Dokumentation - Waldholz
Inhalt
Inputs
Die Menge an anfallendem Waldholz muss im Vorfeld berechnet werden und wird im BEAST über die Inputdatei forest_in.csv verwendet. Die csv-Tabelle beinhaltet die Biomassepotentiale für die Untersuchungsregion in Tonnen atro in 10-jährigen Intervallen. Derartige Daten können durch die Anwendung von Waldwachstumsmodellen auf Inventurdaten erzeugt werden. Dabei sollten zwei Szenarien berechnet werden: mit und ohne FSC-Zertifizierung. Die Ergebnisse sind dann in drei grobe Sortierungen zu unterteilen: Stammholz, Industrieholz und Restholz. Die Struktur der Datei forest_in.csv ist in der folgenden Tabelle dargestellt.
| Spalte | Typ | Einheit | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| year | Integer | a | Startjahr des entsprechenden Ernteintervalls |
| fsc | Boolean | - | Soll die Fläche unter den Bedingungen der FSC-Zertifizierung bewirtschaftet werden |
| stemWood | Integer | Tonnen atro | Biomasseerntepotential des Stammholzsortiments im entsprechenden Ernteintervall (standardmäßig 10 Jahre) |
| industrialWood | Integer | Tonnen atro | Biomasseerntepotential des Industrieholzsortiments im entsprechenden Ernteintervall |
| restWood | Integer | Tonnen atro | Biomasseerntepotential des Restholzes im entsprechenden Ernteintervall |
| harvestedArea | Integer | ha | Summe der Fläche, die im entsprechenden Ernteintervall geerntet wird |
Parameter
Folgende Parameter aus der Datei parameters.xml werden für das Submodel des Waldholzes (Abschnitt forestParams) verwendet:
| Name | Einheit | Beschreibung |
|---|---|---|
| startyear | a | Startjahr der Periode für die die Parameterwerte gelten |
| periodLength | a | Länge der Simulations- bzw. Ausgabeperiode |
| yieldPeriodLength | a | Länge des Ernteintervalls |
| interestRate | % | kalkulatorischer Zinssatz |
| tAtro2MWh | MWh/Tonnen atro | Umrechnungsfaktor von Tonnen atro in MWh |
| fm2tAtro | Tonnen atro/fm | Umrechnungsfaktor von Festmeter in Tonnen atro |
| fsc | - | Soll die Region als FSC-Zertifiziert behandelt werden |
| percentFirewood | % | Anteil des Brennholzes am Industrieholzsortiment |
| percentRestwoodUsage | % | (mittlere) Waldrestholznutzung je Fläche |
Zusätzlich werden die folgenden Parameter je Sortiment (Stammholz, Industrieholz, Restholz) definiert:
| Name | Einheit | Beschreibung |
|---|---|---|
| basePrice | EUR/fm | Basispreis zu Beginn der Simulationsperiode (frei Waldweg) |
| priceChange | % | Jährl. Preisänderungsprozentsatz |
| baseCosts | EUR/fm | Basiskosten zu Beginn der Simulationsperiode (frei Waldweg) |
| costChange | % | Jährl. Kostenänderungsprozentsatz |
Prozesse
Die Länge des Ernteintervalls beträgt standardmäßig 10 Jahre. Somit fallen in einer 20-jährigen Ausgabeperiode zwei Ernten an. Zur Berechnung des Gesamtpotentials in einer Ernteperiode wird zunächst das aus der Inputdatei ausgelesene Potential in der Untersuchungsregion auf den verfügbaren Anteil reduziert (unter Berücksichtigung einer evtl. FSC-Zertifizierung).
Für Waldrestholz:
$potential_{available_t}=potential_t*{percentRestwoodUsage \over 100}$
Für Brennholz (Teil des Industrieholzes, dass nicht als solches genutzt wird):
$potential_{available_t}=potential_t*{percentFirewood \over 100}$
Für Industrieholz (Teil des Industrieholzes, dass nicht als Brennholz genutzt wird):
$potential_{available_t}=potential_t*(1-{percentFirewood \over 100})$
mit $t$ = zeitl.Abstand vom Simulationsstartpunkt zur Ernteperiodenmitte in Jahren
Für das Stammholz wird das in der Inputtabelle angegebene Potential lediglich über die Simulationsperiode summiert und durch die Länge der Simulationsperiode geteilt.
Die Umrechnung des verfügbaren Biomassepotentials erfolgt mit dem einheitlichen (durchschnittlichen) Umrechnungsfaktor für Holz in Energie:
$energyPotential_{available_t} = potential_{available_t} * tAtro2MWh$
Für die ökonomische Bewertung werden zunächst die Kosten und Preise auf eine Tonne atro bezogen (jeweils für jedes Sortiment):
$basePrice_{tatro}={basePrice \over fm2tAtro}$
$baseCosts_{tatro}={baseCosts \over fm2tAtro}$
Die Ernte wird immer in der Mitte der Ernteperiode simuliert, so dass die Preise und Kosten entsprechend prolongiert werden (jeweils für jedes Sortiment):$price_t = basePrice_{tatro} * (1+{priceChange \over 100})^t$
$costs_t = baseCosts_{tatro} * (1+{costChange \over 100})^t$
Der Deckungsbeitrag eines Ernteintervalls ergibt sich dann aus der Differenz der Preise und Kosten multipliziert mit dem verfügbaren Potential (jeweils für jedes Sortiment):
$cm_t = (price_t - costs_t) * potential_{available_t}$
Dieser Deckungsbeitrag wird nun auf den Periodenanfang diskontiert:
$cm_{discount_e} = {cm_t \over {(1 + {interestRate \over 100})^t}} $
mit $e$ = Nummer der Ernteperiode $[1,({periodLength \over yieldPeriodLength})]$
Diese Berechnung wird für jede Ernteperiode innerhalb einer Simulationsperiode durchgeführt und die Kapitalwerte werden summiert:
$netPresentValue = \sum_{e=1}^{periodLength \over yieldPeriodLength} cm_{discount_e}$
Abschließend wird die Kapitalwertsumme in eine jährliche Annuität überführt:
$annuity = \begin{cases} {netPresentValue * {{i^{(periodLength-1)} * (i - 1)} \over {i^{periodLength} - 1}}} & \quad \text{, if } interestRate > 0\\ {netPresentValue \over periodLength} & \quad \text{, else}\\ \end{cases} $
mit $i = 1 + {interestRate \over 100}$
Die Kapitalwerte ($cm_{discount_e}$) und in Folge dessen auch die Kapitalwertsummen und Annuitäten werden analog auch je Hektar berechnet, indem je Ernteintervall die Deckungsbeitragssumme durch die Hiebsfläche geteilt wird:
$cm_{ha_t} = {{(price_t - costs_t) * potential_{available_t}} \over harvestedArea}$