Alternative Kulturen zur Energiegewinnung aus der Landwirtschaft. Beratungszentrum Nachwachsende Rohstoffe, DLR Eifel

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1 Alternative Kulturen zur Energiegewinnung aus der Landwirtschaft Beratungszentrum Nachwachsende Rohstoffe, DLR Eifel

2 Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz Biogasanlagen in Betrieb ca MWel installiert durchschnittliche Anlagengröße ca. 400 kwel fast ausschließlich NawaRo- Anlagen Folie 2

3 Substrateinsatz in Rheinland-Pfalz Anbauflächen der Hauptfruchtkulturen für Biogas ha Ackerfläche gesamt Silomais GPS Feld / Kleegras Grünroggen Getreidekorn Grünland Stand: , Quelle: eigene Erhebung Folie 3

4 Substrateinsatz in Rheinland- Pfalz Folie 4

5 Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Folie 5

6 Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Durchwachsene Silphie auch bekannt als Becherpflanze keine Sorten, lediglich Herkünfte stammt aus Nordamerika ausdauernde Pflanze (mindest.10 Jahre), früher zu Futterzwecken in Osteuropa angebaut Sida Hermaphrodita oder auch Sandmalve bzw. Virginiamalve ausdauerndes Malvengewächs stammt aus Nordamerika verschiedene Herkünfte Folie 6

7 Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Igniscum Knöterichgewächs der Gattung Flügelknöterich ausdauernde Pflanze stammt aus Asien 2 Sorten je nach Verwertung: Igniscum Candy (Biogas) und Igniscum Basic (Verbrennung) Wildpflanzenmischung Mischung verschiedener heimischer Arten mit Wildpflanzen 3-5 jährig hauptsächlich Sonnenblumen + Malvengewächse + Kleearten verschiedene Mischungen erhältlich Folie 7

8 Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Szarvasi Queckeart bzw. Riesenweizengras ungarische Züchtung bis zu 5 Nutzungsjahre Unkrautbekämpfung empfehlenswert ( 18b) Switchgrass Rutenhirse/ Präriegras stammt aus Nordamerika Hirseart, C4-Pflanze Hoch- und Tieflandtypen verschiedene Sorten erhältlich mehrjährig Folie 8

9 Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Erste vergleichbare Ernte aller Kulturen 2013 erwartet Einige Kulturen scheinen aufgrund ihrer Eigenschaften fraglich zur Verwertung als Biogassubstrat Viele offene Fragen! (Nutzungsdauer, Erträge, Wirtschaftlichkeit, ) Folie 9

10 Durchwachsende Silphie - Steckbrief - Mehrjährig - Herkunft gemäßigtes N-Amerika - Geeignet als Futter- oder Biogaspflanze - Geringe Boden und Klimaansprüche -1. Jahr grundständige Rosette, ab 2. Jahr nutzbare Biomasse - Höhe bis 3,5 m, Blüte im Juli/August - Unkrautkontrolle nur im Jahr der Pflanzung notwendig - Pflanzedichte (ca. 4 Pfl./m²) - N-Düngung ca kg/ha N Folie 10

11 Durchwachsene Silphie Folie 11

12 Ist die Silphie eine Alternative zum Mais? - Biomasseertrag vergleichbar zu Mais Qualität sollte: - Hohe Methanausbeute - und gute Silierfähigkeit bedingen - keine zusätzliche Technik - Keine hohen Produktionskosten Gesellschaftlich akzeptable Pflanze: - Attraktiv - Hohe Wertigkeit für Agrarökosystem - Kein hoher Betriebsmittelaufwand - Keine invasive Art - Integrierbar in bestehende Fruchtfolgen - Wirtschaftlich sein Folie 12

13 Bewertung Silphie - Hemmnisse Hohe Etablierungskosten (Pflanzung) 1. Jahr ohne Ertrag Hohe Unkrautempfindlichkeit im ersten Jahr Empfindlich bei Frühsommertrockenheit Empfindlich gegenüber Sklerotinia (Weißstängeligkeit) Bedingt geeignet für Höhenlagen Bestimmung Erntetermin schwierig Langjährige Ertragsstabilität unbekannt (Nutzungsdauer) Geringere Methanausbeuten in Vergleich zu Mais (-25 bis 35%) Langsamere Methanbildung (höhere Raumbelastung) Folie 13

14 Ist die Silphie eine Alternative zum Mais? Biomasseertrag vergleichbar zu Mais Hohe Methanausbeute Gute Silierfähigkeit Keine zusätzliche Technik Keine hohen Produktionskosten Gesellschaftlich akzeptable Pflanze Attraktiv Hohe Wertigkeit für Agrarökosystem Kein hoher Betriebsmittelaufwand Integrierbar in bestehende Fruchtfolgen Wirtschaftlichkeit X X X Folie 14

15 IGNISCUM eine neue mehrjährige Energiepflanzen bzw. Reynoutria x bohemica Folie 15

16 Igniscum Kreuzungsprodukt aus Japanischem und Böhmischem Knöterich Schnellwüchsige, mehrjährige, krautige Pflanze Pflanzen/ ha Nach Etablierung keine Herbizide notwendig Low-Input Pflanze ab 3. Standjahr hohe Massenleistung, bis 20 Jahre Nutzungsdauer Ernte mit Maishäcksler 2-3 mal im Jahr ca. 150 ha im Bereich Wittlich Quelle: Conpower Folie 16

17 Biomasseaufwuchs bis Juni Foto vom Folie 17

18 Igniscum Fragen: - Etablierung - Standorteinfluss (sehr frostempfindlich) - Biomasse- und Methanerträge - Düngungsaufwand, Schädlingsbekämpfung - invasives Verhalten - Beseitigung - Wirtschaftlichkeit Folie 18

19 Szarvasi Folie 19

20 Szarvasi ausdauernd hoch wachsend, bis 2,2 m elastischer Halm ( z. Verholzen neigend) horstbildend tiefreichendes Wurzelsystem trockentolerant hitzetolerant (30-35 C) sehr frosthart (bis unter -35 C) Anbau durch Saat gezüchtete Marktsorten vorhanden zwei- bis drei schnittig Folie 20

21 Szarvasi Biomasseertrag t TM (zwei Schnitte) in Altrich) Methanausbeute in % zu Mais (Triesdorf, Bayern) Folie 21

22 Wildpflanzen Folie 22

23 Wildpflanzen Vorteile von mehrjährigen Wildpflanzenmischungen sind u.a.: - Artenvielfalt auf dem Feld fördert die Biodiversität - Später Erntetermin (ca. Juli - August), außerhalb der Brut-, Setz- und Aufzuchtzeit vieler Wildtiere - Geringer Aufwand durch Mehrjährigkeit, geringer Düngebedarf, kein Pflanzenschutz - Wahrung der Bodenfruchtbarkeit und -struktur Folie 23

24 Wildpflanzen Fragen: - Etablierung - Standorteinfluss - Biomasse- und Methanerträge - Silierfähigkeit - Düngungsaufwand, Schädlingsbekämpfung - Wirtschaftlichkeit Folie 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 25

26 Folie 26

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30 Folie 30

31 Folie 31

32 Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz 2012 Regionale Verteilung der Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz und installierte elektrische Leistung (inkl. stillgelegter Anlagen und Anlagen im Bau) Stand: , Quelle: eigene Erhebung Folie 32

33 Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Versuchsstandorte Ort Altrich Höhe m NN Niederschlag mm langj. Temperatur C ,7 (WIL) Kümbdchen ,8 (SIM) Rinkenbergerhof (SP) ,0 Folie 33

34 Kosten Silphie E tab lieru n g sko sten /ha P flanzgut (4 P fl./m ²) 3600 D üngung und H erbizid 250 A rbeitserledigungskosten 794 (inkl. Löhne und V ersicher.) S um m e 4, ohne P acht und Z insen Nach TLL Jäh rlich e K o sten (o h n e P ach t u n d Z in sen ) (bei 15 t/ha T M ) A nteil E tablierungskosten (10 E rntejahre) D irektkosten 426 (D üngung + S ilierhilfm ittel) abzüglich W ert G ärrest -178 A rbeitserledigungskosten 484 (inkl. Löhne und V ersicher.) 1, je d t T M 7.98 Folie 34

35 Sida Hermaphrodita Folie 35

36 Sida Hermaphrodita Sandmalve/ Malvengewächs Erträge? Bestandsetablierung Dauerkultur (Standzeit?) Bisher eher als Zierpflanze bekannt Folie 36

37 Miscanthus! Anbaufläche in der Region Trier: ca. 70 ha Folie 37

38 Miscanthus - Ursprung Asien - Wuchshöhe 3-4 Meter - Überwintert als Rhizom - C4- Pflanze - können CO 2 effektiver binden sowie bei hoher Lichteinstrahlung und Temperatur in kurzer Zeit mehr Biomasse aufbauen - niedriger N-Bedarf - Low Input Pflanze - günstige Wasserverwertung Folie 38

39 Standortansprüche von Miscanthus - Jahresdurchschnittstemperatur von min. 7 C April- September min. 16 C - min. 700 mm Niederschlag im Jahr- gute Verteilung - geschützte Flächen bevorzugen - tiefgründige Böden besser geeignet - trockene Standorte meiden - exponierte Flächen meiden - Staunasse Böden sind nicht geeignet Folie 39

40 Was leistet Miscanthus? - Ertrag bis kg TM/ha - Heizwert ca. 4,5 KW je kg TM - 2,23 Kg/TM 1 Liter Heizöl - 1 ha Miscanthus ersetzt ca Liter Heizöl Folie 40

41 20.Aug 2009 Folie 41

42 Verwertungsvielfalt von Miscanthus Bauindustrie - Leichtbeton und Putz - Lehmbau (Wände) - Dämmplatten/Schüttdämmung - Dachdeckung - Windschutzmatten Zellstoffindustrie - Verpackungsmaterial - Papier und Pappe Verbrennung Automobilindustrie - Lenkräder - LKW-Leichtbau - Ölbinder Gartenbau/Landwirtschaft - Torfersatz / Kultursubstrat - Blumentöpfe - Einstreu Folie 42

43 Wie viele Einfamilienhäuser (Altbau) lassen sich von dem Energieertrag pro ha beheizen? Einfamilienhaus 100 m² Heizwärmebedarf 150 kwh th /(m²/a) Jahresnutzungsgrad Heizung = 80 % Ertrag kg/(ha/jahr) Heizwert Miscanthus 14,6 MJ/kg bzw. 4,1 kwh/kg = 0,23 Einfamilienhäuser (Waldrestholz) = 2,16 Einfamilienhäuser (Miscanthus 10 t) = 2,74 Einfamilienhäuser (KUP) = 1,27 Einfamilienhäuser (Getreidestroh) Folie 43

44 Verbrennung von Stroh Region Trier ha Ackerfläche ha Getreide mittlerer Strohertrag von 6,0 t/(ha*a) ca t Stroh angenommen ¼ Überschussmenge ca t Stroh Folie 44

45 Stroh, Getreide oder Miscanthus als Energieträger Vorteile Stroh /Getreide gezielter Anbau hohe Energieleistung/ha bewährte Produktionsverfahren hohe Verfügbarkeit kostengünstiges Nebenprodukt (Stroh)? Entwicklungsbedarf Verbrennungstechnik Ernte / Lagerung / Pellettierung Staubfilter in Kleinanlagen gesetzliche Einordnung Folie 45