Marlies Härdtlein

Nachhaltigkeit in der Pflanzenproduktion

ZusammenfassungZiel dieser Ausarbeitung ist die Entwicklung und Diskussion eines methodischen Ansatzes, der eine Operationalisierung und damit eine Umsetzung der Nachhaltigkeit der Pflanzenproduktion in der betrieblichen Praxis ermöglicht. Hierfür wurde zunächst der Begriff “nachhaltige Pflanzenproduktion” definiert und konkretisiert (Teil I). Darauf aufbauend werden im folgenden die erforderlichen methodischen Teilschritte des Ansatzes aufgezeigt (Teil II). Der erste Teilschritt beinhaltet die Erfassung der pflanzenbaulichen Maßnahmen in ihrer gesamten Bandbreite und eine Wirkungspfadbetrachtung der davonausgehenden Freisetzungen bis in die jeweils tangierten Ökosysteme. Dort werden Zustandsindikatoren auf ökosystemarer Ebene identifiziert, durch die der Zustand des Schutzgutes “Ökosystem” beschrieben werden kann. Für diese Zustandsindikatoren müssen entsprechende Grenzwerte (d.h. Belastbarkeitsobergrenzen) bestimmt werden, die einzuhalten sind, sollen die tangierten Ökosystemkompartimente keiner irreversiblen Veränderung unterworfen sein. Diese Belastbarkeitsobergrenzen sind im zweiten methodischen Teilschritt durch eine Rückverfolgung des identifizierten Wirkungspfades auf die Ebene der Pflanzenproduktion zu übertragen; sie geben dort einen Handlungsrahmen vor, in dem sich die Pflanzenproduktion zu bewegen hat, sollen die tangierten Ökosysteme nicht irreversibel verändert werden. Diese Vorgaben können auf betrieblicher Ebene durch Produktionsinkikatoren bzw. deren Grenzwerte (d.h. kritische Betriebsmitteleinsätze) beschrieben werden; sie sind in der Praxis zur Gewährleistung einer nachhaltigen Pflanzenproduktion einzuhalten.AbstractThe purpose of part II is to develop and to discuss a methodological approach for the practical implementation of sustainable crop production. In part I the term “sustainable crop production” has been defined and explained. Based on this definition the approach presented here entails several steps starting with the identification of the whole range of crop management measures and the emissions and other releases associated with them. Through an impact pathway assessment these releases are traced from their point of origin, the farm or production level, to their end points, namely agroecosystems and adjacent ecosystems. At the ecosystem level condition-indicators, which describe the condition of the ecosystems affected by agricultural crop production measures, need to be selected. For these condition-indicators threshold values (i.e. maximally tolerable values) have to be determined. These should not be exceeded if irreversible changes in the respective ecosystems and ecosystem compartments are to be avoided. By tracing the maximally tolerable values back along their impact pathway, they are transposed to the level of crop production. At the farm level they prescribe a framework within which agricultural crop production must remain to prevent irreversible changes in the affected ecosystems. The framework consists of production indicators and their respective threshold values (i.e. critical uses of farm inputs), which have to be adhered to in order to ensure sustainable crop production.

A plant-specific model approach to assess effects of repowering measures on existing biogas plants: the case of Baden-Wuerttemberg

Up to the latest versions of the German renewable energy act (EEG), there had been a constant growth of new biogas plants (BGPs). After reaching a stagnation in the last years, today the focus has shifted to improving the existing BGPs. Assuming that most plants have not reached the technical end of life, the question arises on how an operation can be realized beyond the initial EEG support period of 20 years. In addition, new legal and economic conditions require the implementation of adjustments, that is, “repowering measures.” Based on a method review, a plant‐specific model approach is presented to assess repowering measures for a wide range of BGPs differing in capacity, substrate mixture and agricultural structures. The techno‐economic model includes different performance indicators like levelized cost of electricity (LCOE) and temporal aspects like technical progress. Using a data set for BGPs in the state of Baden‐Wuerttemberg (Germany), results are illustrated for the different model modules and three repowering scenarios of an extended operation period of ten years. The scenarios regard different options to meet the requirements of the current EEG, namely the flexibilization and restrictions on energy crops, in comparison with a reference case. While in repowering scenarios, the number of plants decreases between 54% and 69% and the overall power capacity changes between −48% and 13% until 2035. The results further show a reduction potential in the specific area demand and GHG emission up to 12% and 24%, respectively. Technical progress, additional revenues and capacity premiums are shown to be an important factor for efficient substrate utilization, low LCOE and thereby the enabling of an extended operation period. The scenario results indicate that the agricultural areas for energy crop cultivation and the amount of manure used in BGPs will be reduced considerably, inducing new chances and challenges in the future.

Technische und wirtschaftliche Erfolgsfaktoren für Bürgerwind, Contracting, Mini-/Mikro-KWK und intelligente Infrastrukturen

Im Kapitel 2 werden die technischen und okonomischen Charakteristika der vier Innovationsimpulse Burgerwindanlagen, Mini-/Mikro-KWK-Anlagen, uber Contracting realisierte Energieversorgungskonzepte sowie der Einsatz intelligenter Infrastrukturen analysiert und aufgezeigt. Sie sind hinsichtlich Stand der Technik, verfugbarer Leistungsbereiche, realisierter Konzepte zur Strom- und Warmebereitstellung oder Energiegestehungskosten sehr unterschiedlich einzuordnen und im heutigen Energieversorgungssystem unterschiedlich etabliert. Die Analyse umfasst die Darstellung beispielhafter, realisierter Einsatzbereiche der jeweiligen Technologien, technische Ausgangsdaten und Entwicklungspotenziale, typische Warme- und Stromgestehungskosten sowie erganzende Sensitivitatsanalysen. Auf dieser Grundlage werden in Kapitel zwei technische und wirtschaftliche Erfolgsfaktoren und Hemmnisse fur die Innovationsimpulse abgeleitet und vergleichend gegenubergestellt.

Classification of Solid Biofuels as a Tool for Market Development

Publisher Summary This chapter focuses on the need of classification of solid biofuels as a tool for market development. Compared to other renewable energy sources, solid biofuels are characterized by a wide range of fuel types. They differ in origin, physical and mechanical properties, and chemical composition. There is a significant potential all over the European Union for an increased use of biomass. There is a general agreement in Europe on the need to develop European standards for solid biofuels as a way to foster the utilization of the existing potential and the further development of biofuel markets. Therefore, standardization of biofuel properties and definition of methods for their measurement are under way. To develop a more widespread use of the solid-biofuel resources, the costs associated with the production, provision, and use of biomass fuels have to be reduced significantly so that they can compete with fossil fuels economically. Therefore, it is necessary to consider the possibilities of cost reduction all along the supply chain of solid biofuels. This includes the agricultural production of biofuels, their preparation and provision, and their use in the generation of energy and in the recycling of ashes. In addition, noneconomical and nontechnical barriers that slow down a widespread use of solid biofuels need to be addressed.

Nachhaltigkeit in der Pflanzenproduktion@@@Sustainable Crop Production: Teil I: Begriffsbestimmung als Grundlage für die Operationalisierung der Nachhaltigkeit Teil II: Methodischer Ansatz zur Erfassung und Umsetzung der Nachhaltigkeit (UWSF 4/98)@@@Part I: Definition as a basis for practical implementation of sustainability

ZusammenfassungTeil I gibt einen Überblick über den Ursprung und die Entwicklung des Begriffes “Nachhaltigkeit” im allgemeinen und für die Landwirtschaft im speziellen. Demnach wird Nachhaltigkeit zwar unter ökologischen, sozialen und ökonomischen Aspekten diskutiert; eine allgemein anerkannte Definition des Begriffes existiert bisher jedoch weder für die jeweiligen Einzelaspekte noch unter Zusammenführung aller drei Aspekte. Dies erschwert die Ermittlung und Umsetzung der Nachhaltigkeit in der Praxis.Ausgehend von der Begriffsentwicklung und den wesentlichen heute definierten Begriffsinhalten wird deshalb für eine nachhaltige Pflanzenproduktion aus primär ökologischer Sicht eine Definition vorgeschlagen. Sie dient als Grundlage für einen methodischen Ansatz, der eine Operationalisierung und damit eine Umsetzung der Nachhaltigkeit der Pflanzenproduktion in der Praxis ermöglichen soll (»Teil II).AbstractPart I gives an overview on the origin and the development of the term “sustainability” in general and for agriculture in particular. This overview shows that the term “sustainability” is used widely in discussing ecological, social and economic aspects; however, there is no generally accepted definition for this term neither for the different aspects, nor for a concept including all the discussed aspects of “sustainability”. This makes a determination and practical implementation of the term “sustainability” difficult.Therefore a definition for a sustainable crop production from the ecological point of view is elaborated based on the discussion of the development of the term and on the identification of the most important applied aspects. This definition forms the basis for a methodological approach to the practical implementation of a sustainable crop production (»part II).