Bioenergie, Landnutzungssimulationen und Life Cycle Assessment: ein Framework zur konsistenten und integrierten Analyse von CO2-Emissionen
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Darmstadt
Verein zur Förderung des Instituts IWAR der TU Darmstadt e.V.
November 2018
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Danksagung
Widmung
Abstract
Kurzfassung
Abbildungsverzeichnis
Tabellen Verzeichnis
Gleichungsverzeichnis
Codeverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Glossar
1 Einleitung 1
1 1 Forschungsfrage 4
1/2 Aufbau der Arbeit 6
2 Stand der Wissenschaft 7
2 1 Klimawandel und Klimaziele 8
2 2 Biokraftstoffstrategien 10
2 3 Szenarioanalysen 1 1
2 4 Landnutzungsänderungen 1 1
2 5 Life Cycle Assessment 14
2 6 LUC im Rahmen des LCA 18
261 Kritik am iLUC-Konzept 22
262 Vergleich von LCA-I)atenbanken 24
263 Wirkungskategorien 27
2 7 Modellierungskonzepte 28
271 Landsysteme und Kohlenstoffkreisläufe 29
272 Ökonomie Modelle 30
2721 CGE-Modelle 30
2722 PE-Modelle 30
273 Umweltmodelle 3 1
274 Mensch-Umwelt-System Modelle 32
275 Übersicht verschiedener Modellkonzepte 33
276 Modellauswahl zum Forschungsvorhaben 34
2 8 Fallbeispiel Deutschland 38
281 Aktuelle Rechtslage 39
282 Biokraftstoffe im LCA 40
283 Kraftstoffnachfrage 4 1
284 Rohstoffzusammensetzung 42
285 Technologien und Marktoptionen 45
286 Flächen- und Biomassepotenziale 45
287 Reststoffpotenziale 48
288 Importstatistiken 49
3 Methodik 50
3 1 Konzeptionelles Methodendesign und Framework 52
3/2 Technisches Methodendesign und IT-Tool 58
3 3 Szenarien zu Biokraftstoffnachfrage, Technologie-und Biomassetypen 6 1
3 4 Simulation von Landnutzungsänderungen mit LandSHIFT 62
341 ELI-Guidelines zur Berechnung von COi-Emissionen aus LUC 69
342 COi-Emissionen und Flächenverbrauch pro Rasterzelle 70
343 Landnutzungs-, Klima- und Bodentypen 73
3 5 Verschneidung von Karteninformationen 74
3 6 COj-Emissionen und Flächenverbrauch pro Szenario 77
3 7 Technologiebetrachtung mittels LCA 80
371 Produktivität 83
372 Allokationsfaktor 86
373 Landnutzungsänderungen 87
374 Datenformate zur Parametrisierung der LCA-Datenbank 88
4 Szenarienentwicklung 90
4 1 Beschreibungen der Szenarien 91
411 BMU 2020 91
412 FNR SQ 92
413 GoViLa 2020 93
414 GoViLa iLUC 93
4 2 Basisdaten der Szenarien 94
421 Biogene Endenergienachfrage 94
422 Rohstoffzusammensetzung 96
423 Konversionsfäktoren 98
424 Biomassenachfrage als Datenbank-Inputs 100
5 Simulationsexperimente mit LandSFIIFT 102
5 1 Simulationsergebnisse der Szenario Baseline 104
5 2 Simulationsergebnisse der Szenarien 105
521 Flächennutzung 106
522 Kohlenstoffbestandsdifferenz 108
523 Transformationstypen 109
524 Technologie-Rohstoff-Mix 1 1 1
525 Technologie-Anbau-Eflizienz 114
526 iLUC-Potenzial 1 15
5 3 Analyse der Sensitivität 116
531 Sensitivität BMLJ 2020 117
532 Sensitivität GoViLa iLUC 12 1
5 4 Analyse der Transformationen 124
541 Transformationen BMU 2020 125
542 Transformationen GoViLa iLUC 127
6 Post-Processing weiterer Umweltwirkungen 13 1
6 1 Analyse der stickstoffbasierten Emissionen 13 1
6 2 Analyse der Humusbilanz 133
6 3 Analyse des Wasserbedarfs 134
6 4 Analyse der landwirtschaftlichen Aufwendungen 137
7 System- und Technologieanalyse mit LCA 138
7 1 LCA-Datensätze Sachbilanz 139
711 LCA-dLUC-Prozessketten 111
7 1/2 LCA-Sensitivitätsanalyse 143
7 2 LCA-Datensätze Wirkungsahschätzung 144
8 Diskussion 148
8 1 Methodenkonzeption 149
811 Vergleichbarkeit und Konsistenz mit Standard-LUC-Werten 150
812 Anwendungsoptionen zur LCA-Parametrisierung 15 1
8 2 Erkenntnisgewinn und wissenschaftlicher Mehrwert 152
821 Fine-Tuning von LCA-Daten zu LUC 152
822 Einfluss von Kohlenstoffbestandsdifferenzen 152
823 Auswirkung der Technologie- und Rohstoffunterschiede 154
824 Erkenntnisgewinn zu weiteren Umweltwirkungen 155
825 Analyse des iLUC-Poten/ ials 156
826 Einfluss Konkurrierender Biomasse-Sektoren 157
8 3 Relevanz und Anwendungsoptionen für Stakeholder 158
8 4 Forschungslücken und Ansätze für Weiterentwicklungen 159
841 Koppelprodukte und iteratives Datenmanagement 160
842 Entwicklungsoptionen für LandSHIFT 160
843 Daten Verfügbarkeit 16 1
844 Single Indikatoren als Best Practice 162
845 Szenario Zeithorizont und CCL-Schuld 163
846 Kopplung zu anderen Modellen 163
847 Rebound- und Suffizienz-Effekte 164
848 Untersuchung weiterer Elementarflüsse 161
9 Fazit und Ausblick 167
Literaturverzeichnis 169
Anhang
A l Quellcode Auszüge des IT-Frameworks
A 2 GUI des IT-Frameworks
A 3 Prinzip der Kartenextraktion
A 4 Landnutzungstypen in LandSHIFT
A 5 Corinne Land Cover Nomenklatur für Europa
A 6 IGBP (International Geosphere-Biosphere Programme)
A 7 EU-Guidelines für COa-Emissionen aus LUC
A 8 Default-Werte Allokation gemäf3 BioGrace
A 9 Herleitung der Konversionfaktoren
A 10 Experteninterviews Deutschland und EU
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