Wirtschaftlichkeit von Biogas aus Kleegras: Was wäre, wenn?

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1 Wirtschaftlichkeit von Biogas aus Kleegras: Was wäre, wenn? Gäa Wintertagung Gefördert über die FNR mit Mitteln des BMELV Benjamin Blumenstein, Torsten Siegmeier Z, 30. Januar

2 Übersicht 1. Substrateinsatz bei BioBiogasanlagen 2. Wirtschaftliche Knackpunkte von BioBiogas 3. Potenziale der Kleegrasnutzung im Ökobetrieb 4. Kosten und Leistungen des Kleegraseinsatzes 5. Wirtschaftlichkeit des Kleegraseinsatzes - Modellanlagen 2 2

3 1.1 Durchschn. Substratmix von Biogasanlagen (Deutschland; t FM) Biogasanlagen im Ökolandbau Maissilage 14% Kleegras 12% Sonstiges (GPS, ZF, Reststoffe, etc.) 7% Wirtschaftsdünger 52% Biogasanlagen im konventionellen Landbau Quelle: FNR Biogasmessprogramm II Grassilage 15% Quelle: BioBiogasmonitoring Uni Kassel 2007 bis

4 1.2 Substratmix nach Anlagenleistung Wirtschaftsdünger Grassilage Kleegras Maissilage Sonstiges (GPS, ZwF, Reststoffe, ) Bis 75 kw 76 bis 250 kw > 250 kw 6% 3% 8% 11% 72% 9% 13% 22% 17% 41% 18% 12% 10% 23% 35% Kleegras- und Maisanteil (% FM) nimmt mit steigender Anlagenleistung zu. Quelle: Bio-Biogasmonitoring 2011, Uni Kassel-Witzenhausen 4 4

5 2. Wirtschaftliche Knackpunkte von BioBiogas Substrate Geringere Biomasse-Erträge Gezielter Energiepflanzenanbau anspruchsvoll Geringe Verfügbarkeit ökologischer Substrate Economies of scale wenig wirksam (Kostendegression, spezifische Investitionskosten) Flächenkonkurrenz auf Betriebsebene. EEG: kein Öko- Premium für BioBiogas 5 5

6 2. Wirtschaftliche Knackpunkte von BioBiogas Substrate Technisches und biol. Leistungspotential Vielfältiger Substratmix, niedrigere Energiegehalte Oft geringere Auslastung ökologischer Biogasanlagen 6 6

7 2. Wirtschaftliche Knackpunkte von BioBiogas Substrate Technisches und biol. Leistungspotential Investitionen und Betriebskosten Oft rohfaserreichere Substrate (z.b. Kleegras) Höhere Investitionskosten (z.b. Substratzerkleinerung, längere Verweilzeiten Fermentergröße) Höherer Eigenstrombedarf (z.b. Rühren) Höhere Wartungskosten Stärkerer Verschleiß (z.b. Rührwerke) 7 7

8 2. Wirtschaftliche Knackpunkte von BioBiogas Substrate Technisches und biol. Leistungspotential Investitionen und Betriebskosten Ausnutzung der Potenziale Stromverkäufe Abwärmenutzung / Wärmeverkauf Innerbetriebliche Leistungen durch eine effiziente Nährstoffnutzung maximieren 8 8

9 3. Potenziale von Biogas (spez. KG) im Öko-Betrieb Subsystem Viehhaltung - Reduzierte N-Verluste Subsystem Marktfrüchte - Flexiblere Düngung - Zwischenfrüchte - Unkraut Subsystem Kleegras - Überschussverwertung - Steigerung der N-Fix. Grafik: T. Siegmeier Subsystem Grünland - Effizientere Düngung - Überschussverwertung 9 9

10 4. Kosten und Leistungen des Kleegraseinsatzes Erzeugungskosten Kleegras, Kosten für Mulchen: Einheit Kleegras Ladewagen, 3km Kleegras Ladewagen, 20km Kleegras Häcksler, 3km Kleegras Häcksler, 20km Mulchen, 3km Mulchen, 20km Direktkosten (Saatgut) /ha Summe AE-kosten /ha Summe Direkt- und AE-kosten /ha Sonstige FK /ha Flächenkosten /ha Erzeugungskosten /ha Erzeugungskosten /t FM Quelle: eigene Berechnungen 10 10

11 4. Kosten und Leistungen des Kleegraseinsatzes Vergleich von Nutzungsalternativen des Kleegrases BioBiogas Milchvieh Mulchen Veredelungswert, /t FM Grundvariante: Gest.-k.: 0,20 /kwh Definition: Veredelungswert eines nicht marktfähigen Produktes (z.b. KG) entspricht dem Verkaufswert des mit seiner Hilfe erzeugten Produktes (z.b. Milch, Fleisch, Bioenergie) abzüglich sämtlicher Veredelungskosten dieses marktfähigen Produkts Quelle: Eigene Berechnungen, KTBL 11 11

12 4. Kosten und Leistungen des Kleegraseinsatzes Einflussparameter: Stromgestehungskosten: Kosten der Gärgutausbringung: ca. 30 /ha Innerbetriebliche Leistungen: Gesteigerte N-Fixierung: 93 /ha Düngewert Gärgut Biogas: 438 /ha Düngewert Rindergülle: 413 /ha Düngewert Mulch: 389 /ha Quelle: Eigene Berechnungen, KTBL Anlagengröße Substratbasis Öko Konventionell 75kW güllebasiert 0,26 0,24 pflanzenbasiert 0,30 0,27 250kW güllebasiert 0,19 0,18 pflanzenbasiert 0,24 0,21 500kW 50/50 0,20 0,18 pflanzenbasiert 0,23 0,

13 4. Kosten und Leistungen des Kleegraseinsatzes Vergleich von Nutzungsalternativen des Kleegrases BioBiogas Milchvieh Mulchen Veredelungswert, /t FM Gest.-k.: 0,20 /kwh Gest.-k.: 0,25 /kwh Gest.-k.: 0,18 /kwh Quelle: Eigene Berechnungen, KTBL 13 13

14 4. Kosten und Leistungen des Kleegraseinsatzes Vergleich von Nutzungsalternativen des Kleegrases BioBiogas Milchvieh Mulchen Veredelungswert, /t FM Gest.-k.: 0,20 /kwh Gest.-k.: 0,25 /kwh Gest.-k.: 0,18 /kwh Inkl. Gärgut-/Gülleausbr. ALLE Kosten und Leist.* Quelle: Eigene Berechnungen, KTBL 14 *innerbetriebliche Leistungen Nährstoffbewertung 14

15 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen Anlagengröße Substratmix 1;2 Substrate 75 kw 80:20 20:80 80% Rindergülle, -festmist (9:1), 10% Grassilage, 10% Kleegras 20% Rindergülle, -festmist (9:1), 40% Grassilage, 25% Kleegras, 15% GPS 250 kw 80:20 20:80 80% Rindergülle, -festmist (8:2), 10% Grassilage, 10% Kleegras 20% Rindergülle, -festmist (8:2), 40% Grassilage, 25% Kleegras, 15% GPS kw 50:50 20:80 1 Verhältnis Wirtschaftsdünger:Pflanzlichen Substraten 2 Jeweils 100% Öko-Substramix bzw. 100% konventioneller Substratmix 50 % Rindergülle, -festmist (7:3), 30% Grassilage, 20% Kleegras 20% Rindergülle, -festmist (7:3), 40% Grassilage, 25% Kleegras, 15% GPS 15

16 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen Kosten für Kleegras 36 /t FM Basis- Substratmix 22 /t FM (KG minus Mulchkosten) KG EK II 22 /t FM + KG EK II 16 16

17 güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen Basisvariante Modellanlage 75 kw Break-even-Kosten Kleegras: gülleb.: 41 /t FM pfl.: < 0 / t FM 4,0 2,0 0,0 (10.000) -2,0 (20.000) -4,0 (30.000) (40.000) Gras und KG: 36 /t FM KG minus Mulchkosten Kleegras Bonus EK II Kleegras Bonus EK II + (KG minus Mulchkosten) -6,0-8,0 (50.000) Annuität ( /Jahr) Return on Investment (ROI, %) -10,

18 güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen (20.000) (40.000) (60.000) Basisvariante Modellanlage 250 kw Break-even-Kosten Kleegras: gülleb.: 75 /t FM pfl.: 12 / t FM 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0-2,0-4,0-6,0 Gras und KG: 36 /t FM KG minus Mulchkosten Kleegras Bonus EK II Kleegras Bonus EK II + (KG minus Mulchkosten) Annuität ( /Jahr) Return on Investment (ROI, %) 18 18

19 50/50 pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen (30.000) (80.000) Basisvariante Modellanlage 500 kw Break-even-Kosten Kleegras: gülleb.: 46 /t FM pfl.: 20 / t FM 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0-2,0-4,0 Gras und KG: 36 /t FM KG minus Mulchkosten Kleegras Bonus EK II Kleegras Bonus EK II + (KG minus Mulchkosten) Annuität ( /Jahr) Return on Investment (ROI, %) 19 19

20 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen Variante: 75 % 100 % KG: günstige KG-Produktion macht sich bes. bemerkbar Flächenbedarf Kleegras: 75 kw 250 kw 500 kw Anlagengröße Substratbasis Basisvariante Kleegras % des pf. Subst. ha ha ha gülleb pflanzenb gülleb pflanzenb Konv. Mais statt Kleegras 50/ pflanzenb

21 Zusammenfassung Wirtschaftliche VORTEILE von BIOGAS aus KLEEGRAS: Als Reststoff leistet KG Beitrag zur Steigerung der innerbetrieblichen Wertschöpfung; bei entsprechender Bewertung günstiges Substrat; Potenzial bei Betriebskooperationen ausnutzen Wirtschaftliche NACHTEILE von BIOGAS aus KLEEGRAS: Hoher KG-Anteil = hoher Flächenbedarf; Bei hohem KG-Anteil: niedrige Substratkosten erforderlich, da KG geringeren bioenergetischen Wert hat; KG (derzeit) kein EK II- Substrat Nutzung von KG: keine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion Wertschöpfung aus Kleegras individuell bewerten! (Biogas Milchvieh) Innerbetriebliche Leistungen berücksichtigen! 21 21

22 Vielen Dank! Projektförderung über die FNR mit Mitteln des BMELV aufgrund eines Beschlusses des Dt. Bundestages Benjamin Blumenstein Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften Universität Kassel Steinstr. 19, D Witzenhausen Fon: +49 (0) Fax: +49 (0)

23 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen Anlagenparameter: Parameter 75 kw 250 kw 500 kw El Wirkungsgrad kwhel Th Wirkungsgrad kwhtherm Volllaststunden h/a Verweilzeit gülleb. d Verweilzeit nawaro d Eigenstrombedarf güllebasiert % Eigenstrombedarf nawarobasiert % Eigenwärmebedarf güllebasiert % Eigenwärmebedarf nawarobasiert % Abwärmenutzungsgr ad % Wärmepreis ct/kwh

24 100 % Kleegras 100 % Kleegras 100 % Kleegras 100 % Kleegras 100 % Kleegras 100 % Kleegras 100 % Kleegras 100 % Kleegras 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen (50.000) ( ) Kleegras-Varianten 250 kw Break-even-Kosten Kleegras 100 %: gülleb.: 53 /t FM pfl.: 26 / t FM 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0-2,0-4,0-6,0-8,0 güllebasiertpflanzenbasiertgüllebasiertpflanzenbasiertgüllebasiertpflanzenbasiertgüllebasiertpflanzenbasiert Gras und KG: 36 /t FM KG minus Mulchkosten Kleegras Bonus EK II Kleegras Bonus EK II + (KG minus Mulchkosten) Annuität ( /Jahr) Return on Investment (ROI, %) 24 24

25 75 % Kleegras 75 % Kleegras 75 % Kleegras 75 % Kleegras 75 % Kleegras 75 % Kleegras 75 % Kleegras 75 % Kleegras 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen (50.000) ( ) Kleegras-Varianten 500 kw Break-even-Kosten Kleegras 100 %: gülleb.: 40 /t FM pfl.: 27 / t FM 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0-2,0-4,0-6,0 50/50 pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert Gras und KG: 36 /t FM KG minus Mulchkosten Kleegras Bonus EK II Kleegras Bonus EK II + (KG minus Mulchkosten) Annuität ( /Jahr) Return on Investment (ROI, %) 25 25

26 Mais statt Kleegras Mais statt Kleegras Mais statt Kleegras Mais statt Kleegras Mais statt Kleegras Mais statt Kleegras 5. Wirtschaftlichkeit von Kleegras Modellanlagen Basismodelle - MAIS statt KLEEGRAS 6,0 4,0 2,0 0,0 0 (20.000) (40.000) (60.000) -2,0-4,0-6,0-8,0 (80.000) güllebasiert pflanzenbasiert güllebasiert pflanzenbasiert 50/50 pflanzenbasiert 75 kw 250 kw 500 kw Annuität ( /Jahr) Return on Investment (ROI, %) -10,0 26

27 Anzahl inst. el. Leistung [kw] 2.1 Entwicklung der Biogaserzeugung im Öko-Landbau in Deutschland Anzahl Leistung 0 0 Quelle: Bio-Biogasmonitoring 2011, Uni Kassel-Witzenhausen 28 28

28 2.2 Räumliche Verteilung 70% der Anlagen befin-den sich in BY und BW Gut 50% der installierten Leistung in BY und BW Große/mittlere Anlagen vermehrt in Nord-/Ostdtl. < 5 BGA in RLP Quelle: Anspach et al

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