Dr. Oliver Thees

• In der letzten Dekade hat der Holzendverbrauch inklusive Importe auf rund 11 Millionen Kubikmeter pro Jahr zugenommen.
• Die stoffliche Verwendung von Holz nimmt gegenüber der energetischen Verwendung tendenziell ab und belief sich 2021 noch auf einen Anteil von ca. 41%.
• Ein grosser Teil des Energieholzes stammt direkt aus dem Wald. Diese Menge ist in der letzten Dekade um 20 % gestiegen. Das in Zukunft zusätzlich nutzbare
Potenzial von Waldenergieholz beträgt rund 0,8 Millionen Kubikmeter oder 2,3 Terawattstunden Endenergie pro Jahr.

• Over the past decade, the end use of wood, including imports, has increased to around 11 million cubic metres per year.
• Use of wood as a material is tending to decline compared with its use as an energy source, but still accounted for around 41% in 2021.
• A large proportion of energy wood comes directly from forests. The quantity of such wood has increased by 20% in the past decade. The additional potential of forest energy wood that could be harnessed in the future is around 0.8 million cubic metres or 2.3 terawatt-hours of final energy per year.

• Nell'ultimo decennio, il consumo finale di legno, comprese le importazioni, è aumentato a circa 11 milioni di metri cubi all'anno.
• L'uso del legno come materiale rispetto al suo uso energetico tende a diminuire e nel 2021 ammontava ancora al 41 per cento circa.
• Molto del legno da energia proviene direttamente dal bosco: nell'ultimo decennio questo quantitativo è aumentato del 20 per cento. Il potenziale aggiuntivo di legno da energia proveniente dai boschi che può essere sfruttato in futuro è di circa 0,8 milioni di metri cubi o 2,3 terawattora di energia finale all'anno.

• La consommation finale de bois, importations comprises, a augmenté durant la dernière décennie, s'établissant à environ 11 millions de mètres cubes (m³) par an.
• L'utilisation du bois comme matériau tend à diminuer par rapport à l'utilisation énergétique, elle représentait une part d'environ 41% en 2021.
• Une grande partie du bois-énergie provient directement de la forêt. Ce volume s'est accru de 20% sur la dernière décennie. Le potentiel supplémentaire exploitable est d’environ 0,8 million de m³ ou 2,3 térawattheures d'énergie finale par an.

Properly planned skid trails form an important basis for sustainable timber production. They affect cost-effectiveness and the environmental impact of the harvesting process to a large extent. Here, we conducted an economic analysis to understand the skid trail planning process and to generate an initial model to estimate the time and costs involved. We investigated in detail how the planning process of skid trails is carried out in practice, what time is required for the planning work, and what factors influence its performance. Through an online survey conducted in 2022, we asked practitioners in Germany and Switzerland about their time and effort required for the planning process and the determining factors, such as the planning method and the terrain and stand conditions. Based on this survey, we calculated statistical indicators of time consumption, considered possible rationalization options, and developed an initial estimation model. The effort required to identify and evaluate skid trails planned for distances of 20 to 40 m amounts to around 3 to 4 hours of productive working time per hectare, with deviations expected depending on the specific situation in the forest. The costs corresponding to this investment amount to less than one euro per cubic meter of harvested timber, depending primarily on the extent of wood use. Our in-depth insight into the planning process enables its economic evaluation and the development of improvements.

Ziel des adaptiven Waldbaus ist es, die Waldbewirtschaftung nach Bedarf an die sich ändernden Umweltbedingungen anzupassen, damit Waldleistungen und Biodiversität angesichts der durch den Klimawandel immer häufigeren und auch extremeren Störungsereignisse erhalten bleiben. Dieser Artikel fasst die Kernaussagen der in dieser Schwerpunktausgabe vorgestellten Beispiele aus Forschung und Praxis zum aktuellen Stand des adaptiven Waldbaus zusammen. Und er zeigt auf, dass der adaptive Waldbau in der Praxis voranschreitet. Gleichzeitig müssen sowohl Praxis als auch Forschung weiter und zusammen daran arbeiten, bestehende Unsicherheiten im Hinblick auf die zukünftige Klimaentwicklung und die Eignung verschiedener waldbaulicher Anpassungsmassnahmen zu reduzieren.

The objective of adaptive forest management is a directed adjustment of silvicultural measures wherever necessary to ensure provision of forest services and biodiversity in the face of more frequent and more intense disturbance events due to climate change in the future. This paper synthesises the main points of the examples from practitioners and scientists that are presented in this special issue and shows that there is good progress towards the adaptation of forest stands to climate change. At the same time, forest practitioners and scientists need to further collaborate to reduce existing uncertainties regarding the future development of the climate and the effectiveness of specific silvicultural adaption measures.

The JuWaPfl software described here helps to estimate the expected time required and the costs of eight processes related to the maintenance of young forests. It can therefore support forest managers in planning forest interventions related to pruning, selective thinning, mowing around young trees, protection against browsing damage, measures to prevent snow gliding, creation of access trails, planning of skid trails, and planting. These processes belong to the so-called first stage of timber production and are important in ensuring that forests grow well until they are ready to be harvested and that the wood has the desired quality. The software is open-source and available free of charge in four languages, namely English, German, French, and Italian. It is written in Java and is platform-independent.

Um die Energiewende in der Schweiz zu ermöglichen, hat SCCER BIOSWEET (i) die aktuellen und zukünftigen Potenziale an Primärenergie aus den verschiedenen verholzten Biomassearten in der Schweiz ermittelt; (ii) innovative Technologien für deren Nutzung in den Bereichen Wärme, Strom und Treibstoffe entwickelt und umgesetzt; sowie (iii) die zukünftige Rolle der verholzten Biomasse im Energiesystem untersucht.
SCCER BIOSWEET startete mit der Vision von 100 Petajoule (PJ) Primärenergieverbrauch pro Jahr aus Bioenergie bis 2050, was einer Verdoppelung des heutigen Energieverbrauchs aus Biomasse entspricht. Nach den Ergebnissen der im Rahmen von SCCER BIOSWEET durchgeführten Analysen ist dieses Ziel erreichbar und die verholzte Biomasse könnte 50 % dazu beitragen. Im Hinblick auf die Ressourceneffizienz und die Dekarbonisierung von Industrie und Gesellschaft sollte jedoch die stoffliche Nutzung von Holz, zum Beispiel als Dämmstoffe oder als Chemikalien in Bioraffinerien, im Vordergrund stehen und der energetischen vorangehen (Kaskadennutzung). Die energetische Nutzung von Holz umfasst in der Schweiz idealerweise die Produktion von Hochtemperaturwärme für industrielle Prozesse sowie Treibstoffe in gasförmiger und flüssiger Form für den boden- und fluggebundenen Verkehr. Ein weiterer wichtiger Punkt ist der Ausgleich von Schwankungen in der Produktion anderer Energieträger, insbesondere der Solarenergie.

Holz ist ein Trumpf für die Energiewende, vor allem weil es dezentral anfällt, sich vielseitig verwenden und gut speichern lässt. Aber Energieholz ist knapp. Daher sollten seine Potenziale effizient und vollständig genutzt werden. Relevant ist dabei nicht nur die Nutzung in Form von Wärme, sondern auch die Bereitstellung von Elektrizität und chemischen Energieträgern, wie Treibstoffen, in der ferneren Zukunft. Dies zeigt ein unlängst veröffentlichtes White Paper auf, das die Ergebnisse des Forschungsprogramms SCCER BIOSWEET des Bundes zum Thema Holzenergie zusammenfasst.

Die in den nächsten hundert Jahren im Kanton Bern nutzbaren Energieholzpotenziale wurden analysiert. Die Analyse basiert auf dem 4. Landesforstinventar, der Simulation von drei national anerkannten Waldbewirtschaftungsszenarien und zwei lokal definierten Holzmarktpräferenzen bzw. -situationen. Letztere bestimmen, in welchem Umfang das Holz im Zuge der Vermarktung stofflich oder energetisch genutzt wird. [...]

Pour permettre la transition énergétique en Suisse, SCCER BIOSWEET (i) a évalué les potentiels actuels et futurs de l’énergie primaire provenant des différents types de biomasse ligneuse en Suisse ; (ii) a développé et mis en oeuvre des technologies innovantes pour l’utilisation de la biomasse dans les domaines de la chaleur, de l’électricité et des carburants ; et (iii) a étudié le rôle futur de la biomasse ligneuse dans le système énergétique.
SCCER BIOSWEET a commencé avec l’objectif de 100 pétajoules (PJ) de consommation d’énergie primaire par an provenant de la bioénergie d’ici 2050, ce qui signifie un doublement de la consommation d’énergie actuelle provenant de la biomasse. Selon les résultats des analyses réalisées par SCCER BIOSWEET, cet objectif est réalisable et la biomasse ligneuse pourrait y contribuer à hauteur de 50 %. Néanmoins, en ce qui concerne l’efficacité des ressources et la décarbonisation de l’industrie et de la société, la priorité doit être accordée à l’utilisation matérielle du bois (utilisation en cascade), par exemple comme produits chimiques dans les bioraffineries. En Suisse, l’utilisation du bois à des fins énergétiques devrait idéalement inclure la production de chaleur à haute température pour le chauffage des processus industriels, ainsi que de carburants sous forme gazeuse et liquide pour les transports terrestres et aériens. Un autre point essentiel est la nécessité de compenser les fluctuations de la production d’autres sources d’énergie, notamment solaire.

To enable the energy transition in Switzerland, SCCER BIOSWEET (i) assessed the current and future potentials of primary energy from the different woody biomass types in Switzerland; (ii) developed and implemented innovative technologies for biomass utilization in the fields of heat, electricity and fuels; and (iii) investigated the future role of woody biomass in the energy system.
SCCER BIOSWEET started with the vision of 100 petajoules (PJ) of primary energy consumption per year from bioenergy by 2050, which means a doubling of the current energy consumption from biomass. According to the results of the analyses completed through SCCER BIOSWEET, this target is achievable and woody biomass could contribute 50 %. Nevertheless, with regard to resource efficiency and the decarbonization of industry and society, priority should be given to the material use of wood (cascading use), for example as chemicals produced in biorefineries. In Switzerland, the use of wood for energy would ideally include the production of high-temperature heat for industrial process heating, as well as fuels in gaseous and liquid form for ground- and air-based transportation. A further key point is the need to compensate for fluctuations in the production of other types of energy, especially solar power.

Mit der Entwicklung eines konzeptionellen Rahmens sind wir in der Lage, die Auswirkungen ökologischer und ökonomischer Restriktionen auf die räumlich-zeitliche Verfügbarkeit von Waldenergieholz in der Schweiz zu quantifizieren. Wir haben sie über einen Zeitraum von 40 Jahren für drei Waldbewirtschaftungsszenarien und zwei Holzmarktsituationen mit und ohne Subventionen für die Bewirtschaftung von Schutzwäldern simuliert. Ökologische und ökonomische Restriktionen schränkten die Verfügbarkeit von Waldenergieholz stark ein. Das theoretische Potenzial entsprach der jährlichen Holzproduktion von 9 bis 16 Mio. m³/a oder 67 bis 118 PJ/a. Ökologische Restriktionen reduzierten es auf etwa die Hälfte bis ein Drittel, die zusätzlichen ökonomischen auf ein Drittel bis ein Fünftel (14-41 PJ/a), und nach Abzug der aktuellen Nutzung verblieb ein Zehntel des theoretischen Potenzials oder weniger. Verglichen mit der derzeitigen Waldbewirtschaftung erhöhten die Szenarien zum Vorratsabbau die verfügbaren Energieholzmengen über 40 Jahre um das Drei- bis Vierfache - dies insbesondere kurzfristig. Günstige Energieholzmärkte erhöhten die Verfügbarkeiten um 20 bis 25% und Subventionen um 30%, vor allem in den alpinen Regionen. Unter den aktuellen Marktpreisen sind das Mittelland und der Jura mit den grössten ungenutzten Potenzialen und der geringsten Abhängigkeit von Subventionen vielversprechende Regionen für die Energieholzmobilisierung. Die Reduktion der Vorräte bietet sich an, um in der frühen Phase der Energiewende mehr Energieholz im Wald zu nutzen und auf diese Weise Versorgungslücken anderer erneuerbarer Energien auszugleichen.

In der Schweiz fallen jährlich etwa eine Million Tonnen Altholz an. Knapp ein Drittel davon wird heute exportiert. 80 Prozent des Altholzes werden energetisch genutzt, während knapp 20 Prozent für die Spanplattenproduktion verwendet werden.

To reduce greenhouse gas emissions, countries need to transform their energy system by increasing the share of renewable energies. For years, the use of fossil fuels meant devoting little land area to energy provision. As renewables require much more space, the relationship between renewable energy and land area becomes highly relevant. In this context, land scarcity is an important challenge, especially for densely populated countries. The power density concept, describing the relationship between energy carrier and area used for its production in W/m², can aid decision-making for resources allocation. Bioenergy plays a key role in the energy transition due to its diverse applications. Here, we assess how much area it takes to generate, transport and process various biomass types for energy purposes. We differentiate between 10 biomass types, determining area requirement (m²) and energy input (kWh) for each process along the supply chain. Using the whole sustainable biomass available requires >0.1% of Switzerland's land area (31 km²). Particularly for waste biomass, the area required for energy is negligible. Power densities vary widely within and between biomass types. Taking the average between minimum and maximum, they are highest for coniferous protection forest against natural hazards 114 W/m² (22–267 W/m²) and green waste 96 W/m² (26-176 W/m²). All of these are lower than literature values for fossil fuels (>1000 W/m²). However, sustainable power densities including compensatory land for greenhouse gas emissions are higher for biomass (average 2.4 W/m², maximum 14.4 W/m²) than for fossil fuels (natural gas 0.9 W/m², coal 0.2 W/m²). Estimating land requirement and power density facilitates weighing up whether and to what degree different biomass types should be used for energy.

Das heutige Energie- und Rohstoffsystem basiert mehrheitlich auf klimaschädlichen und endlichen Ressourcen wie Erdöl und Erdgas sowie auf Kernbrennstoffen, die wegen Sicherheitsbedenken langfristig nicht mehr verwendet werden sollen. Ein Umstieg auf eine erneuerbare und umweltverträgliche Rohstoffbasis ist demnach unumgänglich und stellt eine globale, hochkomplexe Aufgabe dar. Biomasse ist prinzipiell ein CO₂-neutraler Rohstoff, der als Ersatz für fossile Rohstoffe verwendet werden kann. In diesem Artikel wird beleuchtet, welche Rolle Biomasse in der Schweiz für die Energiewende und für den Wandel des Rohstoffsystems spielen könnte. Da das jährliche nachhaltige Biomassepotenzial mit 97 PJ (Primärenergie) deutlich kleiner als der jährliche Endenergieverbrauch von 831 PJ im Jahr 2018 ist, sollte Biomasse zielgerichtet mit einem hohen Gesamtwirkungsgrad und einer hohen Wertschöpfung für Anwendungen genutzt werden, für die keine weiteren erneuerbaren Alternativen zur Verfügung stehen. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Umwandlung von Biomasse in Bioraffinerien zu Chemikalien, Kunststoffen und Biotreibstoffen für den Luft- und Schwerverkehr empfehlenswert. Dafür stehen in Bioraffinerien sowohl thermo- als auch biochemische Umwandlungstechnologien zur Verfügung. Anstrengungen, um die damit noch verbundenen Herausforderungen zu überwinden, sind laut Modellrechnungen lohnend, da die stoffliche Nutzung der Biomasse deutlich mehr fossile CO₂-Emissionen verhindert als eine direkte Verbrennung zur Erzeugung von Raumwärme.

Today’s energy and raw materials system is mainly based on climate-damaging and finite resources, such as crude oil and natural gas, as well as on nuclear fuels, which should be abandoned in the long term due to safety concerns. A change to a renewable and environmentally compatible raw material basis is therefore inevitable and represents a global, highly complex, task. In principle, biomass is a CO₂-neutral raw material that can be used as a substitute for fossil raw materials. This article examines the role biomass could play in the energy turnaround and in the transition of the raw materials system in Switzerland. Since the annual sustainable biomass potential of 97 PJ (primary energy) is significantly smaller than the annual final energy consumption of 831 PJ in 2018, biomass should be used in a targeted manner with high overall efficiency and high added value for applications for which no other renewable alternatives are available. From this point of view the conversion of biomass in biorefineries to chemicals, plastics and biofuels for aviation and heavy-duty transportation is recommended. Both thermo- and biochemical conversion technologies are available in biorefineries. According to model calculations, efforts to overcome the challenges still associated with these technologies are worthwhile, since the material use of biomass prevents significantly more fossil CO₂ emissions than direct combustion to generate space heat.

Die Schweiz steht vor einer tiefgreifenden Transformation ihres Energiesystems. Um Lösungen für die mit der Energiewende verbundenen technischen, gesellschaftlichen und politischen Herausforderungen zu finden, haben Bundesrat und Parlament der Schweiz 2014 acht Kompetenzzentren für Energieforschung (SCCER – Swiss Competence Center for Energy Research) zur Unterstützung der Energiestrategie 2050 gegründet. Dabei fokussierte das SCCER BIOSWEET (BIOmass for SWiss EnErgy fuTure) auf Biomasse und Biomassekonversion. [...]

Switzerland is facing a far-reaching transformation of its energy system. To identify solutions to the technical, social, and political challenges linked to the energy transition, the Federal Council and Parliament launched eight Swiss Competence Centers for Energy Research (SCCERs) in 2014 in support of the Swiss Government's Energy Strategy 2050. In the SCCER BIOSWEET (BIOmass for SWiss EnErgy fuTure), the focus is on biomass and biomass conversion. [...]

Manure-based biogas may make an important contribution both to the energy transition and to the reduction in greenhouse gas emissions. Despite these benefits, in Switzerland the use of manure as an energy source is still very limited. The engagement of farmers in biogas production is low and the barriers to their participation are not well known. This study investigates the behavior of Swiss farmers towards anaerobic digestion and the potential impact of changing incentives. Based on a comprehensive survey, including a choice experiment, their willingness to participate in manure-based biogas production is investigated at different levels. An Agent-Based Model (ABM) is designed and used to simulate the development of biogas facilities under different framework conditions. The agent's' properties are derived from the farmers' survey. Simulation results show that revenue for produced energy is the main driver. An increase of 0.10 CHF/kWh energy revenues (compared to 0.45 CHF/kWh today) would enable the establishment of 10 additional biogas facilities (10% more than today) enabling the manure of an additional 4285 livestock units to be mobilized for biogas, (<1% of the total available manure). The influence of the availability of additional material (co-substrate) for digestion is visible but with even less impact, while a one-time remuneration grant has barely any influence. In this context, the mobilization of the full resources potential involves substantial changes at the technological, organizational, institutional, political, economic, and socio-cultural levels.