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Transforming cities
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expert verlag Tübingen
10.24053/TC-2017-0047
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Biomasse in der Stadt

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Torsten  Schmidt-Baum
Ronny Wirkner
Kommunale Grünflächen übernehmen viele wichtige Funktionen. Jedoch fallen bei der Pflege und Unterhaltung neben Arbeitskosten auch Kosten für die Entsorgung der Reststoffe an. Zugleich bieten Reststoffe aber auch die Chance, fossile Brennstoffe zu ersetzen und damit CO2 einzusparen. Im Fachbeitrag werden innovative Lösungsansätze vorgestellt, die im Rahmen eines Projektes aus dem Förderbereich „Nachhaltiges Landmanagement“ des BMBF entwickelt wurden. Ziel ist die Identifizierung höherwertiger Nutzungsmöglichkeiten bislang vornehmlich im Entsorgungsfokus stehender Reststoffe.
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70 2 · 2017 TR ANSFORMING CITIES THEMA Energie für Städte Grünflächen- und Landschaftspflege in urbanen Räumen - ein kostspieliges Unterfangen? Grünflächen in Kommunen haben nicht nur eine große ökologische Bedeutung, sondern übernehmen als Erholungsräume und Begegnungsorte auch wichtige soziale Funktionen. Die Wertschätzung, die die Menschen diesen Freiräumen beimessen, lässt sich auch an deren signifikant positivem Einfluss auf die Boden- und Immobilienpreise nachweisen [1]. Doch nicht nur der Bestand von Grün- und Freiflächen, auch deren Pflegezustand ist ein wichtiger, den Wert von Grundstücken und Immobilien beeinflussender Faktor. Budinger [2] kommt zu dem Schluss, dass Grün- und Freiräume in der Stadt zukünftig stärkere Berücksichtigung bei Stadtplanern und Investoren finden sollten, da diese neben dem Imagegewinn auch eine Wertsteigerung für die Quartiere im Umfeld versprechen. Sie können darüber hinaus ein wichtiges Auswahlkriterium für Unternehmen sowie Wohnortsuchende und damit wichtiger Standortfaktor im Wettbewerb mit anderen Städten oder Kommunen sein. Obgleich sich Pflegemaßnahmen angesichts der umrissenen Wirkungen gesamtwirtschaftlich lohnen und von den Grünflächen- und Gartenämtern entsprechend priorisiert werden müssten, sparen viele Städte und Kommunen in Zeiten knapper Haushalte, insbesondere bei freiwilligen Aufgaben wie der Grünflächen- und Landschaftspflege [3]. Für den Aufbau und die Pflege von Hecken, die im Zuge von Ausgleichs- oder Ersatzmaßnahmen angelegt wurden, ist in Sachsen nach gängiger Praxis [4] der Verursacher von Eingriffen für einen Zeitraum von 25-Jahren verantwortlich. Seit 2013 haben Verursacher von Eingriffen die Möglichkeit, die Ausgleichs- und Entwicklungsmaßnahmen durch die Sächsische Landsiedlungs GmbH (Ökoagentur) abwickeln zu lassen. Sofern die dauerhafte Pflege solcher Flächen von Kommunen ausgeführt wird, besteht jedoch die Gefahr steigender Haushaltsausgaben - unabhängig davon, ob die Pflegemaßnahmen durch einen kommunalen Bauhof oder durch beauftragte gewerbliche Garten- und Landschaftsbauunternehmen erfolgen. Um auch bei angespannter Haushaltslage einen möglichst guten Pflegezustand der Grünflächen zu gewährleisten, sind übertragbare kosteneffiziente Lösungsansätze und Praxisbeispiele gefragt. Kulturlandschaftsmanagement für eine nachhaltige Stadtraumentwicklung Im Fokus des vom BMBF im Rahmenprogramm FONA (Forschung für eine Nachhaltige Entwicklung) geförderten Verbundprojektes stadt PARTHE land steht das Partheland, eine Kulturlandlandschaft entlang des Partheflusses, die - geprägt durch einen hohen Grünlandanteil mit geschützten Arten und Lebensraumtypen sowie zahlreichen Grünflächen und Heckenstrukturen - den Stadtkern von Leipzig mit dem Umland verbindet. Das skizzierte Projektgebiet in der wachsenden Metropolregion ist durch Flächeninanspruchnahme, Zerschneidung infolge von Infrastrukturmaßnahmen sowie Nutzungsänderungen der landwirtschaftlichen Flächen bedroht. Aufgrund ihrer Kleinstrukturiertheit ist die Unterhaltung der Pflegeflächen sehr Biomasse in der Stadt Chancen für eine grüne Energieversorgung Grünflächenmanagement, Energetische Quartiersversorgung, Laubbrikettierung, Biomeiler Torsten Schmidt-Baum, Ronny Wirkner Kommunale Grünflächen übernehmen viele wichtige Funktionen. Jedoch fallen bei der Pflege und Unterhaltung neben Arbeitskosten auch Kosten für die Entsorgung der Reststoffe an. Zugleich bieten Reststoffe aber auch die Chance, fossile Brennstoffe zu ersetzen und damit CO 2 einzusparen. Im Fachbeitrag werden innovative Lösungsansätze vorgestellt, die im Rahmen eines Projektes aus dem Förderbereich „Nachhaltiges Landmanagement“ des BMBF entwickelt wurden. Ziel ist die Identifizierung höherwertiger Nutzungsmöglichkeiten bislang vornehmlich im Entsorgungsfokus stehender Reststoffe. 71 2 · 2017 TR ANSFORMING CITIES THEMA Energie für Städte kostenintensiv. Grundintention des Projektes ist es, Lösungen für die Implementierung eines Managementsystems aufzuzeigen das geeignet ist, speziell bei der Grünlandbewirtschaftung, der Flurgehölzpflege, dem Flurgehölzumbau und der Reststoffverwertung innovative Bewirtschaftungskonzepte und Dienstleistungsangebote umzusetzen und weiter zu entwickeln. Ganzheitliche Lösungen brauchen eine ganzheitliche Betrachtung Für den Aufbau erfolgreicher Wertschöpfungsketten in der Kulturlandschaftspflege werden organisatorische und strukturelle Innovationen durch gezielte Verbundlösungen zwischen in der Grünflächen- und in der Landschaftspflege tätigen Akteuren angestrebt. Die Herausforderung besteht darin, diskontinuierlich anfallende Reststoffströme zu identifizieren, um sie, wenn möglich gebündelt, sowohl stofflichen und/ oder energetischen Verwertungswegen zuzuführen. Auf Grundlage klar definierter Quellen und Berechnungswege [5] wurden bestehende Geoinformationen und Statistiken vom Deutschen Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ) ausgewertet (Bild 1). Damit ließ sich zunächst das Biomasseaufkommen in Grünanlagen, Gartenland, Friedhöfen, Sport- und Freizeitanlagen im Partheland abschätzen und das technische energetische Potenzial ermitteln. Außerdem wurden die Schlüsselakteure der Grünflächen- und Landschaftspflege identifiziert sowie Mengenaufkommen von Reststoffen im Jahresverlauf und bestehende Entsorgungs- und Verwertungswege anhand von Fragebögen und vertiefenden leitfadengestützten Interviews erfasst. In Workshops wurden die Erhebungsergebnisse mit den Schlüsselakteuren erörtert und gemeinsam mögliche Ansätze zur höherwertigen Nutzung der biogenen Reststoffe identifiziert [6]. Auf diese Weise konnten Stoffströme nachgezeichnet und die wichtigsten Reststofftypen identifiziert werden, für die kostengünstigere Verwertungsmöglichkeiten gefunden werden sollen. Städte voll ungenutzter Energie Die Potenzialanalyse zeigte, dass der Bioabfall im Projektgebiet - trotz hoher Grünflächen- und Grünlandanteile - den größten Primärenergiebeitrag zur energetischen Versorgung von Gebäuden und Quartieren leisten könnte. Technisch ausgereifte Verfahren stehen hierfür zur Verfügung. So kann in Trockenfermentationsanlagen im diskontinuierlichen Batchbetrieb aus Bioabfall Biogas zur nachträglichen Strom- und Wärmeproduktion in Blockheizkraftwerken gewonnen werden. In einem nachgeschalteten Verfahren werden die Gärreste in einem aeroben Intensivrotteprozess hygenisiert und - in Mischung mit Rohkompost - zu Kompost verarbeitet. Erfahrungen aus der Flächenpflege zeigen, dass hoher Entsorgungsaufwand (Arbeitsaufwand und Kosten) vor allem für halmgutartige Biomasse, Laub sowie Reisig aus der Landschafts- und Grünflächenpflege besteht. Diese Reststoffe werden bisher im Wesentlichen kostenpflichtig in verschiedene Kompostwerke im Leipziger Raum abgegeben und dort kompostiert [6]. Die geschützten Grünlandflächen werden aufgrund von Naturschutzauflagen zu (verschiedenen) festen Zeiträumen gepflegt. Die Silierung und effiziente Vergärung des anfallenden Materials in vorhandenen Biogasanlagen erscheint wegen der zumeist späten Mahdtermine und des daraus resultierenden dürftigen Energiegehaltes des Mahdgutes sowie des geringen Massenanfalls nicht praktikabel. Bei Reisig ist die thermische Verwertung schwierig. Holzheizkraftwerke, bislang potenzielle Abnehmer dieser minderen Holzqualitäten, bevorzugen derzeit bessere Qualitäten - dank der niedrigen Marktpreise von Hackschnitzeln. Das anfallende Laub eignet sich - abhängig von der Baumart - nur bedingt zur Kompostierung, so dass auch hier wie für die beiden zuvor genannten Reststofftypen alternative Verwertungswege gesucht werden. Eine Möglichkeit zur Wertschöpfung von Biomasse aus der Landschafts- und Grünflächenpflege ist die Wärmeerzeugung im Biomeiler. Der besteht aus einer Kompostmiete, mit der aus Biomasse einfach und kostengünstig Wärmeenergie gewonnen wird (Bild 2). Die bei der aeroben Kompostierung entstehende Zersetzungswärme wird durch ein mit Wasser oder Luft gefülltes Schlauchsystem abgeführt und Bild 1: Bestehende Geoinformationen und Statistiken des Deutschen Biomasseforschungszentrums gGmbH (DBFZ) wurden ausgewertet. © DBFZ 72 2 · 2017 TR ANSFORMING CITIES THEMA Energie für Städte kann ein benachbartes Gebäude mit Wärme versorgen. Dieses einfache Prinzip geht auf den französischen Forstwirt Jean Pean zurück und wurde seither von zahlreichen Anwendern weiterentwickelt. Der Biomeiler eignet sich für kleine und mittlere landwirtschaftliche Betriebe mit Wärmebedarf beispielsweise für Stall, Gewächshaus oder Wirtschaftsgebäude. Weitere Anwendungen sind für kleinere Industriehallen, Unternehmen im Garten- und Landschaftsbau oder Reiterhöfe denkbar. Kleine Kommunen könnten durch die Nutzung der in den örtlichen Bauhöfen anfallenden Reststoffe den Grundwärmebedarf ihrer Kitas, Schulen oder öffentlichen Gebäude decken oder unterstützen. Der durch den biologischen Abbau entstehende Kompost bietet als Dünger, Bodenverbesserer und Kultursubstrat einen Mehrwert. Biomeiler lassen sich idealerweise mit Solarthermie zu einer kombinierten solar-bio-basierten Wirtschaft verbinden, da sich im Herbst der Solarertrag verringert, zugleich aber große Mengen an Grünschnitt für die Befüllung der Biomeiler anfallen, um den zunehmenden Wärmebedarf der Objekte zu decken. Auch für die Aufbereitung von Laub zu Brennstoff, der in Heiz(kraft)werken genutzt werden kann, wurden bereits entsprechende Prozesstechniken von verschiedenen Herstellern entwickelt, die sich vor dem Markteintritt befinden oder bereits konkret in ersten Kommunen geplant werden. So wurde beispielsweise von einem bei Ibbenbüren ansässigen Unternehmen eine Laubbrikettiermaschine entwickelt, die die Weiterverarbeitung von vorgetrocknetem Laub zu Laubbriketts ermöglicht. Verbrennungsversuche in dem betriebseigenen Biomasseheizwerk fielen - auch hinsichtlich der Emissionswerte - sehr vielversprechend aus. Die Investition soll sich nach derzeitigem Kenntnisstand innerhalb von sechs Jahren amortisieren und lohnt sich vor allem für Kommunen, die das Laub, statt es bisher kostenpflichtig zu entsorgen, zu Brennstoff aufbereiten und in eigenen Heiz(kraft)- Werken energetisch nutzen. Auch Halmgut ließe sich mit der genannten Technik zu Brennstoffbriketts pressen. Das Energiepotenzial von 2 - 2,5 kg Laubbriketts entspricht etwa dem von 1 L Heizöl. Klimaschutzmanager Christoph Runst und Energie- und Klimaschutzkoordinator Johann SingerI der Stadt Leipzig schätzen, dass sich die Einbindung eines Biomasse-Heizwerkes in das bestehende Wärmenetz am ehesten realisieren ließe. Hierzu müssten geeignete Standorte an der Stadtgrenze gefunden werden. Nicht zuletzt weisen auch die zahlreichen heckenartigen Strukturen, die im Rahmen der Landschaftspflege auf den Stock gesetzt werden müssen, trotz einem in der Regel geringen Stück-Masse-Verhältnis ein hohes Energiepotenzial auf. Um jedoch die ökologische Notwendigkeit der Pflege unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten durchführen zu können, ist ein überregionales Management erforderlich. Gelungene Beispiele finden sich unter anderem im Landkreis Steinfurth, wo, angestoßen über ein Interreg-Projekt, ein Wallheckenmanagement zur ökologischen Pflege und gezielten Nutzung des anfallenden Materials etabliert wurde [7]. Für die einzelnen Eigentümer und Bewirtschafter war neben der überregionalen Organsisation der aufwändigen und kaum rentablen Pflege wichtig, zusätzlich zur Inwertsetzung einen regionalen Beitrag zum Klima- und Ressourcenschutz zu leisten. Ein weiteres Beispiel für eine zielführende überregionale Bewirtschaftung von Heckenstrukturen ist das Modell der Schleswiger Stadtwerke. Sie beziehen in einem Umkreis von 20 km um das Heizwerk Gildestraße holzartiges Landschaftspflegematerial aus den in Schleswig-Holstein bekannten Wallhecken (Knicks), um damit ein Nahwärmenetz mit einer Länge von 1100 m für 83 Haushalte zu betreiben [8]. Derzeit wird ebenfalls im Partheland versucht, ein eigentümerübergreifendes Management unter Koordination des lokalen Zweckverbands anzustoßen. Ziel dabei ist, die Funktionsfähigkeit der Flurgehölze langfristig sicherzustellen. Bei diesem Projekt konnte bereits beispielhaft nachgewiesen werden, dass mit bislang defizitären Pflegemaßnahmen, inzwischen sogar Einnahmen erzielt werden können. Grünflächenmanagement - ein lohnender Ansatz? Die verschiedenen Akteure, die im Partheland im Bereich der Grünflächen- und Landschaftspflege tätig sind, haben, bedingt durch ihre institutionellen Ziele und Aufgaben, jeweils einen eigenen Blickwinkel auf die Pflege und Entwicklung ihrer Flächen sowie auf die Entsorgungswege der anfallenden „Reststoffe“. Im Fokus des Teilprojektes standen da- Bild 2: Ein Biomeiler besteht aus einer Kompostmiete, mit der aus Biomasse einfach und kostengünstig Wärmeenergie gewonnen wird. © www.nativepower.de 73 2 · 2017 TR ANSFORMING CITIES THEMA Energie für Städte her zunächst, die unterschiedlichen Interessenlagen zu erfassen und im Sinne einer regionalen Verwertungsstrategie in Einklang zu bringen, um dann nach entsprechenen Lösungen zu suchen. Dabei müssen die jeweils ökonomischen Möglichkeiten und die Mengenpotenziale beachtet und in geeigneter Form zusammengeführt werden. Reststoffnutzung in urbanen Räumen gehört auch zur Aufgabenstellung des Projekts KuLaRuhr - „Nachhaltige urbane Kulturlandschaft in der Metropole Ruhr“. Hier wird die Bewirtschaftung und Erhaltung urbaner Flächen und damit die Nutzung anfallender Biomassen mit einer CO 2 -neutralen Energieproduktion unter Einbeziehung der 460 km 2 großen Fläche des Emscher Landschaftsparks kombiniert, sofern bestimmte Voraussetzungen auf kommunaler Ebene (Wärmesenke, Biomasseumfang/ -qualität, Kooperationsmöglichkeiten mit der Landwirtschaft) gegeben sind [3]. Bei der gegenwärtigen Situation im Partheland wäre dafür im Vergleich jedoch ein Paradigmenwechsel vom Reststoff (Entsorgungsfokus) zum Rohstoff (Nutzungsfokus) notwendig. Zudem müssten die vielen parallel laufenden Konzepte, die es aufgrund diverser Eigentums- und Bewirtschaftungsverhältnisse oder unterschiedlicher Zuständigkeiten gibt, koordiniert und optimiert werden. Fazit Für die gezielte Bewirtschaftung von Grünflächen sind entsprechende Informationssysteme notwendig, denn zuerst müssen Daten und Fakten zu den Flächen, deren Unterhaltung und Bewirtschaftung gesammelt werden, wie beispielsweise Art, Qualität, und Mengen des Materials sowie der Zeitraum des Anfallens. Zusammen mit funktionalen Parametern sowie planerischen und rechtlichen Rahmenbedingungen sorgt ein umfängliches Grünflächenmanagementsystem für die gezielte Nutzung und Verwertung der bei der Pflege anfallenden Biomassen, einschließlich den damit verbundenen Logistikaufgaben. Eine flächenübergreifende Bewirtschaftung, um auch mitunter anfallende Kleinstmengen bündeln zu können, wird jedoch häufig aufgrund unterschiedlicher Eigentumsverhältnisse erschwert oder steht wegen fehlender Zuständigkeiten nicht im Fokus. Entsprechend wäre es sinnvoll, offene Systeme bereitzustellen, um so Transparenz zu schaffen und Reststoffe, die bis dato mit öffentlichen Mitteln kostenpflichtig entsorgt werden müssen, in den Rohstofffokus zu rücken und damit neue Marktchancen zu eröffnen. LITERATUR [1] Kowarik, I., Bartz, R., Brenck, M.: Ökosystemleistungen in der Stadt. Gesundheit schützen und Lebensqualität erhöhen, 2016. Zuletzt geprüft am 20.04.2017. [2] Budinger, A.: Städtische Freiräume als Faktoren der Wertsteigerung von Grundstücken. neue Ausg. Uelvesbüll: Der Andere Verlag, Dortmunder Beiträge zur Landschafts- und Umweltplanung, 2, 2014. [3] Sures, B.: Nachhaltige urbane Kulturlandschaft in der Metropole Ruhr (KuLaRuhr). Übersichtsbericht Verbundvorhaben, 2015. Online verfügbar unter http: / / w w w. k ular uhr.de / inde x .php/ er gebni s s e.html , zuletzt geprüft am 16.05.2017. [4] Bayerische Kompensationsverordnung (BayKompV) vom 7. August 2013 (GVBl. S. 517, BayRS 791-1-4-U). ht tp: / / w w w.ge s et ze bayern.de / Content / Docu ment/ BayKompV/ true? AspxAutoDetectCookieSupp ort=1, zuletzt geprüft am 18.05.2017 [5] Brosowski, A., Adler, P.: Ergebnisvorstellung technische Biomassepotenziale. Vortrag beim 14. Workshop Bioenergie-Regionen, am 11.3.2014 in Straubing. https: / / www.dbfz.de/ index.php? id=809&L=0 [6] Etterer, F.: stadtPARTHEland Kurzbeschreibung, https: / / stadtpartheland.de/ ? page_id=12, zuletzt geprüft am 16.05.2017. [7] Engemann, R.: Energiequelle Wallhecke - stoken op streekhout, in: 2012-11-27-praesentation-interreghecken_rosendahl-1.pdf. Online verfügbar unter https: / / www.google.de/ url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&s ource=web&cd=5&ved=0ahUKEwjpicuJ1L X TAhXLbl AKHRkVAysQFgg-MAQ&url=http%3A%2F%2Fwww. gemeinde-senden.de%2Ffileadmin%2Fuser_uploa d%2Fdokumente%2Fpolitik%2Fsitzungskalender% 2F2012-11-27-praesentation-interreghecken_rosendahl.pdf&usg=AFQjCNGWLHgtPD-BqXddT7_- JkcS- BU9-g&cad=rja, zuletzt geprüft am 16.05.2017. [8] Thrän, D. et al.: Fokusheft Landschaftspflege. Programmbegleitung des BMU-Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“. Hg. v. DBFZ. Leipzig, 2011. Dr. forest. Torsten Schmidt-Baum Wissenschaftlicher Mitarbeiter Bereich Bioenergiesysteme (BS) Deutsches Biomasseforschungszentrums gGmbH DBFZ, Leipzig Kontakt: torsten.schmidt-baum@dbfz.de Dr. rer. nat. Ronny Wirkner Wissenschaftlicher Mitarbeiter Bereich Bioenergiesysteme (BS) Deutsches Biomasseforschungszentrums gGmbH DBFZ, Leipzig Kontakt: ronny.wirkner@dbfz.de AUTOREN