Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt?

Transkript

1 Einbeck, 1. April 2008 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Dr. Alexander Coenen, KWS SAAT AG

2 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Gliederung Nahrungsmittel Angebot und Nachfrage Energiepflanzen in aller Munde Konkurrenz Energiepflanzen <-> Nahrungsmittel der begrenzende Faktor Koexistenz von Food, Feed und Energy Visionen, Kreativität, Effizienz und Notwendigkeit 2

3 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Gliederung Nahrungsmittel Angebot und Nachfrage Energiepflanzen in aller Munde Konkurrenz Energiepflanzen <-> Nahrungsmittel der begrenzende Faktor Koexistenz von Food, Feed und Energy Visionen, Kreativität, Effizienz und Notwendigkeit 3

4 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Nahrungsmittelproduktion Noch nie waren Nahrungsmittel qualitativ so hochwertig wie heute Nachfrage gestiegen durch Vervierfachung der Weltbevölkerung 4

5 Weltweites Bevölkerungswachstum (Prognose bis 2050) Quelle: UN, FAO. 5

6 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Nahrungsmittelproduktion Noch nie waren Nahrungsmittel qualitativ so hochwertig wie heute Nachfrage gestiegen durch Vervierfachung der Weltbevölkerung Steigerung des pro Kopf-Verbrauchs 6

7 7 Eine Getreideeinheit (GE) entspricht 100 kg Getreide. Andere landwirtschaftliche Erzeugnisse werden auf Basis ihres in Energie umgerechneten Nährstoffgehaltes in Getreideeinheiten bewertet (1 dt Kartoffeln = 0,2 GE, 1 dt Schweinefleisch = 4,2 GE).

8 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Nahrungsmittelproduktion Noch nie waren Nahrungsmittel qualitativ so hochwertig wie heute Nachfrage gestiegen durch Vervierfachung der Weltbevölkerung Steigerung des pro Kopf-Verbrauchs Angebot noch stärker gestiegen durch Flächenzunahme Starke Flächenproduktivitätszunahme 8

9 Flächenproduktivität Ackerfläche pro Kopf e 0,5 0,4 ha pro Kopf 0,3 0, e Quellen: FAO, Weltbank 9

10 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Nahrungsmittelproduktion Noch nie waren Nahrungsmittel qualitativ so hochwertig wie heute Nachfrage gestiegen durch Vervierfachung der Weltbevölkerung Steigerung des pro Kopf-Verbrauchs Angebot noch stärker gestiegen durch Flächenzunahme Starke Flächenproduktivitätszunahme Landwirte sind immer produktiver geworden aber ökonomisch nicht weiter gekommen Landwirtschaftliche Tretmühle 10

11 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Gliederung Nahrungsmittel Angebot und Nachfrage Energiepflanzen in aller Munde Konkurrenz Energiepflanzen <-> Nahrungsmittel der begrenzende Faktor Koexistenz von Food, Feed und Energy Visionen, Kreativität, Effizienz und Notwendigkeit 11

12 Entwicklung des Welt-Energie Bedarfs 2008 Source: Deutsche Shell AG 12

13 Photosynthese der erste Schritt zu Bioenergie g Glucose Photosynthese Glucose ist das erste Produkt aus der Photosynthese 13

14 Umsetzung der Strahlungsenergie in Trockenmasse Biosynthese verschiedener Inhaltsstoffe von Glucose Kohlenhydrate Proteine Fette Umsetzungsfaktor von Glucose zu (mol mol -1 Glucose)* Aufbau der Pflanzen Zuckerrübe (% TM) 94 %TM 0.04 %TM 0 %TM Weizen (Getreide)(%TM) 75 %TM 14 %TM 3 %TM Raps (% TM) 25 % TM 25 %TM 45 %TM Der Stoffwechsel der Zuckerrübe speichert die Energie am besten! 14 * Specht et al. (1999), acc.to Penning de Vries et al. (1974), and McDermitt & Loomis (1981); B. Märländer (2007), changed

15 15 Energie aus Pflanzen durch Produkte der KWS-Gruppe

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17 17 Energie aus Pflanzen durch Produkte der KWS-Gruppe

18 Grundlagen der BioEthanol-Produktion Rohstoffe Zur Bioethanol Produktion sind alle Rohstoffe geeignet, die Zucker Stärke Zuckerrübe & Zuckerrohr Mais, Weizen, Triticale, Roggen und Kartoffel Praxisreife Technologie oder Cellulose Stroh, Biomasse, Gehölze enthalten Erprobungs phase BTL Biomass to liquid 18

19 Brasilien Anteil FFV an Pkw-Neuzulassungen PKW-Zulassungen Flex Fuel Ethanol (E100) Gasohol (E25) 19

20 Unschlagbar Zuckerrübe und Bioethanol Produktivität - Ethanol 1 ha Weizen 9 t Kornertrag ca l Ethanol 1 ha Raps ca l Biodiesel 1 ha Zuckerrüben 65 t RE 18,5% Pol ca l Ethanol KWS Agroservice. Viva la Remolacha AG 6 20

21 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Gliederung Nahrungsmittel Angebot und Nachfrage Energiepflanzen in aller Munde Konkurrenz Energiepflanzen <-> Nahrungsmittel der begrenzende Faktor Koexistenz von Food, Feed und Energy Visionen, Kreativität, Effizienz und Notwendigkeit 21

22 Energiepflanzenanbau erhöht Konkurrenz um Anbauflächen Steigende Preise für Agrarrohstoffe Produktionsfaktor Boden ist begrenzt Zunehmende Konkurrenz der Nutzungsalternativen um die verfügbare Fläche Bildquelle: KWS. 22

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24 24 Brachflächen weltweit

25 25 Auch in Deutschland gibt es noch freie Flächen

26 26 Potentiale anderer Art gibt es auch noch!

27 27 Auch hier kann man mehr rausholen!

28 Energiepflanzen - Nahrungsmittel - ein Konflikt? Gliederung meines Vortrags: Nahrungsmittel Angebot und Nachfrage Energiepflanzen in aller Munde Konkurrenz Energiepflanzen <-> Nahrungsmittel der begrenzende Faktor Koexistenz von Food, Feed und Energy Visionen, Kreativität, Effizienz und Notwendigkeit 28

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32 32 Deutschland 2001

33 33 Deutschland 2004

34 34 Deutschland 2001 Deutschland 2007

35 Biogas in Deutschland Entwicklung des Anlagenbestand Quelle: Fachverband Biogas, Freising; Ernährungsdienst 35

36 Energie- und agrarpolitische Rahmenbedingungen EU-Rahmenbedingungen für f NR: Biokraftstoffstrategie: bis 2010 mind. 5,75% des Energiebedarfs aus Biokraftstoffen Steuerbegünstigung für Biokraftstoffe in der EU Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) in Deutschland: Garantierte Einspeisevergütung für Strom aus Biogasanlagen Steuerbegünstigung für Biokraftstoffe Förderung von F&E, Marktanreizprogramm In Planung: Gesetz zur Biogaseinspeisung GAP-Reform 2003: NR-Anbau auf Stilllegungsflächen Energiepflanzenprämie von 45 /ha für max. 1,5 Mio. ha 36

37 Flächeneffizenz so weit kommt ein Auto mit Biokraftstoffen von einem Hektar Effizienz v erschiedener Biokraftstoffe Biodiesel Raps(1) Biogas Energiemais(7) Biogas Zuckerrüben(6) Biogas Sorghum(5) Biogas Roggen GPS(3) EtOH Zuckerrüben(4) EtOH Weizen(2) Fahrstrecke km /ha (1) 3,6 t/ha (Korn) (2) 7,0 t/ha (Korn) (3) 35,0 t FM/ha (4) 65,0 t FM/ha (5) 60,0 t FM/ha 6) 65,0 t FM/ha (7) 64,7 t FM/ha 37 Quelle: Energieeffizienzstudie, Institut für Energetik und Umwelt ggmbh (IE) Leipzig und KWS 2008

38 Biogas kann Strom, Wärme & Treibstoffe liefern Vermiedene CO2-Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland im Jahr 2006 Strom 68,1 Mio. t Wärme 20,7 Mio. t Kraftstoffe 12,7 Mio. t gesamt: 101,5 Mio. t CO 2 -Minderung [Mio. t] Wasser Wind Biomasse Photovoltaik Geothermie Solarthermie Biokraftstoffe Quellen: BMU Publikation "Erneuerbare Energien in Zahlen nationale und internationale Entw icklung - "; Stand: Juni 2007 Angaben vorläufig 38

39 Zuchtziel: Verdopplung der Methanerträge in 10 Jahren 100 % Steigerung in 10 Jahren m 3 /ha Heutige Silomaissorten Energiemaissorte m 3 /ha 39

40 Energie Mais liefert Biomasse, den Rohstoff der Zukunft 40 Foto: R. Vandenborre/KWS

41 41 Biomasse Universeller Rohstoff für Bioenergie

42 Sonnenblumen, Kreuzungsarbeiten bei Biomasse- Typen 42 Nursery Eckartsweiher AUG 2004

43 Visionen für die Zuckerrübe Wer Visionen hat, sollte zum Arzt gehen (Altkanzler H. Schmidt) oder zur KWS!! 43

44 Die Zuckerübe als Energielieferant Kann man da mehr draus machen? Die Rübe hat die optimalen Vorraussetzungen für die BIOGAS-Produktion!!! 44

45 Verweilzeit von organischer Materie - Vorteil für die Zuckerrübe Zucker (Mono-, Disaccharide) Stärke (Polysaccharide) Proteine Pektine (Polysaccharide) Hemicellulose (Polysaccharide) Zellulose (Polysaccharide) Zucker: der schnellste Biogas- Rohstoff Lignin Wachs Gärmaterial Bereich Bereich der der technisch-ökonomischen Grenze Grenze der der Verweilzeit Verweilzeit Verweilzeit (HRT) 45 Quelle: Vollmer (1982) in Eder/Schulz 2006 Biogas Praxis

46 Basisdaten der Pilotanlage Elektrische Leistung 0,6 MW Thermische Leistung 0,9 MW Fermenterkapazität m³ Endlagerkapazität m³ 46 Substratmenge 20-21t Mais/d; 8-9t Roggen-GPS/d; ab Aug steigernd von 0,2 bis 15t Rübe/d

47 Fazit: Zuckerrübe - konzentrierte Energie Vorteil von Zuckerrüben für die Biogasproduktion: sehr sehrschnelle Fermentation Zuckerrüben: ca. ca Tage Tage effiziente Nutzung der der Biogasanlagengröße sehr sehrhoher hohermethanertrag pro pro ha ha Reinertrag: Reinertrag: t/ha t/ha m³/ha m³/ha Kopf Kopf & Blätter: Blätter: t/ha t/ha m³/ha m³/ha 47 Mais Zuckerrübe Größe Größeder derbiogasanlage abhängig von von verschiedenen Rohstoffen sehr sehrhohes Ertragspotential leistungsstarke Ergänzung zu zu anderen Substraten Hektareffizient

48 Konzept einer Ganzjahresversorgung mit Zuckerrüben Verarbeitung ndard Vegetationsperiode Verarbeitung Lagerung Standard Vegetationsperiode Verarbeitung Lagerung Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dez Jan Feb Mar 48

49 Konzept einer Ganzjahresversorgung mit Zuckerrüben Verarbeitung ndard Vegetationsperiode Verarbeitung Lagerung Standard Vegetationsperiode Verarbeitung Lagerung Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dez Jan Feb Mar 49

50 SEL Versuch: Lenzrüben Aussaat: Aussaat: Agrotechnische Versuche 2007 Aussaat: Aussaat:

51 51 Lenzrüben, die Zweitfrucht in der Fruchtfolge

52 Fruchtfolge der Zukunft? zeitlicher Ablauf Weizen Weizen oder oder GPS GPS Zuckerrübe Zuckerrübe als als Zweitfrucht Zweitfrucht Mais Mais oder oder Hirse Hirse Weizen Weizen oder oder GPS GPS b Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dez Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dez Jan Agroservice Agroservice Feb Mar 52

53 53 Verfügbarkeit von Erdgas

54 54 Verfügbarkeit von Erdgas

55 55 Verfügbarkeit von Erdgas

56 56 Quelle: Lamp, BBE, 2007

57 57 BeetGas

58 Résumé Die landwirtschaftlichen Ressourcen sind begrenzt: - die Nachfrage nach landwirtschaftlichen Produkten wird steigen - eine Produktionsausdehnung ist begrenzt möglich Die Konkurrenz zwischen den Verwendungsrichtungen Food & Feed sowie Energie wird zunehmen Bioenergie wird Märkte landwirtschaftlicher Rohstoffe stabilisieren Züchterischer Fortschritt wird einen wichtigen Beitrag leisten, die Versorgung mit Nahrungsmitteln und Biomasse zu sichern Deutschland wird ein Land der Nahrungsmittelproduktion bleiben, die Bedeutung der Bioenergie wird zunehmen. 58

59 59 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit