Ökologie

Ökologische Betrachtung der Prozessketten

Die Prozessketten für die Erzeugung erneuerbarer Energien sind in der Regel sehr flächenintensiv und beeinträchtigen die räumliche Konfiguration von terrestrischen und aquatischen Ökosystemen durch Fragmentierung oder Isolation bzw. Abflussregime und –geschwindigkeiten. In der Regel tritt durch die anthropogene Veränderung der Landschaft eine erhebliche Belastung der Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen auf. Zu den gängigen Verfahren der Bemessung von Landnutzungs- und Ökosystemänderungen zählen die Methoden der Landschaftsmetrik, die mit Hilfe von Geographischen Informationssystemen oder aber auch Fernerkundung geometrische Indikatoren der Landschaft ableitet und quantifiziert. Für die Bemessung, Prognose und Analyse der ökologischen Folgen und Rückkopplungseffekte von Landschaftsveränderungen und veränderten Stoffströmen werden zunehmend auch Modelle eingesetzt, die sich jedoch in Struktur, Komplexität und Anwendungsrichtung fundamental entscheiden. Dabei reicht das Spektrum von künstlichen, neuronalen Netzen über prozessbasierte und flächendifferenzierte Umweltmodelle bis hin zu Modellkonzepten für die unmittelbare Entscheidungsunterstützung. Trotz großer öffentlicher Aufmerksamkeit und zahlreicher Überblickstudien fehlen bislang systematische Modellentwicklungen, mit denen die ökologischen Folgen der Energiewende projiziert werden können.

Aufgaben im Teilprojekt

Gerade die Nutzung erneuerbarer Energien (z.B. Biomasseanbau, Errichtung von Photovoltaikanlagen und Windparks), wird zunehmend in Konflikt mit den klassisch agrarischen Flächennutzungen kommen. Gleichzeitig gehen Flächen durch Verkehr und Bebauung verloren. Im Teilprojekt sind zur Sicherung zentraler Serviceleistungen der Ökosysteme („ecosystem services“) gezielt auch konkurrierenden Landnutzungssystemen zu untersuchen. Flächennutzung und veränderte Stoffflüsse zwischen Hydrosphäre, Boden, Pflanze und Atmosphäre sollen mathematisch abgebildet und für die definierten Energiesysteme quantifiziert werden. Modelliert werden insbesondere die Auswirkung der veränderten Landnutzung auf regionale Ressourcen (Wasser, Böden, Ökosystem-Dienstleistungen und –diversität), Methanschlupf und Emissionen aus der veränderten Landnutzung für die und die damit verbundenen Treibhausgasemissionen für aufgrund der bereits hohen Dichte an Erneuerbaren Energien die Modellregion Main-Franken. Die hierbei erzielten Detailergebnisse werden schließlich auf den Bilanzkreis Deutschland unter der Annahme des Ausbaus nur in Deutschland und Ausbau auch im europäischen Ausland extrapoliert. Die ausgearbeiteten mathematischen Modelle werden dann in einzelne Agenten implementiert und auf Systemebene ausgewertet.