Die Inhalte des DBFZ-Report Nr. 30 „Anlagenbestand Biogas und Biomethan – Biogaserzeugung und - nutzung in Deutschland“ wurden im Rahmen des Verbundvorhabens „Optionen für Biogas- Bestandsanlagen bis 2030 aus ökonomischer und energiewirtschaftlicher Sicht (FKZ 37EV 16 111 0)“ auf der Basis des AP 1 „Anlagenbestand Biogas und Biomethan“ durch DBFZ, dena und IWES erstellt. Das FuE-Vorhaben wurde vom Umweltbundesamt im Rahmen des EVUPLAN (FKZ: 37EV 16 111 0) ausgeschrieben und umfasst eine Projektlaufzeit von zwei Jahren (1/2017–2/2019). Im Projektverbund mit der Deutschen Energie-Agentur (dena), dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und der Kanzlei Becker Büttner Held Rechtsanwälte Wirtschaftsprüfer Steuerberater (BBH) untersucht das Deutsche Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH die Perspektiven von Biogas-Bestandsanlagen in Deutschland. Ziel des Vorhabens ist es, sinnvolle ökologische und ökonomische Anlagenkonzepte für den Anlagenbestand der Zukunft aufzuzeigen. In insgesamt vier Arbeitspaketen werden verschiedene Aspekte zur perspektivischen Weiterentwicklung von Bestandsanlagen erforscht und u.a. die Fragen untersucht, welche alternativen Anlagenkonzepte besonders wertvoll für das sich verändernde Energiesystem sind, für welche Bestandsanlagen die Umrüstung zu einem dieser Konzepte technisch möglich, ökonomisch tragbar und ökologisch sinnvoll ist und welche Hemmnisse bei der Umsetzung solcher alternativen Anlagenkonzepte bestehen.

Der Ausbau von erneuerbaren Energien ist ein wesentlicher Baustein auf dem Weg zu einer nachhaltigen und sicheren Energieversorgung und zur Minderung von Treibhausgasemissionen. Auf europäischer und nationaler Ebene hat sich die Bundesregierung zur Umsetzung einer Reihe von energie- und klimapolitischen Zielen verpflichtet. Der Anteil von erneuerbaren Energien soll bis zum Jahr 2020 auf mindestens 18 Prozent und im Verkehrssektor auf mindestens 10 Prozent des Endenergieverbrauchs steigen. Bioenergie und Biokraftstoffe spielen hier eine wichtige Rolle. Um die gesellschaftliche Akzeptanz für den Ausbau von Bioenergie sicherzustellen, muss die Nutzung von Biomasse nachhaltig erfolgen. Im Bereich Bioenergie sind die europaweite zügige Umsetzung der Nachhaltigkeitsanforderungen für Biokraftstoffe und flüssige Biobrennstoffe sowie deren kontinuierliche Weiterentwicklung im Lichte neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse wichtig. Die Nutzung von – bislang ungenutzten – Rest- und Abfallstoffen im Bereich Biokraftstoffe bietet Vorteile: eine günstigere Klimabilanz sowie die Vermeidung von Nutzungskonkurrenzen und indirekten Landnutzungsänderungen. Stroh gehört zu den Reststoffen mit dem größten bislang ungenutzten Potenzial: In Deutschland fallen im langjährigen Durchschnitt insgesamt rund 30 Millionen Tonnen Getreidestroh pro Jahr an, wenngleich die Verfügbarkeit sich in den Regionen unterscheidet und vereinzelt regionale Knappheiten auftreten können. Ein Großteil des Getreidestrohs ist noch ungenutzt und bietet eine große Chance für die energetische Nutzung. Aus diesem Grund wird die Mobilisierung dieser Ressourcen von der Bundesregierung unterstützt, unter anderem durch die doppelte Gewichtung von Biokraftstoffen, die aus Reststoffen wie Stroh produziert werden. Die nachfolgenden Beiträge sollen weitergehende Informationen über landwirtschaftliche Reststoffe (Potenzial nachhaltig verfügbarer Reststoffe, Strohnutzungskonzepte, ökonomische Aspekte) vermitteln.

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Der gegenwärtig vorhandene Gebäudebestand prägt entscheidend unsere urbane Umwelt und bestimmt maßgeblich deren Qualität. Darüber hinaus binden Bestandsgebäude wertvolle stoffliche und energetische Ressourcen, welche für deren Errichtung eingesetzt wurden. Der verantwortungsbewusste und zukunftsorientierte Umgang mit unserer Umwelt gebietet generell die Erhaltung dieser Ressourcen. Darin eingeschlossen sind die Meisten der zahlreich vorhandenen Bauwerke, die gegenwärtig ungenutzt brach liegen. Dies gilt in Ostdeutschland insbesondere für Fabrikgebäude. Es bedarf des grundsätzlichen Nachweises des diesen Gebäuden innewohnenden Wertes, welcher im Rahmen der vorliegenden Arbeit geführt wird. Dabei werden auch bislang in der üblichen Betrachtung unberücksichtigte, allerdings wesentliche, Gebäudewerte qualitativ dargestellt, sodass damit eine Brache exakter und förderlicher bewertet werden kann. Darin kann der Schlüssel für eine zukünftig erfolgreichere Weiternutzung von Brachen liegen. Für eine erfolgsorientierte Projektentwicklung im Bestand ergibt sich mit der neu eingeführten „Methode des Strukturabgleichs“ zur Findung bestandskonformer Weiternutzungen eine neue praxisorientierte Herangehensweise. Beispielhaft werden dazu erste verschiedene Fabrikarten in ihrer Funktionsweise einschließlich der daraus resultierenden statischbaukonstruktiven Ausformungen analysiert und so Gebäudetypen definiert. Über die Festlegung maßgebender struktureller Gebäudeparameter werden für die typisierten Bestandsgebäude die zugehörigen Strukturdaten ermittelt, sodass der Abgleich mit den hauptsächlichen Eigenschaften heute nachgefragter Nutzungsanforderungen erfolgen kann. Die auf wesentliche Strukturdaten reduzierte und daher einfach handhabbare „Methode des Strukturabgleichs“ erlaubt Aussagen zur wirtschaftlich optimierten Bestandsaktivierung und ist damit auch eine Grundlage zur Minimierung statischbaukonstruktiver Eingriffe in die Bausubstanz. Die vorliegende Arbeit leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Ermöglichung bestandskonformer Weiternutzungen brach liegender Fabrikgebäude und trägt so zur Erhaltung wertvoller baulicher Ressourcen sowie zur Verbesserung der urbanen Qualität unserer Umwelt bei.

Die vorliegende Dissertation widmet sich methodischen und empirischen Forschungsfragen mit Bezug auf saisonale Arbeitsmärkte und Politiken zur nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen. Hierfür wird ein gesamtwirtschaftlicher Modellierungsansatz angewendet, für den das im südöstlichen Himalaya gelegene Königreich Bhutan als empirische Fallstudie dient. Das methodische Forschungsziel der Arbeit ist, die Relevanz der Darstellung von saisonalen Arbeitsmärkten innerhalb von allgemeinen Gleichgewichtsmodellen (sog. CGE Modelle) zu ergründen. Dies stellt eine Neuheit in der Literatur dar. Die Arbeit zeigt auf, dass Modelle ohne saisonale Arbeitsmärkte systematisch Ergebnisse, wie Angebotsreaktionen und Wohlstandseffekte, verzerren. Die Saisonalität von Arbeit hat eine hohe Relevanz für gesamtwirtschaftliche Analysen im Kontext landwirtschaftlich geprägter Volkswirtschaften, insbesondere für Untersuchungen des Strukturwandels und agrarpolitischer Interventionen. Empirisch wird die wechselseitige Abhängigkeit von Politiken zum nachhaltigen Management natürlicher Ressourcen mit Zielen des Umweltschutzes und der ländlichen Entwicklung untersucht. Basierend auf unterschiedlichen Modellierungsansätzen, konzentrieren sich drei Studien auf agrar- und forstpolitische Szenarien in Bhutan. Es wird gezeigt, dass Bhutans Ziel, seinen landwirtschaftlichen Sektor auf 100% ökologische Landwirtschaft umzustellen, zu substantiellen Wohlfahrtsverlusten und negativen Folgen für die Ernährungssicherung führen würde. Die Analyse verschiedener forstpolitischer Szenarien demonstriert, dass eine höhere Forstnutzung in Bhutan im Sinne der gesamtwirtschaftlichen und ländlichen Entwicklung nachhaltig möglich ist. Die Arbeit weist auf verschiedene zukünftige Forschungsfelder hin, wie zum Beispiel die Integration von Ökosystemdienstleistungen, was als eine der wesentlichen Einschränkungen bei der modellgestützten Analyse von Politiken zur Nutzung natürlicher Ressourcen identifiziert wurde. / Using an economy-wide modelling approach, this dissertation investigates methodological and empirical research questions related to seasonal labour markets and natural resource policies. The Kingdom of Bhutan, located in the south-eastern Himalayas, serves as a case study. The methodological research objective of this thesis is to gain an understanding of the relevance of seasonal labour markets in the context of economy-wide modelling. The depiction of seasonal labour markets at national scale using a seasonal social accounting matrix (SAM) and computable general equilibrium (CGE) model presents a novel development within the literature. It is demonstrated, that the absence of seasonal labour markets leads to systematic bias of model results. The consequences are distorted supply responses and biased welfare effects, underlining the pivotal implications of seasonality for economy-wide analysis in the context of agrarian economies, particularly for scenario analysis involving structural changes and agricultural policy interventions. The empirical research objective addresses the interdependence of natural resource policies with objectives of environmental conservation and rural development. Employing modelling techniques, three studies focus on specific agricultural and forest policy scenarios in Bhutan. Simulating Bhutan’s ambitious policy objective to convert to 100% organic agriculture demonstrates substantial welfare losses and adverse impacts on food security, causing trade-offs with objectives of rural development and food self-sufficiency. Analysing forest policy reforms shows that increased forest utilization contributes to economic development, particularly in rural areas, without jeopardizing the country’s forest conservation agenda. The dissertation points at numerous areas of future research, as for example the incorporation of ecosystem services, which is identified as one key limitation of economy-wide analysis of natural resource policies.

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Mongolia is a country whose Gross Domestic Income relies heavily on raw material prices. The recent downturn in important commodity prices like copper or coal affect national income, taxes and the social welfare system. Mongolia should try to diversify its industries further to become less dependent on commodity business cycles. Mongolia should also try to lower the rate of corruption, which in many countries is highly correlated with mining businesses. Modern high tech companies and business technologies are corruption averse. Relationships based on corruption are short-lived and instable. This is what those companies do not like. A country like Mongolia that strives towards high wealth and less dependence on commodities should try to get rid of corruption.

Mongolia is a country whose Gross Domestic Income relies heavily on raw material prices. The recent downturn in important commodity prices like copper or coal affect national income, taxes and the social welfare system. Mongolia should try to diversify its industries further to become less dependent on commodity business cycles. Mongolia should also try to lower the rate of corruption, which in many countries is highly correlated with mining businesses. Modern high tech companies and business technologies are corruption averse. Relationships based on corruption are short-lived and instable. This is what those companies do not like. A country like Mongolia that strives towards high wealth and less dependence on commodities should try to get rid of corruption.

Livestock grazing is the most important type of land-use in arid and semi-arid regions. In these regions, uncertain and highly variable climate conditions cause scarce and spatio-temporally variable resource availability. The major challenge to livestock grazing is the efficient utilisation of these resources without running the risk of degradation. Therefore, well adapted grazing strategies that consider both local environmental characteristics and the farmers' individual needs and perceptions are crucial for sustaining human livelihoods. Particularly, rotational grazing is presumed to render adaptation to spatio-temporal heterogeneities possible. A systematic investigation, however, that analyses the interrelations between the major components of rotational grazing systems on appropriate spatial and temporal scales was missing so far. This doctoral thesis investigates different management strategies for sustainable livestock grazing in semi-arid rangelands. Using an integrated modelling approach, it enters into the question: how to adapt grazing systems to spatio-temporal heterogeneous rangeland conditions, variable and changing climate conditions, and different individual needs and goals of livestock farmers? In order to address these issues, the taken approach tackles both methodical challenges and applied concerns. In the first part of this study, a generic modelling framework is developed that incorporates important components of grazing systems on appropriate spatial and temporal scales. To parameterise the model, a pattern-oriented approach is developed that uses qualitative patterns to derive a broad range of plausible parameter sets supporting a general model analysis. In the second part, a variety of management strategies is explored under different climatic, ecological, and economic conditions. The research focuses in particular on combined effects between and relative importance of different management components. The question how the results of different management strategies depend on the type of vegetation is investigated. Furthermore, the performance of rotational grazing strategies is analysed under different economic requirements and rainfall conditions. The study also identifies management strategies that are suitable to adapt a grazing system to spatio-temporally variable rangeland conditions. Overall, this thesis contributes to a general understanding of basic principles for adaptation to spatio-temporal heterogeneities as well as the interplay of different management components. The results allow an evaluation of management strategies for specific situations and the identification of strategies that are robust to a broad range of situations including different aspects of global change.