Summary of Milestones 2030 : Elements and milestones for the development of a stable and sustainable bioenergy strategy

This publication is the English version of the summary of the German report „Meilensteine 2030“ (THRÄN et al. 2015) which is published in the series of the funding programme “Biomass energy use”. The report describes elements and milestones for the development of a stable and sustainable bioenergy strategy

Hotspots of uncertainty in land-use and land-cover change projections: a global-scale model comparison

Model-based global projections of future land use and land cover (LULC) change are frequently used in environmental assessments to study the impact of LULC change on environmental services and to provide decision support for policy. These projections are characterized by a high uncertainty in terms of quantity and allocation of projected changes, which can severely impact the results of environmental assessments. In this study, we identify hotspots of uncertainty, based on 43 simulations from 11 global-scale LULC change models representing a wide range of assumptions of future biophysical and socio-economic conditions. We attribute components of uncertainty to input data, model structure, scenario storyline and a residual term, based on a regression analysis and analysis of variance. From this diverse set of models and scenarios we find that the uncertainty varies, depending on the region and the LULC type under consideration. Hotspots of uncertainty appear mainly at the edges of globally important biomes (e.g. boreal and tropical forests). Our results indicate that an important source of uncertainty in forest and pasture areas originates from different input data applied in the models. Cropland, in contrast, is more consistent among the starting conditions, while variation in the projections gradually increases over time due to diverse scenario assumptions and different modeling approaches. Comparisons at the grid cell level indicate that disagreement is mainly related to LULC type definitions and the individual model allocation schemes. We conclude that improving the quality and consistency of observational data utilized in the modeling process as well as improving the allocation mechanisms of LULC change models remain important challenges. Current LULC representation in environmental assessments might miss the uncertainty arising from the diversity of LULC change modeling approaches and many studies ignore the uncertainty in LULC projections in assessments of LULC change impacts on climate, water resources or biodiversity

Meilensteine 2030: Elemente und Meilensteine für die Entwicklung einer tragfähigen und nachhaltigen Bioenergiestrategie : Endbericht zu FKZ 03KB065, FKZ 03MAP230

In einer weitgehend auf erneuerbaren Energien fußenden Energieversorgung in Deutschland muss Bioenergie künftig die Lücken füllen, die nicht aus anderen Quellen gespeist werden können – diese These hat die Diskussion um Bioenergie im beginnenden 21. Jahrhundert stark bestimmt (BARZANTNY et al., 2009; KIRCHNER & MATTHES, 2009; SaCHVERSTÄNDIGENRAT FÜR UMWELTFRAGEN, 2011; SCHLESINGER et al., 2010, 2011). Dabei gibt es sowohl starke Argumente für den flexiblen Einsatz im Strombereich als auch für ausgewählte Kraftstoffpfade (z. B. Schwerlastverkehr, Schifffahrt, Flugverkehr), während im Wärmebereich Bioenergie als gut durch alternative erneuerbare Versorgungskonzepte ersetzbar gilt. Jedoch hat sich auch gezeigt, dass Biomasse zwar regenerativ, jedoch für den konkreten Zeitraum und unter Nachhaltigkeitsaspekten nur begrenzt verfügbar ist. Künftig wird erwartet, dass der Bedarf an Nahrungs- und Futtermitteln wie auch für die stoffliche Nutzung steigt. Damit wird eine Priorisierung der Einsatzbereiche für den weiteren Ausbau zunehmend notwendig (BMVBS, 2010; THRÄN et al., 2011; KOALITIONSVERTRAG, 2013; MAJER et al., 2013). Es herrscht Einigkeit, dass Bioenergienutzung im Einklang mit den Zielen der nachhaltigen Entwicklung stehen muss und insbesondere gegenüber der Ernährungssicherung nachrangig ist, dass die Nutzung zunehmend an den Erfordernissen des Energiesystems ausgerichtet sein müssen und dass nur bei stetiger Weiterentwicklung der Technologien ein angemessener Beitrag der Bioenergie erreicht werden kann. Auch scheint es sinnvoll, dass man – vor dem Hintergrund der vielfältigen aktuellen Entwicklungen im Bereich der regenerativen, nicht-biogenen Energietechnologien und Energieträger – Bioenergiestrategien favorisiert, die geringe Pfadabhängigkeiten aufweisen und z. B. Technologiekonzepte berücksichtigen, die sowohl im Strom- / Wärme-Bereich als auch im Kraftstoffsektor genutzt werden können

Unsicherheitsfaktor globale Landbedeckung: Konsequenzen für die Landsystemmodellierung

Englischer Titel: Uncertainty factor global land cover: Implications for land system modelin

Assessing the effects of agricultural intensification on natural habitats and biodiversity in Southern Amazonia.

The ongoing trend toward agricultural intensification in Southern Amazonia makes it essential to explore the future impacts of this development on the extent of natural habitats and biodiversity. This type of analysis requires information on future pathways of land-use and land-cover change (LULCC) under different socio-economic conditions and policy settings. For this purpose, the spatially explicit land-use change model LandSHIFT was applied to calculate a set of high-resolution land-use change scenarios for the Brazilian states Para and Mato Grosso. The period of the analysis were the years 2010-2030. The resulting land-use maps were combined with maps depicting vertebrate species diversity in order to examine the impact of natural habitat loss on species ranges as well as the overall LULCC-induced effect on vertebrate diversity as expressed by the Biodiversity Intactness Index (BII). The results of this study indicate a general decrease in biodiversity intactness in all investigated scenarios. However, agricultural intensification combined with diversified environmental protection policies show least impact of LULCC on vertebrate species richness and conservation of natural habitats compared to scenarios with low agricultural intensification or scenarios with less effective conservation policies

BioplanW: Systemlösungen Bioenergie im Wärmesektor im Kontext zukünftiger Entwicklungen: Schlussbericht

Biomassebasierte Energie leistet als erneuerbare Energie, insbesondere bei der Wärmebereitstellung, schon heute und auch zukünftig einen Beitrag zu einer zuverlässigen, bezahlbaren sowie umweltschonenden Transformation des Energiesystems. Um gerade im Wärmebereich kosteneffiziente und umweltverträgliche Lösungen zu identifizieren, müssen eine Reihe von Randbedingungen beachtet, neue Technologiekonzepte bewertet und ihre Anwendung und Auswirkungen in verschiedenen Wärmemärkten analysiert werden. Mit diesem Vorhaben sollen – unter umfassender Berücksichtigung der politischen Zielstellungen und Rahmenbedingungen im Wärmebereich sowie auf Basis von vorliegenden Biomassepotenzialabschätzungen, Energieszenarien und Technologieinformationen – die Entwicklungsperspektiven der Wärmeerzeugung aus Biomasse systematisch abgeschätzt werden. Dies erfolgt mit Hilfe verfügbarer Modellierungs- und Bewertungsansätze, die bereits für die Ableitung von Bioenergiestrategieelementen im Strom- und Verkehrssektor erprobt sind. Dabei werden zum einen die gegenwärtig in der Entwicklung befindlichen Technologiekonzepte systematisiert und zum anderen ihre Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Teilmärkten simuliert. Die damit verbundenen Auswirkungen, auf den Gesamtbeitrag zur Energieversorgung, den Klimaschutzbeitrag und die Effekte auf die Landnutzung, werden bewertet und diskutiert. Die so entwickelte Datenbasis nebst Informationen zu den Perspektiven der Wärmebereitstellung aus Biomasse (mit anderen erneuerbaren Energien) wird zur Unterstützung der strategischen Arbeiten im Bereich Wärme und Effizienz(politik) zur Verfügung gestellt, z.B. für die Plattformen und Arbeitsgruppen des BMWi, BMEL oder BMUB

BioplanW: Systemlösungen Bioenergie im Wärmesektor im Kontext zukünftiger Entwicklungen: Schlussbericht

Biomassebasierte Energie leistet als erneuerbare Energie, insbesondere bei der Wärmebereitstellung, schon heute und auch zukünftig einen Beitrag zu einer zuverlässigen, bezahlbaren sowie umweltschonenden Transformation des Energiesystems. Um gerade im Wärmebereich kosteneffiziente und umweltverträgliche Lösungen zu identifizieren, müssen eine Reihe von Randbedingungen beachtet, neue Technologiekonzepte bewertet und ihre Anwendung und Auswirkungen in verschiedenen Wärmemärkten analysiert werden. Mit diesem Vorhaben sollen – unter umfassender Berücksichtigung der politischen Zielstellungen und Rahmenbedingungen im Wärmebereich sowie auf Basis von vorliegenden Biomassepotenzialabschätzungen, Energieszenarien und Technologieinformationen – die Entwicklungsperspektiven der Wärmeerzeugung aus Biomasse systematisch abgeschätzt werden. Dies erfolgt mit Hilfe verfügbarer Modellierungs- und Bewertungsansätze, die bereits für die Ableitung von Bioenergiestrategieelementen im Strom- und Verkehrssektor erprobt sind. Dabei werden zum einen die gegenwärtig in der Entwicklung befindlichen Technologiekonzepte systematisiert und zum anderen ihre Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Teilmärkten simuliert. Die damit verbundenen Auswirkungen, auf den Gesamtbeitrag zur Energieversorgung, den Klimaschutzbeitrag und die Effekte auf die Landnutzung, werden bewertet und diskutiert. Die so entwickelte Datenbasis nebst Informationen zu den Perspektiven der Wärmebereitstellung aus Biomasse (mit anderen erneuerbaren Energien) wird zur Unterstützung der strategischen Arbeiten im Bereich Wärme und Effizienz(politik) zur Verfügung gestellt, z.B. für die Plattformen und Arbeitsgruppen des BMWi, BMEL oder BMUB

BioplanW: Systemlösungen Bioenergie im Wärmesektor im Kontext zukünftiger Entwicklungen: Schlussbericht

Biomassebasierte Energie leistet als erneuerbare Energie, insbesondere bei der Wärmebereitstellung, schon heute und auch zukünftig einen Beitrag zu einer zuverlässigen, bezahlbaren sowie umweltschonenden Transformation des Energiesystems. Um gerade im Wärmebereich kosteneffiziente und umweltverträgliche Lösungen zu identifizieren, müssen eine Reihe von Randbedingungen beachtet, neue Technologiekonzepte bewertet und ihre Anwendung und Auswirkungen in verschiedenen Wärmemärkten analysiert werden. Mit diesem Vorhaben sollen – unter umfassender Berücksichtigung der politischen Zielstellungen und Rahmenbedingungen im Wärmebereich sowie auf Basis von vorliegenden Biomassepotenzialabschätzungen, Energieszenarien und Technologieinformationen – die Entwicklungsperspektiven der Wärmeerzeugung aus Biomasse systematisch abgeschätzt werden. Dies erfolgt mit Hilfe verfügbarer Modellierungs- und Bewertungsansätze, die bereits für die Ableitung von Bioenergiestrategieelementen im Strom- und Verkehrssektor erprobt sind. Dabei werden zum einen die gegenwärtig in der Entwicklung befindlichen Technologiekonzepte systematisiert und zum anderen ihre Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Teilmärkten simuliert. Die damit verbundenen Auswirkungen, auf den Gesamtbeitrag zur Energieversorgung, den Klimaschutzbeitrag und die Effekte auf die Landnutzung, werden bewertet und diskutiert. Die so entwickelte Datenbasis nebst Informationen zu den Perspektiven der Wärmebereitstellung aus Biomasse (mit anderen erneuerbaren Energien) wird zur Unterstützung der strategischen Arbeiten im Bereich Wärme und Effizienz(politik) zur Verfügung gestellt, z.B. für die Plattformen und Arbeitsgruppen des BMWi, BMEL oder BMUB

The MILESTONES modeling framework: An integrated analysis of national bioenergy strategies and their global environmental impacts

AbstractBioenergy policies affect both the environment and biomass availability for food, feed, and fiber on a national and international scale. To support policy makers, knowledge and methods from different scientific disciplines in the form of integrated assessments is necessary. Therefore we developed the MILESTONES framework which models the links between the national bioenergy system and the global land-use system as an integrated modeling approach. It builds on a set of three well-tested models (MAGNET, LandSHIFT and BENSIM). The prototype's functionality was demonstrated by assessing the environmental impacts of future German bioenergy strategies on a global level and along the entire biomass provision chain. The results from the case study show that, on the one hand, German bioenergy strategies have little effect on international market prices, but on the other hand land-use policies on an international level strongly influence the environmental performance of any German bioenergy strategy

Agricultural Development and Land Use Change in India: A Scenario Analysis of Trade‐Offs Between UN Sustainable Development Goals (SDGs)

Gefördert durch den Publikationsfonds der Universität Kasse