Überlegungen zur Wirtschaftlichkeit. Zuckerrüben in Biogasanlagen - Zuckerrüben nach Schnittstellen und Bezugsgrößen

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Gotthilf Küchler
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1 - Vergleich der Kosten / kwh bei Maissilage und Zuckerrüben nach Schnittstellen und Bezugsgrößen Energieberater, Unternehmensberater

2 Vollständiger Rechenweg Kosten Substrate frei "Schnittstelle" nach "Bezugsgrößen" Substrat Maissilage Kosten / Tonne FS Parameter Einheit Ihr Wert Vorschlag Preis ab Feld Ernte, Tranport Einlagern, Walzen Trockenreinigung, Wäsche Bröckeln, Musen Folienschlauch (Verfahren), Silofolie 32,00 Trockensubstanz [ TS ] % 32,0 33,0 5,75 Organische Trockensubstanz [ots] % 95,0 96,0 1,25 Biogas Nm 3 /T ots 715,0 653,8 Methan % 52,0 52,0 Heizwert Methan (H i ) kwh 9,97 Wirkungsgrad BHKW % 40,0 Festkosten des Silos 1,50 1,63 Fugatwert (m 3 Gärrest / t FS) % 0,76 0,76 Verluste 8,0% Parameter Einheit Ihr Wert Verlustkosten (virtueller Zukauf) 3,39 Biogasertrag des ausgewählten Substrates Nm 3 / t FS 217,4 Befüllen Fermenter 2,50 Methanertrag des ausgewählten Substrates Nm 3 / t FS 113,0 Stufe / t FS / t TS / t ots Ct / Nm 3 Ct / Nm 3 Ct / kwh Ct / kwh ("Schnittstelle") Substrat Substrat Substrat Biogas Methan Methan (H i ) Strom ab Feld frei Silo Siliert Siliert inkl. Verlustausgleich Siliert inkl. Festkosten Frei Fermenter 32,00 100,00 105,26 14,72 28,31 2,84 7,06 37,75 117,97 124,18 17,37 33,40 3,35 8,32 39,00 121,88 128,29 17,94 34,50 3,46 8,60 42,39 132,47 139,45 19,50 37,51 3,76 9,35 44,02 137,57 144,81 20,25 38,95 3,91 9,71 46,52 145,38 153,03 21,40 41,16 4,13 10,26

Massenfluss Zuckerrübe BGA Anbau Bestandesmasse 89 t / ha Ernte Lagerung Einbringung Ausbringung Ernteverlust 9 t Reinigungsverlust 1 t Silier und Lagerverlust 7 t Bruttoerntemasse 80 t

3 Massenfluss Zuckerrübe BGA Anbau Bestandesmasse 89 t / ha Ernte Lagerung Einbringung Ausbringung Ernteverlust 9 t Reinigungsverlust 1 t Silier und Lagerverlust 7 t Bruttoerntemasse 80 t Nettoerntemasse 79 t CH 4 CO 2 H 2 S Inputmasse 72 t Gärrest 58 t Steine, Erde 6 t Gereinigt 4 t Resterde 2 t 14 t Sediment und Gärrest 2 t Bei dem all in / all out Verfahren, werden alle Kosten bis zur Ausbringung der Gärreste in der Kalkulation auf Vollkostenbasis verglichen.

4 Preis ab Feld Bezeichnung Einheit Frucht A Frucht B Frucht Silomais Zuckerrübe FrischmasseertragErtrag / ha t 50,0 80,0 Trockenmasseertrag / ha t 16,0 18,4 Schnittstelle ab Häcksler ab Miete Herstellungskosten bis Schnittstelle / ha Nutzungskosten, Pachtansatz - Prämie / ha Gesamtkosten bis Schnittstelle / ha Gesamtkosten bis Schnittstelle / t FM 35,00 29,00 Gesamtkosten bis Schnittstelle / t TM 109,38 126,09 % Trockenmasse 32,0% 23,0% % Organische Trockenmasse 95,0% 98,0% % Fermentierbare organische TM 82,0% 91,0% Biogasertrag / t Trockenmasse m Methangehalt % 52,0% 52,0% CH 4 -Ertrag / t Frischmasse m CH 4 -Ertrag / t Trockenmasse m CH 4 -Ertrag / t org. Trockenmasse m CH 4 -Ertrag / t ferm. org. Trockenmasse m CH 4 -Ertrag / ha m Stromertrag bei 40% elektr. Wirkgrd. kwh / ha Preis ab Schnittstelle Ct / kwh 7,98 8,03 100% 95% 90% 85% 80% 75% fots nfots 70% Asche H2O 65% 60% 55% 50%

5 Welches Verfahren? Nach DLG, Heft 363 Irgendwann in der Kette muss immer gereinigt (trocken oder nass wohin mit dem Waschwasser und ggf. Zusätzen?) werden. Dazwischen oder anschließend erfolgt die Lagerung.

6 Aufbereitung und Lagerung Ganzjährige Lagerung ots Verluste Große Mengen Arbeitswirtschaft Lagerkosten Feldmiete - + Ø + + Siloschlauch + Ø Fahrsilo + Ø Ø + + Hochsilo Ø Lagune -? Mischsilage - Ø Ø - + Nach Schattschneider et al. 2011, zitiert nach Hoffmann ifz, Göttingen 1. Bei Auffang des Silosickersaftes (erhebliche Mengen! TS-Gehalt ca %) kann Lagerung ganzer Rüben auf Siloplatte Sinn machen. Problematisch die Abfuhr der stark sauren Säfte und die Einbringung in kurzer Frist in die Anlage (A. von Felde, KWS). 2. Lagunen bieten arbeitswirtschaftlich Vorteile. Verluste an der Oberfläche sehr hoch, in der Tiefe sehr gering (Genehmigung?). 3. Die Feldmiete bietet sich bei saisonaler Verfütterung an (Nov/Dez bis Jan/Feb).

Mietenlager nur von Nov bis Feb Verlustkosten bei Mietenlagerung *1) *2) Verlust ( / t Rübe) Ø Tagestemperatur Zuckerverluste Verlustansatz ( / t Rübe) C *3) g /

15,88 4,61 5,47 9-13 800 0,47 14,12 42,35 12,28 21,30 *1) Disserta

7 Mietenlager nur von Nov bis Feb Verlustkosten bei Mietenlagerung *1) *2) Verlust ( / t Rübe) Ø Tagestemperatur Zuckerverluste Verlustansatz ( / t Rübe) C *3) g / (t*d) pro Tag pro Monat 3 Monate 29,00 29, ,06 1,76 5,29 1,53 1, ,12 3,53 10,59 3,07 3, ,15 4,41 13,24 3,84 4, ,18 5,29 15,88 4,61 5, ,47 14,12 42,35 12,28 21,30 *1) Dissertation Schmitz, 2003 nach Thaysen Johannes (LK Schleswig-Holstein) *2) Eigene Berechnung *3) z.t. Korrigiert 2,0 Zuckerverlust (%) bei 17% Zucker FM 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 Menge nach Verlust Notwendige Menge vor Verlust für 1 Tonne 0,4 0,2 0,

8 Offene Lagune? Bewertung der Zuckerrübe als Rohstoff für die Biogasproduktion, 2012 Dr. sc. agr. Hubert Heilmann Institut für Pflanzenproduktion und Betriebswirtschaft, Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei, Mecklenburg-Vorpommern

9 Fahrsilo Tägliche Sickersaftmengen von bis zu 0,8 Promille (8 l / t). TS Gehalt bis zu 16% Gasausbeute bis 140 l / kg ots Verluste schwer zu schätzen Aus: In der Rübe liegt die Kraft KWS SAAT AG

10 Vollkosten Mais Verfahren ZR Silomais Vollkosten ab "Feldrand" [ / Tonne] 50,0 to/ha Zuckerrübe 80,0 to/ha Lagerung Feldmiete Lagerung Fahrsilo Lagerung Lagune / ha / t / ha / t / ha / t / ha / t Preis ab "Feldrand" , , , ,00 Kosten Miete 0 0 Verluste Miete 0,0% 0,0% Verlustkosten (virtueller Zukauf) 0 0,00 0 0,00 Verladen und Transport 138 2, , , ,75 Summe frei Anlage , , , ,75 Veränderliche Kosten Nassreinigung 134 1, ,50 Technik Nassreinigung, Gebäude 310 3, ,00 Verluste Nassreinigung 1,1% 0,0% 1,1% Verlustkosten (virtueller Zukauf) 30 0,37 0 0, ,40 Wiegen, Aufschieben 46 0,58 Trockenreinigung Musen, Schnitzeln 120 1, ,10 Einlagern, Folie 63 1, , ,40 Festkosten des Lagers 75 1, , ,57 Verluste Lager (ggf. Trockenreinigung) 8,0% 2,0% 8,0% Verlustkosten (virtueller Zukauf) 176 3, , ,80 Logistik, Organisation 13 0, , , ,25 Transport zu den Anlagen 186 2,33 Summe ab Lager , , , ,78 Entnahme, Zerkleinern, Einbringen 125 2, , , ,50 Summe frei Fermenter , , , ,28 Preis frei Fermenter Ct / kwh 10,67 12,53 10,51 13,37

11 Gleichgewichtspreis Zuckerrüben / Mais Ermittlung der Austauschwürdigkeit 1. Festlegen der Ertragsstufen / -spannen 2. Ermittlung Anbaukosten 3. Festlegen der Nutzungskosten 4. Bestimmung des Austauschpreisverhältnisses Zuckerrübe / Mais Gewählter Austauschpreis Zuckerübe / Mais 0, ,50 33,95 32,55 31,26 30,08 29,00 28,00 27,07 26,21 25,41 24, ,2 70,4 73,6 76, ,2 86,4 89,6 92, Zuckerrübe Anbaukosten: ,00 / t Nutzungskosten: 750 / ha , ,2 40,90 70,4 73,6 76, ,2 86,4 89,6 92, , , , , ZR 33,81 32,70 35, ,5 31,3 30, ,1 26,2 31,68 25,4 30,72 24,7 29, Mais 25 42,8 40,9 39,2 37,7 36, ,8 32,7 31,7 30,7 29, Mais Anbaukosten: ,00 / t Nutzungskosten: 750 / ha / t 42,75 40,90 39,23 37,70 36,29 35,00 33,81 32,70 31,68 30,72 29,83 / t t / ha , ,83 0,87 0,90 0,94 0,98 1,01 1,05 1,09 1,12 1,16 1,19 33,95 67,2 0,79 0,83 0,87 0,90 0,94 0,97 1,00 1,04 1,07 1,11 1,14 32,55 70,4 0,76 0,80 0,83 0,86 0,90 0,93 0,96 1,00 1,03 1,06 1,09 31,26 73,6 0,73 0,76 0,80 0,83 0,86 0,89 0,92 0,96 0,99 1,02 1,05 30,08 76,8 0,70 0,74 0,77 0,80 0,83 0,86 0,89 0,92 0,95 0,98 1,01 29, ,68 0,71 0,74 0,77 0,80 0,83 0,86 0,89 0,92 0,94 0,97 28,00 83,2 0,65 0,68 0,71 0,74 0,77 0,80 0,83 0,86 0,88 0,91 0,94 27,07 86,4 0,63 0,66 0,69 0,72 0,75 0,77 0,80 0,83 0,85 0,88 0,91 26,21 89,6 0,61 0,64 0,67 0,70 0,72 0,75 0,78 0,80 0,83 0,85 0,88 25,41 92,8 0,59 0,62 0,65 0,67 0,70 0,73 0,75 0,78 0,80 0,83 0,85 24, ,58 0,60 0,63 0,65 0,68 0,70 0,73 0,75 0,78 0,80 0,83

12 Wirkung in der Anlage 1 Schätzung Gasbildungssumme mit Hilfe einer statistischen Verteilung Verweilzeit Tage 130 Mittlere Halbwertszeit Tage Gasbildungsrate der Tagesration und tägliche Gasmenge aus dem Fermenter 250 Gasausbeute Nm 3 / t FS Ideal Real Verlust Maissilage ,0% Gasbildungsrate der Tagesration Gasbildungsrate N m 3 CH4 / Tag / t FS Tägliche Gasmenge N m 3 / Tag Bez.St Bremervörde / Ast Verden

13 Wirkung in der Anlage 2 HT / NT - Fahrplan und flexibler Gasspeicher Unternehmen: Beispiel Daten BHKW: BHKW 1 BHKW 2 BHKW 3 Speicherfähigkeit bei Konstantfütterung Ø Gas - Gas + Gas Hersteller kw el η-el % Zündöl Ø Gasanfrage 247,5 Ø Gasproduktion Norm m 3 / h 247,5 247,5 242,6 252, Heizwert (H i ) kwh / m 3 5,2 38,90% 38,80% 40,00% Gasvolumen m flexibel :00 Fütterungsfehler + / - % 2,0% Wärmeausdehnung + / - % 10,0% HT/NT Anf. Fahrplan Füllstand 0:00 Uhr m NT 100% Niedrigster Füllstand m NT 4:00 100% Höchster Füllstand m HT 8:00 100% 100% Maximale Füllstand m 3 / d HT 12:00 100% 100% Maximum Verlagerung kwh / d HT 16:00 100% 100% Spez. Verlagerungsvol. m 3 / kwh 0,97 NT 20:00 100% Spez. Gasvolumen m 3 / kw el 9,30 Daten Tragluftdach Höhe Durchm. m 3 Inhalt m 3 Gas flex F 1 6,3 22, F 2 6,3 23, F 3 NG 1 8,0 32, NG 2 GPL 1 8,0 28, GPL Füllstand im Gassystem Wochenverlauf MON DIE MIT DON FRE SAM SON Ø Gas - Gas m 3 + Gas Bez.St Bremervörde / Ast Verden

14 Sekundäreffekte Positive Auswirkungen 1. Besseres Rührverhalten (bis zu 3,- /t ZR entspr. 0,83 Ct / kwh) 2. Synergieeffekte, Steigerung der Gasausbeute (Nachweis?) 3. Schnelles Gas (Marktstrom!) 4. Höherer Methangehalt (u.u. besserer Wirkungsgrad BHKW) Negative Auswirkungen 1. Schaumbildung 2. Mehr Wasser im System erhöht die Transportkosten und senkt die Verweilzeit 3. Vielfältige Verfahrensmöglichkeiten, z.t. ökonomisch schwer zu bewerten (Festkosten, Verluste) Kritische Auswirkungen 1. Gefahr für den Trockenfermentationsbonus bei Einsatz gemuster Rüben

15 Die Erneuerbare Energien - App der LWK. muss noch hergestellt werden Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Erneuerbare Energien in der Landwirtschaft

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