Jürgen Reulein. Symposium Mit Energie zur nachhaltigen Regionalentwicklung: Initiativen anregen Wertschöpfung organisieren Effizienz steigern

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1 Effiziente Nutzung von Biomasse Energieerträge verschiedener Anbau- und Konversionsverfahren Das Scheffer-Verfahren : Konzept für optimierte Energieausbeute vom Acker ökologische Betrachtungen Jürgen Reulein Symposium Mit Energie zur nachhaltigen Regionalentwicklung: Initiativen anregen Wertschöpfung organisieren Effizienz steigern 1

2 andere Kulturpflanzen 11% Flächenaufteilung Ackerland Stillegung 10% Weizen 24% Raps 9% Mais 16% Potenzial: 30% Energieund Rohstoffpflanzen ca. 10% derzeit genutzt andere Getreide 12% Gerste 18% Quelle: Scheffer (veränder 2

3 Ertragspotenziale Ohne Ansatz des Eigenenergieverbrauches Raps Rapskorn: bis zu 5 t/ha 30 MWh/ha Rapsstroh: bis zu 8 t/ha 38 MWh/ha Gesamt: bis zu 13 t/ha 68 MWh/ha Nutzbar: bis zu 1,5 t ÖE 15 MWh/ha 22 % Wirkungsgrad Energie- Mais Mais: bis zu 22 t/ha 110 MWh/ha daraus bis zu m³ Methan 75 MWh/ha daraus Strom 30 MWh/ha + Wärme 20 MWh/ha Nutzbar bis zu 50 MWh/ha 45% Wirkungs grad 3

4 Derzeit werden ca. 80 % der NAWARO-Flächen für die Biogasproduktion mit Mais bestellt ( ha (2006))!! ha (2007) Bei Ausschöpfung des Potenzials und Beibehaltung der Fixierung auf den Mais würden auf deutlich mehr als 1/3 der Ackerfläche Mais angebaut werden (Futter und NAWARO). Umweltwirkung - Nachhaltigkeit?? Auswirkungen von Maisanbau in Monokultur bzw. engen Fruchtfolgen: Bodenerosion Nitratauswaschung Zunahme von Krankheiten und Schädlingen vermehrter Pestizideinsatz Einsatz von Gentechnik!? 4

5 andere Kulturpflanzen 11% Flächenaufteilung Ackerland Stillegung 10% Weizen 24% Raps 9% Mais 16% Potenzial: 30% Energieund Rohstoffpflanzen ca. 10% derzeit genutzt andere Getreide 12% Gerste 18% Quelle: Scheffer (veränder 5

6 Flächenaufteilung gesamte LN Grünland 25% Weizen 18% Gerste 14% andere Kulturpflanzen 8% Stillegung 8% andere Getreide 9% Raps 7% Mais 12% Quelle: Scheffer (veränder 6

7 Perspektive: Erhalt und Nutzung der Landschaft Perspektive: Erhalt und Nutzung der Artenvielfalt 7

8 Zwischenfazit Potenziale für energetische Biomassenutzung sind vorhanden Nutzung der Potenziale Entwickelt sich positiv angewendete Verfahren noch sehr ineffektiv angewendete Verfahren begünstigen Artenverarmung Nutzung der Grünlandpotenziale ist schwierig 8

9 9

10 Massenfluss der Trockenmasse von Weizen GPS AM PK PS Trockenmasse 81% 19% Rohwasser Anteil in % Massenfluss Massenfluss der der Trockenmasse und und der Inhaltsstoffe der Inhaltsstoffe von Weizen GPS von Weizen GPS PK PS Trockenmasse Trockenmasse PK PS Rohasche Rohasche PK PS Rohprotein Rohprotein PK PS Rohfaser Rohfaser

11 Ziele der mechanischen Entwässerung Presssaft Maximale Vergärbarkeit Presskuchen Maximaler TS-Gehalt Minimaler Aschegehalt Minimaler Stickstoffgehalt Minimaler Chlorgehalt Optimum Maximaler Energieertrag bei Maximaler Brennstoffqualität Maximale Nährstoffrückführung 11

12 otm otm XA XA Presskuchen Presskuchen Presssaft Presssaft Presskuchen Presskuchen Presssaft Presssaft 55% 55% 50% 50% Brennstoffqualität Massenflüsse Massenflüsse bei bei bei Borstgrassilage Maissilage Zusammensetzung der der Trockenmasse 10% 10% 8% 8% 45% 45% 6% 6% 0% 0% 10% 10% 20% 20% 30% 30% 40% 40% 50% 50% 60% 60% 70% 70% 80% 80% 90% 90% 100% 100% 40% 40% 35% 35% 30% 30% TS TS XA XA N TS TS XA XA N Ausgangsmaterial Ausgangsmaterial Presskuchen Presskuchen 4% 4% 2% 2% 0% 0% 12

13 Brennstoffqualität Gehalte in % der TS Holz (1 Presskuchen Maissilage (2 Presskuchen Weizen GPS (2 Weizen -korn (1 Weizen -stroh (3 Asche 1,50 3,50 5,50 4,00 7,00 Kalium 0,30 0,40 0,60 0,50 1,20 Chlorid 0,03 0,06 0,06 0,06 0,25 Stickstoff 0,30 0,65 0,80 2,60 0,80 1) versch. Quellen 2) Eigene Untersuchungen 3) DLG-Futterwert-Tabellen 13

14 Biogas aus Presssäften Methanausbeute [CH4/kg otm] tägliche und kummulierte Methanerträge verschiedener Presssäfte Mais-Presssaft tägl. Gras-Presssaft tägl. Mais-Presssaft kumm. Gras-Presssaft kumm Tag 14

15 15

16 Fazit Nutzbare Energiemenge im Vergleich 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Biomasse Strom Wärme Heizwert Biogas mech. Entwässerung 16

17 Fazit Der Einsatz von Biomasse als Festbrennstoff hat den höchsten Wirkungsgrad Durch das System der Mechanischen Entwässerung kann ca. 70 % des energetischen Flächenertrages als nutzbare Energie bereitgestellt werden Das Verfahren stellt nur geringe Ansprüche an Pflanzenart und Qualität der Biomasse Es entsteht hochwertiger Brennstoff Die Brennstoffe sind derzeit nur im mittleren Leistungsbereich anwendbar wegen erhöhtem Stickstoffgehalt Nährstoffkreisläufe sind nur zum Teil geschlossen (50 90%) 17

18 Effiziente Nutzung von Biomasse Energieerträge verschiedener Anbau- und Konversionsverfahren Das Scheffer-Verfahren : Konzept für optimierte Energieausbeute vom Acker ökologische Betrachtungen Jürgen Reulein Symposium Mit Energie zur nachhaltigen Regionalentwicklung: Initiativen anregen Wertschöpfung organisieren Effizienz steigern 18

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