Gräser in Biogasanlagen - erste Ergebnisse aus Nordrhein-Westfalen

Transkript

1 Workshop Futterpflanzen Perspektiven für die energetische Nutzung Gräser in Biogasanlagen - erste Ergebnisse aus Nordrhein-Westfalen Dr. F.-F. Gröblinghoff Prof. Dr. N. Lütke Entrup

2 Einleitung Gliederung Versuche Ergebnisse und Diskussion Erträge Biogasausbeuten Beziehungen zu Inhaltsstoffen Fazit

3 Projekt Entwicklung von Anbaufolgen zur Erzeugung von Biomasse für Biogasanlagen Leitung: Partner: Prof. Dr. N. Lütke Entrup, Dr. F.-F. Gröblinghoff FH Südwestfalen, Agrarwirtschaft in Soest Dr. K. Block, LWK NRW, ZNR, Haus Düsse Dr. C. Berendonk, LWK NRW, Haus Riswick Dr. J. Clemens, Dr. S. Wulf, Universität Bonn, IfP Prof. Dr. C. Rieker, FH Köln Auftraggeber: Ministerium für Umwelt- und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW

4 Gräserversuche - perennierende Arten Arten/Mischungen Saatmenge kg Lieschgras kg Rohrglanzgras kg Rohrschwingel kg Knaulgras kg Glatthafer kg Wiesenschwingel kg Weißes Straußgras kg Dt. Weidelgras kg Lieschgr.+10 kg Rotklee kg Knaulgr. +10 kg Rotklee kg Rohrschw. +10 kg Rotkl kg Rotklee Nutzungsintensität 3-Schnitt-Nutzung 4-Schnitt-Nutzung Standorte FH-Südwestfalen Soest VG Merklingsen LWK-NRW Haus Riswick Kleve Aussaat 2004

5 Gräserversuche - Ackerfutterbau Arten/Mischungen Saatmenge 1. Welsches Weidelgras diploid 2. Welsches Weidelgras tetrapl. 3. WW-Gras dipl + Rotklee 4. WW-Gras tetrapl. + Rotklee 5. WW-Gras dipl. + Luzerne 6. WW-Gras tetrapl. + Luzerne Nutzungsintensität 3-Schnitt-Nutzung 4-Schnitt-Nutzung Standorte FH-Südwestfalen Soest VG Merklingsen LWK-NRW Haus Riswick Kleve Aussaat 2004, 2005

6 N - Düngung 3 - schnittig 4 - schnittig Reine Gräser Gräser + Klee bzw. Luzerne Rotklee Kein N Kein N

7 Erträge (dt/ha TM) von Welschem Weidelgras und Kleegras zur Energieerzeugung 2005 dt/ha TM 230,0 220,0 210,0 200,0 190,0 180,0 170,0 160,0 150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 W. Weidelgras dipl. W. Weidelgras tetrapl. 4 Schnitte 3 Schnitte GD Sorte/Mischung = 9,4 dt/ha W. W dipl. + Rotklee W. W tetrapl. + RK * * W. W dipl. + Luzerne W. W tetrapl. + Luzerne dt/ha TM W. Weidelgras dipl. W. Weidelgras tetrapl. W. W dipl. + Rotklee 4 Schnitte 3 Schnitte GD5% 4 Schnitte=11,0dt/ha GD5% 3 Schnitte=11,4dt/ha * * * * W. W tetrapl. + RK W. W dipl. + Luzerne W. W tetrapl. + Luzerne Soest * Kleeanteil < 5% Haus Riswick

8 Erträge (dt/ha TM) ausdauernder Grasarten, Rotklee und Kleegras zur Energieerzeugung ,0 210,0 200,0 220 GD 5% Art*Nutzung = 13,7 dt/ha GD5% 4 Schnitte=10,3dt/ha 210 GD5% 3 Schnitte=15,1dt/ha , , ,0 160,0 150, dt/ha TM dt/ha TM 140, , , , ,0 100 Rohrschwingel Lieschgras Rohrglanzgras Knaulgras Glatthafer Wiesenschwingel Weißes Straußgras D. Weidelgras Lieschgras + Rotklee Knaulgr. + Rotklee Rohrschw.+ Rotkl. Rotklee Rohrschwingel Lieschgras Rohrglanzgras Knaulgras Glatthafer Wiesenschwingel Weißes Straußgras D. Weidelgras Lieschgras + Rotklee Knaulgr. + Rotklee Rohrschw.+ Rotkl. Rotklee 4 Schnitte 3 Schnitte 4 Schnitte 3 Schnitte Soest Haus Riswick

9 Biogasausbeuten Batchversuch (nach VDI 4630), 37ºC, 35 Tage Ausgewählte Varianten Lieschgras, Knaulgras +- Rotklee, Rotklee, (Soest) W. Weidelgras dipl. +-Rotklee (Riswick) 1. Schnitt Schnittregime 4. Schnitt 4 Schnittregime (nur per. Arten, Soest)

10 Einfluss von Erntetermin und N-Düngung auf Ertrag und Gasausbeute (Haus Riswick 2005) Ertrag (dt/ha) WW dipl 100 N WW dipl 40/30 N 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 Biogas (l/kg ots) Ertrag Ertrag Gas Gas

11 Inhaltsstoffbestimmung Rohprotein, -faser, -fett, ADF, WSC, ELOS, Gasbildung (HFT), Asche Die Inhaltsstoffe wurden mit einem NIR- Spektrometer (Foss Modell 5000) mit der Kalibration Frischgras des VDLUFA (Tillmann 2001) geschätzt Asche - Trockene Veraschung bei 550ºC Alle Varianten

12 Vergleich der gemessenen und berechneten Biogasausbeuten Die Methangasproduktion eines Substrates ist abhängig vom Gehalt an Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten sowie deren Verdaulichkeit. Die Gasbildung wurde berechnet nach der Formel von BASERGA (1998).

13 Vergleich gemessener und berechneter Gasausbeuten (l/kg ots) berechnet r= 0,46 n.s ,0 450,0 500,0 550,0 600,0 650,0 700,0 750,0 gemessen

14 Gemessene Biogasausbeuten (l/kg ots) vs. Hohenheimer Futtertest (NIRS) 60 Gasbildung (HFT) r =0, 81 ** ,0 450,0 500,0 550,0 600,0 650,0 700,0 750,0 gemessene Biogasausbeute

15 Gemessene Biogasausbeuten (l/kg ots) vs. Rohprotein (NIRS) 25,00 20,00 % xp 15,00 10,00 5,00 r =0, 81 ** r = - 0,88 ** 0,00 400,0 500,0 600,0 700,0 800,0 gemessene Biogasausbeute

16 Korrelationen xp xf xl NfE Asche ADF WSC Elos HFT Gemessene Biogasausb. (l/kg ots) Berechnete Biogasausb. (l/kg ots) -0,87 ** 0,66 * 0,13 0,71 ** -0,75 ** -0,47 0,74 ** 0,57 * 0,81 ** -0,36 0,47-0,33 0,17-0,23-0,31 0,33 0,62* 0,30

17 Fazit Mit ausdauernden und kurzlebigen Gräsern und Kleegrasgemischen werden je nach Standort 150 bis 220 dt/ha Trockenmasse erreicht Ein 3-Schnittregime ist bei perennierenden Arten ausreichend Auf sehr guten Standorten kann bei Welschem Weidelgras ein 4-Schnittregime vorteilhaft sein Die gemessenen Biogasausbeuten und Inhaltsstoffe zeigen keine Korrelation zu den nach BASERGA (1998) berechneten Gasausbeuten Die Korrelationen der gemessenen Gasausbeuten zu den über NIRS geschätzten Inhaltsstoffen (Rohproteingehalt, -faser, NfE, WSC, Elos und Gasbildung im HFT) sind gut bis sehr gut Die Entwicklung einer NIRS-Kalibration für die Gasausbeuten aus Futtergräsern incl. Klee und Kleegras scheint möglich