Einsatz der Bioenergie in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur: Wärmetechnologien zwischen technischer Machbarkeit, ökonomischer Tragfähigkeit, ökologischer Wirksamkeit und sozialer Akzeptanz PDF
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Till Jenssen Einsatz der Bioenergie in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur VIEWEG+TEUBNER RESEARCH Till Jenssen Einsatz der Bioenergie in Abhängigkeit von der Raum- und Siedlungsstruktur Wärmetechnologien zwischen technischer Machbarkeit, ökonomischer Tragfähigkeit, ökologischer Wirksamkeit und sozialer Akzeptanz VIEWEG+TEUBNER RESEARCH Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades des Doktors der Ingenieurwissen- schaften an der Fakultät Raumplanung der Technischen Universität Dortmund, 2009 1. Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg+Teubner | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2010 Lektorat: Ute Wrasmann | Britta Göhrisch-Radmacher Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich g es chützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Ur heber rechts ge set- zes ist ohne Zustimmung des Verlags unzuläs sig und straf bar. Das gilt ins be sondere für Vervielfältigungen, Über setzun gen, Mikro verfil mungen und die Ein speiche rung und Ver ar beitung in elek tro nischen Syste men. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werkberechtigtauchohnebesondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im S inne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0819-6 Bild: Christoph Kappler Dank „Holzhacken ist deshalb so beliebt, weil man bei dieser Tätigkeit den Erfolg sofort sieht.“ Albert Einstein Um die Forschungen an dieser Dissertation abschließen zu können, benötigte ich Informationen, Konflikte, Empathie und Katharsis. Ich möchte mich deshalb bei all denjenigen bedanken, die mich auf die eine oder andere Weise unterstützt und somit letztendlich zum Gelingen dieser Untersuchung beigetragen haben. Die Arbeit ist während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am „Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung“ (IER) entstanden. Dafür, dass mir während dieser Zeit die notwendigen wissenschaftli- chen Freiheiten eingeräumt, mannigfaltige Reibungsflächen angeboten sowie Chancen zur persönlichen Weiterentwicklung gegeben wurden, möchte ich mich insbesondere bei Alfred Voß bedanken. Für die Beratung und die engagierte Betreuung gilt Hans-Peter Tietz ein sehr großer Dank, denn er hat mir bei einigen Richtungsentscheidungen mit wichti- gen Ratschlägen geholfen und mir vielfach den Mut für sinnvolle Vereinfachun- gen gegeben. Für seine wertvollen Anregungen und die bereichernde wie krea- tiv-kritische Unterstützung im Fortgang der Arbeit möchte ich mich bei Stefan Siedentop herzlich bedanken. Ein besonderer Dank geht an Ludger Eltrop, der mir bei der thematischen Ausrichtung stets die notwendige Rückendeckung gegeben und mich durch gelegentliche Meinungsverschiedenheiten zu weiterge- henden Überlegungen angetrieben hat. Weiterhin gilt mein Dank Sabine Baum- gart für die Übernahme der Prüferfunktion. Während der Erstellung dieser Arbeit bin ich an einer Reihe von Forschungs- aufgaben beteiligt gewesen, insbesondere sind das von der Europäischen Union (EU) geförderte Projekt „POLYCITY“, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beauftragten Forschungsvorhaben „EnerKey“ und VIII Dank „Energie nachhaltig konsumieren – Nachhaltige Energie konsumieren“ sowie die Erstellung des „Wärmeatlas Baden-Württemberg“ für das „Baden-Württemberg Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung“ (BWPLUS) zu nen- nen. Die Bearbeitung dieser Forschungsaufgaben sowie die Auseinandersetzung und Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen hat mir wichtige Impulse geliefert und mir zu einem breiteren und tiefgründigeren Ver- ständnis der Bioenergie verholfen. Ich habe die vorliegende Untersuchung in einem bemerkenswerten Arbeits- umfeld mit sehr herzlichen Kollegen erstellen dürfen und möchte mich deshalb bei allen Mitarbeitern der Abteilung „Systemanalyse und Erneuerbare Energien“ (SEE) bedanken. Insbesondere gilt dies für Andreas König und Doruk Özdemir, die zur Diskussion meiner Fragen immer „available“ waren sowie für Daniel Zech, der sich um das Aufspüren von Fehlern in meinen excel-sheets verdient gemacht hat. Für die Gestaltung des Titelbildes geht großer Dank an meinen ehemaligen Mitbewohner Christoph, genau wie ich meinem guten Freund Nils für die Hilfe mit der (cid:71)eutschen Sprache sehr danke. In diese Arbeit sind das Fachwissen und die Einstellungen vieler Interview- partner eingeflossen, die mir für Experten- oder Bewohnerbefragungen zur Ver- fügung gestanden haben. Ohne sie wären viele Einblicke und die Bearbeitung des empirischen Analyseteils nicht möglich gewesen, dafür möchte ich mich herzlich bedanken. In vielen inhaltlichen und persönlichen Auseinandersetzungen haben meine Eltern Illa und Bernd ganz wesentlich dazu beigetragen, dass ich mich weiter- entwickle und so letztendlich auch in die Lage versetzt werde, diese Arbeit zu verfassen. „For initiating change“ und noch viel mehr…möchte ich mich an dieser Stelle einmal ganz offiziell bedanken. Last but definitely not least möchte ich mich bei dir bedanken, honey…fürs fhätrauen und kritisieren, fürs fhästehen und aushalten und natürlich fürs disser- tationsbedingte fhärnbeziehung führen… Stuttgart, im Oktober 2009 Till Jenssen Inhaltsverzeichnis Einführung 1 1 Bioenergie als interdisziplinäre Forschungsaufgabe 3 1.1 Zielsetzung und Fragestellung 6 1.2 Methodische Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit 7 2 Bioenergie im System der Energieversorgung 11 2.1 Energie, erneuerbare Energie, Bioenergie 11 2.2 Umweltpolitische Aspekte 19 2.3 Struktur und Entwicklung des Energieverbrauchs 21 2.4 Dezentrale Versorgungsinfrastruktur 26 2.5 Entwicklungsperspektiven der Energieversorgung 31 2.6 Energiewissenschaftliche Schlussfolgerungen 38 3 Raum- und Siedlungsstrukturen im Kontext technischer Versorgungssysteme(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3)(cid:3) 41 3.1 Raum- und Siedlungsstrukturen 41 3.2 Entstehung von Raum- und Siedlungsstrukturen 44 3.3 Energie als treibende Kraft der Siedlungsentwicklung 49 3.4 Versorgung von Siedlungen 53 3.4.1 Soziale Stoffwechselprozesse 53 3.4.2 Siedlungen und ihre Belastungsüberschüsse 56 3.4.3 Versorgungsradien 60 3.5 Raumwissenschaftliche Schlussfolgerungen 64 4 Biomasse als ungleich verteilter Energieträger 67 4.1 Methodische Vorgehensweise und Bestimmung des Potenzialbegriffs 68 4.2 Biomassepotenzial in Baden-Württemberg 72 4.2.1 Holzartige Biomasse 73 4.2.2 Halmgutartige Biomasse 78 4.2.3 Sonstige Biomasse 84 X Inhaltsverzeichnis 4.2.4 Energieträger- und Energieerzeugungspotenzial 86 4.3 Abhängigkeit der Biomasse von der Raumstruktur 91 4.3.1 Raumtypisierung 92 4.3.2 Raumstrukturelle Auswertung des Energieträgerpotenzials 95 4.4 Konkurrierende Nutzungen zur Bioenergie 100 4.5 Entwicklungsperspektiven des Biomassepotenzials 108 4.6 Wechselwirkungen zwischen Raumstruktur und Biomasse 115 5 Voraussetzungen für Bioenergietechnologien in verschiedenen Raum- und Siedlungsstrukturen 117 5.1 Methodische Vorgehensweise und Systemgrenzen 118 5.2 Technische Analyse 121 5.2.1 Versorgungsfälle 123 5.2.2 Brennstoffbereitstellung 132 5.2.3 Konversionstechnologien 134 5.2.4 Wärmeverteilung 141 5.3 Ökonomische Analyse 145 5.3.1 Relevante Kostengruppen 146 5.3.2 Tragfähigkeit der Bioenergie 152 5.4 Ökologische Analyse 161 5.4.1 Relevante Prozesse und Prozessketten 164 5.4.2 Wirksamkeit der Bioenergie 174 5.5 Ökonomisch-ökologische Bewertung 183 6 Bioenergie als sozialer Prozess 187 6.1 Methodische Vorgehensweise und Deutungskonzept 189 6.2 Akzeptanz erneuerbarer Energien 191 6.3 Analyse der Umsetzung von Bioenergieprojekten 200 6.3.1 Fallbeispiel Ökologischer Modellstadtteil 203 6.3.2 Fallbeispiel Bioenergiedorf 207 6.3.3 Fallbeispiel Bürgergutachten 211 6.3.4 Fallbeispiel Bürgerinitiative 215 Inhaltsverzeichnis XI 6.3.5 Fallbeispiel Genehmigungsverfahren 219 6.4 Nicht-technische Hemmnisse 224 6.4.1 Ökonomische Hemmnisse 226 6.4.2 Personelle und institutionelle Hemmnisse 227 6.4.3 Standortbedingte Hemmnisse 228 6.4.4 Wohnsegmentbedingte Hemmnisse 229 6.4.5 Informationelle Hemmnisse 230 6.4.6 Nutzerbezogene Hemmnisse 230 6.5 Zwischen individueller und kollektiver Rationalität 232 6.5.1 Gefangendilemma 232 6.5.2 Investitionsdilemma 238 6.5.3 Eigner-Nutzer-Dilemma 239 6.5.4 Zieldilemma 241 6.5.5 NIMBY-Dilemma 242 6.5.6 Dilemmata in Bestand und Neubau 250 6.6 Erfahrungen aus den untersuchten Bioenergieprojekten: Lösungs- ansätze und Instrumente 252 6.7 Konfliktfelder und Rahmenbedingungen 262 7 Spannungsfeld Bioenergie 267 7.1 Einsatzmöglichkeiten der Bioenergie 268 7.2 Kommunale Steuerungsmöglichkeiten 272 7.3 Zukünftige Aufgaben und und weitergehende Forschungsfelder 275 Quellenverzeichnis 281 Anhang 341 Anhang 4-1a Flächennutzung 2003 342 Anhang 4-1b: Flächennutzung 2007 343 Anhang 4-1c: Flächennutzung 2020 344 Anhang 5-1 Bewertungsmaßstab für die Wärmetechnologien 345 Anhang 5-2 Vollbenutzungsstunden und Gleichzeitigkeitsfaktoren 345 Anhang 5-3 Vor- und Nachlauf der Bereitstellungsketten 346
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