Biogasproduktion Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung aus landwirtschaftlicher Perspektive

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1 Biogasproduktion Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung aus landwirtschaftlicher Perspektive Mathias Jung M.Sc. Agrarökonomik Agro-Farm GmbH Nauen Betriebsleitung Pflanzenbau und Biogas 1

2 Gliederung 1. Betriebsspiegel Agro-Farm GmbH Nauen 2. Substratanbau 3. Biogasproduktion 4. Problem und Lösungsansätze Zuckerrübeneinsatz 5. Logistik 6. Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Betriebsspiegel Pflanzenbau 2500ha - 20 Mitarbeiter ha Silomais (Substrat zur Biogaserzeugung) ha Zuckerrüben (Substrat zur Biogaserzeugung) ha Winterroggen (Futter / Energie) ha Winterraps (Energie) ha Winterweizen (Handel Agro-Farm GmbH Nauen) ha Wintergerste (Handel Agro-Farm GmbH Nauen) ha Sommerhafer (Handel Agro-Farm GmbH Nauen) - 10 ha Kurzumtriebsplantage - Direktvermarktung Getreide, Heu, Stroh und Futtermischung - Lohnarbeiten Agro-Farm Dienstleitungen GmbH 3

4 Personal und Sicherheit BGA - 1 Anlagenleiter + 2 Mitarbeiter - Wechselnder Schichtdienst (24h Bereitschaft) - Regelmäßige Schulungen in Anlagenführung und Sicherheit (auch für das Personal der Agro-Farm GmbH Nauen + Dienstleister) - Hoher Grad an Selbstverantwortung und Eigenmotivation 4

5 Anbaugebiet Substrate Max. Entfernung 10 k m 5

6 Zuckerrüben Anbau Pflanzen / ha - Erhöhte Stickstoffgabe (Amino-N nicht relevant) - Pflanzenschutz analog zum Zucker-Nutzungspfad - Kein Köpfen notwendig (Amino-N / + 15 % Ertrag) - Rübenblatt verbleibt als organischer Dünger auf dem Feld (Biogas Nutzung möglich) Aufbereitung: Lagerung: Fütterung: - Reinigung auf dem Feld (Reduzierung Erdanhang) - Transport zur Biogasanlage - Waschen, Zerkleinern (Musen) und Befüllen der Erdbecken - Hydrolyse (1. Schritt der Methanbildung) bereits im Erdbecken - Edelstahlteile gegen korrosives Zuckerrübenmus (ph < 3.5) - voll automatisiert - 10 Tage Verweilzeit im Fermenter - Rationsanteil BGA 2 30% - Gefahr der Übersäuerung, Schwefel und Pufferabschwächung 6

7 Zuckerrüben Anbaukosten 25 EUR/ ton Saatbettbereitung Saatgut Düngung Bewässerung 0 India China Kolumbien Ägypten Deutschland Pfl.schutz Ernte Land Landkosten Abb. Anbaukosten Zuckerrüben (Syngenta, 2006) 7

8 Zuckerrüben 8

9 BGA 2 - Übersicht 9

10 Zuckerrüben Methanbildung Zuckerrübe vs. Maissilage ml CH4 /g VS time (days) SBGS 01 SBGS 07 ml CH4 /g VS time (days) Abb. 1: Methanbildungspotential zweier Zuckerrübengenotypen (batch Versuch) Abb. 2 Methanbildungspotential Maissilage (batch Versuch) Maize 10

11 Ertrag (to/ha) Methanbildungspotential Zuckerrüben Maissilage SBGS 01 SBGS Methanertrag (cbm) Abb. theoretischer Methanertrag von ZR und Maissilage (m 3 ) je Hektar Mit ZR kann mehr Methanhektarertrag gegenüber Mais erzielt werden (auch ohne Blattnutzung) 11

12 Methanbildung Zuckerrüben Probe-Nr. / Material TS (g/kg) ots Asche Zuckergehalt Zellulose Tage g/kg g/kg % µmol / g TS % / TS Gärversuch Nl/kg ots CH4 [%] CH4 / kg ots Zuckerrübenmus obere Schicht Zuckerrübenmus mittlere Schicht Zuckerrübenmus untere Schicht Zuckerrübenmus vor Pumpe 141,5 130,5 7,77 190,56 6,97 136,3 124,8 8,44 225,87 7,45 145,6 138,8 4,67 455,45 2,71 137,2 132,4 3, , ,2 199, ,2 412, ,5 294, ,4 401,434 ca. 100% Differenz Methanbildungspotential möglich Inhomogenes Material / Oxidationsverluste? Schnelles Verbrauchen des Zuckerrübenmus 12

13 Fütterungsplan BGA 2 Menge in to Jan-13 Feb-13 Mrz-13 Apr-13 Mai-13 Jun-13 Jul-13 Aug-13 Sep-13 Okt-13 Nov-13 Dez-13 Maissilage [to] Rübenmus F1 + F2 [to] Rübenmus F3+ F4 [to] Zuckerrübe als echte Alternative zu Mais bis 30% Substitution möglich Vorteile: schnelles Hochfahren- der Anlage und Kofermentationseffekt 13

14 Transportkosten Mais und ZR Mais Zuckerrübe Ertrag (t/ha) Entfernung (km) /ha 224,53 276,01 327,49 439,27 563,70 688,13 /t Substrat 4,08 5,02 5,95 6,76 8,67 10,59 Ct/m 3 Methan 4,17 5,13 6,09 6,92 8,88 10,84 Ct/kWh 0,99 1,22 1,44 1,64 2,10 2,57 Transportkosten ( oder Cent) Mais und Zuckerrüben nach Entfernung (Braun et al., 2008) Maßnahmen zur Senkung der Transportkosten: - Erweiterung der Lagerkapazität auf dem Gelände der Biogasanlage - keine Feldmieten (Maissilage 2x Anfassen / Verluste Sickersaft - Landwirte aus dem direkten Umfeld als zusätzliche Substratlieferanten 14

15 Transportkosten auf der Biogasanlage 15

16 Substratkosten Entwicklung von Kosten und Marge bei ZR und Mais in Abhängigkeit vom Ertrag to/ha 35 to/ha 40 to/ha 45 to/ha 50 to/ha 55 to/ha 60 to/ha 70 to/ha 75 to/ha 80 to/ha 85 to/ha 90 to/ha 95 to/ha 100 to/ha -10 SUMME Kosten ZR Anbau EUR / to SUMME Kosten M Anbau EUR / to Marge ZR Anbau EUR / to Marge M Anbau EUR / to 16

17 Gasproduktion Korrelation Gasproduktion und Fütterungsmenge (to ots) Relativ in % 110,00 105,00 100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65, Summe Befüllung [to ots] RGE [Nm³] 17

18 Korrelation Gasertrag Trockensubstanz und Fütterungsmenge (to ots) Relativ in % 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 RGE [Nm³/to ots] TS Mais Schnitt Zuckerrüben [to ots] 18

19 Zusammenfassung & Ausblick Zuckerrübe 1. Sehr gute biologische und technische Eigenschafen 2. Hoher Methanhektarertrag und Vorfruchtwert (Einsparung Anbaufläche Mais) 3. Anpassung der Fütterung mit dem Wissen der Oxidationsverluste 4. Nutzen überwiegt Risiken ( Übersäuerung / Schwefel / Puffer) Maissilage 1. Gute Erfahrung mit Maiskultivierung auf Luchstandorten 2. Ziel ist konstante Qualität 3. Sicherstellung des Hauptsubstrates Alternative Substrate werden interessanter wann sind industrielle Reststoffe in NaWaRo Anlagen einsetzbar? 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 20