Alternativen zu Biogasmais. Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit

Transkript

1 Alternativen zu Biogasmais Versuchsergebnisse und Wirtschaftlichkeit Maistagung Emmendingen-Hochburg Arno Zürcher

2 Alternativen zu Biogasmais Gliederung: Ergebnisse Dauerkulturen zur Biogasnutzung Ergebnisse Sorghumhirsen Ergebnisse Wintergetreidearten Diskussion

3 Alternativen zu Biogasmais Dauerkulturen zur Biogasnutzung Versuchsfrage: Prüfung von Dauerkulturen bezüglich: langjährigem Biomasseertrag als Substrat für die Biogasanlage in verschiedenen Boden-Klima-Räumen agronomischer Parameter (Pflanzenkrankheiten, Unkrautdruck, Inhaltsstoffe, Nährstoffentzüge,...) Siliereigenschaften Gasausbeuten und Gaserträge Umweltwirkungen (Wasserschutz, Artenzusammensetzung,...) Wirtschaftlichkeit Anlage eines Parzellenversuchs an 5 Standorten im Fj Faktoren: 4 Kulturarten + Anhang 2-3 Erntezeitpunkte

4 Kulturen: Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.) Topinambur (Helianthus tuberosus L.) Virginiamalve (Sida hermaphrodita L.) Mehrjährige Wildpflanzenmischungen (WPM) spezielle Mischungen zur Nutzung als Substrat für die Biogasanlage (ein- und mehrjährige Arten) WPM I: Eigenmischung mit Rieger-Hofmann-Saaten WPM II: Mischung aus Praxisversuchsanbau; Biogas mehrjährig WPM III: Biogas 1 von Saaten Zeller WPM II und WPM III als Anhang nicht an allen Standorten geprüft! Zum Vergleich wird in Rheinstetten und Aulendorf eine Mais-Triticale/Phacelia-Fruchtfolge mitgeprüft

5 Beschreibung der Versuchsstandorte Standort Vergleichsgebiet Höhe ü. NN (m) Niederschlag (mm) (Jahressumme) 1) Rheinstetten-Forchheim Rheinebene ,1 ls Öhringen Hohenlohe ,1 tl 71 Aulendorf Oberland ,4 sl 53 Krauchenwies Oberland ,6 sl 56 Temperatur ( C) Jahresmittel 1) Bodenart Ackerzahl Döggingen Baar ,5 tl 46 1) Mittel

6 Bewirtschaftungsmaßnahmen Pflanzung/Aussaat Durchwachsene Silphie Juni Pfl./m 2 (0,5 * 0,5) Topinambur März /April Pfl./m 2 (0,3 * 0,75) Gute Gelbe Virginiamalve Mai Pfl./m 2 (1,0 * 1,0) Wildpflanzenmischungen (WPM I III) Mai 2011 März/April kg/ha Mais (Aulendorf/Rheinstetten) April/Mai 10 Pfl./m 2 Düngung (- 120) kg N abzgl. Nmin und Nachlieferung nach gfp Düngung 2012 Pflanzenschutz/ Pflegemaßnahmen 160 kg N abzgl. Nmin und Nachlieferung kg P 2 O 5, 300 (- 400) kg K 2 O, 60 kg MgO Kein Pflanzenschutz; Handhacke in Silphie und Malven im ersten Jahr; z.t. Schröpfschnitt in WPM nach gfp nach gfp Triticale/Phaselia (Aulendorf/Rheinstetten) Oktober Körner/m 2 Beregnung Rheinstetten: 2011: 70 mm (Mai/Juni) 2012: 140 mm (April-August)

7 Erntetermine 2011 und 2012 Rheinstetten Aulendorf Döggingen Krauchenwies Öhringen 2011 Mais (11/11) Topi (11/11, früh) Topi (11/11, mittel) Topi (11/11, spät) WPM I (11/11, früh) WPM I (11/11, spät) WPM II (11/11, früh) WPM II (11/11, spät) Mais (12/12) Wintertriticale (12/12) Silphie (11/12, früh) Silphie (11/12, mittel) Silphie (11/12, spät) Topi (11/12, früh) Topi (11/12,mittel) Topi (11/12, spät) Sida (11/12, früh) Sida (11/12, mittel) Sida (11/12, spät) WPM I (11/12, früh) WPM I (11/12, mittel) WPM I (11/12, spät) WPM II (11/12, früh) WPM II (11/12, spät) WPM III (12/12, früh) WPM III (12/12, mittel) WPM III (12/12,spät)

8 Erste Ergebnisse: Durchwachsene Silphie: Gute Entwicklung der Bestände bei Silphie im ersten Jahr an allen Standorten Sehr guter Austrieb in 2012 nach kaltem Winter (bis 30 C) In Rheinstetten wurden einzelne Pflanzen durch Spätfröste geschädigt Wiederaustrieb aller Pflanzen Bestände in 2012 insgesamt sehr gut entwickelt; aber sehr heterogen Ende Mai 2012 wurden in Rheinstetten ca. 5 % der Pflanzen mit Pseudomonas syringae befallen Schaden hat sich wieder verwachsen Ernte im 2. Standjahr zu Beginn, Mitte und Ende Blüte bei TS-Gehalten zwischen 25 und 30 % Sehr lange Blüte bei später Ernte (Spätsommer)

9 Pseudomonas syringae

10 Quelle: B. Weiß und R. Engel (LRA Hohenlohekreis)

11 Biomasseerträge und TS-Gehalte Durchwachsene Silphie; 2. Standjahr * Kultur (Jahr der Bestandesetablierung-Aussaat/Erntejahr; Erntezeitpunkt)

12 Erste Ergebnisse: Topinambur: Gute Entwicklung der Bestände in 2011 Sehr starker Austrieb und gute Entwicklung in 2012 nach kaltem Winter (bis 30 C) ca. 100 Stängel/m 2 Durch Hagel und Sturm in 2011 sowie durch sehr hohe Bestandesdichte in 2012 starkes Lager Ernteschwierigkeiten und erhöhte Ertragsvariabilität z.t. starker Mehltaubefall Ernte mit dem Ziel der Gewinnung von TS-Gehalte zwischen 25 % und 35 % (vor Blüte)

14 Biomasseerträge und TS-Gehalte Topinambur; 1. und 2. Standjahr * Kultur (Jahr der Bestandesetablierung-Aussaat/Erntejahr; Erntezeitpunkt)

15 Erste Ergebnisse: Dauerkulturen zur Biogasnutzung Virginiamalve: Gute Entwicklung der Virginiamalve im ersten Jahr an allen Standorten Guter Austrieb in 2012 nach kaltem Winter (bis 30 C) In Rheinstetten einzelne Pflanzen durch Spätfröste geschädigt Ausfall bzw. geschwächter Austrieb einzelner Pflanzen Bestände in 2012 insgesamt gut entwickelt, aber sehr heterogen; aufgrund geringer Pflanzdichte lichtere Bestände, aber gute Unkrautunterdrückung An Standorten mit Raps in der Fruchtfolge starkes Auftreten von Sclerotinia clerotiorum Neuaustriebe sind bisher befallsfrei Ernte im 2. Standjahr zwischen Mitte und Ende Blüte TS-Gehalte waren bereits bei ersten Erntetermin über 30 %, Stängel z.t. verholzt Lange Blüte bei später Ernte (Frühsommer); aber hoher TS-Gehalt!

17 Biomasseerträge und TS-Gehalte Virginiamalve; 2. Standjahr * Kultur (Jahr der Bestandesetablierung-Aussaat/Erntejahr; Erntezeitpunkt)

18 Erste Ergebnisse: Dauerkulturen zur Biogasnutzung Wildpflanzenmischungen: An den kühl-feuchten Standorten gute Entwicklung im ersten Jahr (z.t. verunkrautet) Aufgrund trockenen Frühjahrs 2011 und später Aussaat verzögerte Entwicklung der Wildpflanzenmischungen in Forchheim und Öhringen mit starker Verunkrautung Schröpfschnitt Anfang Juli nötig keine Ernte im ersten Jahr möglich in Fruchtfolgen mit wärmeliebenden Unkräutern erhöhter Unkrautdruck im ersten Jahr frühere Aussaat der WPM III in 2012 war erfolgreich (aber stark verunkrautet) sehr gute Erholung und Entwicklung aller zweijährigen Bestände in 2012! Sehr langer Blühaspekt (Frühsommer) Ernte im ersten Jahr zwischen 20 und 30 % TS-Gehalt; im zweiten Jahre zwischen 30 und 35 % TS-Gehalt Im zweiten Jahr frühere Ernte (Rheinstetten Mitte Juli) sehr schöner Wiederaustrieb, z.t. mit blühenden Pflanzen

19 1. Standjahr 2. Standjahr Bilder: Stolzenburg, K. (LTZ), Weiß, B. (LRA KÜN), Wurth, W. (LAZBW) Zürcher, A. (LTZ)

20 Biomasseerträge und TS-Gehalte mehrjährige Wildpflanzenmischungen; 1. Standjahr * Kultur (Jahr der Bestandesetablierung-Aussaat/Erntejahr; Erntezeitpunkt)

21 Biomasseerträge und TS-Gehalte mehrjährige Wildpflanzenmischungen; 2. Standjahr * Kultur (Jahr der Bestandesetablierung-Aussaat/Erntejahr; Erntezeitpunkt)

22 Biomasseerträge; alle Kulturen; Mittel über alle Schnittzeitpunkte; 1. und 2. Standjahr * Kultur (Jahr der Bestandesetablierung-Aussaat/Erntejahr; Erntezeitpunkt)

23 Fazit (Biomasseerträge) Gute Etablierung der Durchwachsenen Silphie, Topinambur und der Virginiamalve an allen Standorten; im zweiten Jahr gute, unkrautfreie Entwicklung aller Bestände. Bei den Wildpflanzenmischungen (WPM) kann es bei frühsommertrockenen Standorten im ersten Jahr zu starker Verunkrautung kommen frühen Saattermin und Saatbeetbereitung beachten; Im zweiten Standjahr sehr gute und unkrautfrei Entwicklung. Die bisherigen Biomasseerträge der Silphie und des Topinambur sind vergleichbar mit den Triticaleerträgen an den jeweiligen Standorten: ca. 15 t TM/ha bei guter Wasserverfügbarkeit; ca t TM/ha bei trockenen Standorten. In Rheinstetten trat bei Silphie ein Befall mit Pseudomonas syringae auf. Topinambur geht aufgrund hoher Bestandesdichte im 2. Jahr stark ins Lager Ernteprobleme, Ertragsverluste und Verschmutzung weitere Untersuchungen zur Ausdünnung. Die Erträge der Virginiamalve lagen im ersten Erntejahr bei 5 bis 10 t TM/ha bei TS- Gehalten über 30 % (1. Schnitt im Frühsommer 2012). In Rapsanbaugebieten starker Befall mit Sclerotinia clerotiorum. Mit mehrjährigen Wildpflanzenmischungen können im Aussaatjahr Biomasseerträge zwischen 8 12 t TM/ha bei TS-Gehalten zwischen 20 und 30 % erzielt werden; auf eine sorgfältige Aussaat/Bestandesbegründung ist zu achten. Die Erträge im 2. Jahr liegen zwischen 8 und 14 t TM/ha bei TS-Gehalten überwiegend über 30 %. Die Höhe der Erträge ist vom Wasser- und Wärmeangebot abhängig.

24 Quelle: W. Wurth (LAZBW Aulendorf)

25 Quelle: W. Wurth (LAZBW Aulendorf)

26 Fazit (Siliereigenschaften/Gasausbeuten) Außer Mais waren 2011 alle Substrate als schwer silierbar einzustufen, hauptsächlich wegen der niedrigen TM-Gehalte. Die höchste spezifische Methanbildung wies an beiden Standorten Mais auf, Topinambur spät geerntet die niedrigste. Bei später Ernte bildete Topinambur weniger Methan gegenüber früher Ernte. Der TM-Ertrag wird durch die Rohasche und die Silierverluste reduziert auf die vergärbare organische Trockenmasse (votm). Topinambur lieferte in Forchheim im Vergleich zu Mais 48/56/50 % der votm, in Aulendorf 57/73 %. Mais erzielte die höchsten Methanerträge je Hektar (8034 Nm 3 /ha Au; 7017 Fo). Daran gemessen kam Topinambur in Aulendorf auf 41/51 % und in Forchheim auf 44/48/44 %. Die Wildpflanzenmischung kam in Aulendorf auf 28/35 % von Mais (Ansaatjahr). Quelle: W. Wurth (LAZBW Aulendorf)

27 Ökonomische Betrachtung Quelle: M.Köhler (LEL)

31 Fazit (Ökonomische Betrachtung) Ein Vergleich der verschiedenen Substrate ist nur auf Basis Kosten/cbm Gas oder Kosten/Energieeinheit (Cent/kWh el. ) sinnvoll. Mit Mais lassen sich je Flächeneinheit die höchsten Energieerträge und gleichzeitig die geringsten Substratkosten/Energieeinheit erzielen. Die Flächenenergieerträge der Alternativkulturen liegen bei max. 50 % bis 70 % der Energieerträge von Mais; dies ist vor allem in Regionen mit hohen Pachtpreisen von Bedeutung. Unter Berücksichtigung der erhöhten Vergütung nach EEG 2012 (Einsatzstoffvergütungsklasse II) bei den Substraten Durchw. Silphie und Wildpflanzenmischungen können diese bei sehr hohem Ertragsniveau und maximaler Anlagennutzungsdauer eine interessante Alternative zu Mais darstellen; die hohen Erträge müssen sich jedoch über die Gesamtnutzungsdauer von 20 bzw. 5 Jahre noch beweisen! entscheidende Einflussfaktoren auf die Wirtschaftlichkeit sind neben dem Ertrag die Anlagekosten/Jahr und die jährlichen Arbeitserledigungskosten dies wirkt sich bei den mehrjährigen Wildpflanzenmischungen positiv auf die Substratkosten/Energieeinheit aus (gleiches gilt für Kleegras). In Bezug auf Kosten/Energieeinheit lohnt sich bei Topinambur eine vertiefende Betrachtung des mehrjährigen Anbaus

32 Alternativen zu Biogasmais Sorghum-Hirsen Bild: Stolzenburg, K., LTZ

33 Sorghumhirsen Versuchsbeschreibung V Prüfung verschiedener Sorghumsorten zur Nutzung in der Biogasanlage (Laufzeit: ; seit 2009 mit neuen Sorten) Versuchsstandorte: Boxberg, Ettlingen, Krauchenwies und Ladenburg Wiederholungen: 3

34 Sorghumhirsen Biomasseerträge und TS-Gehalte Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Ettlingen Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Mittel Gesamtpflanzenertrag TS-Gehalt TS-Gehalt (%)

35 Sorghumhirsen Biomasseerträge und TS-Gehalte Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Boxberg Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Mittel Gesamtpflanzenertrag TS-Gehalt TS-Gehalt (%)

36 Sorghumhirsen Biomasseerträge und TS-Gehalte Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Ladenburg Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Mittel Gesamtpflanzenertrag TS-Gehalt TS-Gehalt (%)

37 Sorghumhirsen Biomasseerträge und TS-Gehalte Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Super Sile 15 Super Sile 18 Super Sile 20 Lussi Sucro Sorgho 506 Zerberus Inka Herkules Goliath Mittel Gesamtpflanzenertrag Krauchenwies TS-Gehalt TS-Gehalt (%)

38 Fazit (Sorghumhirsen) Mit neuen Sorghum-Züchtungen stehen Sorten zur Verfügung, die vor allem an warmen Standorten ein hohes Ertragspotenzial aufweisen; der Methanertrag ist bei gleichem Biomasseertrag geringer als bei Mais. TS-Gehalte der neuen Sorghumsorten liegen an Gunststandorten zwischen %, in kühlen Regionen zwischen 20 und 25 %. Ab 2013 neu: Sorghum-Sortenversuch an vier Standorten in B-W zur Prüfung neuer Zucker- und Körnerhirsesorten zur Silonutzung!

39 Alternativen zu Biogasmais Bild: Stolzenburg, K., LTZ Wintergetreide

40 Wintergetreide Versuchsbeschreibung V Energiepflanzen - Arten- und Sortenvergleich Wintergetreide (Laufzeit: seit 2006/ /12) Versuchsfrage: Arten- und Sortenprüfung von Energiepflanzen (Wintersortiment) zur Nutzung in der Biogasanlage Varianten: 8 bis 12 (Getreidearten: Wintertriticale, Winterweizen, Winterroggen, Wintergerste) Versuchsstandorte: Bönnigheim, Neuenstein, Döggingen, Krauchenwies, (Forchheim) und Ettlingen Wiederholungen: 3

41 Wintergetreide Biomasseerträge Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 25,00 22,50 20,00 17,50 15,00 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0,00 25,00 22,50 20,00 17,50 15,00 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0,00 Bönnigheim Mittel Neuenstein Mittel Wintergerste Winterroggen Wintertriticale Winterweizen Wintergerste Winterroggen Wintertriticale Winterweizen Fehlerbalken über Sortenmittelwerte Jahr

42 Wintergetreide Biomasseerträge Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 25,00 22,50 20,00 17,50 15,00 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0,00 25,00 22,50 20,00 17,50 15,00 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0,00 Döggingen Mittel Krauchenwies Mittel Wintergerste Winterroggen Wintertriticale Winterweizen Wintergerste Winterroggen Wintertriticale Winterweizen Fehlerbalken über Sortenmittelwerte Jahr

43 Wintergetreide Biomasseerträge Gesamtpflanzenertrag (t TM/ha) 25,00 22,50 20,00 17,50 15,00 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0, Mittel Fehlerbalken über Sortenmittelwerte Ettlingen Jahr Wintergerste Winterroggen Wintertriticale Winterweizen

44 Fazit (Wintergetreide) Wintergetreide als Hauptfrucht erwies sich in den Versuchen z.t. als sehr leistungsstark und kann bei ausreichender Wasserversorgung eine gute Alternative zum Energiemaisanbau sein. Der Standort spielt dabei eine wesentliche Rolle. Triticale schnitt im Vergleich der Wintergetreidearten an allen Standorten am besten ab, gefolgt von Weizen, Roggen und Gerste. Das Leistungsvermögen ertragreicher Getreidearten und -sorten wurde vor allem in den kühleren Lagen Baden-Württembergs deutlich und war dort mit Energiemais vergleichbar. Der Methanertrag korrelierte an allen Prüfstandorten und bei allen Arten und Sorten direkt mit dem Gesamtpflanzenertrag. Ab 2012/2013 neu: Triticale-Sortenversuch an vier Standorten in B-W!

45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ein besonderer Dank gilt unseren KollegInnen an den Landratsämtern für die Versuchsbetreuung vor Ort.