits abgetrocknetes Heu besitzt einen Wassergehalt von 15 % (I-
FEU
& Ö
KO
2007). Bei der Heuwerbung trocknet das Schnittgut einige Tage auf
der Fläche ab und wird dann aufgenommen. Wobei sich der Trockenmassegehalt
(TS) in Abhängigkeit vom Termin der Schur leicht unterscheidet. In der Analyse
von LfL (2007) enthielt Heu, welches erst im August geschlagen wurde, 86,3 %
TS. Erfolgte die Ernte dagegen früher (um den 15. Juni) enthielt das Material
84,7 % Trockenmassegehalt (L
F
L 2007). Anders als das Landschaftspflegemate-
rial fällt die Biomasse aus der
Grünanlagenpflege kontinuierlicher über das Jahr
an. Wobei das Aufkommen noch immer als antizyklisch zu bezeichnen ist. Die
Pflege der verschiedenen Grünanlagen unterscheidet sich deutlich in Intensität
und Häufigkeit (vgl. Kapitel 5.1, Seite 71 und siehe Anhang A3-1, Seite 171). Ent-
weder verbleibt der Rasenschnitt als Mulch auf den Flächen oder er wird direkt

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
36
nach der Mahd aufgenommen. Da meist keine Abtrocknung des Schnittgutes er-
folgt, zeichnet sich das Material durch einen hohen Wassergehalt aus. Dieser liegt
zwischen 45 und 70 %, je nach Klima und Erntezeitpunkt (K
ALTSCHMITT
& H
ART-
MANN
2001). Die Dichte des Materials beträgt lose rund 0,15 t/m³, bei gehäcksel-
tem Grünschnitt sind es dagegen 0,5 t/m³ (L
FU
2002) und (H
EBENSTREIT
2007).
3.3 Energieerzeugungstechnologien
Biomasse, als Reststoff aus der Grünanlagen- und Landschaftspflege, lässt sich
auf vielfältige Weise energetisch nutzen. Grundsätzlich kann die direkte thermi-
sche, die thermochemische und die biochemische Konversion
19
unterschieden
werden (S
CHAIDHAUF
1998). Der Umwandlung von Biomasse in Nutzenergie
20
sind
meist Veredelungsprozesse vorgelagert, welche die Eigenschaften als Energieträ-
ger aufwerten. So wird unter anderem die Energiedichte erhöht, die Handhabung
oder die Transport- und Lagereigenschaften werden verbessert. Je nach Verede-
lungsprozess werden Primärenergieträgern
21
in Sekundär
22
- und Endenergieträ-
ger
23
umgewandelt (S
CHAIDHAUF
1998). Ein Großteil der Energieerzeugungsver-
fahren befindet sich jedoch noch nicht in der Phase der Marktreife (R
O-
DE
et al. 2005). Die Betrachtungen der vorliegenden Arbeit beschränken sich da-
her in der Regel auf erprobte Verfahren der thermischen, thermo- und biochemi-
schen Verwertung von Biomasse.
3.3.1 Verbrennung
Bei der Verbrennung wird der eingesetzte Brennstoff direkt in Wärme umgewan-
delt. Die entstehende thermische Energie kann durch bestimmte Systemelemente
in elektrische Energie konvertiert werden. Die Möglichkeiten die freigesetzte Wär-
me in Strom umzuwandeln sind jedoch begrenzt. Der entsprechende Wirkungs-
grad beträgt zwischen 20 % und maximal 60 %, je nach Konzept der Kraft-Wärme-
Kopplung (KWK) ­ Anlage (K
ALTSCHNITT
& H
ARTMANN
2001). Die Einsatzmöglich-
keiten für biogene Festbrennstoffe in einer Energieerzeugungsanlage, richten sich
19
Konversion: Umwandlung in Nutzenergie (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001)
20
Nutzenergie ist die Energie, die nach der Umwandlung in den Geräten beim Verbraucher zur
Verfügung steht (Wärme, Kraft, Licht) (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001)
21
Primärenergieträger = Energieformen, die noch keiner technischen Umwandlung unterworfen
wurden (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001)
22
Sekundärenergieträger = Energieformen, die durch Umwandlung in technischen Anlagen aus
Primär- oder anderen Sekundärenergieträgern hergestellt wurden (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001)
23
Endenergieträger = Energieformen, die der Endverbraucher bezieht (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001)

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
37
Abbildung 3-1: Heizwert von Holz inn Abhän-
gigkeit vom Wassergehalt (N
USSBAUMERR
&
K
ALTSCHMITT
(2001) in FNR 2001)
nach den Eigenschaften
24
der Biomasse, der Anlagenleistung, der Energievertei-
lungsstrecke und der räumlichen Verteilung der Verbraucher, also nach dem so-
genannten Zentralisierungsgrad (ZG) der Anlage. Wie sich dieser aufschlüsselt, ist
im Anhang A3-2, Seite 172 zu entnehmen. Biogene Energieträger sollten aus-
schließlich in dezentralen Anlagen zu Primär- oder Sekundärenergieträgern aufbe-
reitet werden. S
CHAIDHAUF
(1998) begründet dies mit den großen Unterschieden
der biogenen Energieträger, ihrer geringen Energiedichte und dem regionalen
Aufkommen.
Aufbereitet, kann Biomasse ausschließlich oder gemischt mit anderen Brennstof-
fen in Anlagen des Zentralisierungsgrades I bis IV eingesetzt werden. In Groß-
kraftwerken (ZG = V) ist der Einsatz nur als Zusatzbrennstoff möglich, um eine
gesicherte Brennstoffversorgung zu gewährleisten (S
CHAIDHAUF
1998).
Verbrennung von Holz
Die gebräuchlichste Form der energetischen Verwertung von Holz und Holzabfäl-
len
ist
die
Verbren-
nung (S
CHAIDHAUF
1998).
Der
Heizwert von Holz verhält sich li-
near zu dessen Wassergehalt
(siehe Abbildung 3-1). Lufttrocke-
nes
25
Holz
lutro
hat je nach Baumart
einen
Heizwert
zwischen
14,7 MJ/kg
und
15,5 MJ/kg
(S
CHAIDHAUF
1998). Dagegen be-
trägt der Heizwert von frisch ge-
schlagenem Holz (bei 45% Was-
sergehalt) weniger als 10 MJ/kg
(N
USSBAUMER
&
K
ALTSCHMITT
(2001) in FNR 2001). Die energe-
tische Nutzung von Strauch- und
Baumschnitt aus Parks, Friedhö-
fen und der Landschaftspflege ist
bisher selten, wobei der Einsatz
z.B. in Müllverbrennungsanlagen möglich ist. Anders als Kern- und Splittholz ent-
hält der Strauch- und Baumschnitt Aschegehalte von bis zu 15 % der Trocken-
24
Form und Größe, Dichte, Wassergehalt, Heizwert, Aschegehalt und Ascheerweichungs-
verhalten (Ö
KO
-I
NSTITUT
et al. 2007)
25
lufttrockenes Holz entspricht einem Wassergehalt von rund 18 % (Ö
KO
-I
NSTITUT
et al. 2007)

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
38
masse. Stammholz ohne Blattwerk und Verunreinigungen birgt dagegen Asche-
gehalte von ca. 0,5 %
TM
(K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001). Wobei spezielle Feu-
erungstechniken, wie Dreh- und Schüttelrostfeuerungen die Nutzung von beson-
ders feuchtem und aschehaltigem Brennstoffen inzwischen möglich machen (FNR
2007).
Bereitgestellt werden kann der Brennstoff Holz als Hackschnitzel, Brikett oder
Scheitholz (S
CHAIDHAUF
1998). Aufgrund der Ergebnisse der Stoffstromanalyse
(Kapitel 6) wurden in der vorliegenden Diplomarbeit die Hackschnitzel als die ide-
alste Form der Bereitstellung des Holzaufkommens aus der Grünflächenpflege im
Raum Dresden ausgewählt. In Kapitel 3.4.3, Seite 43 wird kurz auf die Verfahrens-
technik der Hackschnitzelherstellung eingegangen.
Verbrennung von halmgutartiger Biomasse
Wie Holz, kann auch halmgutartige Biomasse verbrannt werden. Dies war aller-
dings bisher wenig interessant, da das Aufkommen laut M
ARUTZKY
& S
EEGER
(1999) relativ gering ist und saisonal stark schwankt. Zudem weist halmgutartige
Biomasse im Vergleich zu Holz einige ungünstige Brennstoffeigenschaften auf.
Bei der Verbrennung entstehen aufgrund der höheren Aschegehalte höhere Emis-
sionen (M
ARUTZKY
& S
EEGER
1999). Grasschnitt aus der Pflege des Straßen-
begleitgrüns weist zum Beispiel einen überdurchschnittlichen Aschegehalt von bis
zu 25 % auf, der auch den Heizwert des Materials senkt. Der hohe Aschegehalt
entsteht durch Verunreinigungen. Hinzukommen problematische Gehalte an
Schwermetallen (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001).
Auch die Staubwerte aus der Verbrennung von halmgutartiger Biomasse überstei-
gen die Grenzwerte der TA Luft
26
mit 50 mg/m³ noch bei Weitem und der hohe
Proteingehalt des Materials verursacht bei der Verbrennung zu Stickstoffemissio-
nen. Ferner weist halmgutartige Biomasse einen relativ hohen Chlorgehalt auf,
welcher in der Verbrennungsanlage zu Korrosion führen kann. Die vorhandenen
technischen Lösungen für halmgutartige Biomasse sind im Vergleich zu den holz-
artigen Brennstoffen noch mit deutlich höheren Kosten verbunden. Zudem wird
der hohe Wassergehalt frischen Grünschnitts aus der Grünanlagenpflege (sie-
he Kapitel 3.2.2 , Seite 35) von K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
(2001) als Hemmnis für
die thermischen Verwertung genannt. Das feuchte Material eignet sich stattdessen
zur Vergärung (siehe Kapitel 3.3.3, Seite 39). Die Verbrennung von Heu, welches
abgetrocknet ist und nur noch einen Feuchtegehalt von 15 % aufweist, ist dage-
26
TA Luft = Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft. Die TA Luft 2002 beinhaltet Festle-
gung von Immissionswerten für bestimmte Luftschadstoffe und von Emissionsgrenzwerten für
genehmigungspflichtige Anlagen (FNR 2000).

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
39
gen eher denkbar. Der Heizwert des Heus beträgt 17,46 MJ/kg TS (LfL 2007).
Nach (Ö
KO
-I
NSTITUT
et al. 2007) ist die Verbrennung von halmgutartiger Biomasse
aufgrund der oben genannten Probleme, noch nicht Stand der Technik. Derzeit
wird der Grünschnitt nur vereinzelt auf lokaler Ebene in Müllverbrennungsanlagen
eingesetzt
(K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001). Die Bereitstellung von halmgutartiger
Biomasse für die Verbrennung erfolgt entweder in Form von Häcksel, Ballen oder
Pellets. Pellets stellen zwar idealste Form halmgutartiger Biomasse zur Verbren-
nung dar (R
ODE
et al. 2005), doch durch die Pelletierung wird die Wirtschaftlichkeit
der Nutzung vermindert (Ö
KO
-I
NSTITUT
et al. 2007). Eine weitere Möglichkeit zur
Energie-erzeugung aus Biomasse ist die Vergasung. Diese Konversionsform weist
in Bezug auf die Verwendung von halmgutartigen Rohstoffen einige entscheiden-
de Vorteile auf, die im Folgenden erläutert werden.
3.3.2 Vergasung
Bei der Vergasung wird die holz- und halmgutartige Biomasse durch thermoche-
mische Umwandlung in einen gasförmigen Brennstoff (Methan oder Kohlenstoff-
monoxid) umgewandelt. Dieses Gas wird dann anstatt der Biomasse zur Strom-
und/oder Wärmegewinnung eingesetzt (M
ARUTZKY
& S
EEGER
1999). Bei der Ver-
gasung sind sehr hohe Gesamtwirkungsgrade
27
möglich (K
ALTSCHMITT
& H
ART-
MANN
2001). Bisher konnte jedoch noch keine Vergasungsanlage für Bio-masse
einen kommerziellen Dauerbetrieb zur Stromerzeugung aufnehmen. Derzeit wird
lediglich die thermische Energie genutzt (FNR 2000). Vergasungs-anlage gibt es
für holz- und halmgutartige Brennstoffe. Wobei sich derzeit nur Stroh als halmgut-
artiger Brennstoff zugelassen wurde. Der Ganzballenvergaser der Firma Herlt ist
dabei die einzige Anlage ihrer Art, die ohne Staubfilter auskommt und die Grenz-
werte der TA-Luft einhält. Eine Zulassung wird nun auch für Heubrennstoffe ange-
strebt (H
ERLT
2007). In den Forschungsversuche der LfL (2007) traten zwar bei
der Vergasung von Heuballen höhere Emissionswerte, als bei der Holzvergasung
auf, die Einhaltung der TA-Luft ­Grenzwerte wird allerdings als realistisch einge-
schätzt. Die Grenzwerte wurden nur durch die Emission von Staub leicht über-
schritten wurden. Die CO und ges.C- Emissionsgrenzwerte wurden deutlich unter-
schritten (LfL 2007).
3.3.3 Vergärung
Anders als die Verbrennung, gehört die Vergärung zu den biochemischen Konver-
sionsverfahren. Dieses läuft anaerob (ohne Sauerstoff) ab. Mikroorganismen wan-
27
Der Gesamtwirkungsgrad setzt sich zusammen aus dem Wirkungsgrad elektrisch und dem Wir-
kungsgrad thermisch (FNR 2000).

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
40
deln die organischen Substanzen zu Biogas (Methangärung) oder Ethanol (Alko-
holgärung) um (S
CHAIDHAUF
1998). In der vorliegenden Arbeit wird lediglich auf die
Methangärung eingegangen. Bei der Methanisierung von Biomasse durch anae-
robe Bakterien entsteht Biogas, welches zu rund zwei Dritteln aus Methan und
einem Drittel aus Kohlenstoffdioxid sowie verschiedenen Spurengasen besteht.
Das Methan enthält noch über 90 % der Energie des vergorenen Ausgangsmate-
rials (K
ALTSCHMITT
& H
ARTMANN
2001). Als Gärsubstrate eignet sich tierische und
pflanzliche Biomasse aus
· der Landwirtschaft,
· Nahrungs- und Genussmittelindustrie,
· privaten Haushalten und Gewerbebetrieben.
Die organischen Abfälle von Kommunen, insbesondere Laub, Gras- und Strauch-
schnitt sowie der Grünschnitt aus der Landschaftspflege können als Einzel- oder
Co-Substrate
28
, je nach Fermentationsart eine Rolle spielen. Bei der Vergärung
von Biomasse zu Biogas werden aktuell zwei Fermentationen unterschieden, die
Nass- und die Trockenfermentation, wobei die Nassfermentation das derzeit Gän-
gigste darstellt (Ö
KO
-
INSTITUT
et al. 2007). Für die Methangärung durch Nassfer-
mentation werden vorzugsweise Stoffe mit hohen Wassergehalten verwendet
(S
CHAIDHAUF
1998). Gras ist aufgrund seiner hohen Trockensubstanz in der Regel
als Co-Substrat von Gülle im Einsatz. Nach R
ODE
et al. (2005) darf bei der Ver-
wendung von Gras in der Nassfermentation, die Trockensubstanz des Gärgemi-
sches 10 bis 12 % nicht übersteigen, um die Rühr- und Pumpfähigkeit des Sub-
strates zu gewährleisten.
Entweder wird das Material in einer Vorgrube angemaischt oder dem Biogasreak-
tor direkt zugegeben (S
CHAIDHAUF
1998). Die Nassfermentation hat sich zur Ver-
gärung von Gülle und anderen fließfähigen organischen Substanz als optimal er-
wiesen. Ab einem Gras(silage)anteil von 20 % des Gärsubstrates werden jedoch
höhere Investitionen für Lagerkapazitäten, Pumpen, Rührwerke usw. notwendig
KO
-I
NSTITUT
et al. 2007). Dagegen ist der alleinige Einsatz von (Gras)silage in
Trockenfermentationsanlagen unproblematisch, auch wenn es momentan nur we-
nige anwendungsreife Verfahren gibt. In Trockenfermentationsanlagen können
Substrate mit einem Wassergehalt bis zu 70 % vergoren werden. Zwar ist es mög-
lich, dass die Biogaserträge in Trockenfermentationsanlagen etwas geringer aus-
fallen, als in den Anlagen zur Vergärung von Feuchtgutlinien, doch einscheidend
ist der Methanertrag. Dieser kann bei der Trockenfermentation höher ausfallen, so
das der Energieertrag beider Verfahren annähernd gleich ist. In Versuchen wur-
28
Co-Substrat = unterschiedliche Gärsubstrate werden kombiniert

3 Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse
41
den bei der Vergärung von Grassilage (häufigen Rasenschnitts) Methanausbeu-
ten von 0,26 m³/kg oTS
29
erreicht. Dies entspricht, bei einem Heizwert [H
u
] des
reinen Methans von 35,8 MJ/m³ (siehe Anhang A2-1, Seite 167), einem Energie-
gehalt von 9,1 MJ/kg oTS Wiesengras. Die Energieerträge unterscheiden je nach
Nutzungsform des Grünlandes. Die geringsten Erträge wurde für Silage aus ex-
tensiver Grünlandnutzung und für Mähgut aus Naturschutzgebieten ermittelt. Die
Silage aus der intensiven Grünlandbewirtschaftung erzeugte mit 0,39 m³/kg oTS
wesentlich höhere Methanmengen (Ö
KO
-
INSTITUT
et al.
2007).
Die energetische Nutzung von Biogas bleibt in der Regel Anlagen von niedrigem
Zentralisierungsgrad, wie Einzelbetrieben (ZG I / Bauernhof), Verbundanlagen
(ZG III) oder Zentralanlagen (ZG IV / Co-Fermentationsanlagen, Klärwerk) vorbe-
halten (vgl. Anhang A3-2, Seite 168) (S
CHAIDHAUF
1998). In R
ODE
et al. (2005)
wird davon ausgegangen, dass Anlagen in einem Leistungsbereich bis zu 70 kW
el
das größte Potential besitzen. Die Hindernisse zur Verwendung von Grasschnitt in
Biogasanlagen sind weniger in der Vergärbarkeit des Gutes, als in der Wirtschaft-
lichkeit der Bereitstellung zu suchen. Da die Aufwendungen für Ernte, Aufberei-
tung und Lagerung der Biomasse hohe Kostenfaktoren darstellen können (R
O-
DE
et al. 2005).
3.4 Bereitstellungskonzepte
Halm- und holzgutartige Biomasse fällt zum größten Teil während der Vegetati-
onsperiode in den Monaten April bis Oktober an. Der Strom- und Wärmebedarf
konzentriert sich dagegen auf die Wintermonate. Daher wird der Biomasseanfall
als antizyklisch zum Energiebedarf bezeichnet. Es sind Konzepte notwendig, die
eine ganzjährige Versorgung der Energieerzeugungsanlagen mit den biogenen
Rohstoffen gewährleisten und gleichbleibende Qualität sichern (T
HRÄN
&
K
ALTSCHMITT
2001). Das Material muss zur Lagerung aber auch zur energetischen
Nutzung aufbereitet werden. Ansonsten machen mikrobiologische Zersetzungs-
prozesse, wie Eigenerwärmung, Fäulnis, Gärung, Kompostierung und Schimmel-
befall, das feuchte Gut für die Nutzung unbrauchbar (LfL 2004). Die Aufbereitung
beinhaltet unter anderem die folgenden Parameter: Feuchtegehalt, Energiedichte,
Lagerdichte, Zusammensetzung und Qualität des Materials, Verderbbarkeit.
29
oTS ist die organische Trockensubstanz. Sie ist neben der Trockensubstanz (TS) oder dem
chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) die Bezugsgröße für den Biogasertrag je Tonne oder Ku-
bikmeter Inputmaterial (R
ODE
et al. 2005).

Details

Seiten
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2007
ISBN (eBook)
9783836620147
DOI
10.3239/9783836620147
Dateigröße
3.6 MB
Sprache
Deutsch
Institution / Hochschule
Technische Universität Dresden – Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften, Geographie
Erscheinungsdatum
2008 (Oktober)
Note
1,7
Schlagworte
biomassepotential energieerzeugung dresden grünflächenpflege landschaftspflege
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Titel: Das Biomassepotential zur Energieerzeugung der Stadt Dresden
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