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Faschinenmatten: Wild gewordene Korbflechterei

Wed, 03 Nov 2021 00:00:00 +0000

Bild: Abteufen einer Faschinenmatte für die Entwässerungsschleusen in Den Oever. Quelle: Dienst Zuiderzeewerken, CC BY 3.0 NL. Datum unbekannt.

Küsten- und Flussbefestigungen

Der Klimawandel ist eine unmittelbare Bedrohung für dicht besiedelte Küsten- und Flussgemeinden weltweit. Seit Jahrhunderten haben die Menschen Schutzbauten errichtet, um Überschwemmungen und Erosion zu verhindern: Dämme, Schotten, Wellenbrecher, Buhnen, Deiche und Deckwerke. Heutzutage werden diese Bauwerke in der Regel zumindest teilweise aus energie- und kohlenstoffintensiven Materialien errichtet: Stahlbeton (am häufigsten), Geotextilien, Stahl, Drahtgeflecht, Asphalt. Jedoch waren früher Menschen in der Lage, gut angepasste Fluss- und Küstenschutzanlagen zu bauen, ohne deshalb zur längerfristigen Zerstörung der Umwelt beizutragen.

Eine Inspiration kommt - wenig überraschend - aus den Niederlanden. Das Meer war in den Niederlanden schon lange vor dem Klimawandel eine Bedrohung. Die Niederländer bauten ihr Land teilweise vom Meeresgrund aus auf, legten es mit Windmühlen trocken und umgaben das neu gewonnene Land mit Deichen. Die niederländische Küste hat einen feinkörnigen, sandigen Boden, der der Reibung des Wassers nur wenig Widerstand entgegensetzt. Strömung, Wellen und Schiffsschrauben scheuern den Boden auf und können leicht zum Einsturz von Deichen, Ufern, Kais, Schleusen und Widerlagern führen.

Bild: Deichbruch in Zeeland, in der Nähe von Kats auf Nord-Beveland, 1966. Public domain.

Die Faschinenmatten

Bei stehendem oder langsam fließendem Süß- oder Brackwasser kann die Anpflanzung von Schilf an der Wasserlinie die Flussufer schützen. Bei Salzwasser funktioniert dieser Ansatz jedoch nicht. Er verhindert erst recht keine Schäden durch große Wellen. Vor mindestens 400 Jahren haben die Niederländer eine Lösung gefunden: die Faschinenmatte. Eine Faschinenmatte besteht aus Tausenden von feinen Zweigen, hauptsächlich von Weidenbäumen. Diese werden zu einer stabilen Matte verwoben, die auf den Grund eines Kanals, einer Flussmündung oder eines Flusses gelegt wird. Eine Faschinenmatte kann Teile eines Flussufers oder Deichs bedecken.

Die Faschinenmatten waren häufig rechteckig und hatten eine große Fläche: in der Regel zwischen 20 und 30 Metern breit und bis zu 150 Metern lang, manchmal auch länger. Die Strukturen wurden an Land hergestellt, zu ihrem Einsatzort geschleppt und dann auf den Grund gesenkt indem sie mit Schutt beschwert wurden. Alles geschah von Hand. Das Holz für das Flechten der Matten kam aus nahegelegenen Niederwaldplantagen.

Bild: Herstellung einer Faschinenmatte, Haringvliet, 1956. Public domain.

Lebenserwartung: Jahrhunderte

Es ist nicht klar, wann genau die Niederländer damit begannen, Faschinenmatten zu verwenden. Die älteste Darstellung ist ein Gemälde von Matthias Withoos aus dem Jahr 1676, auf dem die Reparatur eines Deichs dargestellt ist. Es gibt jedoch bereits im sechzehnten Jahrhundert Hinweise auf Reisigkonstruktionen im Wasserbau. Viele Faschinenmatten sind noch heute funktionsfähig, Jahrhunderte nach ihrer Herstellung. Weidenholz wird unter Wasser steinhart und verrottet fast nicht. Untersuchungen in den späten 1960er Jahren ergaben, dass die meisten Faschinenmatten, die mehr als 100 Jahre lang unter Wasser lagen - einige stammen aus den frühen 1820er Jahren - intakt geblieben sind.

Wir wissen nicht, wie viele Faschinenmatten noch auf dem Grund der niederländischen Gewässer ihren Dienst tun, aber es gibt sie fast überall. Die meisten Daten stammen aus der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg, als die Niederländer diese Technik in großem Umfang einsetzten. Im Jahr 1953 kam es in den Niederlanden zu einer Flutkatastrophe. Aus dieser Erfahrung entstanden die Deltawerke, eine Reihe von ehrgeizigen Bauvorhaben zum Schutz des Landes vor dem Meer.

Bild: Faschinenmatten im Nationalpark De Biesbosch, 1968. Public Domain.

Faschinenmatten waren ein wesentlicher Bestandteil dieses Vorhabens. Die Niederländer legten beispielsweise zwischen 1960 und 1966 200.000 m2 Faschinenmatten bei den Westfriesischen Inseln an. Zwischen 1954 und 1967 wurden bei Arbeiten an den Flüssen im ganzen Land 1.200.000 m2 Faschinenmatten auf dem Grund versenkt.

Flechten einer Faschinenmatte

Die Herstellung einer Faschinenmatte war ein Handwerk, das hauptsächlich aus Knoten und Flechten bestand. In Gezeitengebieten flochten die Niederländer Faschinenmatten auf Wattflächen, die bei Ebbe trocken lagen. Das bedeutete, dass die Arbeit schnell vonstatten gehen musste. Wenn die Flut wieder einsetzte, begann die Struktur zu schwimmen - und sie musste stabil genug sein, um nicht abzutreiben. Die Fertigstellung der Faschinenmatte konnte bei der nächsten Ebbe erfolgen oder sogar noch während die Konstruktion schwamm.

Die Handwerker begannen damit, Reisig zu Bündeln oder Streifen zu flechten, die als Faschinen bezeichnet wurden (“wiepen” auf Niederländisch). Die Faschinen waren bis zu 50 m lang, hatten einen Durchmesser von etwa 30-50 cm und wurden mit dünnen Zweigen zusammengebunden. Die Faschinen dienten als unteres Gerüst, das die Grundlage für die gesamte Konstruktion bildete. Die Bündel wurden im Abstand von etwa einem Meter kreuzweise übereinander gelegt und an den Kreuzungen mit einem Seil und einem Pfahl gesichert.

Auf dieses Gerüst kam eine 30-40 cm dicke Füllung aus zwei übereinander liegenden Lagen Reisig. Dazwischen kam eine Schilfschicht, die die Faschinenmatte sandfest machte. Dann wurde ein oberes Gerüst aus Faschinen gebaut, das mit dem unteren Gerüst identisch war und auf der Füllung lag. Dann befestigten die Männer das Ganze an den Pfosten. Etwa sechs Männer waren nötig, um 100 m2 Faschinenmatte zu bauen.

Bild: Eine Faschinenmatte. Von Jan Muijs, Rijkswaterstaat, 1974, CC BY 3.0 nl.

Bild: Zeichnung einer klassischen Faschinenmatte aus Weidenholz zum Schutz von Gewässersohlen. Quelle: Hollands' Rijshout, Van Breen (1920).

Bild: Herstellen von Faschinen, 1945. Unbekannter Fotograf / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons

Bild: Herstellen von Faschinen, 1952. Harry Pot / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Bild: Faschinen werden transportiert, 1953. Joop van Bilsen / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Bild: Flechten einer Faschinenmatte, 1956. Harry Pot / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Zäune

Als Nächstes flochten die Handwerker Zäune auf eine Faschinenmatte, indem sie um die Stangen an den Kreuzungspunkten der Faschinen Reisig flochten. Diese Reisigzäune ragten weit über die Oberseite der Matten hinaus. Sie verstärkten die Struktur zusätzlich. Außerdem verhinderten sie, dass Schutt, den man zum Beschweren auflud, von der Matte herunterrollte. Dieses Risiko bestand beim Absenken der Faschinenmatte. Die Umzäunung erfüllte auch dann ihre Aufgabe, wenn die Faschinenmatte auf einem steilen Abhang ruhte, z. B. auf einem Deich. Kleinere Steinbrocken konnten von der Strömung mitgerissen werden, die Zäune verhinderten dies. Schließlich versahen die Männer eine Faschinenmatte mit Schleppstützen (Anordnungen von sieben Pfählen, mit denen die Seile fest verbunden wurden), um sie zu vorwärts zu ziehen.

Bild: Auf einer Faschinenmatte Zäune flechten, 1950. Von van Oorschot / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Bild: Die Zäune werden geflochten. Quelle: [Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A1ed44c19-ee2a-450d-bc3c-6e377cae54ef), B. Hakkeling, 1970.

Eine Faschinenmatte absenken

Nachdem die Handwerker eine Faschinenmatte an ihren Bestimmungsort geschleppt und dort verankert hatten, versenkten sie die Konstruktion bis auf den Grund. Zu diesem Zweck beschwerten die Arbeiter die Faschinenmatte mit Steinen und Schutt. Diese schwere Arbeit geschah von Hand. Reihen von Handwerkern standen auf Laufstegen und reichten einen 10 bis 30 kg schweren Stein nach dem anderen weiter. Arbeiter mit Schubkarren transportierten den Schutt vom Land oder schaufelten ihn direkt von einem Boot auf die Faschinenmatte.

Auf See wurden für einen Quadratmeter Faschinenmatte etwa 200 kg Steine zum Versenken benötigt. Das meiste Gewicht wurde an den Rändern angebracht, um zu verhindern, dass die Faschinenmatte beim Absenken umkippt. Sobald die Struktur den Grund erreicht hatte, fügte man weitere 1.000 kg schwerere Steine hinzu. Auf Flüssen wurde weniger Gewicht benötigt: nur etwa 120 Kilogramm für das Absenken einer Faschinenmatratze und etwa 300 Kilogramm, um sie in Position zu halten. Genügend Steine zu finden, war viel problematischer als Reisig zu finden. Die Steine mussten von weit her mit dem Schiff herangeschafft werden.

Die Faschinenmatten konnten nur bei ruhiger See und geringer Strömung versenkt werden, daher waren die zeitlichen Abläufe entscheidend. Das Wasser muss im Stau sein, das ist während eines Zeitraums von wenigen Minuten der Fall, genau zwischen Ebbe und Flut. Dieser Zeitraum wurde optimal ausgenutzt, auch wenn dies bedeutete, dass die Arbeiten teilweise nachts durchgeführt werden mussten.

Bild: Arbeiter richten Faschinenmatten für den Bau von Schleusen im Haringvliet bei Hellevoetsluis, 1956. Von Anefo, CC0.

Bild: Absenken einer Faschinenmatte, 1968. Vom Nationaal Archief, CC0.

Bild: Befestigung des Boulevards von Vlissingen, 1958. By Anefo, CC0.

Bild: Deichbefestigung nahe von Ouwerkerk auf Duiveland, 1953. Von Joop van Bilsen / Anefo, CC0.

Bild: Absenken einer Faschinenmatte. Quelle: [Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A1ed44c19-ee2a-450d-bc3c-6e377cae54ef), B. Hakkeling, 1970.

Bild: Das Absenken einer Faschinenmatte wird vorbereitet. Quelle: [Holland’s rijshout](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A72029c69-9567-4ad9-8883-ff428cf7d68b), L.G. van Breen, 1920.

Bild: Verankerung einer Faschinenmatte. Beachte die Schleppstütze im Vordergrund. Joop van Bilsen / Anefo, CC0.

Übereinanderliegende Faschinenmatten

Eine Faschinenmatte an der richtigen Stelle zu platzieren, war herausfordernd. Es war schwierig, sie präzise zu versenken. Einigen Quellen zufolge war zwischen benachbarten Faschinenmatten oft ein Abstand von 2-5 Metern vorgesehen. Ein Überlappen sollte vermieden werden da die Strömung das obere Stück anheben und umdrehen könnte.

Gerrit Jan Schiereck, ein pensionierter Professor für Wasserbau und ehemaliger Mitarbeiter des niederländischen Bauamtes, ist jedoch anderer Meinung: “Im Gegensatz zu dem, was in manchen Büchern steht, war es notwendig, dass sich die Faschinenmatratzen teilweise überlappen.” ¹

Nicht alle Faschinenmatten waren rechteckig. Bei Anschlüssen an bestehende Werke, in Flussbiegungen und bei anderen Unregelmäßigkeiten konnten sie die Form eines Trapezes oder eines unregelmäßigen Vierecks annehmen. Stücke mit abgeschnittenen Ecken wurden jedoch nach Möglichkeit vermieden.

Bild: Ungünstig abgesenkte Faschinenmatten in einer Flussbiegung. Quelle: [Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A1ed44c19-ee2a-450d-bc3c-6e377cae54ef), B. Hakkeling, 1970.

Bild: Eine Sammlung von Faschinenmatten. [Holland’s rijshout](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A72029c69-9567-4ad9-8883-ff428cf7d68b), L.G. van Breen, 1920.

Gezeiten-Niederwald

Dass Faschinenmatten eingesetzt wurden, stand in enger Verbindung mit der groß angelegten Reisigholzproduktion in Niederwaldplantagen. Wie wir in einem früheren Artikel gesehen haben, ernteten unsere Vorfahren das Holz, indem sie Bäume beschnitten, anstatt sie zu fällen. Die niederländischen Weidenplantagen - die “Grienden” - zeichnen sich durch ihre “nassen” Böden aus: hohe Flusspegel oder Gezeiten überschwemmten das Land gelegentlich. Im Gegensatz zu den meisten anderen Baumarten verträgt die Weide Salzwasser und (vorübergehend) nasse Füße. So konnten die Niederwaldplantagen Flächen nutzen, die für die Landwirtschaft nicht geeignet waren.

Im Jahr 1915 bestanden etwa 14.000 Hektar (140 km2) des niederländischen Waldes aus Gezeiten- oder Flussniederwald, gegenüber 85.000 Hektar “normalem” Niederwald und 155.000 Hektar Hochwald. Die meisten davon lagen entlang der Flussmündungen außerhalb der Deiche und in den Flussgebieten von Südholland und Nordbrabant. Der größte Komplex befand sich im Biesbosch. Mehr als 200 verschiedene Weidenarten wurden in Gezeiten- und Flussniederwaldplantagen angebaut. Auf verarmten Böden pflanzten die Niederländer Erlen zwischen die Weiden. Die herabfallenden Blätter der Erlen düngten die Böden und erhöhten Lebensdauer und Ertrag der Weiden.

Oft umgab ein Kai die gezeitenabhängigen Niederwaldplantagen. Er hielt bei normaler Flut das Wasser ab. Nur im Winter, bei Sturmflut, wurde die Plantage überschwemmt. Schütze sorgten dafür, dass das Wasser langsam genug abfloss, damit sich der Schlamm absetzen und den Boden düngen konnte. Gräben durchzogen die Plantagen und dienten der Entwässerung - stehendes Wasser schadet den Pflanzen. Die Arbeiter nutzten die engen Kanäle auch, um das Reisig mit Booten aus den Plantagen zu transportieren. Die Flussniederwaldplantagen lagen innerhalb der Deiche. Hier bestimmte der Grundwasserspiegel - beeinflusst durch die nahe gelegenen Flüsse - das Umfeld für die Bäume.

Die Holzernte war ebenso arbeitsintensiv wie das Flechten der Faschinenmatten. Die Arbeit erfolgte ausschließlich von Hand und konzentrierte sich auf die Wintermonate. Die Plantagenarbeiter hackten das Reisig nach dem Laubfall und banden die Äste zu Bündeln. Sie setzten auch neue Stecklinge in den Boden, baggerten die Gräben aus und entfernten das Holz. Die meisten Arbeiter in den Niederwaldplantagen waren Tagelöhner in einer Jahreszeit, in der es nur wenig landwirtschaftliche Arbeit gab. Sie schliefen meist in kleinen Unterkünften oder auf kleinen Booten auf den Plantagen. ²

Bild: Außendeich-Weidenfeld an der Alten Maas (Carnisse Grienden). Von Ceinturion, (CC BY-SA 3.0).

Bild: Der Biesbosch in 1908. Quelle: [Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013](http://www.ecologischadviesbureaumaes.nl/429_I.pdf). Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Bild: Ein Gezeiten-Niederwald (Anna-Jacominaplaat) in 1950. Quelle: [Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013](http://www.ecologischadviesbureaumaes.nl/429_I.pdf). Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Bild: Graben in einem Gezeiten-Niederwald (1930-1950). Quelle: [Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013](http://www.ecologischadviesbureaumaes.nl/429_I.pdf). Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Bild: Arbeiterhütte auf einer Anhöhe. Quelle: Regionaal Archief Dordrecht. (CC-BY-SA 4.0).

Hausboot in einem Gezeiten-Niederwald. Quelle: Regionaal Archief Dordrecht. (CC-BY-SA 4.0).

Entwicklung während der 1960er Jahre

Nach den katastrophalen Überschwemmungen in den 1950er Jahren setzten die Niederländer eine Arbeitsgruppe ein, um Methoden zu finden, die Arbeit einsparen und die Produktion verbessern helfen. Das Flechten der Faschinen, das etwa ein Drittel aller Arbeitsstunden bei der Herstellung einer Faschinenmatte ausmachte, war der erste Vorgang, der mechanisiert wurde. Eine “Faschinenmaschine”, die mit einem 2-PS-Dieselmotor betrieben wurde, kam 1956 auf den Markt. Sie konnte 10.000 Faschinen pro Woche herstellen und lieferte genug Material für 2.300 m2 Faschinenmatten. Ab den 1950er Jahren setzten die Niederländer auch Kräne und Vibrationsrüttler ein, um den Schutt zu bewegen, und sie bauten Kaianlagen, um die Faschinenmatten an großen Hängen direkt am Wasser zu flechten. Dies machte den Bau einer Faschinenmatte unabhängig von den Gezeiten und ermöglichte eine bessere Arbeitsorganisation. Auch die Techniken zum Absenken der Strukturen entwickelten sich weiter.

Schließlich konnte durch die Erfindung von Geotextilien als geeignete Sandfilter der Bedarf an geschlagenem Holz gesenkt werden. Dies war entscheidend, denn die damals im Land vorhandenen Weidenfelder konnten nicht die für das Deltaprojekt benötigten Mengen liefern. Die niederländischen Gezeiten- und Flussniederwaldplantagen dienten unterschiedlichen Zwecken, und Faschinenmatten machten nur einen kleinen Anteil aus. Viel wichtiger waren das Flechten von Körben und Kisten und vor allem der Bau von Reifen für die Herstellung von Heringsfässern, einem wichtigen Exportprodukt der Niederlande zu jener Zeit. Die Niederländer verwendeten die Abfälle aus der Reifenherstellung sogar zum Flechten von Faschinenmatten. Nach dem Ersten Weltkrieg verdrängten jedoch Eisenbänder und andere Verpackungsmaterialien die Reifenherstellung vom Markt. Außerdem erleichterten fossile Brennstoffe die Trockenhaltung der Polder, so dass immer weniger Land für die Anpflanzung von Niederwald zur Verfügung stand. Von den 14 000 Hektar Gezeiten- und Flussniederwald im Jahr 1915 waren 1983 nur noch 2 000 Hektar übrig.

Die Verwendung der traditionellen Faschinenmatten - ohne Geotextilien - ist fast vollständig verschwunden. In Naturschutzgebieten werden sie jedoch nach wie vor verwendet, und in letzter Zeit ist das Interesse an ihnen wieder gestiegen. Die Herstellung von Stahl, Beton und Kunststoff setzt Kohlenstoffemissionen frei und verursacht auch andere Formen der Umweltverschmutzung. Traditionelle Faschinenmatten hingegen entziehen der Atmosphäre Kohlenstoff und speichern ihn für einige Jahrhunderte auf dem Meeresboden - ohne Umweltverschmutzung oder fossile Brennstoffe.

Dank an Gerrit Jan Schiereck, Bart Schultz, und Alice Essam.

Quellen:

De Bruin, Dick, and Bart Schultz. “A simple start with far‐reaching consequences.” Irrigation and Drainage: The journal of the International Commission on Irrigation and Drainage 52.1 (2003): 51-63.

Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop, B. Hakkeling, 1970.

JW van Westen, Ontwerp en uitvoering van zinkwerken, 1969.

Holland’s rijshout, L.G. van Breen, 1920.

J.A.M. Schepers, Een landelijk overzicht van de grienden, 1988

Getijdenbossen, F.W. Rappard, 1971

Rijshout-, riet- en stroconstructies, J.C Visser 1954

Stroomzinken 1967-1968, H.Y. Wenning

De teelt van griend- en teenhout in nederland en het naburige vlaanderen. DWP Wisboom van Giessendam, 1878.

Geschiedenis van de techniek in nederland. De wording van een moderne samenleving. 1800-1890, deel III. H.W. Lintsen, 1993.

Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013. Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Telefonat am 2. November 2021. ↩︎
So weit ich es ermitteln konnte, ist die große Faschinenmatte fast ausschließlich eine holländische Technologie. Allerdings führten holländische Ingenieure wie Johannis de Rijke die Faschinenmatten in Japan ein, und zwar in der Meiji-Periode (1868-1912). Hier wurde sie aus Bambus hergestellt. Vor einigen Jahren wendeten die Japaner die Technologie in der Region Hokuriku nach wie vor an. Niederwald-Pflanzungen entlang von Flüssen gab es auch im heutigen Belgien (in der Umgebung von Bornem) und Polen, aber diese Pflanzungen wurden ausschließlich für Korbwaren genutzt. ↩︎

Wie man wieder nachhaltig Energie aus Biomasse bekommt

Sun, 20 Sep 2020 00:00:00 +0000

Abbildung: Kopfbäume in Deutschland. Bild: René Schröder (CC BY-SA 4.0).

Wie soll das Fällen von Bäumen nachhaltig sein?

Das Befürworten von Biomasse als erneuerbare Energiequelle, welche fossile Brennstoffe ersetzen soll, ist ein umstrittenes und kontroverses Thema unter Umweltschützern geworden. Die Kommentare unter dem letzten Artikel, welcher die Nutzung thermoelektrischer Öfen als Inhalt hatte, illustrieren dies gut:

“Wie der neue Film ‘Planet of the Humans’ gezeigt hat, ist Biomasse - auch genannt: tote Bäume - überhaupt keine erneuerbare Energiequelle, auch wenn die EU diese als solche deklariert.”
“Wie soll das Fällen von Bäumen nachhaltig sein?”
“Der Artikel versäumt es anzumerken, dass ein Holzofen mehr CO2 produziert als ein Kohlekraftwerk für jede Tonne Holz/Kohle, die verbrennt wird.”
“Das ist purer Wahnsinn. Bäume zu verbrennen um unseren CO2-Fußabdruck zu reduzieren ist ein Oxymoron.”
“Nur der CO2-Fußabdruck für sich ist schon entsetzlich.”
“Das größte Problem daran, etwas zu verbrennen, ist: Einmal verbrannt, ist es für immer weg.”
“Die einzige naive Frage die ich zu diesem lächerlichen Artikel hinzufügen kann ist: Wo soll all das Holz herkommen?”

Anders als die Kommentare vermuten lassen, versucht der Artikel nicht zu befürworten, Biomasse als Energiequelle weiter auszubauen. Stattdessen legt er dar, dass bereits brennende Biomassefeuer - benutzt von rund 40% der heutigen Weltbevölkerung - Elektrizität als Nebenprodukt produzieren könnten, sofern sie mit thermoelektrischen Modulen ausgerüstet würden.

Gleichwohl sind mehrere Kommentatoren bei ihrer Kritik geblieben, nachdem sie den Artikel nochmal genauer gelesen hatten. Einer von ihnen schrieb: “Wir sollten versuchen das Verbrennen von Biomasse weltweit zu beseitigen, anstatt es attraktiver zu machen.”

Scheinbar hat sich die Hightechdenkweise in den Köpfen (urbaner) Umweltschützer so weit ausgebreitet, dass sie Biomasse als inhärent bedenkliche Energiequelle ansehen - ähnlich wie fossile Brennstoffe. Nur damit keine Missverständnisse aufkommen, die Kritiker sind durchaus im Recht nicht nachhaltige Praktiken in der Biomasseproduktion anzuprangern. Diese sind aber das Ergebnis eines relativ jungen, “industriellen” Ansatzes der Forstwirtschaft. Wenn wir hingegen historische Praktiken in der Forstwirtschaft betrachten, sehen wir, dass Biomasse potentiell eine der nachhaltigsten Energiequellen auf diesem Planeten ist.

Der Niederwald: Holz ernten, ohne Bäume zu töten

Heutzutage wird das meiste Holz geerntet, indem Bäume getötet werden. Vor der industriellen Revolution wurde viel Holz von lebenden Bäumen geerntet, indem diese geschneitelt wurden. Das Prinzip hinter der Schneitelung basiert auf der natürlichen Fähigkeit von vielen Laubbaumarten aus beschädigten Stämmen oder Wurzeln neu auszutreiben - Schäden wegen Feuer, Wind- oder Schneebruch, Tieren wie Biber, Krankheiten oder (an Hängen) Steinschlag. Forstwirtschaft auf Basis der Schneitelung beinhaltet, Bäume nahe dem Boden abzuschneiden (“Auf den Stock setzen”), welche dann an dem Stumpf (der dann Stock genannt wird) mehrere neue Austriebe entwickelt (der Stockausschlag) und so einen vielstämmigen neuen Baum wachsen lassen. Ein Wald der auf diese Weise gewachsen ist, nennt man Niederwald.

Abbildung: Stockausschlag. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Abbildung: Ein frisch geschneiteltes Stück Eichenwald. Bildquelle: Henk vD. (CC BY-SA 3.0)

Abbildung: Niederwald in Surrey, England. Bildquelle: Martinvl (CC BY-SA 4.0)

Wenn wir an forstwirtschaftlich genutzte Wälder denken, stellen wir uns einen Wald mit dicht gestellten, hohen Bäumen vor. Allerdings waren, bis zum Anfang des zwanzigsten Jahrhunderts, mindestens die Hälfte der Wälder in Europa Niederwälder, mit einem eher buschartigem Erscheinungsbild. ¹ Das Schneiteln von Bäumen kann man bis in die Steinzeit zurück verfolgen, als Menschen Pfahlbauten und Holzstege quer durch prähistorische Moorlandschaften errichteten und dabei tausende Äste und Stämme gleicher Größe benutzten - etwas das man nur mit Niederwald erreichen kann ²

Karten: Die ungefähre historische Ausbreitung von Niederwäldern in der Tschechischen Republik (oben) und Spanien (unten). Quelle: \"Coppice forests in Europe\", siehe [^1]

Seitdem war diese Technik die Standardvorgehensweise um Holz zu produzieren - nicht nur in Europa, sondern praktisch auf der ganzen Welt. Während dem 18. und 19. Jahrhundert breiteten sich, mit dem Beginn industrieller Aktivitäten (Glas-, Eisen-, Ziegel und Kalkproduktion) und dem damit verbundenen steigenden Druck auf die Holzreserven, Niederwälder stark aus.

Kurze Erntezyklen

Weil die jungen Triebe des Stockausschlags auf ein bereits gut ausgebildetes Wurzelsystem zurück greifen können, produziert Niederwald Holz schneller als einzelne, hohe aus Kernwuchs gewachsene Stämme. Beziehungsweise etwas genauer: Obwohl die Effizienz der Photosynthese gleich ist, produziert ein hoher Stamm mehr Biomasse unter dem Boden (in den Wurzeln), während ein geschneitelter Baum mehr Biomasse über dem Boden produziert (im Stockausschlag) - was offensichtlich sinnvoller für die Ernte ist. ³ Auch deswegen wurden beim Schneiteln für gewöhnlich kurze Erntezyklen benutzt, meist zwischen zwei und vier Jahren, wobei auch jährliche Ernten und Zyklen bis zu 12 Jahren vorgekommen sind.

Bilder: Niederwald mit unterschiedlichen Erntezyklen. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Aufgrund dieser kurzen Zyklen war Niederwald eine sehr schnelle, regelmäßige und verlässliche Quelle von Feuerholz. Oft wurde er in die gleiche Anzahl an Parzellen geteilt, wie die vorgesehenen Jahre des Erntezyklus. Falls zum Beispiel alle drei Jahre Holz geerntet werden soll, wurde der (Nieder-)Wald in drei Teile geteilt, von denen einer jedes Jahr abgeerntet (geschneitelt) wurde. Kurze Erntezyklen bedeuteten auch, dass es nur wenige Jahre benötigt hat um das CO2, welches beim Verbrennen des Holzes frei wird, mit dem vom neu wachsenden Holz aufgenommenem CO2 zu kompensieren, wodurch der Niederwald tatsächlich klimaneutral wurde. In sehr kurzen Zyklen konnte das neue Holz bereits geerntet werden, wenn die letzte Ernte gerade trocken genug für den Ofen geworden ist.

Manche Baumarten verlieren ihre Regenerationsfähigkeit am Stock mit dem Alter. Nach mehreren Ernten konnten diese Bäume entweder komplett gefällt und durch einen neuen Baum ersetzt, oder zu einem Niederwald mit längerem Erntezyklus gemacht werden. Andere Baumarten behalten ihre Fähigkeit zum Stockausschlag ihr ganzes Leben und können so für Jahrhunderte, vor allem auf guten Böden und mit guter Bewässerung, Triebe zur Verfügung stellen. Lebende Stöcke können über 1.000 Jahre alt werden.

Biodiversität

Ein Niederwald könnte als “Wald” oder “Plantage” bezeichnet werden, aber tatsächlich ist es weder noch - eher irgendetwas dazwischen. Obwohl sie von Menschen bewirtschaftet werden, sind Niederwälder nicht umweltunverträglich. Ganz im Gegenteil: Das Ernten von Holz von lebenden Bäumen anstelle vom Fällen und damit Töten der Bäume ist nützlich für die Lebensformen, die von den Bäumen abhängen. Niederwälder können eine höhere Biodiversität haben als unbewirtschaftete Wälder, da sie stets Bereiche unterschiedlicher Stufen von Licht und Entwicklung haben. Nichts davon trifft auf industrielle Holzplantagen zu, welche wenig bis gar keine anderen Pflanzen oder Tiere beheimaten können und lange Erntezyklen von mindestens zwanzig Jahren haben.

Abbildung: Niederwald in den Niederlanden. Bildquelle: K. Vliet (CC BY-SA 4.0)

Abbildung: Niederwald aus Edelkastanien im Flexham Park, Sussex, England. Bildquelle: Charlesdrakew, public domain.

Unsere Vorfahren haben ebenfalls einzelne, hohe Stämme mit großem Stammumfang gefällt - nur eben nicht für Feuerholz. Hohe Stämme wurden nur “getötet”, wenn großes Bauholz notwendig war, z.B. für den Bau von Schiffen, Gebäuden, Brücken oder Windmühlen. ⁴ Es gab auch Niederwälder, in denen man einzelne, hohe Stämme mehrere Jahrzehnte alt werden ließ, während das umgebende Unterholz des Niederwalds regelmäßig geerntet wurde (ein sogenannter “Mittelwald”, eine Mischung aus Niederwald und Hochwald). Allerdings konnten auch diese einzelnen, hohen Stämme teilweise geschneitelt werden, zum Beispiel indem die Seitenäste geerntet wurden, während sie noch am Leben waren (Astschneiteln).

Mehrzweckbäume

Die archetypische Holzplantage, angepriesen von der industriellen Welt, beinhaltet regelmäßig angeordnete Reihen von Bäumen gleichen Alters in Monokultur, mit einem einzigen Endprodukt - Bauholz, Papierholz oder Brennholz. Im Gegensatz dazu hatten geschneitelte Bäume in vorindustriellen Niederwäldern mehrere Zwecke. Sie lieferten Brennholz, aber auch Bauholz und Tierfutter.

Die gewünschte Holzdimension, festgelegt durch die geplante Nutzung der Triebe, legte die Länge des Erntezykluses fest. Und da nicht jede Art von Holz sich für jede Art der Benutzung eignet, bestanden Niederwälder häufig aus mehreren Baumarten unterschiedlichen Alters. Mehrere Altersklassen von Stämmen konnten sogar am gleichen Stock geerntet werden (“selektives Schneiteln”), und auch die Längen der Erntezyklen konnten sich im Laufe der Zeit auch an die Bedürfnisse und Prioritäten der ökonomischen Aktivitäten anpassen.

Abbildung: Ein kleines Waldstück mit einer vielfältigen Mischung aus Niederwald, Kopfbäumen und normalen Stämmen. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Geschneitelte Triebe konnten für beinahe alles verwendet werden, was von einer Gemeinschaft benötigt wurde. ⁵ Junge Weidentriebe zum Beispiel, welche sehr biegsam sind, wurden zu Körben und Kisten geflochten, während Edelkastanienäste für alle Arten von Fässern benutzt wurden, da sich diese nach dem Schnitt weder ausdehnen noch eingehen. Eschen und Palmweiden, mit ihrem geraden, festen Holz wurden für Griffe von Besen, Äxten, Schaufeln, Rechen und anderem Werkzeug benutzt.

Junge Haselnussruten wurden über ihre gesamte Länge gespalten und zwischen die hölzernen Balken von Gebäuden geflochten, um diese dann mit Lehm oder Kuhdung zu verschließen - sogenannte Flechtwerkwände, bzw. Gefach, welches sich später zum Fachwerk weiterentwickelte. Haselnussruten hielten auch Strohdächer zusammen. Erle und Weide, welche beinahe endlose Haltbarkeit unter Wasser haben, wurden als Pfahlfundament oder Flussuferverstärkung benutzt. Das Bauholz, das aus einem Niederwald geerntet wurde, hat nicht seine Energielieferung reduziert, da die gebauten Gegenstände für gewöhnlich lokal benutzt wurden, und am Ende ihrer Lebensdauer immer noch als Feuerholz verbrannt werden konnten.

Abbildung: Astschneiteln für Tierfutter in der Leikanger Kommune, Norwegen. Bildquelle: Leif Hauge. Quelle: [^19]

Niederwälder lieferten auch Nahrung. Auf der einen Seite versorgten sie Menschen mit Früchten, Beeren, Trüffeln, Nüssen, Pilzen, Kräutern, Honig und Wild. Auf der anderen Seite waren sie eine wichtige Quelle von Winterfutter für Nutztiere. Vor der industriellen Revolution wurden viele Schafe und Ziegen mit sogenanntem “Schaflaub”, “Futterlaub”, bzw. “Laubheu” gefüttert - Blätter mit oder ohne Zweige. ⁶

Ulme oder Esche zählten zu den nahrhaftesten Arten, aber Schafe bekamen auch Birke, Haselnuss, Linde, Traubenkirsche und sogar Eiche, während Ziegen auch Erle zugefüttert wurde. In bergigen Regionen wurden auch Pferden, Rindern, Schweinen und Seidenraupen Laubheu gegeben. Futterlaub wurde in Erntezyklen von drei bis sechs Jahren geschnitten, wenn die Zweige das höchste Verhältnis von Laub zu Holz aufweisen. Wenn das Laub von den Tieren gegessen wurde, konnte das verbleibende Holz immer noch verbrannt werden.

Kopfbäume & Hecken

Geschneitelte Stöcke sind vor grasenden Tieren ungeschützt, vor allem wenn der Stockausschlag noch sehr jung ist. Um den Niederwald vor Tieren zu schützen, wurden daher für gewöhnlich Zäune, Hecken oder Gräben um ihn herum angelegt. Im Gegensatz dazu war es mit Kopfbäumen (entstanden durch Kopfschneitelung) möglich, Tiere und Bäume auf der gleichen Fläche zu halten. Kopfbäume werden auch geschneitelt, aber auf einer Höhe von mindestens zwei Metern, um die jungen Triebe außer Reichweite grasender Tiere wachsen zu lassen.

Illustration: Verschiedene Arten der Schneitelung. Bildquelle: Helen J. Read, siehe [^1]

Abbildung: Kopfbäume in Segovia, Spain. Bildquelle: [Ecologistas en Acción](https://www.ecologistasenaccion.org/35724/).

Bewaldete Wiesen und Weiden - ein Mosaik aus Weide und Wald - vereinte das Grasen von Tieren mit der Produktion von Futter, Brennholz und/oder Bauholz mit Kopfbäumen. Bei der “Eichelmast” wurden Schweine im Herbst in einen Kopfbaumwald aus Eichen geschickt, damit sie die heruntergefallenen Eicheln fressen konnten. Dieses System war die Hauptsäule der Schweinefleischproduktion in Europa für Jahrhunderte. ⁷ Die Streuobstwiese vereinte den Obstanbau mit Weidelandhaltung – kopfgeschneitelte Obstbäume boten den Tieren Schatten, während diese außer Reichweite des Obstes waren, aber die Bäume düngten.

Abbildung: Wald oder Wiese? Etwas zwischen drin. Eine \"Dehesa\" (beweideter Eichenhain einer Schweinefarm) in Spanien. Bildquelle: Basotxerri (CC BY-SA 4.0).

Abbildung: Rinder grasen zwischen Kopfbäumen in Huelva, Spanien. (CC BY-SA 2.5)

Abbildung: Eine Streuobstwiese umgeben von einer Lebendhecke in Rijkhoven, Belgien. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Während Landwirtschaft und Forstwirtschaft heutzutage strikt getrennte Aktivitäten sind, war in früheren Tagen der Bauernhof der Wald und der Wald der Bauernhof. Es würde viel Sinn ergeben, diese beiden wieder zusammen zu führen, da die Land- und Viehwirtschaft - nicht die Holzwirtschaft - der Hauptverantwortliche für Entwaldung und Abholzung ist. Solange Bäume Tierfutter liefern, sollte Fleisch- und Milchproduktion nicht zu einer Abholzung führen. Wenn Getreide im gleichen Feld angebaut werden können wie Bäume, so sollte auch die Landwirtschaft nicht zu einer Abholzung führen. Bewaldete Bauernhöfe würden auch zu einer artgerechteren Tierhaltung, fruchtbareren Böden und besserem Erosionsschutz führen.

Streifenbepflanzungen

Aufwändige Plantagen konnten aus Niederwald oder Kopfbäumen bestehen, und wurden häufig als Gemeingut gepflegt. Allerdings wurde die Schneitelung nicht nur bei großflächigen Waldplantagen benutzt. Kleine Wäldchen zwischen Feldern, oder neben einem ländlichen Haus wurden ebenfalls von einem einzelnen Haushalt geschneitelt und gepflegt. Größere Mengen Holz wuchs auch in linienförmiger Bepflanzung um das Hofgelände, Felder und Wiesen, neben Gebäuden, entlang von Wegen, Straßen und Wasserläufen. Geschneitelte Bäume und Büsche konnten so Baumreihen wie Halballeen, Alleen oder auch eine dichte Hecke bilden (Anm. des Übersetzers: Im Deutschen gibt es hier noch die Unterscheidungen “Niederhecke”, “Hochhecke” und “Baumhecke”). ⁸

Abbildung: Heckenlandschaft in der Normandie, Frankreich, ca. 1940. Bildquelle: W Wolny, public domain.

Abbildung: Streifenbepflanzungen in Flandern, Belgien. Ausschnitt aus der Ferraris Karte, 1771-78.

Obwohl Streifenbepflanzung für gewöhnlich mit englischen Hecken assoziiert wird, waren sie in weiten Teilen Europas verbreitet. Im Jahre 1804 brachte der englische Historiker Abbé Mann seiner Verwunderung Ausdruck, als er über seinen Besuch in Flandern (heutiger Teil Belgiens) schrieb: “Alle Felder sind umgeben von Hecken, und dicht besetzt mit Bäumen, in einem solchen Maße, dass die gesamte Landschaft, von einer kleinen Erhöhung aus betrachtet, wie ein großer, ununterbrochener Wald erscheint.”. Typisch für diese Region war die große Anzahl an Kopfbäumen. ⁸

Wie Niederwälder waren Streifenbepflanzungen vielfältig und versorgten die Menschen mit Brennholz, Bauholz und Laubheu. Im Gegensatz zu Niederwäldern, hatten diese allerdings noch eine zusätzliche Funktion, abhängig von ihrem Standort. ⁹ Eine davon waren Grundstücksgrenzen: um Nutzvieh drinnen und wilde Tiere oder Rinder auf Gemeineigentum draußen zu halten. Es gab viele verschiedene Techniken um Hecken undurchdringlich zu machen, selbst für kleine Tiere wie Hasen oder Kaninchen. Um Weiden herum konnten Hecken oder Reihen von dicht gepflanzten Kopfbäumen, größere Tiere wie Kühe aufhalten. Wenn Weidenruten eingeflochten wurden, konnten solche Bepflanzungen auch kleine Tiere stoppen (“Gebück”). ⁸

Abbildung: Ausschnitt eines Eibengebücks. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Abbildung: Eine Hecke. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Abbildung: Kopfbaumhecke in Nieuwekerken, Belgien. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Abbildung: Niederwaldstöcke in einer Weide. Bildquelle: Jan Bastiaens.

Streifenbepflanzungen boten auch Schutz gegen das Wetter. Hecken schützten Felder, Streuobstwiesen und Gemüsegärten gegen Wind, welcher den Boden erodieren und die Ernte beschädigen konnte (Anm. des Übersetzers: diese werden heutzutage auch Windschutzstreifen genannt). In wärmeren Gefilden schützten Bäume Getreide vor der Sonne und düngten die Böden. Kopfgeschneitelte Linden (Kopflinden), die ein sehr dichtes Blätterdach haben, wurden oft direkt neben Fachwerkhäuser gebaut, um sie vor Wind, Regen und Sonne zu schützen. ¹⁰

Misthaufen wurden von einem oder mehreren Bäumen geschützt, damit die wertvolle Ressource nicht wegen Wind und Sonne verdunsten konnte. Im Hof einer Wassermühle wurde das hölzerne Wasserrad von einem Baum überdacht, um ein Eingehen oder Ausdehnen des Holzes in Zeiten der Dürre oder Inaktivität zu vermeiden. ⁸

Abbildung: Ein Kopfbaum schützt ein Wasserrad. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Abbildung: Kopflinden schützen ein Bauernhofgebäude in Nederbrakel, Belgien. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Der Standort zählt

Entlang von Wegen, Straßen und Wasserläufen hatten Streifenbepflanzungen die meisten der standortspezifischen Funktionen wie auf Höfen. Rinder und Schweine wurden entlang bestimmter, von Hecken oder Gebück gesäumter Wege getrieben. Mit dem Erscheinen der Eisenbahn, halfen Hecken Kollisionen mit Tieren zu vermeiden. Sie schützten Reisende vor Wetter und kennzeichneten die Route, so dass Menschen und Tiere in verschneiten Landstrichen nicht vom Weg abkamen. Sie verhinderten auch Erosion an Flussufern und Hohlwegen.

Alle Aufgaben von Linienbepflanzung konnte auch von toten Holzzäunen geleistet werden, die leichter bewegt werden können, weniger Platz verbrauchen, keine Licht- und Nährstoffkonkurrenz zur Ernte bilden, und in kurzer Zeit errichtet werden können. ¹¹ Allerdings wurden lebende Hecken in Zeiten und Orten mit Holzmangel bevorzugt (und manchmal vorgeschrieben), da sie eine andauernde Holzquelle darstellen, während Holzzäune ein andauernder Holzverbraucher waren. Ein Holzzaun mag kurzfristig Platz und Zeit sparen, aber er setzt voraus, dass sein Holz für Errichtung und Instandhaltung woanders im Umland angebaut und geerntet werden muss.

Abbildung: Kopfbaumhecke in Belgien. Bildquelle: Geert Van der Linden.

Die Benutzung lokaler Holzreserven wurde maximiert. Zum Beispiel war der Baum, der neben ein Wasserrad gepflanzt wurde nicht irgendein Baum. Es war Hartriegel oder Ulme, deren Holz am Besten geeignet für das Getriebe der Mühle war. Wenn ein Ersatzteil für eine Reparatur benötigt wurde, konnte das Holz direkt neben der Mühle geerntet werden. Ebenso wurden Hecken entlang von Straßen dazu benutzt, um diese Instand zu halten. Die jungen Triebe wurden zu Bündeln zusammengebunden und als Fundament benutzt, oder um Schlaglöcher zu stopfen. Da die Bäume geschneitelt und nicht gefällt wurden, ging keine Funktion je auf Kosten einer anderen.

Wenn heutzutage für das Pflanzen von Bäumen plädiert wird, so sind die Ziele in Begriffen von Waldfläche oder Baumanzahl verfasst, aber es wird kaum auf ihren Standort geachtet - welcher sogar am anderen Ende der Welt sein könnte. Wie aber die obigen Beispiele zeigen, kann das Pflanzen von Bäumen in der Nähe und am richtigen Standort ihr Potential deutlich optimieren.

Geformt durch Grenzen

In industriellen Gesellschaften ist das Schneiteln weitestgehend verschwunden, obwohl man noch Kopfbäume entlang von Straßen oder in Parks antreffen kann. Ihr Gehölzschnitt, welcher früher ganze Gemeinschaften versorgt hat, wird heute als Abfallprodukt angesehen. Aber wenn es doch so gut funktioniert hat, warum wurde der Niederwald als Quelle für Energie, Materialien und Nahrung aufgegeben? Die Antwort ist kurz: fossile Brennstoffe. Unsere Ahnen setzten auf Schneitelung, weil sie keinen Zugang zu fossilen Brennstoffen hatten, und wir setzen nicht auf Schneitelung, weil wir ihn haben.

Unsere Ahnen setzten auf Schneitelung, weil sie keinen Zugang zu fossilen Brennstoffen hatten, und wir setzen nicht auf Schneitelung, weil wir ihn haben

Am offensichtlichsten haben fossile Brennstoffe Holz als Energie- und Materialquelle abgelöst. Kohle, Gas und Öl übernahmen die Rolle von Brennholz für Kochen, Heizen von Räumen und Wasser, sowie industrieller Prozesse, die auf thermischer Energie angewiesen sind. Metall, Beton und Ziegel - Materialien, die es seit Jahrhunderten gibt - wurden erst weit verbreitete Alternativen zu Holz, nachdem diese mit fossilen Brennstoffen hergestellt werden konnten, welche uns auch Plastik brachten. Kunstdünger - Produkt fossiler Brennstoffe - steigerte den globalen Handel mit Tierfutter, und machte Laubheu überholt. Die Motorisierung der Landwirtschaft - getrieben von fossilen Brennstoffen - führte zu immer größeren Äckern, zusammen mit der Beseitigung von Bäumen und Hecken auf Bauernhöfen.

Weniger offensichtlich, aber mindestens genau so wichtig, haben fossile Brennstoffe die Forstwirtschaft transformiert. Heutzutage hängt das Fällen, Weiterverarbeiten und Transportieren von Holz stark von fossilen Brennstoffen ab, während in der Vergangenheit Menschen und Tiere diese Leistung erbrachten - welche ihrerseits von Biomasse getrieben werden. Es waren die Grenzen dieser Arbeitskraft, die den Niederwald auf der ganzen Welt entstehen ließen und geformt haben.

Abbildung: Holzernte von Kopfbäumen in Belgien, 1947. Credit : Zeylemaker, Co., Nationaal Archief (CCO)

Abbildung: Brennholztransport im Baskenland. Quelle: Notes on pollards: best practices' guide for pollarding. Gipuzkoaka Foru Aldundía-Diputación Foral de Giuzkoa, 2014.

Holz wurde von Hand, mit einfachen Werkzeugen wie Messern, Macheten, Hippen bzw. Praxen, Äxten und (später) Sägen geerntet und weiterverarbeitet. Da der Arbeitsaufwand vom Fällen mit der Hand abhängig vom Stammdurchmesser war, war es billiger und praktikabler viele dünne Äste und Ruten zu ernten als einige wenige dicke Stämme zu fällen. Zusätzlich war es nicht nötig die geschneitelten Äste noch zu spalten. Die Äste und Ruten wurden auf eine Länge von etwa einem Meter geschnitten und zu Holzbündeln zusammengebunden, welche einfach zu handhaben waren.

Es waren die Grenzen menschlicher und tierischer Arbeitskraft, die den Niederwald auf der ganzen Welt entstehen ließen und geformt haben

Um Brennholz zu transportieren, griffen unsere Vorfahren auf Kutschen zurück, die von Tieren über oft sehr schlechte Straßen gezogen wurden. Daher musste Brennholz, sofern es nicht über Wasserwege transportiert werden konnte, in einem Radius von 15-30 km um den Zielort gefällt werden. ¹² Bei Distanzen darüber hinaus benötigte die menschliche und tierische Arbeitskraft mehr Energie für den Transport als das Brennholz lieferte, und es wäre daher sinnvoller gewesen, das Brennholz auf der Weide der Zugtiere anzubauen, anstatt diese darauf grasen zu lassen. ¹³ Es gab allerdings einige Ausnahmen von dieser Regel. Manche industrielle Vorgänge, wie Eisen- oder Pottascheproduktion, konnten in entfernter gelegene Wälder verlegt werden - der Transport von Eisen oder Pottasche war ökonomisch sinnvoller als der Transport von Brennholz zu den Produktionsstätten. Im Allgemeinen waren Niederwälder (und natürlich auch Streifenbepflanzungen) aber in der unmittelbaren Umgebung der Stätte angesiedelt, die das Holz benötigte.

Kurz gesagt trat die Schneitelung im Kontext von Grenzen auf. Da sie mit einem schnelleren Wuchs und einer vielseitigeren Platznutzung einher geht, maximierte sie die lokale Holzversorgung einer Region. Durch die dünnen Äste wurde die Ernte von Hand und der Transport so ökonomisch und praktikabel wie möglich.

Kann maschinell Geschneitelt werden?

Ab dem zwanzigsten Jahrhundert wurde mit Motorsägen geerntet und seit dem 1980ern wurde Holz zunehmend von leistungsfähigen Maschinen geerntet, die einen ganzen Baum fällen und direkt vor Ort in Minuten zersägen können. Mit fossilen Brennstoffen kam auch eine bessere Transportinfrastruktur, welche Waldreserven zugänglich gemacht hat, die zuvor den Menschen verschlossen waren. Infolgedessen kann Brennholz heutzutage auf einer Seite des Planeten angebaut werden und auf der anderen Seite konsumiert.

Die Benutzung fossiler Brennstoffe führen nun zu Kohlenstoffdioxidemissionen bei einer bis dato klimaneutralen Tätigkeit, aber noch wichtiger haben sie die Holzproduktion zu einem deutlich größeren - nicht mehr nachhaltigen - Ausmaß anschwellen lassen. ¹⁴ Der, von fossilen Brennstoffen getriebene, weite Transport hat die Verbindung zwischen Angebot und Nachfrage zerstört, welche die lokale Forstwirtschaft bis dahin geregelt hat. Wenn Holzangebot begrenzt ist, hat eine Gemeinschaft keine andere Wahl als sicher zu stellen, dass die Rate von Holzernte und Holzregeneration im Gleichgewicht sind. Ansonsten riskiert die Gemeinschaft, dass ihr Brennholz, Bauholz und Tierfutter ausgeht und sie würde aufgegeben werden müssen.

Abbildung: Maschinell geernteter Weideniederwald. Kurz nach der Schneitelung (rechts) , dreijähriges Wachstum (links). Bildquelle: Lignovis GmbH (CC BY-SA 4.0).

Ebenso hat die rein maschinelle Ernte die Forstwirtschaft auf ein Ausmaß anwachsen lassen, das inkompatibel mit nachhaltigem Waldmanagement ist. Unsere Vorfahren haben keine großen Bäume für Brennholz gefällt, weil es nicht ökonomisch sinnvoll war. Heute macht die Forstwirtschaft genau das, weil es mit den eingesetzten Maschinen der profitabelste Weg ist. Im Vergleich zur industriellen Forstwirtschaft, in der ein Arbeiter bis zu 60 m3 Holz pro Stunde ernten kann, ist der Niederwald extrem arbeitsintensiv. Folglich kann er nicht in einem ökonomischem System konkurrieren, das es fördert menschliche Arbeitskraft durch Maschinen zu ersetzen, die mit fossilen Brennstoffen angetrieben werden.

Der Niederwald kann nicht in einem ökonomischem System konkurrieren, das es fördert menschliche Arbeitskraft durch Maschinen zu ersetzen, die mit fossilen Brennstoffen angetrieben werden

Einige Wissenschaftler und Ingenieure haben versucht dieses Problem zu lösen, indem sie maschinelle Schneitelmaschinen vorgestellt haben. ¹⁵ Allerdings begibt man sich mit der Mechanisierung auf dünnes Eis. Die Maschinen sind nur auf größeren Waldgebieten (>1 ha), bestehend aus geschneitelten Bäumen der gleichen Art, gleichen Alters und gleichem Verwendungszweck (meist Brennholz), praktikabel und ökonomisch sinnvoll. Wie wir gesehen haben, schließt diese Art der Nutzung ältere Formen der Niederwaldnutzung aus, wie Mehrzweckbäume und Heckenpflanzung. Kommt noch der Transport via fossiler Brennstoffe hinzu, ist das Endresultat eine Art der industriellen Niederwaldnutzung, die nur wenige Verbesserungen mit sich bringt.

Abbildung: Niederwald entlang eines Bachlaufs in 's Gravenvoeren, Belgien. Credits: Geert Van der Linden.

Nachhaltige Forstwirtschaft ist in erster Linie lokal und Handarbeit. Das bedeutet nicht, dass wir die Vergangenheit kopieren müssen um Biomasse wieder zu einer nachhaltigen Energiequelle zu machen. Zum Beispiel kann der Radius der Holzversorgung mit Hilfe von energieeffizienten Transportmöglichkeiten, wie Lastenräder oder Seilbahnen, vergrößert werden, die sehr viel effizienter als Pferde- oder Ochsenkarren über schlechte Straßen sind und ohne fossile Brennstoffe betrieben werden können. Manuelle Werkzeuge sind auch deutlich effizienter und ergonomischer geworden. Wir könnten sogar Motorsägen benutzen, die mit Biokraftstoffen betrieben werden - eine deutlich realistischere Nutzungsmöglichkeit als in Automotoren. ¹⁶

Die Vergangenheit lebt weiter

Dieser Artikel hat die industrielle Biomasseproduktion mit historischen Formen der Forstwirtschaft in Europa verglichen, aber tatsächlich besteht keine Notwendigkeit in der Vergangenheit nach Inspiration zu suchen. Die 40% der Weltbevölkerung, die in ärmeren Gesellschaften leben und immer noch Holz zum Kochen und Heizen von Wasser und Wohnraum verbrennen müssen, sind keine Kunden der industriellen Forstwirtschaft. Stattdessen bekommen sie ihr Brennholz auf so ziemlich die gleiche Weise wie wir in früheren Zeiten, auch wenn die Baumarten und Umweltbedingungen sehr unterschiedlich sein können. ¹⁷

Eine Studie aus dem Jahre 2017 berechnete, dass der Holzverbrauch von Menschen in “Entwicklungsländern” - ca. 55% der weltweiten Holzernte und 9-15% des gesamten, weltweiten Energieverbrauchs - nur 2-8% der menschengemachten Klimaeinwirkung ausmachen. ¹⁸ Warum so wenig? Weil, so schreiben die Wissenschaftler, ungefähr zwei Drittel der Holzernte von Entwicklungsländern auf nachhaltige Weise geerntet wird. Menschen sammeln hauptsächlich Totholz, bauen viel Nutzholz außerhalb des Waldes an, sie Schneiteln und sie bevorzugen Mehrzweckbäume, die zu wertvoll sind um sie zu fällen. Die Gründe sind die gleichen wie die unserer Vorfahren: die Menschen haben keinen Zugang zu fossilen Brennstoffen und sind daher an die lokale Holzversorgung gebunden, die von Hand geerntet und transportiert werden muss.

Abbildung: Afrikanische Frauen tragen Feuerholz. (CC BY-SA 4.0)

Diese Zahlen bestätigen, dass es nicht die Biomasse ist, die nicht nachhaltig ist. Wenn die gesamte Menschheit so leben würde, wie die 40% die immer noch regelmäßig Biomasse verbrennt, wäre der Klimawandel kein Thema. Was wirklich schädlich ist, ist unser energieverschwenderischer Lebensstil. Wir können offensichtlich keine Hightech-Industrienation mit Niederwald und Heckenpflanzungen erhalten. Aber das Gleiche trifft auf jede andere Energiequelle zu, Uran und fossile Brennstoffe eingeschlossen.

Mehrere Quellen: Unrau, Alicia, et al. Coppice forests in Europe. University of Freiburg, 2018. // Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoako Foru Aldundia-Diputación Foral de Gipuzkoa, 2014. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Aarden wallen in Europa, in “Tot hier en niet verder: historische wallen in het Nederlandse landschap”, Henk Baas, Bert Groenewoudt, Pim Jungerius and Hans Renes, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, 2012. ↩︎
Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. ↩︎
Holišová, Petra, et al. “Comparison of assimilation parameters of coppiced and non-coppiced sessile oaks”. Forest-Biogeosciences and Forestry 9.4 (2016): 553. ↩︎
Perlin, John. A forest journey: the story of wood and civilization. The Countryman Press, 2005. ↩︎
Die meisten Informationen stammen aus belgischen Publikationen (in Niederländisch): Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. For a good (but concise) reference in English, see Rotherham, Ian. Ancient Woodland: history, industry and crafts. Bloomsbury Publishing, 2013. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Obwohl Laubheu in ganz Europa genutzt wurde, war es besonders in bergigen Regionen verbreitet, wie Skandinavien, den Alpen oder den Pyrenäen. Zum Beispiel haben 1850 in Schweden 1,3 Millionen Schafe und Ziegen 190 Millionen Laubheubündel jährlich gefressen, für die mindestens 1 Millionen Hektar Laubwald benutzt wurde, meist als Kopfbäume. Die Ernte von Laubheu wurde schon vor der Nutzung von Heu als Winterfutter gemacht. Äste konnten mit Steinwerkzeug geschnitten werden, während das Schneiden von Gras Bronze- oder Eisenwerkzeug benötigt. Obwohl die Kopf- und Stockschneitelung meist im Winter gemacht wurde, muss Laubschneitelung logischerweise im Sommer erfolgen. Laubheubündel wurden oft in den Kopfbaum zum Trocknen gehängt. Quellen: Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Slotte H., “Harvesting of leaf hay shaped the Swedish landscape”, Landscape Ecology 16.8 (2001): 691-702. ↩︎
Wealleans, Alexandra L. “Such as pigs eat: the rise and fall of the pannage pig in the UK”. Journal of the Science of Food and Agriculture 93.9 (2013): 2076-2083. ↩︎
Diese Informationen beziehen sich auf mehrere niederländische Publikationen: Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. // Handleiding voor het beheer van hagen en houtkanten met erfgoedwaarde. Thomas Van Driessche, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2019 // Knotbomen, knoestige knapen: een praktische gids. Geert Van der Linden, Jos Schenk, Bert Geeraerts, Provincie Vlaams-Brabant, 2017. // Handleiding: Het beheer van historische dreven en wegbeplantingen. Thomas Van Driessche, Paul Van den Bremt and Koen Smets. Agentschap Onroerend Erfgoed, 2017. // Dirkmaat, Jaap. Nederland weer mooi: op weg naar een natuurlijk en idyllisch landschap. ANWB Media-Boeken & Gidsen, 2006. // Für eine gute Quelle auf Englisch, siehe: Müller, Georg. Europe’s Field Boundaries: Hedged banks, hedgerows, field walls (stone walls, dry stone walls), dead brushwood hedges, bent hedges, woven hedges, wattle fences and traditional wooden fences. Neuer Kunstverlag, 2013. // Wenn Streifenbepflanzungen zur Holzproduktion benutzt wurden, wurde mit etwas größerem Abstand voneinander gepflanzt, was mehr Licht durchlässt und dadurch die Holzproduktion erhöht. War ihr Hauptzweck die Abgrenzung, wurden die Pflanzen dichter gepflanzt. Das reduziert die Holzausbeute, aber führt zu einem dichteren Wuchs. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Tatsächlich konnte Niederwald auch eine standortspezifische Funktion haben: Er konnte um eine Stadt oder Siedlung gepflanzt werden um ein undurchdringliches Hindernis für Angreifer zu bilden, sei es zu Fuß oder zu Pferde. Dieses Hindernis konnte nicht leicht zerschossen werden, wie es bei Mauern der Fall ist. Quelle: ⁵ ↩︎
Linden wurden sogar zum Feuerschutz benutzt. Sie wurden direkt neben Backhäuser gepflanzt um den Funkenflug auf Holzstapel, Heuhaufen oder Strohdächer zu verhindern. Quelle: ⁵ ↩︎
Die Tatsache, dass lebende Hecken und Bäume schwerer zu bewegen sind als Holzzäune und Pfosten hat auch praktische Vorteile. In Europa bis zur Franzosenzeit gab es keine Grundbücher und Grundstücksgrenzen wurden physisch durch die Landschaft gekennzeichnet. Die Arbeit des Landvermessers wurde mit dem Pflanzen eines Baumes besiegelt, der viel schwerer heimlich zu bewegen ist, als ein Pfosten oder Zaun. Quelle: ⁵ ↩︎
Falls es über Wasser weitere Strecken transportiert werden konnte, so musste dennoch in einem Radius von 15-30 km um den Fluss oder die Küste gefällt werden. ↩︎
Sieferle, Rolf Pieter. The Subterranean Forest: energy systems and the industrial revolution. White Horse Press, 2001. ↩︎
Für Informationen bzgl. unterschiedlicher Größenordnungen der Holzproduktion, siehe auch: Jalas, Mikko, and Jenny, Rinkinen. “Stacking wood and staying warm: time, temporality and housework around domestic heating systems”, Journal of Consumer Culture 16.1 (2016): 43-60. // Rinkinen, Jenny. “Demanding energy in everyday life: insights from wood heating into theories of social practice.” (2015). ↩︎
Vanbeveren, S.P.P., et al. “Operational short rotation woody crop plantations: manual or mechanised harvesting?” Biomass and Bioenergy 72 (2015): 8-18. ↩︎
Allerdings haben Motorsägen nachteilige Effekte auf manche Baumarten, wie ein verringerter Wuchs oder höhere Krankheitsanfälligkeit. ↩︎
Mehrere Quellen, die sich mit traditionellen Forstpraktiken in Afrika beschäftigen: Leach, Gerald, and Robin Mearns. Beyond the woodfuel crisis: people, land and trees in Africa. Earthscan, 1988. // Leach, Melissa, and Robin Mearns. “The lie of the land: challenging received wisdom on the African environment.” (1998) // Cline-Cole, Reginald A. “Political economy, fuelwood relations, and vegetation conservation: Kasar Kano, Northerm Nigeria, 1850-1915.” Forest & Conservation History 38.2 (1994): 67-78. ↩︎
Multiple references: Bailis, Rob, et al. “Getting the number right: revisiting woodfuel sustainability in the developing world.” Environmental Research Letters 12.11 (2017): 115002 // Masera, Omar R., et al. “Environmental burden of traditional bioenergy use.” Annual Review of Environment and Resources 40 (2015): 121-150. // Study downgrades climate impact of wood burning, John Upton, Climate Central, 2015. ↩︎

Traditionelle Heizkonzepte: Menschen erwärmen statt Räume

Wed, 11 Feb 2015 00:00:00 +0000

Menschen versammeln sich um einen Kachelofen. [Die Bauern und die Zeitung](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anker_Die_Bauern_und_die_Zeitung_1867.jpg), ein Gemälde von Albert Anker, 1867.

Heutzutage sorgen wir im Winter für Wärmekomfort, indem wir das gesamte Luftvolumen eines Raums oder Gebäudes heizen. In früheren Zeiten war das Heizkonzept unserer Vorfahren eher räumlich begrenzt: Sie heizten Menschen, nicht Räume.

Sie nutzten Strahlungswärmequellen, die nur bestimmte Teile eines Raums erwärmten und so ein Mikroklima der Behaglichkeit schufen. Den großen Temperaturunterschieden begegneten diese Menschen mit isolierenden Einrichtungsgegenständen wie Haubenstühlen und Wandschirmen, und sie nutzten zusätzliche, lokale Wärmequellen, die bestimmte Körperteile erwärmten.

Es wäre sehr sinnvoll, diese alte Art des Heizens wieder einzuführen, zumal sie durch die moderne Technik viel praktischer, sicherer und effizienter geworden ist.

Konduktion, Konvektion, Strahlung

Die meisten modernen Heizsysteme basieren in erster Linie auf der Erwärmung von Luft. Das scheint naheliegend, aber es gibt weitaus sinnvollere Alternativen. Es gibt drei Arten der (spürbaren) Wärmeübertragung: Konvektion (Erwärmung der Luft), Konduktion (Erwärmung durch Körperkontakt) und Strahlung (Erwärmung durch elektromagnetische Strahlung).

Die traditionelle Art zu heizen beruhte auf Strahlung und Wärmeleitung, die energieeffizienter sind als Konvektion. Während bei der Konvektion jeder Kubikzentimeter Luft in einem Raum erwärmt werden muss, um das Wohlbefinden der Menschen zu gewährleisten, können Strahlung und Wärmeleitung die Wärme direkt auf die Menschen übertragen, wodurch der Energieverbrauch unabhängig von der Größe eines Raums oder Gebäudes ist.

Schauen wir uns zunächst die verschiedenen Methoden der Wärmeübertragung etwas genauer an. Konduktion und Konvektion sind eng miteinander verwandt. Bei der Konduktion handelt es sich um die Übertragung von Energie aufgrund des physischen Kontakts zwischen zwei Objekten: Die Wärme fließt vom wärmeren zum kühleren Objekt. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, hängt vom Wärmewiderstand des Materials ab.

So wird beispielsweise Wärme durch Metall viel schneller übertragen als durch Holz, weil Metall einen geringeren Wärmewiderstand hat. Das erklärt, warum sich beispielsweise ein Metallgegenstand viel kälter anfühlt als ein Holzgegenstand, obwohl beide die gleiche Temperatur haben.

Konvektionswärmeübertragung vom Körper an die Umgebung.

Konduktion findet nicht nur zwischen physischen Objekten statt, sondern auch zwischen physischen Objekten und Gasen (wie Luft) sowie zwischen Gasen untereinander. Jedes physische Objekt, das wärmer ist als die Luft, die es umgibt, erwärmt durch Wärmeleitung die Luft in seiner unmittelbaren Umgebung. Doch dieser Effekt ist begrenzt, da Luft einen hohen Wärmewiderstand hat, weshalb sie die Basis für die meisten Wärmedämmstoffe bildet.

Die durch Wärmeleitung erwärmte Luft dehnt sich jedoch aus und steigt nach oben. An ihre Stelle tritt kalte Luft, die ihrerseits erwärmt wird, sich ausdehnt, aufsteigt und so weiter. Dieser Strom warmer Luft, der von jedem Objekt aufsteigt, das wärmer ist als die Umgebungsluft, wird als Konvektion bezeichnet.

Strahlung, die dritte Form der Wärmeübertragung, funktioniert auf ganz andere Weise als Konduktion und Konvektion. Strahlungsenergie wird durch elektromagnetische Wellen übertragen, ähnlich wie Licht. Genauer gesagt handelt es sich um den Teil des elektromagnetischen Spektrums, der als Infrarotstrahlung bezeichnet wird. Strahlung braucht kein Medium (wie Luft oder Wasser) für die Wärmeübertragung.

Sie funktioniert auch in einem Vakuum und ist die wichtigste Form der Wärmeübertragung im Weltall. Die Hauptquelle der Strahlungsenergie ist die Sonne, aber jedes Objekt auf der Erde strahlt Infrarotenergie ab, solange es eine Masse und eine Temperatur über dem absoluten Nullpunkt hat. Diese Energie kann von anderen Objekten mit einer niedrigeren Temperatur absorbiert werden. Strahlungsenergie hat keine Temperatur. Erst wenn sie auf die Oberfläche eines Objekts mit Masse trifft, kann die Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt werden.

Wärmekomfort bei niedrigen Lufttemperaturen

Aufgrund der allgemeinen Verwendung von zentralen Luftheizungs- (und Kühlungs-) Systemen sind wir zu der Überzeugung gelangt, dass unser Wärmekomfort in Innenräumen hauptsächlich von der Lufttemperatur abhängt. Der menschliche Körper tauscht jedoch Wärme mit seiner Umgebung durch Konvektion, Strahlung, Wärmeleitung und Verdunstung (eine Form der “latenten” Wärmeübertragung) aus.

Konvektion bezieht sich auf den Wärmeaustausch zwischen der Haut und der Umgebungsluft, Strahlung auf den Wärmeaustausch zwischen der Haut und nahe gelegenen Oberflächen, Verdunstung auf den Feuchtigkeitsverlust der Haut und Konduktion auf den Wärmeaustausch, der zwischen einem Körperteil und einem berührenden Objekt stattfindet.

Wenn der Anteil der Wärmestrahlung oder der Wärmeleitung an der gesamten Wärmeübertragung steigt, können sich die Menschen während der Heizperiode bei einer niedrigeren Lufttemperatur durchaus wohl fühlen.

Im Winter können wir uns bei niedrigeren Lufttemperaturen wohlfühlen, wenn wir den Anteil der Wärmestrahlung oder der Wärmeleitung am gesamten Wärmetransport in einem Raum erhöhen. Auch das Gegenteil ist der Fall: Wärmeleitung und -strahlung können dazu führen, dass sich Menschen trotz einer hohen Lufttemperatur unwohl fühlen. Wer zum Beispiel mit nackten Füßen auf einem kalten Fußboden steht, wird sich kalt fühlen, auch wenn die Lufttemperatur angenehme 21ºC beträgt. Das liegt daran, dass der Körper durch Wärmeleitung Wärme an den Boden abgibt. Eine heiße Tasse Suppe in der Hand, eine Fußbodenheizung oder eine beheizte Sitzbank haben den gegenteiligen Effekt, da die Wärme vom warmen Gegenstand durch Wärmeleitung auf den Körper übertragen wird.

Strahlungswärme kann dazu führen, dass sich Menschen auch bei einer niedrigeren Lufttemperatur wohl fühlen. Das naheliegendste Beispiel ist die direkte Sonneneinstrahlung. Im Frühling oder Herbst können wir uns nur mit einem T-Shirt bekleidet bequem in die Sonne setzen, auch wenn die Lufttemperatur relativ niedrig ist. Einen Meter weiter, im Schatten, kann es so kalt sein, dass man eine Jacke braucht, obwohl die Lufttemperatur mehr oder weniger die gleiche ist. Im Sommer ziehen wir den Schatten vor. Der Unterschied erklärt sich durch die Strahlungsenergie der Sonne, die den Körper direkt erwärmt, wenn er dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Diese höhere “Strahlungstemperatur”, die mit einem Schwarzkugelthermometer gemessen werden kann, ermöglicht im Winter Wärmekomfort bei kälteren Lufttemperaturen.

"Strahlungsheizungen kompensieren eine niedrigere Lufttemperatur mit einer höheren Strahlungstemperatur, während Luftheizungssysteme eine niedrigere Strahlungstemperatur mit einer höheren Lufttemperatur kompensieren. Die operative (\"gefühlte\") Temperatur —ein gewichteter Durchschnitt aus beiden —kann die gleiche sein. Quelle: *Radiant Heating & Cooling Handbook*, Richard Watson, 2008."

Es sei darauf hingewiesen, dass auf der Erde die Strahlung immer mit Konvektion einhergeht. Da Luft wenig Masse hat, erwärmt die Strahlungsenergie der Sonne die Luft nicht direkt. Sie tut dies jedoch indirekt. Die Strahlungsenergie der Sonne wird von der Erdoberfläche absorbiert und dort in Wärme umgewandelt. Die wärmere Erdoberfläche gibt diese Wärme dann langsam über die bereits beschriebenen Mechanismen der Wärmeleitung und Konvektion an die Luft ab. Mit anderen Worten: Nicht die Sonne, sondern die Erdoberfläche erwärmt die Luft auf unserem Planeten.

Die Strahlungstemperatur ist für die Beheizung eines Gebäudes ebenso wichtig, unabhängig davon, welches Heizsystem verwendet wird. In Innenräumen entspricht die Strahlungstemperatur der gesamten Infrarotstrahlung, die zwischen den Oberflächen in einem Raum ausgetauscht wird. Strahlungsheizungen, auf die wir später noch eingehen werden, funktionieren ähnlich wie die Sonne: Sie erwärmen nicht die Luft, sondern die Oberflächen in einem Raum, einschließlich der menschlichen Haut, wodurch sich die Strahlungstemperatur erhöht und sich thermische Behaglichkeit bei einer kälteren Lufttemperatur einstellt. Die Verwendung von Strahlungsheizungen ist in Innenräumen praktischer, wo die Umweltfaktoren unter Kontrolle sind. Wenn zum Beispiel draußen ein Wind aufkommt, verschwindet die wärmende Wirkung der Sonne schnell.

Nicht die Sonne, sondern die Erdoberfläche erwärmt die Luft auf unserem Planeten

Eine 100%ige Strahlungsheizung gibt es nicht, denn sowohl die strahlende Heizfläche als auch die bestrahlten Flächen kommen mit der Luft in Kontakt und erwärmen sie durch Konduktion und Konvektion. Diese Erwärmung der Luft setzt jedoch verzögert ein und ist begrenzter als bei einem direkten Luftheizungssystem. Ebenso erhöht ein Luftheizungssystem die Strahlungstemperatur in einem Raum, da die warme Luft die Oberflächen des Gebäudes durch Konduktion erwärmt. Aber auch hier ist der Anstieg der Strahlungstemperatur im Vergleich zu einem Strahlungsheizungssystem langsam und begrenzt.

Wie Wärmeleitung kann auch Strahlung dazu führen, dass wir es trotz einer hohen Lufttemperatur kühl empfinden. Wenn wir an einem kalten Fenster sitzen, strahlt unser Körper Wärme an diese kalte Oberfläche ab, so dass uns kalt ist, selbst wenn die Lufttemperatur angenehme 21ºC beträgt. Kurz gesagt: weder eine hohe Lufttemperatur noch eine hohe Strahlungstemperatur sind eine Garantie für Behaglichkeit. Das beste Verständnis der Wärmebedingungen in einem Raum wird durch die “operative Temperatur” vermittelt, die einen gewichteten Durchschnitt aus beidem darstellt.

Die traditionelle Art zu heizen

Vor dem Aufkommen der Zentralheizungen im zwanzigsten Jahrhundert wurden Gebäude hauptsächlich durch eine einzige Strahlungswärmequelle wie einen offenen Kamin oder einen Holz-, Kohle- oder Gasofen beheizt. In der Regel wurde nur einer der Räume eines Gebäudes beheizt. Aber selbst innerhalb dieses Raumes gab es große Komfortunterschiede, je nachdem, wo man sich gerade befand. Während eine Luftheizung die Wärme relativ gleichmäßig in einem Raum verteilt, schafft eine Strahlungsheizung ein lokales Mikroklima, das sich erheblich vom Rest des Raums unterscheiden kann.

Das liegt daran, dass die Energiedichte einer Strahlungswärmequelle mit der Entfernung abnimmt. Es geht nicht darum, dass die Infrarotstrahlen schwächer werden, sondern darum, dass sie sich bei der Ausbreitung von der Quelle immer weiter auffächern. Dies wird in den beiden folgenden Abbildungen aus Richard Watsons “Radiant Heating and Cooling Handbook” gezeigt. Die Zeichnung oben zeigt die Strahlungswärmeverteilung (oder “Strahlungslandschaft”) in einem Raum, von oben gesehen, der durch ein Zwangsluft-Heizungssystem erwärmt wird. Die durchschnittliche Strahlungstemperatur im Raum beträgt 20ºC. Abgesehen vom Einfluss einer kalten Fensterfläche (oben in der Abbildung) ist die Strahlungstemperatur im gesamten Raum relativ konstant.

Quelle: Radiant Heating and Cooling Handbook. Richard Watson, 2008

Die nachstehende Abbildung zeigt denselben Raum, wiederum mit einer mittleren Strahlungstemperatur von 20ºC, aber jetzt beheizt mit einer Strahlungswärmequelle, die sich in der Mitte der Decke befindet. Es handelt sich um ein elektrisches Langwellen-Infrarot-Panel, eine neue Technologie, die wir im zweiten Teil dieses Artikels erläutern werden, aber ein Kaminofen in der Mitte des Raumes würde ein ähnliches Ergebnis liefern. Die Strahlungslandschaft ist nun sehr unterschiedlich. Die höchste Strahlungstemperatur wird in der Mitte des Raums, direkt unter der Heizplatte, gemessen. Die Strahlungstemperatur nimmt dann in konzentrischen Kreisen zu den Seiten des Raumes hin schnell ab. Der Unterschied zwischen minimaler und maximaler Strahlungstemperatur ist viel größer als bei einem Luftheizungssystem.

In einem luftbeheizten Raum spielt es keine große Rolle, wo man sich befindet. In einem Raum, der durch eine Strahlungsheizung beheizt wird, ist der Aufenthaltsort entscheidend.

Natürlich würde ein anderer Standort der Strahlungsheizfläche oder eine Kombination von zwei oder mehr Strahlungsheizflächen wieder eine ganz andere Strahlungslandschaft ergeben. Außerdem können, wie bei der Sonnenstrahlung, andere Gegenstände Schatten werfen, was bedeutet, dass selbst die Position der Möbel einen Einfluss auf die Wärmeverteilung in einem Raum haben kann. Zu beachten ist außerdem, dass die heterogene Verteilung der Strahlungstemperatur durch den homogenen Charakter der Lufttemperatur etwas abgemildert wird, unabhängig davon, welches Heizsystem verwendet wird.

Energie-Effizienz

In einem luftbeheizten Raum spielt es keine große Rolle, wo Sie sich befinden. In einem Raum, der durch eine zentrale Strahlungsheizung beheizt wird, ist der Aufenthaltsort entscheidend. Die mittlere Strahlungstemperatur kann zwar optimal sein, aber die Strahlungstemperatur in Teilen des Raums kann zu niedrig sein. Aber auch das Gegenteil ist möglich: Die mittlere Strahlungstemperatur kann zu niedrig sein, während der Raum an bestimmten Stellen perfekt behaglich ist. Dies ist das uralte Prinzip der Punkt- oder Zonenheizung, das sich mit einer Luftheizung nicht realisieren lässt. Anstatt den gesamten Raum zu beheizen, haben unsere Vorfahren nur die bewohnten Teile eines Gebäudes beheizt.

Luftheizung (links) im Vergleich zur Strahlungsheizung (rechts) in einem Kirchengebäude. Quelle: [Fabric-friendly heating, Dario Camuffo](http://www.buildingconservation.com/articles/fabric-friendly-heating/fabric-friendly-heating.htm).

Ähnlich verhält es sich mit der vertikalen Ebene. Warme Luft steigt nach oben, so dass die meiste Wärme unter der Decke landet, wo sie wenig nützt. Mit einer Strahlungsheizung ist es durchaus möglich, nur den unteren Teil eines Raumes zu beheizen, unabhängig davon, wie hoch die Decke ist. Strahlungswärme steigt nicht nach oben, es sei denn, die Strahlungsheizfläche ist nach oben gerichtet. Anstatt das gesamte Luftvolumen eines Raumes zu erwärmen, kann ein Strahlungsheizungssystem also nur den Teil eines Raumes erwärmen, der genutzt wird, was natürlich viel energieeffizienter ist.

Sofern der Raum nicht sehr klein oder sehr bevölkert ist, kommt nur ein sehr kleiner Teil der von einem Luftheizungssystem verbrauchten Energie den Menschen zugute. Dagegen wird fast die gesamte Energie, die ein Strahlungsheizungssystem verbraucht, tatsächlich für die Beheizung von Menschen verwendet.

Lokale Wärmeisolierung

Ein Problem des ungleichmäßigen Raumklimas früherer Zeiten war die Strahlungsasymmetrie—der Unterschied in der Strahlungstemperatur zwischen verschiedenen Körperregionen. Eine Person, die vor einem offenen Feuer sitzt, erhält auf einer Seite ihres Körpers ausreichend Strahlungswärme, während die andere Seite Wärme an die kalte Luft und die Oberflächen der gegenüberliegenden Raumhälfte verliert. Der Körper kann sich im thermischen Gleichgewicht befinden—der Wärmeverlust auf der einen Seite ist gleich dem Wärmegewinn auf der anderen—aber wenn die Temperaturunterschiede zu groß sind, ist kein thermischer Komfort gegeben.

Das Problem ist auf der obigen Abbildung dargestellt. Die Rückenlehne der Bank konnte von einer Seite zur anderen geschwenkt werden. Durch regelmäßiges Drehen des Körpers zum Feuer hin und wieder weg, konnten Vorder- und Rückseite des Körpers abwechselnd erwärmt werden. Obwohl die Strahlungsasymmetrie auch ein Problem bei Zwangsluftheizungen sein kann, tritt sie viel eher in Räumen auf, die durch eine Strahlungswärmequelle erwärmt werden. In historischen Gebäuden wurde der Unterschied in den Oberflächentemperaturen durch die Tatsache verschärft, dass die Außenwände nicht gedämmt waren. Zugluft, eine weitere Ursache für lokales thermisches Unbehagen, war ebenfalls ein Problem in diesen Gebäuden, die nicht gerade gut abgedichtet waren.

Um ein angenehmes Mikroklima ohne Strahlungsasymmetrie und Zugluft zu schaffen, ergänzten unsere Vorfahren die lokale Strahlungsheizung mit lokaler Wärmeisolierung.

Um ein angenehmes Mikroklima ohne Strahlungsasymmetrie oder Zugluft zu schaffen, ergänzten unsere Vorfahren die lokale Strahlungsheizung mit lokaler Wärmeisolierung. Ein Beispiel dafür war der Haubenstuhl. Dieser Stuhl, der gepolstert oder mit Leder oder Wollstoff überzogen sein konnte, setzte die Menschen vollständig einer Strahlungswärmequelle aus und schützte gleichzeitig ihren Rücken vor Zugluft und den niedrigen Oberflächentemperaturen hinter ihnen.

Gleichzeitig sorgte die Form des Möbels dafür, dass ein größerer Teil der vom Feuer abgegebenen Strahlungswärme effektiv genutzt wurde: Der Stuhl wurde direkt vom Feuer durch Strahlung erwärmt, und diese Wärme wurde auf die Person übertragen, die darin saß. Neuere Untersuchungen haben ergeben, dass der Isolationswert dieser Art von Stühlen mindestens 0,4 clo beträgt, was dem Isolationswert eines dicken Pullovers oder Mantels entspricht. Einige Haubenstühle konnten mehr als eine Person beherbergen.

Eine weitere Lösung, die auch allein verwendet werden konnte, war der Paravent. Die als Wintermöbel verwendeten Faltschirme waren mit Stoffen isoliert oder aus schweren Holzplatten gebaut. Sie konnten z. B. hinter einem isolierten Stuhl oder hinter einem Tisch aufgestellt werden. Wie der Haubenstuhl schützte auch der Paravent den Rücken des Menschen vor Zugluft und Kälte und schuf so ein angenehmes Mikroklima.

Ein drittes Beispiel für die lokale Isolierung waren spezielle Sitzgelegenheiten in der Nähe des Kamins. Dabei konnte es sich um Bänke handeln, die zwischen dem Feuer und den Seitenwänden der Feuerstelle aufgestellt wurden, oder um eine Wandnische mit einer eingebauten Sitzfläche. In beiden Fällen lehnte man sich an eine Wand, die vom Feuer gewärmt und vor Zugluft geschützt war. In einigen Fällen befand sich die Feuerstelle noch in einem getrennten Raum innerhalb des Zimmers. Im Schlafzimmer, das oft ungeheizt blieb, sorgte ein weiteres Möbelstück für ein Mikroklima: das Himmelbett mit Baldachin und dicken Vorhängen. Wenn die Vorhänge geschlossen waren, gab es keine Zugluft und die Körperwärme wurde im Inneren gehalten.

Tragbare Heizsysteme

Der offensichtliche Nachteil von punktuellen Strahlungsheizungen ist, dass man sich an einem bestimmten Ort aufhalten muss, um sich wohl zu fühlen. Früher versammelte sich die Familie um den Kamin oder den Ofen, wenn keine körperliche Arbeit verrichtet werden musste oder wenn der Körper nach einem langen Aufenthalt in einer kalten Umgebung aufgewärmt werden sollte. Andere Orte im Raum sowie ungeheizte Zimmer waren besser für Tätigkeiten geeignet, die einen höheren Stoffwechsel erforderten. Die Menschen “wanderten” durch den Raum und das ganze Haus auf der Suche nach dem Klima, das ihren momentanen Bedürfnissen am besten entsprach.

Die Nutzung von Strahlungswärmequellen und die lokale Isolierung wurden aber auch durch tragbare Heizquellen ergänzt, die Wärme durch Strahlung, Konvektion und/oder Konduktion übertrugen. Mit ihnen konnte der thermische Komfort bei Vorhandensein einer zentralen Wärmequelle noch weiter erhöht werden. Außerdem waren sie hilfreich, um die Wärme an andere Orte mitnehmen zu können. Tragbare Heizsysteme wurden speziell für die Erwärmung von Füßen und Händen entwickelt – den Körperteilen, die am empfindlichsten auf Kälte reagieren.

Persönliche Wärmequellen ermöglichten es den Menschen, die Wärme der zentralen Feuerstelle in unbeheizten Räumen oder sogar außerhalb des Hauses zu genießen.

Ein Beispiel ist der Fußofen, ein Kasten mit einer oder mehreren perforierten Trennwänden, in dem sich ein Metall- oder Tonbehälter befand, der mit der Glut der Feuerstelle gefüllt war. Die Füße wurden oben auf den Ofen gestellt, und die damals üblichen langen Gewänder verstärkten die Wirkung des kleinen Heizgeräts: Die Wärme wurde durch einen Rock oder Hausmantel entlang der Beine zum Oberkörper geleitet. Der obere Teil des Ofens war aus Holz oder Stein mit geringer Wärmeleitfähigkeit gefertigt, um Verbrennungen zu vermeiden.

Ein holländischer Fußofen ([Wikipedia Commons](http://en.wikipedia.org/wiki/Foot_stove#mediaviewer/File:Voetenstoof.jpg)).

"\"[Junge Frau wärmt ihre Hände](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Young_woman_warming_her_hands._Caesar_van_Everdingen.jpg)\", ein Gemälde von Cäsar van Everdingen."

Weltweit wurden in vielen Kulturen ähnliche Heizgeräte zum Wärmen der Hände verwendet. Sie bestanden aus Metall oder Keramik und wurden mit Glut aus dem Kamin oder mit Kohle oder Torf gefüllt. Diese persönlichen Wärmequellen ermöglichten es den Menschen auch, die Wärme des zentralen Kamins oder Ofens außerhalb des Hauses zu genießen. Sie wurden in ungeheizten Kutschen und Waggons oder zur Sonntagsmesse mitgenommen. Arme Leute benutzten beheizte Steine oder Ziegelsteine oder sogar beheizte Kartoffeln in ihren Manteltaschen.

Zum Beheizen des Bettes benutzte man Bettpfannen aus Messing mit einem langen Griff, die man unter die Matratze schob. Manche Betten waren mit einem Bettwagen ausgestattet, einem großen Holzrahmen, der einen Topf mit glühendem Brennmaterial in der Mitte des Bettes aufnahm. Im 19. Jahrhundert, nach der Einführung der öffentlichen Wasserversorgung, wurde die Verwendung von Wärmflaschen aus Keramik üblich – Wasser ist ein viel sichereres Heizmittel als glimmendes Feuer. Sie waren oft durch eine Stoffhülle geschützt und wurden als Fußwärmer, Handwärmer oder Bettwärmer verwendet.

Einige Kulturen haben das Konzept des Fußofens noch weiter entwickelt. Die Japaner hatten ihren “Kotatsu”, einen beweglichen niedrigen Tisch mit einem Holzkohleofen darunter. Ein dickes Laken oder eine Steppdecke wurde über den Tisch gelegt, um die Wärme einzuschließen, und die ganze Familie schob ihre Beine unter den Tisch und saß auf dem Boden. Wie bei den europäischen und amerikanischen Fußöfen verstärkte die zeitgenössische Kleidung die Wirkung des Geräts. Die Hitze des Holzkohlebrenners wurde durch den traditionellen japanischen Kimono übertragen und wärmte den ganzen Körper. Ähnliche Heizgeräte wurden in Afghanistan (z. B. der “Korsi”), im Iran, in Spanien und Portugal verwendet.

Konduktive Heizsysteme

Einige historische Strahlungsheizungen übertrugen die Wärme auch durch Konduktion, was Effizienz und Komfort weiter verbesserte. Vor mehr als 3.000 Jahren bauten die Chinesen und Koreaner Heizsysteme, die auf der Durchleitung von Rauchgasen durch eine thermische Masse beruhten. Das nordchinesische “Kang” (“beheiztes Bett”) war eine erhöhte Plattform aus Stein, Ziegeln oder Lehm, die etwa die Hälfte des Raumes einnahm. Wie der Name schon sagt, war das Kang in erster Linie ein beheiztes Bett, aber die Plattform wurde auch tagsüber als beheizter Arbeits- und Wohnbereich genutzt. Der für Nordostchina typische “Dikang” (“beheizter Boden”) funktionierte auf die gleiche Weise wie der Kang, hatte aber eine größere Bodenfläche.

Die Koreaner benutzten den “Ondol” (“beheizter Stein”), der eine von Wand zu Wand reichende Plattform war. Ein ähnliches Heizsystem in Afghanistan, der “Tawakhaneh” (“heißer Raum”), ist möglicherweise das älteste dieser Systeme: seine Verwendung könnte bis zu 4.000 Jahre zurückliegen. Bei all diesen Systemen wurde die Wärme eines offenen Feuers unter der Plattform zu einem Schornstein auf der anderen Seite des Raums geleitet. Die Feuerstelle und der Schornstein konnten sich im selben oder in angrenzenden Räumen befinden. Die Wärme der Rauchgase wurde auf die thermische Masse der Plattform übertragen und allmählich wieder an die Luft im Raum abgegeben. Die Wärmeleitung war für die gesamte Wärmeübertragung ebenso wichtig wie Strahlung und Konvektion.

Diese alten fernöstlichen Heizsysteme erinnern ein wenig an die europäischen Kachelöfen, die im Mittelalter aufkamen. Kachelöfen (oder “masonry heaters”, wie sie in den USA genannt werden) sind wärmespeichernde Holzöfen, die eine hohe thermische Masse nutzen, um Holz bei sehr hohen Temperaturen zu verbrennen, was sauberer und effizienter ist. Die Rauchgase werden durch ein Labyrinth von Rauchkanälen geleitet, wodurch ein Großteil der Wärme an das Mauerwerk abgegeben wird, bevor sie den Schornstein verlassen.

Kachelöfen erzeugen größtenteils Strahlungswärme, ermöglichen aber auch die Wärmeübertragung durch Konduktion, da viele Kachelöfen über eingebaute Bänke zum Sitzen oder Schlafen verfügten. Selbst wenn solche Flächen nicht vorhanden waren, wurden Holzbänke neben dem Ofen aufgestellt, damit man sich an die warme (aber nicht zu heiße) Oberfläche anlehnen konnte.

Warum wir auch moderne Technik benötigen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle historischen Heizsysteme Strahlung und/oder Wärmeleitung als primäre Wärmeübertragungsarten nutzten, während Konvektion lediglich ein Nebenprodukt war. Es ist sinnvoll, zu diesem Heizkonzept zurückzukehren, aber das bedeutet nicht, dass wir wieder Feuerstellen benutzen und brennende Glut durch das Haus tragen müssen. Während das alte Heizkonzept an sich zwar energieeffizienter ist, kann man das von den meisten alten Heizgeräten nicht unbedingt behaupten.

Während das alte Heizkonzept energieeffizienter ist, kann man das von den meisten alten Heizgeräten nicht behaupten.

Offene Kamine sind zum Beispiel sehr ineffizient, weil die meiste Wärme durch den Schornstein entweicht. Außerdem saugen sie große Mengen kalter Luft durch Ritzen und Spalten in der Gebäudehülle an, wodurch die Luft in den Innenräumen abkühlt und starke Zugerscheinungen auftreten. Aus diesem Grund können Kamine in Bezug auf die Lufttemperatur sogar einen negativen Wirkungsgrad haben: Sie können den Raum kälter machen, anstatt ihn zu erwärmen. Kaminöfen sind zwar besser, aber sie bleiben relativ ineffizient und müssen wie ein Kamin ständig befeuert werden. Und bei beiden Varianten kann die Luftverschmutzung erheblich sein.

Der (verbesserte) Kachelofen ist das einzige alte Heizsystem, das noch empfohlen werden kann, aber wir haben heute viel mehr Möglichkeiten, wie elektrische und hydronische (flüssigkeitsbasierte) Strahlungsheizungen und konduktive Heizsysteme. Diese sind effizienter, praktischer und ungefährlicher als die Heizquellen von früher. In den nächsten beiden Artikeln untersuchen wir wie die alte Art zu heizen durch moderne Technologie verbessert werden kann, und wie viel Energie eingespart werden kann.

Quellen (in der Reihenfolge ihrer Relevanz):

Stralingsverwarming: Gezonde Warmte met Minder Energie, Kris De Decker, 2015
Keeping Warm in a Cooler House. Creating Comfort with Background Heating and Local Supplementary Warmth (PDF). Historical Scotland Technical Paper 14, Michael Humphreys, Historic Scotland, 2011
Radiant Heating and Cooling Handbook (Mcgraw-Hill Handbooks), Richard Watson, 2008
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The Book of Masonry Stoves: Rediscovering an Old Way of Warming, David Lyle, 1984
History of radiant heating and cooling systems, part one. Robert Bean, Bjarne W. Olesen, Kwang Woo Kim, in “ASHRAE Journal”, January 2010, pp. 40-47
Adaptive Thermal Comfort: Principles and Practice, Fergus Nicol, Michael Humphreys & Susan Roaf, 2012
Dictionnaire de l’Ameublement et de la Décoration depuis le XIII siècle, Henry Havard, 1887-1890.
Foot warmers: hot coals, hot water. Home Things Past.
Bed warmers. Old & Interesting.
Muff warmers & other antique hand warmers. Home Things Past.
Körperwärmespender (Website)