Model-based optimisation of the trade-offs between biomass production, CO2 balance and water consumption in short rotation coppice forestry

Datum: 30 september 2016

Locatie: UAntwerpen, Campus Groenenborger, U0.25 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 15 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Biologie

Promovendus: Toon De Groote

Promotor: Ivan Janssens

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Toon De Groote - Faculteit Wetenschappen, Departement Biologie



Abstract

Biomassa voor energie is een van de interessantste hernieuwbare energiebronnen, omdat het een continue stroom van elektriciteit kan voorzien, en kan worden omgezet in vloeibare biobrandstof. Korte omloop hakhout (KOH) plantages zijn intensief beheerde meerjarige energiegewassen met snelgroeiende boomsoorten in een hakhout-systeem. Dit systeem laat een snelle productie van houtachtige biomassa toe. In theorie is deze biomassa voor energieproductie koolstofneutraal, maar in de praktijk voegt plantagebeheer extra kosten toe.

Het doel van dit proefschrift is om een geoptimaliseerd beheer te vinden, i.e. een combinatie van een goede oogst met een lage milieu-impact, voor KOH populier (Populus spp.) plantages doorheen Europa voor het huidige en toekomstige klimaat.

Het model ORCHIDEE werd gewijzigd om biomassa opbrengst en CO2-opname van populieren KOH plantages te voorspellen voor verschillende beheerscenario's. De voorspelde biomassa opbrengst lag ruim binnen de spreiding van de gemeten waarden. Het model voorspelde bruto primaire productie en ecosysteem respiratie goed en latente warmte flux redelijk goed in vergelijking met metingen.

Voor alle scenario's werd de biomassa gebruikt voor de productie van elektriciteit door vergassing. We selecteerden 22 sites doorheen Europa, met een verscheidenheid aan grondsoorten en klimaten. Voor elk van deze sites vergeleken we de biomassa opbrengst, de netto CO2-balans, de netto energiebalans en de actuele verdamping voor 20 verschillende beheerscenario's voor het huidige en toekomstige klimaat.

De simulaties toonden dat een goede sitekeuze de belangrijkste factor was bij het opzetten van een KOH plantage. Plantages met een gematigd klimaat presteerden beter dan plantages met een mediterraan klimaat. Verdere optimalisaties wezen richting tweejaarlijkse rotaties. Variërende plantdichtheden tussen 5 000 en 15 000 bomen per hectare hadden geen impact op de opbrengst, de netto CO2-balans of de netto energiebalans. In een gematigd klimaat is irrigatie niet aangewezen, omdat het te duur is vanuit energetisch oogpunt. In een mediterraan klimaat echter, worden beperkte watervoorraden en de zomerdroogte tegengegaan door irrigatie. In een toekomstig klimaat was het positieve effect van verhoogde atmosferische CO2-concentraties op de efficiëntie van het watergebruik sterker dan het negatieve effect van de toenemende droogte. Verhoogde atmosferische CO2-concentraties veroorzaakten een opbrengstverhoging en CO2-opname, waardoor KOH een nog meer veelbelovende optie voor hernieuwbare energiewinning wordt.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen