Zuckerrüben neu entdecken!

Transkript

1 Rüben an s Netz? Wirtschaftlicher Einsatz von Zuckerrüben in sächsischen Biogasanlagen Foto: Budissa Bag Kleinbautzen 2012 BGA Gröditz 2012 Annette Schaerff, LfULG, Referat 24 Biogasfachgespräch DBFZ Leipzig, BGA Gröditz 2012 Zuckerrüben neu entdecken! A. Schaerff 1

2 Flächen- und Ertragsentwicklung bei Zuckerrüben in Sachsen Tha 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 17, , , , , ,5 664 Anbaufläche Ertrag Flächenrückgang durch Zuckermarktordnung (Quoten von 884 auf 663 Tt) und steigende Hektarerträge , ,1 Anteil der Zuckerrüben an der Ackerfläche < 2 % , , ,2 dt/ha , A. Schaerff Quelle: StaLA Potential an Zuckerrüben zur Biogasproduktion in Sachsen in ausgewählten Jahren t Rübenmenge gesamt Potential aus IR2 Potential aus IRZ Potential aus ÜR IR2 = Industrierüben IRZ = zusätzl. Industrierüben ÜR = Übertragungsrüben t t t t t vorl A. Schaerff Quelle: StaLA, VSTZ 2

3 Potential an Zuckerrüben zur Biogasproduktion in Sachsen in ausgewählten Jahren t Rübenmenge gesamt Potential aus IR2 Potential aus IRZ Potential aus ÜR IR2 = Industrierüben IRZ = zusätzl. Industrierüben ÜR = Übertragungsrüben Fazit Rübenkategorien, die über die BGA eine bessere Verwertung versprechen als über die Zuckerfabrik, sind mengen- und damit einsatzmäßig nicht planbar! Bei Interesse und Bedarf sollte über den gezielten Anbau von Energierüben und die geeignete Technologie zur Lagerung und Aufbereitung nachgedacht werden t t t t t vorl A. Schaerff Quelle: StaLA, VSTZ Substrateigenschaften der Zuckerrübe im Vergleich zu Mais Rübe Mais FM-Ertrag t/ha TM-Ertrag t/ha TS-Gehalt % otm % Gasertrag m³/t otm CH4-Gehalt % Methanausbeute m³/t otm Methanertrag m³/ha Bereitstellungskosten /t TM Zuckerrübe: TM besteht zu etwa 94 % aus direkt fermentierbaren Kohlenhydraten Rübenmark ist ebenfalls schnell umsetzbar (enthält keine Lignozellulose) Abprodukte (Pressschnitzel, Presskuchen) auch verwertbar, aber geringe CH4-Ausbeute Praxiserfahrungen: 25 % Rübenanteil in der Ration nicht überschreiten A. Schaerff Quelle: KTBL, LfL BY, Versuche/Berechnungen LfULG 3

4 Vorteile von Zuckerrüben in der Biogasanlage hohe Trockenmasseerträge, bessere Gas- bzw. Methanausbeute als andere Substrate hohes Energieertragspotenzial je Hektar schnelle Vergärung vorteilhaft für Anlagensteuerung (Feinregulation) in Kombination mit anderen Energiepflanzen lässt sich Anlagenleistung steigern - gute Ergänzung v.a. zu schwer vergärbaren, faserreichen Energiepflanzen bessere Ausnutzung des Fermentervolumens geringere Festkosten geringerer TS-Gehalt im Fermenter verbessert Pump- und Rührfähigkeit (v.a. ohne Gülle) Auflockerung der Fruchtfolge, hohe N-Effizienz im Anbau bestehende Mechanisierung für Anbau und Ernte weiter effizient nutzbar größeres Erntefenster als Mais, Entzerrung von Arbeitsspitzen externe Lagerung möglich (Feldrand, Boden) Verwertung von Nichtquotenrüben (Überrüben) erhebliche anbautechnische und züchterische Potenziale bei Nutzung als "Energierüben" besseres Image als Mais A. Schaerff Quelle: LfULG, Fachbeitrag Schaerff/Brückner Probleme von Zuckerrüben in der Biogasanlage Erdanhang (je nach Bodenart) = Waschen nötig, sonst verstärkte Sedimentation im Fermenter möglich Energiekosten Steinbesatz Entsteinung muss sein Zerkleinerung vor dem Einbringen in den Fermenter ist notwendig Energiekosten ganzjährige Verfügbarkeit Schaumbildung im Fermenter hohe Transportkosten wegen Wassergehalt (nur 23 % TS) hohe Produktions- und Bereitstellungskosten frei BGA hohe Investitionskosten für spezielle Lagertechnik (z.b. Brei in Hochbehältern) größeres Gärrestlagervolumen nötig - höhere Festkosten Aufbereitungs- und Silierverfahren noch in Entwicklung geringe Anbaudichte (20-25 % in der Fruchtfolge) Energiepflanze mit negativer Humusbilanz und Risiko der Bodenerosion A. Schaerff Quelle: LfULG, Fachbeitrag Schaerff/Brückner 4

5 Zuckerrüben in der Biogasanlage Als praxistauglich für den Zuckerrübeneinsatz in deutschen Biogasanlagen haben sich mittlerweile folgende Verfahren herausgestellt: Ernte - Waschen - Entsteinen - Häckseln - Einsilieren in Mischung mit Mais Ernte - Waschen - Entsteinen - Einsilieren als ganze Frucht im Siloschlauch oder Fahrsilo mit Abdeckung Ernte - Waschen - Entsteinen - Verbreien - Einlagerung in Lagunen oder Rundbehältern A. Schaerff Quelle: LfULG, Fachbeitrag Schaerff/Brückner Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat - Technologien A. Schaerff Quelle: KWS Saat AG: "Biogaspotenziale der Rübe nutzen! Technische Ansätze aus der Praxis." 5

6 Zuckerrüben in der Biogasanlage Kosten der Aufbereitung/Bereitstellung (ca. - Angaben) Transport zur BGA (4 km): KWS-Rübenwäsche mit Betavator (Brei): Schlauchsilage (Dienstleistung): Rübenwäsche + Schlauchsilage: Einbringen in Fermenter: 2,00 2,50 /t 6,00 10,50 /t 4,50 6,00 /t ca. 12,00 /t 0,40 1,30 /t Gesamtkosten bei vollem Programm : 9 15 /t ist zu teuer Ziel: unter 7 /t für Wirtschaftlichkeit der Zuckerrübe! A. Schaerff Quelle: LfULG, Fachbeitrag Schaerff/Brückner Zuckerrüben in sächsischen BGA noch in der Erprobungsphase bevorzugt werden vor allem kostengünstige Lösungen Varianten (noch ohne ökonomische Bewertung): Überrüben (frisch, ungewaschen, nicht entsteint) - zusammen mit Reststoffen im Querstromzerspaner zerkleinert frisch oder siliert (Schlauch, Fahrsilo + Mais) in die BGA QZ: geringer Durchsatz (ca. 6-8 t/h), Kosten (geschätzt, ohne AK) 2,80-3,00 /t statt QZ auch Hammermühle mit hoher Leistung, Steinproblem? Silierung ganzer Rüben mit Mais Zerkleinern mit QZ vor Beschickung (nur Tagesdosis) Rübe + Blatt pumpfähig zerkleinert Lagerung in altem Güllebecken Frage: Höhe der Zusatzkosten (Reinigung Fermenter/Hydrolyse) durch fehlende Wäsche bzw. Entsteinung? A. Schaerff 6

7 EUR/ha Wie beurteile ich die Wirtschaftlichkeit aus Sicht des Betriebes? Anbau Landwirtschaftsbetrieb Anbau Kosten Wirtschaftlichkeit Energiepflanzen Kosten Futterpflanzen Silomais, Raps Getreide, Stroh Vergleich zu Alternativfrüchten bzw. Alternativnutzungen Ergebnis je Hektar Marktleistung BGA Kosten Ø BGA SN: 400 kwel ~75% Gülle ~25% Kosub. Gülle-, NaWaRo-, KWK-Bonus Verkauf Biomasse A. Schaerff Markt Verkauf Strom/Wärme Mais und Zuckerrüben zur Biogaserzeugung Gesamtkosten Marktleistung Ergebnis Ergebnis mit DZ dt/ha FM Ziel: kostenoptimierte Energierübe! Mais Mais Mais Zu.rübe Zu.rübe Zu.rübe A. Schaerff Quelle: Kalkulation Schae 7

8 EVA-Projekt Standort Trossin A. Schaerff Ergebnisse Rüben und Mais Versuchsstandort Trossin 2010 und 2011 über Versuch ermittelt Zuckerrübe Futterrübe Mais Biogasrübe Mais Kennzahl ME Rübe Blatt Rübe Blatt Rübe Blatt FM-Ertrag dt/ha TS-Gehalt % 25,4 12,7 18,0 10,0 28,5 19,4 13,6 32,2 TM-Ertrag dt/ha otm % TS 97,7 75,2 91,3 75,8 96,0 95,1 76,7 95,6 CH4-Ausbeute nach Baserga l/kg ots CH4-Ertrag (10% TM-Verlust) m³/ha Stromertrag kwh/ha kalkuliert Erzeugungskosten /ha Kosten BGA (13 ct/kwh) /ha Gesamtkosten /ha Leistung BGA (23 ct/kwh) /ha Ergebnis /ha Ergebnis mit Direktzahlg. /ha Mais, Zuckerrübe und Biogasrübe nur mit Direktzahlung im Plus Futterrübe ökonomisch uninteressant Rübenblatt ist teuer (viel Wasser!) A. Schaerff Quelle: Versuchsergebnisse, Kalkulation Schae 8

9 Wirtschaftlichkeitsentwicklung Hauptkulturen EUR/ha Marktleistung Gesamtkosten Ergebnis ohne BP Betriebsprämie (BP) Ø 350 /ha Winterweizen Wintergerste Winterraps dt/ha /dt , , , , , , , , , A. Schaerff Quelle: Kalkulation Schae Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat Erprobung in einem Praxisbetrieb Zuckerrüben frisch vom Feld ungewaschen, nicht entsteint Zusatz von Reststoffen (Stroh, Mist...) zur Wasserbindung A. Schaerff Quelle Fotos: BGA Budissa Bag Kleinbautzen 9

10 Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat Erprobung in einem Praxisbetrieb Förderband (Annahmedosierer) zum Querstromzerspaner (QZ) Querstromzerspaner transportabel (elektrischer Antrieb) A. Schaerff Quelle Fotos: BGA Budissa Bag Kleinbautzen Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat Erprobung in einem Praxisbetrieb Kette von Zuführung - Zerkleinern (QZ) - Abtransport Mischprodukt mit Zuckerrüben (frisch) aus dem QZ für Einsatz in der BGA A. Schaerff Quelle Fotos: BGA Budissa Bag Kleinbautzen 10

11 Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat Erprobung in einem Praxisbetrieb Silage im Schlauch bzw. im Fahrsilo A. Schaerff Quelle Fotos: BGA Budissa Bag Kleinbautzen Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat Anlagen mit saisonalem Zuckerrübeneinsatz QZ stationär vor Beschickung A. Schaerff Quelle Fotos: MeWa Recycling Maschinen und Anlagenbau GmbH 11

12 Nutzung der Zuckerrübe als Biogassubstrat Technologie und Kosten im Griff Rüben als gute Ergänzung zum Mais A. Schaerff Quelle Foto: MeWa Recycling Maschinen und Anlagenbau GmbH Kontakt Annette Schaerff Referentin Ökonomik Marktfruchtbau Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Referat 24 Betriebs-,Umweltökonomie, Markt August-Böckstiegel-Str Dresden - Pillnitz Tel.: 0351 / Fax: 0351 / annette.schaerff@smul.sachsen.de Internet: A. Schaerff 12