innovativ aus Tradition Informationen zu Biogas
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- Frank Eugen Schmitz
- vor 7 Jahren
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1 innovativ aus Tradition Informationen zu Biogas
2 Biogas Daten und Fakten Anzahl der Biogasanlagen in Deutschland elektrische Leistung in Megawatt Quelle: Fachverband Biogas (verändert) 214, 214: Prognose Fachverband Biogas Biogas aus Zuckerrüben Als Biogas wird überwiegend ein Gemisch aus den Hauptkomponenten Methan und Kohlenstoffdioxid bezeichnet. Das Gas entsteht bei der sauerstofffreien Vergärung von organischem Material. Der Leistungsbereich und die Betriebssicherheit einer Biogasanlage werden erheblich von der Art, Qualität und Menge der eingesetzten Substrate beeinflusst. Die Substrateigenschaften und -inhaltsstoffe bestimmen die Gasertragswerte. Die Erzeugung von Biomasse für die fast 8. Biogasanlagen in Deutschland erforderte 213 eine Ackerfläche von rund 1,16 Mio. Hektar, davon 832. Hektar Mais. Nach eigenen Schätzungen wurden bereits mehr als 1. Hektar Zuckerrüben eigens für die Biogaserzeugung angebaut. Die Tendenz ist steigend, denn immer mehr Anlagenbetreiber entdecken die Vorzüge des Rübensubstrates. Ziel ist es, einen möglichst hohen Biogasbzw. Methanertrag pro Flächeneinheit zu erzielen. Aus diesem Grunde eignen sich Feldfrüchte mit einem hohen Biomasseertrag besonders für die Biogasproduktion. Die Zuckerrübe produziert vergleichbare und höhere Erträge als Energiemais. Doch die Zuckerrübe bringt noch weitere wertvolle Eigenschaften für die Biogaserzeugung mit. Sie besitzt hervorragende Substrat- und Gäreigenschaften, diese stabilisieren die mikrobiellen Umsätze und verbessern die verfahrenstechnischen Prozesse in den Fermentern. Aufgrund ihrer stabilen Erträge liefert die Zuckerrübe gleichmäßige Energie erträge über lange Zeiträume. Auch unter schwierigen Witterungsbedingungen bietet sie hohe Ertragssicherheit. Längere Trockenperioden gleicht sie problemlos aus. Außerdem sorgt die Zuckerrübe für eine Entlastung von engen Maisfruchtfolgen. Damit kann sie einen wertvollen Beitrag zur Erweiterung der Biodiversität in unserer Agrarlandschaft leisten. Die Substratkosten nehmen rund 4 % der Gesamtausgaben für die Biogasproduktion ein. Das Substrat und seine Zusammensetzung entscheiden über die Biogasausbeute und -menge. Die Vorteile der Zuckerrübe für die Biogasproduktion liegen in den guten Fermentationseigenschaften: Rübentrockenmasse besteht hauptsächlich aus direkt fermentierbaren Kohlenhydraten Zuckerrüben Maissilage Futterrüben (Saccharose), die schnell in Energie umgesetzt werden. In weniger als 15 Tagen ist die Zuckerrübe oft vollständig abgebaut (vgl. Mais: etwa 9 Tage). Sie hat also eine kürzere Vergärzeit als andere Feldfrüchte und erreicht in guten Ackerbauregionen einen Hektarmethanertrag, der in günstigen Fällen 2 % und mehr über dem von Silomais liegt (45 t/ha Mais zu 8 t/ha Rübe). Zurzeit werden ebenfalls Futterrüben als Substrat diskutiert und erprobt. Sie liefern einen hohen Masseertrag, allerdings bei einem Trockensubstanzgehalt von nur 19 %. Neben verfahrenstechnischen Vorteilen fällt die Futterrübe, energetisch betrachtet, weit hinter die Zuckerrübe und Mais zurück. FM t/ha ots % von FM ots t/ha Biogasertrag Nm3 CH4-Ertrag Nm3 CH4-Ertrag Relativ ,7 16,6 14,5 12,4 15,7 14,1 12,5 15, ,35 17,1 Tabelle: Biogas aus Mais und Rüben; Quellen der Basisdaten: FNR; Leitfaden Biogas Von der Gewinnung zur Nutzung; Gülzow 21, Statist. Landesämter Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Bayern, Rheinland-Pfalz: Praxiserträge Silomais, Zuckerrüben, Futterrüben aus den Ernteberichten Danmarks Statistik, HST6; Harvest by Crop and Unit; Fodder Beets; Average yield per hectare; , Limagrain UK Pocket Guide to Forage Crops Trial Results: Limagrain UK Fodder Beet Trials
3 Zuckerrüben mehr Energie je Hektar Biogas-Summe (m3/kg) Biogasrate (m3/kg/d),9 Rübensilage,8 Roggen-GPS 97,1 %,7 9,3 %,6,5 Maissilage Rindergülle 86,5 %,4,18,16 Rübensilage,14,12,1,8 9,3 %,3,6,2,4,1,2 Zeit (d), Maissilage Roggen-GPS 26 Zeit (d), 28 Schematisch nach Linke, Institut für Agrartechnik Bornim 28 Rindergülle Schematisch nach Linke, Institut für Agrartechnik Bornim 28 Biogassubstrat Zuckerrübe mehr Energie je Hektar Im sogenannten Sortenleistungsvergleich Biomasse (SVB) befinden sich neben etablierten, marktüblichen Zuckerrübensorten aus dem Quotenrübenanbau auch neue Sorten, denen eine besondere Eignung als Biomasserübe zugeschrieben werden, und Futterrüben. Biomasse stellt größten Anteil an regenerativer Energie Fossile Brennstoffe werden zunehmend durch regenerative Energien ersetzt. Letztere leisten mit 24 % laut aktueller Statistik des BMU vor allem zur Strombereitstellung einen deutlichen Beitrag es folgen Wärme- und Kraftstoffbereitstellung mit jeweils rund 1 und 6 %. Ein besonderer Stellenwert kommt der Methanertrag (Nm3/ha) Hinsichtlich der Züchtung gibt es durchaus Unterschiede zwischen der Zuckerrübe für die Zuckerindustrie und einer derzeit auch die besten für den Fermenter sind. In den Wertprüfungen des Bundesortenamtes befinden sich erste Anmeldungen der Züchter, um hinsichtlich ihrer Eignung als Biomasserübe bewertet zu werden. kleist Das Institut für Zuckerrübenforschung (IfZ) in Göttingen koordiniert seit 211 bundesweit Versuche mit Zucker- und Futterrüben, um diese hinsichtlich ihrer Eignung als Biogassubstrat zu prüfen. Die Versuche werden nach guter Versuchspraxis durchgeführt, neutral ausgewertet und wissenschaftlich begleitet. hannibal kopernikus Die Qual der Wahl welche Sorte ist gut geeignet? potenziellen Energierübe. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Züchtung auf Merkmale zur Zuckerproduktion, wie etwa hoher Saftreinheit. Hohe Saftreinheit führt zu höherer Zuckerausbeute in der Zuckerfabrik. Aus zahlreichen Versuchen und neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen zur stofflichen Zusammensetzung der Zuckerrübe ist inzwischen bekannt, dass dieses Merkmal für Biogasrüben nicht wichtig ist. Demnach stehen die Züchter vor neuen Aufgaben. Energierüben müssen einen hohen Masseertrag und Trockensubstanzgehalt haben. Aus den Versuchen des IfZ geht hervor, dass die Zuckerrübensorten, die bestens für die Zuckerproduktion geeignet sind, artus Erfahrungen aus der Praxis haben gezeigt, dass sich Biogasanlagen, die anteilig mit Rüben betrieben werden, nach Störungen viel schneller wieder hochfahren lassen. Dies hängt mit der Abbaugeschwindigkeit der Substrate zusammen. Außerdem ist ein Rückgang der Säureproduktion zu beobachten, was sich stabilisierend auf den gesamten Umwandlungsprozess auswirkt. Setzt man die Rüben abrupt ab, benötigt die Anlage einige Zeit, um wieder die volle Leistung zu erbringen. Methanertrag abs., SVB IfZ (Mittel über Standorte und Jahre, Berechnungsgrundlage Rübenerträge und Zuckergehalte nach WVZ 21/11 212/13)
4 Biogasrüben für den Fermenter Erzeugung von Bioerdgas zur Sicherung der Gasversorgung zu. Mit insgesamt 64 % stellt Biomasse den größten Anteil der regenerativen Energie. So werden 89 % der regenerativen Wärme aus Biomasse gewonnen, die Nutzung der Solar- und Geothermie nimmt ebenfalls stark zu. Während bei der Stromerzeugung Wind- und Wasserkraft eindeutig dominieren, ist Biomasse in absehbarer Zeit die einzige regenerative Quelle für alternative Kraftstoffe. Daneben wird intensiv an der Methansynthese geforscht. Versuche zeigen Zuckerrübe vorn Inzwischen gibt es bundesweite Versuche zum Thema Biogas aus Zuckerrüben unter der Regie des IfZ (Institut für Zuckerrübenforschung, Göttingen). In diesen koordinierten Versuchen werden verschiedene Zuckerrübensorten neutral und wissenschaftlich korrekt auf ihre Eignung als Energierübe untersucht. Hinsichtlich der Züchtung gibt es durchaus Unterschiede zwischen der Zuckerrübe für die Zuckerindustrie und einer potenziellen Energierübe. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Züchtung auf Merkmale zur Zuckerproduktion, Biogas Für die Entsteinung und Reinigung der Rüben stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, wie z. B. der Waschbär von Doppstadt mit einer Leistung von bis zu 1 Tonnen Rüben pro Stunde. Die komplette Entsteinung und Entsandung der Rüben ist wichtig. Steine im Prozess können zu massiven mechanischen Schäden oder Störungen führen. Sand ist einerseits abrasiv und führt zu mechanischem Verschleiß an den Anlagenkomponenten, andererseits neigt er dazu, im Fermenter zu sedimentieren. Gärraumverlust und erhöhter Reinigungs aufwand wären die Folgen. Feine Bodenbestandteile wie Ton und Schluff bleiben in Schwebe und werden mit dem Gärrest ausgetragen. Vermutlich sind sie dem Prozess sogar zuträglich, da die feinen Bodenpartikel zusätzliche Besiedlungs fläche für die beteiligten Mikroorganismen darstellen. Anlagen, die nur eine geringe Zeit des Jahres Rüben füttern wollen, wählen andere Techniken, wie etwa die Lagerung der Rüben in einer Miete, aus der sie dann portionsweise entnommen, zer kleinert und in den Substratmix gebracht werden. Auch hier sind Stein- und Sandfreiheit Bedingung. Erste Ergebnisse der Züchtung stimmen optimistisch für eine Biogasrübe mit noch höheren Trockensubstanzerträgen in einigen Jahren. Biodiesel (RME) Der Anbau der Biogasrüben erfolgt grundsätzlich wie der von Rüben für die Zuckergewinnung. Um die Ertragsleistung zu erhöhen, können die Rüben eine etwas höhere N-Düngung erhalten und höher geköpft, bzw. entblättert werden. Das Entblättern führt zu Mehrerträgen von bis zu 1 % im Vergleich zu flach geköpften Rüben. wie etwa hoher Saftreinheit. Hohe Saftreinheit führt zu höherer Zuckerausbeute in der Zuckerfabrik. Aus zahlreichen Versuchen und neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen zur stofflichen Zusammensetzung der Zuckerrübe ist inzwischen bekannt, dass dieses Merkmal für Biogasrüben nicht wichtig ist. Demnach stehen die Züchter vor neuen Aufgaben. Energierüben müssen einen hohen Masseertrag und Trockensubstanzgehalt haben. Weizen Bioethanol Anbau, Aufbereitung und Lagerung Als bevorzugte Lagerungsform der Rübe scheint sich die Breilagerung, entweder in Hochbehältern oder Lagunen, zu etablieren. Dadurch ist die Rübe als Substrat ganzjährig verfügbar. Leistungsstarke Schredder aus dem Kommunal- oder Forstbereich, wie z. B. Doppstadt AK 235, können auch große Rübenströme, wie sie etwa bei der Befüllung einer Lagune anfallen, verarbeiten. Der Rübenbrei hat eine Konsistenz wie grobes Apfelmus und ist lange Zeit lagerstabil. Ein weiterer Vorteil ist die Pumpfähigkeit, die eine weitgehende Automatisierung der Substratzufuhr zum Fermenter ermöglicht. Zuckerrübe Bioethanol Aufgrund der Unabhängigkeit von Wind oder Sonneneinstrahlung trägt die Biomasse, und damit auch Biogas, sinnvoll dazu bei, eine Ergänzung im Energiemix der Erneuerbaren Energie träger einzunehmen. Energieertrag GJ/ha verschiedener Bioenergiequellen Quelle: eigene Berechnungen
5 Unsere Sorten für Biogas kopernikus N/E-Typ artus N-Typ Nr. 1 Erdanhang rel. V-B im S 6 7 neu kopernikus 8 9 artus kleist Der neue Stern am Rübenhimmel! Der König der Rüben! Der neue Hochertragstyp kombiniert einen sehr hohen Zuckerertrag mit bester innerer und äußerer Qualität. Der sehr geringe Erdanhang macht Kopernikus besonders auch für den Biogasrübenanbau attraktiv. Mit einem Methanertrag von mehr als 61 Nm3 pro Hektar ist Artus die beste Sorte im Prüfsystem für Biogas (IfZ, SV-B ). Sie kombiniert den hohen Gasertrag mit einem geringen Erdanhang. 1 hannibal Trockenmasse-Ertrag rel. Biogasparameter: Erdanhang und Trockenmasseertrag rel. SVB, IfZ (Mittel über Standorte und Jahre) Mehr Zucker mehr Methan Grundsätzlich sind bei der Züchtung von Energierüben die gleichen Parameter wie bei Rüben für die Zuckergewinnung gefragt: hohe Flächenerträge bei hohem Zuckergehalt. Bei Biogasrüben spielen allerdings die melassogenen Inhaltsstoffe keine Rolle. Denn während die Zucker fabrik den Ber. Zuckerertrag bezahlt, kommt es bei Biogasanlagen auf die reine Energie an, die in der Rübe steckt. So eignen sich die Zuckerrübensorten von Strube sowohl für die Weißzuckerals auch für die Ethanol- und Biogas produktion. Da für die Biogasausbeute besonders der Trockenmasseertrag wichtig ist, empfehlen wir die Zucker rübensorten Kopernikus, Artus, Hannibal und Benno und für Nematodenstandorte die Sorte Kleist. Zusammengefasst sind folgende Parameter für eine effiziente Biogasgewinnung wichtig: organischer Trockensubstanzgehalt Massenbildung je Flächeneinheit Energieausbeute / Hektar Substrat Umsetzungsgeschwindigkeit Auf die Zuckerrübe bezogen heißt das: Spitzensorten im Segment der Ertrags rüben. Folgende Eigenschaften haben sich als vorteilhaft für die Biogasnutzung erwiesen: 1. gute Rodbarkeit der Rüben 2. weniger Erdanhang 3. gute Lager fähigkeit Im Hinblick auf die Lagerung ist die Frage nach der Weiterverarbeitung wichtig: Wird sie zu Rübenbrei verarbeitet oder geschnitzelt? Wird sie siliert oder als Frischsubstrat beigemengt? Hier sind auch die Rode- und Verarbeitungstechnik sowie das Lagerungsmanagement gefragt, wobei das Problem der Lagerung einer ganzjährig wachsenden Rübe auch züchterisch bearbeitet wird. Eine Ver besserung der Rodbarkeit sowie eine geringere Erdanhaftung durch glattere Rübenkörper wird bei uns in einem eigenen Zuchtprogramm in der Selektion mit berücksichtigt. Politik, Umwelt und Gesellschaft zeigen die Richtung zu alternativen Energie stoffen. Die Rübe hat ihren Platz im Biogas-Substratmix gefunden. Mehr Energie pro Hektar mit Zuckerrübensorten von Strube!
6 Unsere Sorten für Biogas hannibal benno kleist Neue Zuckergipfel erobern! Bombig in Zucker und Ertrag! Abwehrstarkes Kraftpaket! Hannibal ist der neue Eckpunkt im Zuckergehalt bei gleichzeitig sehr hohem BZE. Da diese Werte eng mit hohen Hektarmethanwerten korrelieren, eignet sich Hannibal auch sehr gut im Biogasrübenanbau von der en bis zur en Ernte. Benno ist eine der ertragreichsten Sorten im Prüfsystem. Beste Ernteeigenschaften durch einen kleinen Kopfansatz und geringen Erdanhang machen die Sorte für BioagsrübenAnbauer attraktiv. Z-Typ N-Typ N-Typ - en atod nem rant e tol Kleist erzielt höchste Methanerträge. Unser Blockbuster hält diese Leistungen sowohl unter starkem Nematodenbefall bis hin zu Nichtbefall. Der Anbau von Kleist bietet sich in Regionen an, in denen Nematoden auftreten. Die Zuckerrübe liegt energetisch gesehen auf dem gleichen Niveau wie Mais auf einigen Standorten auch darüber. Den höchsten Hektarmethanertrag erzielt dabei die Sorte Artus. Wie aus der offiziellen Sortenprüfserie Biogas hervorgeht, liefert sie deutschlandweit die höchsten Gaserträge. Dr. Thomas Engels, Vertriebsleiter Zentraleuropa / 215 Strube GmbH & Co. KG Hauptstraße Söllingen Germany T +49 () / 89-93
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