Leiter der Versuchswirtschaften Georg-August-Universität Göttingen. Substratmix im Fermenter KWS

Transkript

1 Leiter der Versuchswirtschaften Georg-August-Universität Göttingen Substratmix im Fermenter KWS

2 Was erwarten wir von Energiepflanzen? Hohes Ertragspotential Niedrige Produktionskosten Konservierbarkeit Biogastaugliches Substrat Gute Gäreigenschaften Transportierbarkeit Rührbarkeit Volumen

3 Absorption photosynthetisch aktiver Strahlung durch Raps- und Maisbestände PAR: nm, Göttingen ; Absorption schematisch nach BFI Photosynth. aktive Strahlung (MJ m -2 Monat -1 ) Jan. Feb. März April Mai PAR Raps Zuckerrüben Juni Juli Aug. Mais Sept. Okt. Nov. Dez. 3 Quelle: Hoffmann (2006) IFZ

4 4

5

6

7

8 Fruchtfolgen Mais Monokultur Mais - WR - Mais Mais - WW WR Mais Mais WW WG SG - Mais Mais WW- WG - SG ZR Mais WW- WG - Gras Mais Extrem: WG-SG-WR-Mais Besser Mais nach ZR als umgekehrt 8

9

10 Sommergerstenerträge in t TS/ha Relliehausen Solling 55 P , ,0 Reinshof Leinetal 80 P ,6 6, ,0 4,8 Durchschnitt 6,0 5,4 10

11 Mod. Reingewinn /ha 200 Mod. Reingewinn Sommergerste bei variierender Feldentfernung (66,5 / t TS) km; 8 t TS; km; 8 t TS; km, 6 t TS; km 6 t TS; km; 4 t TS; km; 4 t TS;

12 Mais und Zweitkulturanbau in Relliehausen in t TS / ha Normal Mais Spät Mais Summe Normal - spät Grünroggen Normal- Zweitkultur ,4 20,2 5,5 25,6 1,3 4, ,0 15,2 5,5 20,7 1,8 3, ,2 17,3 5,0 22,3 4,0 1, ,8 15,3 5,6 21,0 3,5 2,2 19,6 17,0 5,4 22,4 2,6 2,8 12

13 Am Ende waren es nur 6 t TS / ha! ( ) 13

14 Mod. Reingewinn /ha Mod. Reingewinn Winterroggen bei variierender Feldentfernung (66,5 / t TS) km; 8 t TS; km; 8 t TS; km, 6 t TS; km 6 t TS; km; 4 t TS; km; 4 t TS;

15 Mod. Reingewinn /ha Mod. Reingewinn Winterroggen bei variierender Feldentfernung unter Berücksichtigung der Nutzungskosten Maisertragseinschränkung 2,6 t TS/ha km; 8 t TS; km; 4 t TS; km, 6 t TS; km; 4 t TS; km 6 t TS; km; 8 t TS;

16 Wann ist der Zwischenfruchtanbau wirtschaftlich? In der Futtermischung bringt GPS bzw. Grünroggen eine Aufwertung, daher ist Wertgleichheit mit Mais gerechtfertigt => + 7 / t TS; Transportkosten: Falls zuzukaufender Mais weiter entfernt liegt Bei 4 km zus. Feldentfernung => 3,6 / t TS Roggen Bei 4 km zus. Feldentfernung => 2,4 / t TS Gülle Einsparung an Silolagerraum: 30 /cbm => 2,4 / jährl. Kosten. => 9,6 / t TS (nur bei Winterroggen) => Bis zu 22,6 / t TS besser als im Zuliefervertrag Erfüllung der CC Auflagen? Möglichkeit der Gülleausbringung Flexiblere und sichere Futtergrundlage Erosionsschutz Lernerfolge bei relativ neuen Verfahren?? 16

17 Mod. Reingewinn /ha Mod. Reingewinn Winterroggen für eine Hofbiogasanlage unter Berücksichtigung der Nutzungskosten Maisertragseinschränkung 2,6 t TS/ha km, 6 t TS; 74 2 km; 8 t TS; km 6 t TS; km; 8 t TS; km; 4 t TS; km; 4 t TS;

18 Bedeutung der Feldentfernung und Schlaggröße Transport Substrat kostet etwa 30 ct je Tonne und km Transport Gärsubstrat kostet auch etwa 30 ct je Tonne und km Bei 57 t FM / ha fallen etwa 43 cbm / ha Gärsubstrat an (Flugatfaktor 0,8) Je ha sind also 100 t zu bewegen 100 Tonne * 0,3 Transportkosten/km = 30 zusätzlicher Kosten je ha 10 km Feldentfernung verringert die Vorzüglichkeit um 300 /ha!!! 10 km Feldentfernung und 10% Wasser = + 30 /ha Auch die durchschnittliche Schlaggröße spielt eine große Rolle Eine Erntekette kann schnell 600 je ha kosten. 15 Minuten Unterbrechung bis zum neuen Schlag bedeuten dann 150!! 18

19 ct/ cbm Gas 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,1 0,09 0,08 Weizenpreis als Einflussgröße der Gasgestehungskosten Preis für Weizen in /dt Mais SG-Zw WR-Zw WR-Gr.Spitzen Grünland

20 Anpassungsreaktionen auf schwankende Preise 1. Intensivierung Zwischenfruchtanbau 2. Nutzung von Grünland / Intensivierung 3. Überrüben 4. Evt. Zukauf Mist: Achtung Kreisveterinär 5. Zukauf Roggen als Korn 6. Zukauf Nebenprodukte der Positivliste 7. Langfristige Verträge? 1. Dynamik der Abläufe wird häufig unterschätzt 2. Bei starken Preisschwankungen wird Zusammenarbeit auf eine harte Probe gestellt. 3. Preisabsicherung über Börse? 20

21 Zuckerrüben in der Biogasproduktion 21

22 Gründe für den Rübenbau CC-Auflagen <= 70% Maisanteil 3 Früchte Schädlinge: Zünsler und M.Wurzelbohrer Auflage der Behörde Wildschweinproblematik Rührproblematik Verminderung des Risikos Wirtschaftlichkeit

23 23

24 Verdaulichkeit 24

25 Methanertrag aus der FM ZR - Mais 25

26 Vorteile von Rüben 1. Schnelle Verdaulichkeit 2. Hohe Erträge 3. Hohe Prozesssicherheit 4. Gute Feinregulation 5. Gute Rührbarkeit 6. Positive Mischeffekte 7. Flexiblerer Einsatz (frisch) 26

27 + optimaler Erntezeitpunkt: ca %? 27

28 Rübengasertrag Substrat TM (%) otm (%) spez. Gasertrag (Nl/kg otm) spez. Gasertrag (Nm 3 /t FM) CH 4 -Gehalt (%) Zuckerrübe 23,0 91,9 696,0 147,1 50,8 Gehaltsfutterrübe 14,6 90,3 683,9 90,2 51,1 Gehaltsrübe und Blatt, siliert 17,9 77,6 565,8 78,6 51,9 Massenfutterrübe 11,0 88,2 696,7 67,6 51,6 Rübenkleinteile, Rübenschwänze 17,0 87,0 648,7 95,9 51,8

29 Gasertrag Göttingen Mais / ZR Mais ZR ZR mit Köpfen 1) Ertrag in t/ha 50,15 64,12 69,2496 TS in % 32 23,5 23,5 TM/ha 16,05 15,07 16,27 Biogas in l / kgtm Biogas je ha in cbm Differenz in % 0,54% 8,58% 1) Rübenertrag + 8 % für Köpfe, Düngung opt. Erntezeitpunkt 2) Niedersachsen = 15,18 %; Göttingen = 8,58 %

30 Versuchsbetrieb Klostergut Reinshof W.Weizen W.Gerste Zuckerrüben

31 195,0 175,0 155,0 Versuchsgut Relliehausen Tierproduktion 135,0 115,0 95,0 75, W.Weizen W.Gerste Zuckerrüben

32 Schlauchsilage mit Zuckerrüben

33 Sind Lagunen eine Alternative?

34 120 t/h Anlagengröße, Organisation? 34

35 Einsilieren mit Mais 35

36 Kostenvergleich je ha: Mais mit verschiedenen Zuckerrübenverfahren Mais Zuckerrüben Zuckerrüben Zuckerrüben Zuckerrüben Zuckerrüben Göttingen frisch frisch + waschen waschen + waschen + waschen + zerkleinern Folie einsilieren Ertrag in dt cbm Gas 8977, , , , , ,44 KWh Direktkosten AEK frei Feld Summe DK und AEK Kosten je KWh in ct 1,69 1,67 1,67 1,67 1,67 1,67 Erntekosten Transport Substrat(1,5 Km) Transport Gärsubstrat(1,5 Km) Anrechenbarer Gärsubstratwert Walzen 60 Rübenmaus Wäsche Zerkleinern Folienschlauch 145 Kosten Feld - Silo Lagerkosten 150,3 207,6 Kosten frei Silo (o.nk) Kosten je dt frei Silo 2,48 2,01 2,31 2,46 2,52 2,56 Kosten je KWh in ct 2,66 2,60 2,99 3,19 3,26 3,32 Kosten je KWh in ct incl. Silierverl. 2,90 2,60 2,99 3,19 3,55 3,60 Diff. Je ha zu Mais Diff. Je ha zu Mais

37 Kostenvergleich je ha: Mais mit verschiedenen Zuckerrübenverfahren Göttingen Mais Zuckerrüben Zuckerrüben Zuckerrüben frisch frisch + waschen waschen + zerkleinern Zuckerrü be n waschen + Folie Zuckerrü be n waschen + einsiliere n Ertrag in dt Erntekosten Transport Substrat(1,5 Km) Transport Gärsubstrat(1,5 Km) Anrechenbarer Gärsubstratwert Walzen 60 Rübenmaus Wäsche Zerkleinern Folienschlauch 145 Kosten Feld - Silo Lagerkosten 150,3 207,6 Kosten frei Silo (o.nk) Kosten je dt frei Silo 2,48 2,01 2,31 2,46 2,52 2,56 Kosten je KWh in ct 2,66 2,60 2,99 3,19 3,26 3,32 Kosten je KWh in ct incl. Silierverl. 2,90 2,60 2,99 3,19 3,55 3,60 Diff. Je ha zu Mais Diff. Je ha zu Mais incl. Silierverl Diff. Je ha zu Mais incl. Fl. NK Diff. incl. Eigenstromreduktion

38 Blattbergung 4-7 t TM je ha Futterrüben im höheren Bereich Im Gegensatz zum Zuckerertrag hat weist der Blattertrag einen Zusammenhang zur Stickstoffdüngung Je o. TS ähnliche Gaserträge, aber deutlich geringere Anteil ots Erntelogistik schwierig Konservierung noch ungeklärt Sehr wenig transportwürdig

39 Zusammenfassung: 1. Rüben haben hervorragende Gäreigenschaften 2. Die Methanerträge der Rübe sind auch ohne Blatt i.d.r % über Mais 3. Die Produktionskosten liegen mehr als 0 15 % über denen des Maises 4. Daher kommen Rüben dann in Frage, wenn Fermentationsvorteile realisiert werden können 5. Die können schnell mehr als 350 /ha ausmachen 6. Die Verarbeitungs- und Lagerungskosten können den Anbau schnell unwirtschaftlich machen 7. Frisch verfüttern spart 1. Silierkosten 2. Silierverluste 3. Lagerungskosten 4. Und ist daher die wirtschaftlichste Möglichkeit 8. Je mehr Rüben in der Mischung sind, umso weniger der genannten Vorteile können realisiert werden 39

40 Ziel: Rüben kostengünstig einsetzen Verfahrensschritte einsparen Waschen: Erdanhang ist auf typischen Rübenböden nicht unbedingt ein Problem (ca. 3 /t) Steine: Steinfreie Böden oder Steintrennung sind notwendig => wie tolerant ist die Anlage? Zerkleinern (ca. 1,5 /t): Tägliches Zerkleinern bedeutet hoher Verschleiß, hohe Kosten und evt. Atmungsverluste Zur Ernte stellt die Logistik hohe i.d.r. auch teure Anforderungen Einsilieren mit Mais bringt aufgrund der frühen Ernte Ertragseinbußen von % (ca. 3 /t) 40

41 Ein Lösungsansatz: Frischverfütterung 5 Monate + X frisch verfüttern Aus der Feldmiete Einmal mit Zeitversatz Umladen mit der Rübenmaus bringt starken Reinigungseffekt Umladen zu einem Zeitpunkt, zu dem Maissiloraum frei geworden ist Möglichst Kälte ausnutzen 41

42 Zuckerrüben in /dt 4 Verfahrensabhängiger Substitutionspreis (frei Hof) 3,5 3 2,5 2 frisch verfüttern 1,5 1 frisch verfüttern + Fermentationsvorteil waschen + silieren 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 Mais in /dt 42

43 Januar

44 Rüben nach Dauerfrost 44

45 Zuckerrüben im März

46 Roden war nur mit Frost möglich 46

47 und zwar langsam 47

48 Wie hoch ist der Energieverlust? 48

49 49

50 Rüben i.o. aber nicht lagerstabil 50

51 Ernte im Frühjahr Bedingungen Befahrbarkeit des Bodens Fehlende Kälte im Winter Milde Standorte Bei Verfügbarkeit der Erntetechnik: Kontinuierliche Ernte Ertragszuwächse? 51

52 Vielen Dank! 52