Maisstroh als innovatives Biogassubstrat Erntetechnik und pflanzenbauliche Aspekte

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Dieter Schmitt
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Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Maisstroh als innovatives Biogassubstrat Erntetechnik und pflanzenbauliche Aspekte (IPZ 4a) Institut für Landtechnik und

1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Maisstroh als innovatives Biogassubstrat Erntetechnik und pflanzenbauliche Aspekte (IPZ 4a) Institut für Landtechnik und Tierhaltung (ILT 1b) Abteilung Versuchsbetriebe (AVB) Monika Fleschhut Dr. Johannes Ostertag, Stefan Thurner, Dr. Joachim Eder Biogasfachtagung Biogas aus Stroh, Heiden,

2 Hintergrund Warum Maisstroh? Reststoff ohne Flächenbedarf/Produktionsaufwand Maisdeckel EEG (Maisstroh Mais) beachtlicher Strohanfall ~ 3,8 Mt TM a -1 an Maisstroh in Deutschland (Silomais für Biogas: Mt TM a -1 (FNR, 2015)) 2

3 Versuchsübersicht Projekt Maisstroh Prüfung der Substrateignung Ertrag und Qualität Methanausbeute Siliereignung Erntetechnik 1. Pflanzenbauliche Exaktversuche Separation von Korn und Restpflanze (= Maisstroh) 4/5 Sorten; 3 Erntetermine Sorteneinfluss? Einfluss des Abreifegrades? 2. Versuche zur Erntetechnik ~ ha (Großversuch im Praxismaßstab) Einsatz und Vergleich verschiedener Erntetechniken Ernteleistung/Erntequalität 3

4 Ertragsparameter Korn [dt TM/ha] Maisstroh [dt TM/ha] Exaktversuch Exaktversuch Erntetechnikversuch Exaktversuch Erntetechnikversuch ø Korn:Stroh -Verhältnis ,9 Zumeist sinkende Erträge im Verlauf der Abreife TS-Gehalte: % 4

5 Spezifische Methanausbeute (kumuliert) Exaktversuch 2013 (n = 24) Exaktversuch 2014 (n = 36) Exaktversuch 2015 (n = 45) Praxisbetriebe 2013 (n = 4) Erntetechnikversuch 2014 (n = 8) Erntetechnikversuch 2015 (n = 10) 390 spezifische Methanausbeute [Nl(kg otm) -1 ] Silomais 360 Nl Methode: Batchversuche nach VDI 4630 (2006) TS-Gehalt (%) 5

6 Spezifische Methanausbeute (kumuliert) Exaktversuch 2013 (n = 24) Exaktversuch 2014 (n = 36) Exaktversuch 2015 (n = 45) Praxisbetriebe 2013 (n = 4) Erntetechnikversuch 2014 (n = 8) Erntetechnikversuch 2015 (n = 10) 390 spezifische Methanausbeute [Nl(kg otm) -1 ] Silomais 360 Nl Maisstroh 318 Nl Methode: Batchversuche nach VDI 4630 (2006) TS-Gehalt (%) Methanausbeute Maisstroh: Nl CH 4 (kg otm) -1 (80 95 % von Silomais!) 6

7 Methanhektarerträge Methanhektarertrag = Ertrag [dt ha -1 ] * otm-gehalt * Methanausbeute Methanhektarertrag [Nm 3 CH 4 ha -1 ] Maisstroh Silomais % von Silomais 7

8 Methanhektarerträge Methanhektarertrag = Ertrag [dt ha -1 ] * otm-gehalt * Methanausbeute Methanhektarertrag [Nm 3 CH 4 ha -1 ] Maisstroh Silomais % von Silomais Nutzbares Potenzial? 8

9 Erntetechnikversuch Foto: J. Schuhbauer 9

Schwadfunktion 2 x 2 Aufnahmesysteme Bandschwader

10 Versuchsdesign 4 Schwadtechniken Modifizierter Mulcher mit Schwadfunktion 1 Modifizierter Mulcher mit Schwadfunktion 2 x 2 Aufnahmesysteme Bandschwader Pflücker mit Schwadablage x 2 Feldliegezeiten (2014)/3 Sorten (2015) 10

11 Versuchsdurchführung Kornertrag + Maisstrohpotenzial Verluste Schwaden Auf Schwad gelegtes Stroh Technische Kennzahlen Menge TS, Asche Häcksellänge Ladewagen/Häcksler Abgefahrenes Stroh Verluste Menge TS, Asche Häcksellänge Methanausbeuten Inhaltsstoffe Siliereigenschaften 11

12 Erträge von Korn und Maisstroh Kornertrag 115,9 122,2 119 theoretisches Maisstrohpotenzial 97,6 115, auf Schwad gelegter Strohertrag 53,1 57, % 2015 abgefahrener Strohertrag 45,6 49, % Ertrag[dtTM ha -1 ] 12

13 Einfluss des Ernteverfahrens ( ) Erntetechnik auf Schwad gelegtes Stroh [dt TM ha -1 ] abgefahrenes Stroh [dt TM ha -1 ] (n = 8) (n = 16) Mulcher mit Schwadfunktion A 46.4 AB Mulcher mit Schwadfunktion A 42.7 B Pflücker mit Schwadablage 64.8 A 50.7 A Bandschwader 51.7 A 47.4 AB (n = 32) Häcksler a Ladewagen a ø 55.6 ± ± 7.0 Verschiedene Großbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede innerhalb der Spalte zwischen den Schwadtechniken Verschiedene Kleinbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede innerhalb der Spalte zwischen den Bergungsarten, SNK, α= 0,05; Mittel über die Varianten kurze Feldliegezeit und Sorte LG

14 Erntetechnik Strohqualität ( ) Rohaschegehalt [% TM] TS-Gehalt [%] Zielwert Rohaschegehalt: < 10 % (n = 48) (n = 48) Mulcher mit Schwadfunktion A 52.5 A Mulcher mit Schwadfunktion A 51.6 A Pflücker mit Schwadablage 5.7 B 46.5 B Bandschwader 7.1 A 51.1 A ø 7.0 ± ± 10.6 Verschiedene Großbuchstaben kennzeichnen signifikante Unterschiede innerhalb der Spalte zwischen den Schwadtechniken, SNK, α= 0,05; 2014/2015: Mittel über die Jahre und 3 Ansatzwiederholungen bei den Varianten kurze Feldliegezeit und Sorte LG Natürlicher Rohaschegehalt der Restpflanze: ~ 4,3 % TS-Gehalt Restpflanze kurz vor der Ernte: 35 % (2014); 33% (2015) 14

Siliereignung TS-Gehalt ph-wert ASTA TM-Verluste Milchsäure Essigsäure Buttersäure [%] 90

± 6,0 ± 0,2 ± 4,3 ± 1,2 ± 1,5 ± 0,4 ± 0,5 Praxismaterial 48,4 4,5 12,7 4,7 3,3 1,0 0,6 (n

sind selten Aerobe Stabilität ist insgesamt hoch Aber: Verdichtbarkeit im Silo stark

15 Siliereignung TS-Gehalt ph-wert ASTA TM-Verluste Milchsäure Essigsäure Buttersäure [%] 90 Tage [Tage] [%] [% TM] [% TM] [% TM] Sortenversuch 31,1 3,9 6,5 6,1 5,7 1,3 0,2 (n = 72) ± 6,0 ± 0,2 ± 4,3 ± 1,2 ± 1,5 ± 0,4 ± 0,5 Praxismaterial 48,4 4,5 12,7 4,7 3,3 1,0 0,6 (n = 24) ± 12,5 ± 0,5 ± 3,5 ± 0,8 ± 1,6 ± 0,4 ± 1,0 Maisstroh siliert sicher, Fehlgärungen sind selten Aerobe Stabilität ist insgesamt hoch Aber: Verdichtbarkeit im Silo stark eingeschränkt (ca. 50% von Silomais) Ø 98 kg TM/m³ Ø 131 kg TM/m³ Ø 115 kg TM/m³ Ø 61 kg TM/m³ 15

16 Vollkosten der Maisstroh-Silage frei Fermenter Vollkosten "frei Fermenter" [Cent/kWhel.] Maissilage (Vollkosten) Richtwert für betriebswirtschaftlichen Anlagenbetrieb ab EEG 2016? Maisstroh-Silage (kostenfreies Stroh "ab Mähdrescher") Maisstroh-Silage (Substratkosten frei Feld: 25 EUR/t TM) Hinweise: - Bitte Annahmen beachten ( - Kosten Silomais aus Internet-Deckungsbeitragsrechner ( - Der Effekt auf die Humusbilanz bei Maisstrohnutzung wurde nicht berücksichtigt Pachtpreisniveau[Euro/ha]

17 Strohanfall: ~ 100 dt TM ha -1 Fazit Strohabfuhr: ø dt TM ha -1 (Abfuhrrate < 50 %) signifikante Unterschiede zwischen den Schwadtechniken, aber nicht zwischen den Bergetechniken Rohaschegehalt ø 6,2-7,9 % Methanausbeute: Nl CH 4 (kg otm) -1 Methanhektarertrag: ~ 1500 Nm 3 CH 4 ha -1 TS-Gehalt ø 42-60% Gute Siliereignung, aber schlechte Verdichtbarkeit Vollkosten: ~ 10 Cent/kWh el Realistisches/nutzbares Potenzial: 1 ha Maisstroh ~ 0,2-0,25 ha Silomais Monika Fleschhut,

18 LfL-Infotag Einladung zum LfL-Info-Tag Körnermaisstroh als Biogassubstrat 20. Oktober 2016 in Poing-Grub 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 19

20 Exkurs: Strohabfuhr und Humusbilanz Ganzheitlich betrachtet: Maisstroh substituiert andere Substrate (die häufig weniger Ernterückstände haben) evtl. positiver Effekt auf die Humusbilanz (abhängig vom Flächenverbrauch)? Humusbilanzierung nach CC und VDLUFA: Strohabfuhr von 50 % mit äquivalenter Gärrestrückführung (bei Modellfruchtfolgen mit max. 33% Körnermais) geringere, aber noch unbedenkliche Humussalden Ggf. weitere Aspekte: Nährstoffabfuhr, flexibler Dünger, phytosanitäre Effekte, 20

21 Maisstrohqualität 100 Inhaltsstoffe [in % der TM] Asche org. Rest Stärke Zucker Rohfett Rohprotein Lignin Cellulose Hemicellulose 0 Maisstroh (Weender, n = 105) Silomais (NIRS, n = 42) Silomais ohne Körner (berechnet) 21

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