Bioenergie-Netzwerke Russland Deutschland (BiNeRu) - Schlussbericht

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1 Bioenergie-Netzwerke Russland Deutschland (BiNeRu) - Schlussbericht Aufbau von Kompetenznetzwerken mit den russischen Regionen Nizhny Novgorod, Kaluga, Orjol und Republik Tatarstan zur Bioenergienutzung in Russland Dr. agr. Walter Stinner (DBFZ) Dipl.-Geogr. Stefan Siegemund (TH Wildau) Dipl.-Wirtsch.-Ing. Paul Fiedler (TH Wildau) Velina Denysenko (DBFZ) Dipl.-Ing. Lars Klinkmüller (DBFZ) DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße Leipzig Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) info@dbfz.de Datum:

2 Bioenergie-Netzwerke Russland Deutschland (BiNeRu) - Schlussbericht Auftraggeber oder Zuwendungsgeber (bei Forschungsförderung) Förderkennzeichen: Projektleitung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit Berlin 03KB023 (Verbundvorhaben, gemeinsamer Schlussbericht) 03KB023A 03KB023B DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße Leipzig Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) info@dbfz.de Internet: Dr. agr. Walter Stinner Tel.: +49 (0) walter.stinner@dbfz.de Velina Denysenko Tel.: +49 (0) velina.denysenko@dbfz.de Aufsichtsrat: Bernt Farcke, BMELV, Vorsitzender Berthold Goeke, BMU Anita Domschke, SMUL Johannes Wien, BMVBS Karl Wollin, BMBF Geschäftsführung: Prof. Dr. mont. Michael Nelles (wiss.) Daniel Mayer (admin.) Sitz und Gerichtsstand: Leipzig Amtsgericht Leipzig HRB Steuernummer: 232/124/01072 USt.-IdNr.: DE Deutsche Kreditbank AG Kto.-Nr.: BLZ: VL3006, , Endbericht_BiNeRu_TIB II

3 Bioenergie-Netzwerke Russland Deutschland (BiNeRu) - Schlussbericht Projektpartner: Technische Hochschule Wildau [FH] Forschungsgruppe Verkehrslogistik Bahnhofstraße Wildau Tel.: Fax: Internet: wildau.de Prof. Dr. Ing. Herbert Sonntag Tel.: Fax: E Mail: herbert.sonntag@tfh wildau.de Dipl.-Geogr. Stefan Siegemund Tel.: Fax: E Mail: stefan.siegemund@tfh wildau.de Unterauftragnehmer: Europäisches Energie- und Umweltforum e.v. Büro Leipzig: Spinnereistr Leipzig Internet: Dr. Gerhard Reckziegel Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) dr.g.reckziegel@mbf-leipzig.de Erstelldatum: Projektnummer DBFZ: Aufsichtsrat: Bernt Farcke, BMELV, Vorsitzender Berthold Goeke, BMU Anita Domschke, SMUL Johannes Wien, BMVBS Karl Wollin, BMBF Geschäftsführung: Prof. Dr. mont. Michael Nelles (wiss.) Daniel Mayer (admin.) Sitz und Gerichtsstand: Leipzig Amtsgericht Leipzig HRB Steuernummer: 232/124/01072 USt.-IdNr.: DE Deutsche Kreditbank AG Kto.-Nr.: BLZ: VL3006, , Endbericht_BiNeRu_TIB III

4 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis... V 1 Kurzdarstellung des Vorhabens Ziel und Aufgabenstellung Voraussetzungen zu Vorhabensbeginn Planung und Ablauf Wissenschaftlicher und technischer Stand zu Vorhabenbeginn Zusammenarbeit mit anderen Stellen Eingehende Darstellung Projektergebnisse im Vergleich zu den vorgegeben Zielen Methodenentwicklung bzw. Anpassung zur umsetzungsorientierten Potenzialanalyse Bioenergiepotenziale Logistische Aspekte und resultierende Synergiepotenziale Empfehlungen für regionale Bioenergiestrategien Ansätze für Folgeprojekte Strategische Optionen zur Bioenergienutzung in Kaluga, Orjol, Nizhny Novgorod und der Republik Tatarstan Entwicklungen in der Russischen Föderation im Vorhabenszeitraum Erfolgte und geplante Veröffentlichungen der Ergebnisse Zusammenfassung Literatur- und Referenzverzeichnis Endbericht_BiNeRu_TIB, IV

5 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Abkürzung a atro BGA BHKW BiNeRu bzw. C CH4 CO2 CO2äquiv. d.h. DBFZ dt EE EEUF EUR FESCO FKZ Fm ggf. GPS GUS GV GW h h/a ha HKW HW inkl. Erklärung Jahr absolute Trockenmasse Biogasanlage Blockheizkraftwerk Bioenergie-Netzwerke Russland-Deutschland beziehungsweise Kohlenstoff Methan Kohlendioxid Treibhausgasäquivalent das heißt Deutsches Biomasseforschungszentrum Dezitonne erneuerbare Energien Europäisches Energie- und Umweltforum e.v. Euro Föderales Energieserviceunternehmen Förderkennzeichen Festmeter gegebenfalls Ganzpflanzensilage Gemeinschaft Unabhängiger Staaten Großvieheinheit Gigawatt Stunde Stunde pro Jahr Hektar (Holz)Heizkraftwerk Heizwerk inklusive Endbericht_BiNeRu_TIB, V

6 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis kg km kw kwel kwh kwth LKW m 2 m 3 Mio. mw MWel MWh MWth N2O NGO NiNo Nm 3 NN Nr. p.a. REA RF russ. Kilogramm Kilometer Kilowatt Kilowatt elektrische Leistung Kilowattstunde Kilowatt thermische Leistung Lastkraftwagen Quadratmeter Kubikmeter Million Megawatt Megawatt elektrische Leistung Megawattstunde Megawatt thermische Leistung Lachgas Nichtregierungsorganisation Nizhny Novgorod Normkubikmeter Nizhny Novgorod Nummer pro Jahr Russische Energieagentur Russische Föderation russisch s. siehe s. u. siehe unten s.o. t THG tlw. TM TS Tsd. u.a. siehe oben Tonne Treibhausgas teilweise Trockenmasse Trockensubstanz Tausend unter anderem Endbericht_BiNeRu_TIB, VI

7 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis UA vgl. WG Unterauftrag vergleiche Wassergehalt z. B. zum Beispiel z. T. zum Teil Endbericht_BiNeRu_TIB, VII

8 1 Kurzdarstellung des Vorhabens 1 Kurzdarstellung des Vorhabens 1.1 Ziel und Aufgabenstellung Ziel des Forschungsvorhabens war die Unterstützung der langfristigen und nachhaltigen Etablierung von Bioenergie in Russland. Insbesondere Biogas als Querschnittstechnologie für die Bereiche Abfallwirtschaft, Energiewirtschaft und Landwirtschaft stand dabei im Vordergrund. Durch die Etablierung dieser Technologie sollen langfristig Klimagasemissionen vermieden werden, erstens durch den Ersatz fossil betriebener und teilweise veralteter und ineffizienter Energietechnik, zweitens durch Vermeidung von Methan- und Lachgasemissionen im Vergleich zur derzeit üblichen Entsorgungspraxis organischer Abfallstoffe. Dieses Ziel sollte durch mehrere Aufgaben erreicht werden. So war der Aufbau von Kompetenznetzwerken zur Bioenergienutzung in Russland vorgesehen. Hierfür wurden in vier russischen Regionen (Kaluga, Orel, Nizhny Novgorod und die Republik Tatarstan) Multiplikatoren aus Wissenschaft, Verwaltung und Wirtschaft geschult. Mit diesen gemeinsam sollte ein möglichst partizipativer methodischer Ansatz erarbeitet werden, um so die wirtschaftlich nutzbaren regionalen Bioenergiepotentiale zu analysieren und ausgehend daraus Schwerpunkte herauszustellen. Als Ergebnis des Vorhabens sollten so möglichst aussichtsreiche Standorte für Pilotprojekte sowohl zur Biogaserzeugung mit Vor-Ort-Verstromung als auch idealerweise zur Biomethanerzeugung zur Einspeisung in Gasnetze identifiziert werden. Holzartige Biomasse sollte in den Partnerregionen, soweit nachhaltig für energetische Nutzungen verfügbar, ergänzend analysiert werden. Ausgehend von diesen high potential -Standorten sollten ökologisch beispielgebende Pilotprojekte entwickelt werden. Auf deutscher Seite wurde das Vorhaben im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) durch das Programm Förderung von Forschung und Entwicklung zur klimaeffizienten Optimierung der energetischen Biomassenutzung im Zeitraum von August 2009 bis April 2012 gefördert. 1.2 Voraussetzungen zu Vorhabensbeginn Energiewirtschaftliche Voraussetzungen in der Russischen Föderation (RF) In den letzten 15 Jahren ist der Energiebedarf in der Russischen Föderation (RF) stark gestiegen. Gleichzeitig kann die (Energie)infrastruktur weiterhin teilweise als veraltet und marode eingestuft werden. Um dem steigenden Energiebedarf gerecht zu werden, plante die russische Regierung einen starken Ausbau der Energieerzeugungskapazitäten und der Energieinfrastruktur, welche überwiegend auf fossilen Energieträgern (Uran, Kohle) beruhen sollte. Ein weiteres Anliegen der russischen Regierung bestand darüber hinaus in der Steigerung der Energieeffizienz, vor allem bei den Industriebetrieben. Industrieunternehmen zahlen in Russland höhere Energiepreise als Privatpersonen. Insbesondere bei einer Ausweitung der Produktion und demzufolge einer Steigerung des Energiebedarfes müssen höhere Preise für den Energiebezug (Arbeitspreis), insbesondere aber hohe Anschlussgebühren für die höhere Bereitstellung von Anschlussleistung bezahlt werden. Nach mehreren unabhängigen persönlichen Angaben betragen die Gebühren für die Erhöhung der elektrischen Anschlussleistung bis zu 2.000,- pro kw zusätzlich benötigter Anschlussleistung. An entsprechenden Standorten kann die Möglichkeit zur Einsparung dieser Gebühren durch ersatzweise Errichtung von Bioenergieanlagen deren Wirtschaftlichkeit deutlich verbessern. Viele periphere Endbericht_BiNeRu_TIB,

9 1 Kurzdarstellung des Vorhabens ländliche Regionen in der RF sind ohne Zugang zum Wärme-, Gas- und zum Teil auch dem Stromnetz (d.h. die Erzeugung von Strom und Wärme muss über teure Dieselaggregate erfolgen). Außerdem sind bestehende Leitungen häufig alt. Ihre Unterhaltung stellt gerade in peripheren Regionen einen hohen Aufwand dar. Dies gilt zum Einen auf Grund der Entfernungen, Klima- und Geländebedingungen, zum Anderen auf Grund der dünnen Besiedelung dieser Regionen und dem dadurch bedingten geringen Energieumsatz, bezogen auf die Leitungslänge. In Russland hängen zum Teil einige Regionen bei der Energieversorgung von Nah-/Fernwärmenetzen ab, die von veralteten Industriebetrieben betrieben werden, d.h. beim Ausfall/Insolvenz kann die Energieversorgung zusammenbrechen, Veraltete Energieerzeugungsanlagen müssen in den kommenden Jahren ersetzt werden. In vielen Fällen bieten Biomasseanlagen gute Alternativen. Der bestehende Ersatzbedarf bietet in den nächsten Jahren sehr gute Investitionsfenster für Bioenergietechnologien. Abfallwirtschaft und Umweltschutz Die organischen Abfälle von (Industrie)betrieben werden meist auf Müllhalden deponiert, z.t. müssen dafür hohe Logistikkosten in Kauf genommen werden. Mist und Gülle von landwirtschaftlichen Betrieben werden häufig nicht oder kaum als Dünger eingesetzt (s.o.). Häufig werden diese so nicht als Wirtschaftsdünger genutzten Abfälle einfach im Bereich der Stallanlagen abgelagert. Die dadurch entstehenden Umweltverschmutzungen werden nicht beachtet. Umweltschutzrichtlinien existieren zwar, werden aber häufig nicht durchgesetzt; tlw. scheinen Schmiergelder auch günstiger zu sein, als eine gesetzeskonforme Entsorgung bzw. Verwertung zu organisieren. Agrarwirtschaft und ländliche Entwicklung Es ist erklärtes Ziel der russischen Regierung, den Anteil der Lebensmitteleigenversorgung deutlich zu erhöhen. Dazu werden viele Instrumente parallel eingesetzt. Zu nennen sind vor allem eine Steuerbefreiung für landwirtschaftliche Produktion, direkte Investitionszuschüsse, Subventionen sowie Anstrengungen im Bereich Wissenstransfer. Dies führte in den letzten Jahren zu Investitionen (vor allem von großen russ. Agrarholdings) in neue landwirtschaftliche Betriebsstätten, in den Aufbau von Viehhaltung und in Lebensmittelverarbeitung. Auf vielen landwirtschaftlichen Flächen wurde und wird bis heute kein Dünger ausgebracht, was zu geringen landwirtschaftlichen Erträgen führt. Organischer Dünger wird bis heute häufig auf landwirtschaftlichen Flächen aus Gründen fehlender Landtechnik und aus Gründen fehlender Düngetradition nicht genutzt, während mineralischer Dünger für viele Landwirte aus Kostengründen nicht erschwinglich ist. Generell ist die russische Regierung bestrebt, Arbeitsplätze in den ländlichen Regionen zu schaffen. Diese sind teils stark von Arbeitslosigkeit, Abwanderung und sozialen Problemen betroffen. Zusätzliche regionale Wertschöpfung (durch Einsparung der Ausgaben für Energieimport in die Region und / oder Erzielung von Einnahmen durch Energieexport aus den Regionen) und damit Arbeitsplätze durch Biogas bzw. Bioenergie kommen diesem Interesse entgegen. Von hoher Bedeutung kann auch die Möglichkeit zur Produktionsverbesserung durch Dünger und Energie aus Biogasanlagen sein. Forst- und Holzwirtschaft Die Waldressourcen wurden in den letzten Jahren in Russland tendenziell unternutzt (nach statistischen Daten, abgesehen von unerlaubtem Holzeinschlag). In vielen Regionen wird der Wald nicht oder nur unzureichend gepflegt. Insbesondere ist die zielgerichtete Durchforstung mit Rückegassen mangels Endbericht_BiNeRu_TIB,

10 1 Kurzdarstellung des Vorhabens wirtschaftlicher Verwertung des anfallenden Schwachholzes unüblich. Viele Jungbestände sind in den letzten 20 Jahren wild gewachsen, was zu einem großen Potential an nicht industriell nutzbarem Holz, aber auch zu einer insgesamt geringeren Waldproduktivität führt. Die Holzernte wird mit schwerem Gerät als Kahlschlag durchgeführt. Dabei fallen große Mengen an Kronenholz und weiteren nicht verkaufsfähigen Sortimenten an. Diese werden anschließend teilweise als störend angesehen und auf der Fläche verbrannt. Darüber hinaus verbleiben Waldresthölzer häufig in einem überproportionalen (und für den Waldboden nicht notwendigen) Anteil im Wald. In vielen Regionen ist der Anteil von stofflich kaum nutzbaren Laubhölzern wie Birke sehr hoch. Dieser Anteil steht einer energetischen Nutzung zur Verfügung. Die rechtzeitige Entnahme dieser Bäume im Rahmen von Durchforstungen würde die zielgerichtete Steuerung der Zusammensetzung der Starkholzbestände ermöglichen. Absatzmöglichkeiten für Energieholz würden daher andere forstliche Möglichkeiten bieten, hin zur Etablierung höherer Wertholzanteile, möglicherweise in Verbindung Umstellung auf bodenschonendere und ökologisch stabilere Plenterwirtschaft. In den letzten Jahren ist es zu einem starken Ausbau der Pelletproduktion in Russland gekommen. Dieser war vorrangig exportorientiert. Die Nutzung bzw. Nutzungsabsicht der energetisch nutzbaren (bzw. prädestinierten) Holzsortimente konzentriert sich daher hauptsächlich auf die Pelletproduktion zur Lieferung nach Westeuropa. Derzeit sind die Anlagen jedoch nur geringfügig ausgelastet, weil der Absatzmarkt im Moment von europäischen/kanadischen/us-amerikanischen Produzenten bedient werden kann. Viele Pelletproduzenten versuchen, hochwertige Pellets für das Privatkundensegment abzusetzen, da die Absatzpreise deutlichen höher als die der Industriepellets sind. Das Problem sind derzeit der fehlende inländische Markt, der bisher noch gesättigte europäische Absatzmarkt und die Gewährleistung der CIN + Normen bei Produktion und Transport. Viele holzreiche Regionen, z. B. Kaluga, sind weit entfernt von den Erdgasvorkommen, partizipieren also nicht von der Wertschöpfung und sind auf den Ausbau des Leitungsnetzes angewiesen. Wie oben bereits dargestellt, sind die Energieerzeugungs- und Verteilungsanlagen außerdem teils stark veraltet und bedürfen dringend der Erneuerung. Daraus ergibt sich aktuell ein günstiges Investitionsfenster, um gasbetriebene Energieerzeugungsanlagen durch holzbetriebene Heizwerke bzw. Heizkraftwerke zu ersetzen. Auch industrielle Holzabfälle werden bisher unzureichend einer weiteren stofflichen oder energetischen Nutzung zugeführt. Daher sollte in Zukunft die Aufmerksamkeit verstärkt auf die regionale Nutzung vorhandener Holzressourcen gelenkt werden. Zwar gibt es mittlerweile die Tendenz zur verstärkten Nutzung, aber die Potenziale aus diesem Bereich sind noch immer sehr groß. 1.3 Planung und Ablauf Das Projekt BiNeRu war mit einer Laufzeit von 22 Monaten und Arbeiten in den Regionen Kaluga, Kirov und Nizhny Novgorod geplant. Die Auswahl der Regionen beruhte einerseits auf den bestehenden Kontakten des von Beginn des Vorhabens an für den Netzwerkaufbau zuständigen Unterauftragnehmers Europäischen Energie- und Umweltforum e.v. (EEUF). Andererseits sollte ein Spektrum unterschiedlicher Regionen von Kaluga in der Nähe Moskaus bis nach Kirov, knapp 900 km nordöstlich, bearbeitet werden. Die Voraussetzungen in den drei vorgesehenen Partnerregionen waren vom EEUF als gut evaluiert, teils aktiv vorbereitet worden. Endbericht_BiNeRu_TIB,

11 1 Kurzdarstellung des Vorhabens Kaluga gilt innerhalb der Russischen Föderation als besonders innovationsfreudig und aufgeschlossen gegenüber westeuropäischer, insbesondere auch deutscher Technologie. So wurde dort bereits u.a. ein VW Werk angesiedelt. Mehrere Ministerien, sowie ein stellvertretender Gouverneur, zu denen das EEUF im Vorfeld des Vorhabens Kontakte aufgebaut hatte, zeigten großes Interesse an der Etablierung der Bioenergienutzung in ihrem Oblast und verdeutlichten in gemeinsamen Gesprächen die erheblichen Potenziale. In Nizhny Novgorod wurden bereits einige Jahre vor Beginn des Vorhabens Seminare und Vorträge zum Thema Biogas und Bioenergie auf der dortigen, regelmäßig stattfindenden internationalen Konferenz Große Ströme durch Vertreter des EEUF organisiert und mit Unterstützung des Instituts für Energetik und Umwelt ggmbh (IE) gehalten. Außerdem wurde durch die genannten deutschen Partner die Gründung eines regionalen Zentrums für Erneuerbare Energien unterstützt. Auch in dieser Region gab es ein erhebliches Interesse an der Nutzung der regionalen Bioenergieressourcen. Im Oblast Kirov war bereits einige Zeit vor Beginn des BiNeRu-Vorhabens mit Unterstützung der städtischen und der regionalen Administration eine lokale Agentur für erneuerbare Energien mit Schwerpunkt Bioenergie gebildet worden. Es waren Projekte zu dieser Thematik bei örtlichen Schulen und Unternehmen gestartet, die auf gutem Niveau bei einer jährlichen Konferenz und Messe zu diesem Thema präsentiert worden sind. Beiträge von Seiten des DBFZ und des EEUF zu dieser Konferenz waren im November 2008 durch das EEUF organisiert worden. Die weitere Zusammenarbeit war von verschiedenen Akteuren aus Kirov ausdrücklich erwünscht und wurde für den Fall einer finanziellen Grundlage für gemeinsame Arbeit abgesprochen. Aufgrund der Finanzkrise des Jahres 2009, die starke Auswirkungen in Russland auf die politischen und ökonomischen Rahmenbedingungen und auch direkt auf politische Entscheidungsträger hatte, musste der Projektplan mehrfach verändert werden. Ein Vertreter der Administration des zu den wirtschaftlich schwächeren Gebieten zählenden Oblast Kirov machte gegenüber dem EEUF deutlich, dass sich die regionalen Prioritäten verschoben hätten und der Oblast nicht an der (vorher besprochenen) Zusammenarbeit teilnehmen könne. Stattdessen verwies er auf reichere russische Regionen. Durch einen erheblichen organisatorischen Mehraufwand konnten der ursprünglich nicht eingeplante Oblast Orel, in dem das EEUF ebenfalls Kontakte unterhielt, und die Teilrepublik Tatarstan, in die Kontakte über das Vorhaben Wissenstransfer zur Errichtung und Betrieb von Anlagen zur Nutzung von biogenen Reststoffen (FKZ: 03KB005A) bestanden, für eine Zusammenarbeit gewonnen und einbezogen werden. Im Zuge dieser organisatorischen Umstrukturierungen ging die ursprünglich komplett als Unterauftrag (UA) an das EEUF organisierte Aufgabe des Netzwerksaufbaus an das DBFZ als Koordinator des Vorhabens über. Hintergrund war u.a., dass der notwendige Aufwand gegenüber dem ursprünglich geplanten Arbeitsumfang in diesem Bereich aus den genannten Gründen deutlich umfangreicher wurde. Die Möglichkeit zur Aufstockung des UA bestand nicht. Daher wurde der Unterauftrag von Seiten des DBFZ als erfüllt akzeptiert. Aufgrund der organisatorischen Anpassungen wurde die Gesamtlaufzeit des Projektes bis April 2012 verlängert. Endbericht_BiNeRu_TIB,

12 1 Kurzdarstellung des Vorhabens In der nachfolgenden Abbildung 1-1 werden Arbeitspakete dargestellt, welche im Rahmen von BiNeRu bearbeitet wurden: Abbildung 1-1: Arbeitspakete des BiNeRu-Projektes Endbericht_BiNeRu_TIB,

13 1 Kurzdarstellung des Vorhabens 1.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand zu Vorhabenbeginn In der Russischen Föderation (RF) fehlten zu Vorhabenbeginn neben anderen Voraussetzungen (s. 1.2) auch Netzwerke zum Austausch von Erfahrungen, Wissen, Möglichkeiten und Ideen zum Thema Bioenergie. Das bezieht sich sowohl auf innerrussische Zusammenarbeit als auch besonders auf Netzwerke mit ausländischen Partnern, die bereits über Erfahrungen im Bereich der Bioenergienutzung verfügten. Demzufolge fehlten (und fehlen weitestgehend bis heute) entsprechende moderne Technologien und das zur Projektierung und zum Bau und Betrieb notwendige Wissen. Zu Vorhabensbeginn verfügten weder russische noch deutsche Stellen über Kenntnisse zu den realen Möglichkeiten der Biogaserzeugung in der RF. Es existierten lediglich allgemeine Potentialanalysen mit der Gesamtpotenzialbewertung für die RF. Neben den theoretisch verfügbaren Biomassepotenzialen in einer Region spielen für die reale Nutzung viele weitere Faktoren eine Rolle. Um zusätzlich zur Potenzialerhebung auch die Möglichkeiten zur Umsetzung bewerten zu können, musste die übliche Methodik zur Potenzialanalyse (s ) weiterentwickelt werden. Vor allem musste die Perspektive der zukünftigen Projektrealisierung berücksichtigt werden durch Heranziehung konkreter standortbezogener Angaben. Allgemein bestand in Russland ein großes Interesse an der energetischen Biomassenutzung (Hintergrund: Erhöhung der Energiepreise, ökologische/ abfallwirtschaftliche Probleme). 1.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Im Rahmen des Projektes BiNeRu wurde mit verschiedenen Institutionen innerhalb der russischen Zielregionen gearbeitet. Es wurden erhebliche Synergieeffekte dank der Kooperation mit weiteren Vorhaben innerhalb der nationalen Klimaschutzinitiative ( Wissenstransfer zur Errichtung und Betrieb von Anlagen zur Nutzung von biogenen Reststoffen, FKZ: 03KB005A sowie Nachhaltige europäische Biomethanstrategie, FKZ: 03KB024) erreicht. Weiterhin wurden auf Tagungen, Konferenzen und Untersuchungsexkursionen Informationen mit deutschen und russischen Wirtschaftsfachleuten ausgetauscht, die in die Arbeit des Vorhabens einfließen konnten. Eine Auswahl der Projektpartner ist in Tabelle 1-1 dargestellt: Endbericht_BiNeRu_TIB,

14 1 Kurzdarstellung des Vorhabens Tabelle 1-1: Partner des BiNeRu-Projektes Institution Form der Zusammenarbeit Überregional Föderale Staatliche Öffentliche Einrichtung Russische Energieagentur des Ministeriums für Energie der Russischen Föderation (FGBU REA ) Föderales Staatsunternehmen Föderale Energieserviceunternehmen (FESCO) Russian Biofuels Association Wirtschaftsförderung Sachsen Gasunie Moskau 1 Amazone-Eurotechnika - GAG "Eurotechnika", Samara 2 Verschiedene Wirtschaftsunternehmen und Verbände in Deutschland Austausch von Ergebnissen, Vereinbarung zukünftiger Zusammenarbeit Austausch von Ergebnissen, Vereinbarung zukünftiger Zusammenarbeit, Einladung ans DBFZ in den wissenschaftlich technischen Beirat der FESCO Austausch von Ergebnissen Austausch von Ergebnissen, Erfahrungen und Empfehlungen zur Förderung der Zusammenarbeit, besonders bezüglich Kalugas Austausch von Ergebnissen und Möglichkeiten, Absicht zur weiteren Zusammenarbeit im Bereich Implementierung von Biomethanerzeugung in der RF Austausch von Ergebnissen und Absicht zur weiteren Zusammenarbeit im Bereich Erzeugung von Biomethan in der RF Austausch von Ergebnissen und Möglichkeiten zur Erzeugung von Bioenergie in der RF Projektpartner Kaluga Autonome nichtkommerzielle Einrichtung Kalugaer Business-Inkubator Ministerium für Umwelt Ministerium für Landwirtschaft Vertretung des Oblasts in Moskau Institut für Naturkunde der Staatlichen Pädagogischen Universität Erhebung der Biomassepotenziale in der Region, Organisation von gemeinsamen Seminaren und Veranstaltungen in Kaluga Austausch von Grundwissen, Vereinbarung zur Zusammenarbeit Austausch von Grundwissen, Vereinbarung zur Zusammenarbeit Austausch von Grundwissen, Vereinbarung zur Zusammenarbeit Austausch von Ergebnissen, Methoden und Absicht zu weiterer Zusammenarbeit Projektpartner Orjol 1 Niederländischer Gasversorger mit Absicht zur Vermarktung von Biomethan aus der Russischen Föderation ( 2 Großes Agrar- und Agrartechnikunternehmen mit Absicht zur Erzeugung von Biomethan in der Russischen Föderation ( Endbericht_BiNeRu_TIB,

15 1 Kurzdarstellung des Vorhabens International Business Center Solution Landesregierung der Oblast Orjol Staatliche Agraruniversität Orjol Staatliche Technische Universität Orjol Erhebung der Biomassepotenziale in der Region, Entwicklung von Nachfolgeprojekten, Organisation von gemeinsamen Seminaren und Veranstaltungen in Orjol Initiierung der regionalen Arbeitsgruppe Bioenergie Bereitstellung der Daten zu Biomassepotenzialen Bereitstellung der Daten zu Biomassepotenzialen Projektpartner Nizhny Novgorod Staatliche Universität für Architektur und Bauwesen Nizhny Novgorod (NNGASU) Ministerium für Wohn-, Kommunal- und Energiewirtschaft des Oblasts Nizhny Novgorod Wodokanal Nizhny Novgorod Erhebung der Biomassepotenziale in der Region, Entwicklung von Nachfolgeprojekten, Organisation von gemeinsamen Seminaren und Veranstaltungen in Nizhny Novgorod Bereitstellung der Daten zu Biomassepotenzialen, Entwicklung von Nachfolgeprojekten Entwicklung von Nachfolgeprojekten Projektpartner Republik Tatarstan Institut für organische und physikalische Chemie, Abteilung des Wissenschaftlichen Zentrums Kazan der Russischen Akademie der Wissenschaften (IOPC) Föderale Universität Kazan (KFU) Staatliche Technische Universität Kazan Projektideenentwicklung Projektideenentwicklung Projektideenentwicklung Endbericht_BiNeRu_TIB,

16 2 Eingehende Darstellung 2.1 Projektergebnisse im Vergleich zu den vorgegeben Zielen Die Ziele des Projektes lassen sich in übergeordnete Ziele und projektspezifische Ziele unterteilen. Übergeordnete Ziele, welche auch anderen Projekten im Rahmen des Programms Förderung von Forschung und Entwicklung zur klimaeffizienten Optimierung der energetischen Biomassenutzung zugrunde lagen, sind die Reduzierung von THG-Emissionen, die Förderung der Bioenergienutzung in Russland sowie der Aufbau und die Verstetigung der Zusammenarbeit deutscher und russischer Experten zum Thema Bioenergienutzung. Direkte vorhabenspezifische Ziele waren: der Aufbau von Kompetenznetzwerken zur Bioenergienutzung in Russland, insbesondere in bzw. mit den Partnerregionen und deren Vernetzung mit russischen und deutschen Institutionen; die Entwicklung einer partizipativen Methodik zur umsetzungsorientierten Analyse von Bioenergiepotenzialen; die Analyse der umsetzbaren Biomassepotenziale in den Partnerregionen; die Analyse der sinnvollen Nutzungsschwerpunkte für die jeweiligen Regionen; die Identifikation von high potential -Standorten; die Entwicklung von Pilotprojekten mit Übertragungspotential. Die beabsichtigten projektspezifischen Ziele des Vorhabens wurden weitgehend erreicht. Die Beurteilung der Erreichung der übergeordneten Ziele ist komplexer. Bei Umsetzung der Ergebnisse können sehr viel höhere Einsparungen von Treibhausgasemissionen erreicht werden, als zu Beginn des Vorhabens eingeschätzt werden konnte. Es konnte bisher erhebliches Interesse bei verschiedenen Akteuren in Russland festgestellt werden. Die Erreichung der möglichen hohen Einsparungen durch die Realisierung von reststoffbasierten Multimegawatt Biomethananlagen bedarf allerdings noch weiterer, auch forschungsseitiger Anstrengungen (s. 2.2). Bezüglich der Förderung der Bioenergienutzung in Russland haben die Maßnahmen im Bereich des Netzwerksaufbaus im Rahmen des Projektes sowie die erfolgten Veröffentlichungen (s. 2.4) Beiträge zur öffentlichen Wahrnehmung des Themas und zur Einschätzung der Vorteile und Möglichkeiten der Bioenergienutzung im Allgemeinen und im Speziellen geliefert. Die Nachhaltigkeit dieser Ergebnisse hängt jedoch von weiteren Faktoren ab. In gewissem Maße können die etablierten Netzwerke sicher weiterhin über die installierte Plattform im Rahmen des ebenfalls aus dem Förderprogramm finanzierten Projektes 03KB036 SOJUS BIOENERGIE Wissenschaftliches Netzwerk Bioenergie aufrecht erhalten werden. Die dauerhafte Aktivität und Leistung der Netzwerke hängt jedoch sehr stark vom Engagement der Akteure und dieses wiederum von den weiteren Möglichkeiten und Rahmenbedingungen ab. Insbesondere gilt dies für die gemeinsame Ergebnisverwertung in Folgeprojekten. Dazu wurde eine Vielzahl möglicher Standorte identifiziert. Einige davon sind sehr vielversprechend bis hin zu Potenzialen im Multimegawattbereich auf Basis von Reststoffen an einzelnen Standorten. Teilweise besteht auf russischer Seite erhebliches Interesse an einer Realisierung. Es fehlen jedoch noch die notwendigen Mittel, um zur konkreten Vorbereitung der Projekte die notwendige wissensbasierte Infrastruktur zu schaffen. Endbericht_BiNeRu_TIB,

17 2.1.1 Methodenentwicklung bzw. Anpassung zur umsetzungsorientierten Potenzialanalyse Die Ziele des Forschungsvorhabens im Bereich Potenzialanalyse waren zum Einen die Analyse der in absehbarer Zeit umsetzbaren Bioenergiepotenziale in den jeweiligen Regionen, zum Anderen auf Basis dieser Analyse die Ableitung der jeweils relevanten Stoffströme und die Identifikation möglichst aussichtsreiche Standorte für Pilotprojekte. Vorrangig sollten dazu Standorte zur Biogaserzeugung mit Vor-Ort-Verstromung als auch idealerweise zur Biomethanerzeugung zur Einspeisung in Gasnetze identifiziert werden Einordnung im Vergleich zu üblichen Methoden Wie in Abbildung 2-1 dargestellt, können verschiedene Potenzialebenen betrachtet werden. Im Interesse der Aussagekraft und Nutzbarkeit der Ergebnisse auch für Akteure, die derzeit noch keinen oder kaum Bezug zur energetischen Biomassenutzung haben, werden die verschiedenen Potenzialebenen bei diesem Vorhaben in das Bioenergiepotenzial umgerechnet und die Werte auf dieser Ebene dargestellt. Fläche Anbau/ Ernte/ Bereitstellung Flächenpotenzial Ertrag, Bergungsrate Rohstoffsystem Rohstoff Rohstoffpotenzial Aufbereitung/ Konversion Konversionsfaktor, Heizwert Energiesystem Bioenergieträger Brennstoffpotenzial Fest Flüssig Gasförmig Konversion Konversionsfaktor, Heizwert Wärme Strom Kraftstoff Bioenergiepotenzial Abbildung 2-1: Darstellung der verschiedenen Ebenen des Nutzungspfades und der entsprechenden Potenzialbegriffe (Quelle: DBFZ) Endbericht_BiNeRu_TIB,

18 Im Rahmen des BiNeRU-Projektes sollte den Partnerregionen eine Datengrundlage und eine Methodik zur Verfügung gestellt werden, auf deren Basis jeweils eine Bioenergiestrategie entwickelt werden kann, die die Implementierung von Pilotanlagen auf ausgewählten Standorten beinhaltet. Dies kommt dem mehrfach geäußerten Wunsch nach einer praktisch orientierten Herangehensweise entgegen. Wie im Methodenhandbuch (Thrän et al. 2011) dargestellt, werden die Bezeichnungen von Biomassepotenzialen mit verschiedenen ergänzenden Adjektiven belegt, um den Schwerpunkt der beim analytischen Vorgehen bzw. bei der sinnvollen Einordnung und Nutzung der Ergebnisse zu beschreiben. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde der Begriff der umsetzbaren Potenziale gewählt. Gemeint ist damit das Bioenergiepotenzial, das sich in absehbarer Zeit in konkreten Anlagen in den Zielregionen nutzen lässt. Inhaltlich scheint dieses Potenzial sehr nahe am Begriff des erschließbaren Potenzials zu liegen (vgl. Thrän et al. 2011), dass sich vom wirtschaftlichen Potenzial ableitet (vgl. Abbildung 2-2). Die in der Abbildung dargestellte Aufteilung in das theoretische, das technische und das wirtschaftliche Potenzial ist analog zu den Begriffsdefinitionen nach Kaltschmitt et al. 2009: 135 bzw. nach M.W. Vis, BTG D. van den Berg (2010). Abbildung 2-2: Theoretisches, technisches und wirtschaftliches Biomassepotenzial (Quelle: DBFZ) Die Durchführung von Potenzialanalysen nach dieser abgestuften Vorgehensweise vom theoretischen über das technische zum wirtschaftlichen und ggf. bis zum erschließbaren oder implementation potential, wie von den o.g. Autoren dargestellt, liefert gute Ergebnisse für einen umfassenden Überblick der Datenlage. Sie wird daher bei den meisten Potenzialanalysen angewendet (vgl. Zubrayeva et al. 2012; Lewandowski et al. 2006; van Dam et al. 2007; Celma et al. 2007). Auch wenn das als erschließbares oder implementation potential bezeichnete Potenzial von der Definition her sehr nahe an der des in diesem Vorhaben als umsetzbares Potenzial bezeichneten liegt, ergeben sich aus dem Ziel des BiNeRu Vorhabens doch Gründe, die eine Adaption der Vorgehensweise erfordern. Wie bereits dargestellt, geht es im Vorhaben darum, Akteuren und Multiplikatoren, die bisher im Wesentlichen die Strukturen eines sehr zentralistisch angelegten, weitgehend fossil basierten Energiesystems kennen, die regionalen umsetzbaren Potenziale aufzuzeigen. Diese müssen, um den notwendigen weiteren Aufwand zur Detaillierung zu vermindern und die Nutzung der Daten zu erleichtern, als konkret mögliche Anlagenstandorte dargestellt werden. Die Analyse des theoretischen Potenzials als Ausgangsbasis wäre dafür wenig hilfreich. Endbericht_BiNeRu_TIB,

19 Eine besondere Schwierigkeit des oben dargestellten, üblichen Verfahrens liegt in der Ableitung des technischen vom theoretischen, des wirtschaftlichen vom technischen und des erschließbaren vom wirtschaftlichen Potenzial. Diese Ableitungen setzen die nachvollziehbare Ableitbarkeit geeigneter allgemeingültiger Faktoren oder aber die detaillierte Prüfung der möglichen Nutzungswege voraus. Die oben dargestellte meist verbreitete Vorgehensweise erfordert außerdem entweder die Verwendung statistischer Daten (=Top-down-Methode der Datenerhebung) oder, falls die Daten nach der Bottum-up- Methode erhoben werden, eine Abstraktion, um den Aufwand zu begrenzen. Das bedeutet, dass bei den letztendlich abgeleiteten Ergebnissen zum wirtschaftlichen bzw. erschließbaren Potenzial wichtige Informationen der Stoffströme verloren gegangen sein können, die vor allem für die in diesem Vorhaben beabsichtigte Ergebnisverwertung wichtig sind. Zu nennen sind hier beispielsweise der konkrete Standortbezug (wichtig v.a. bei wenig transportwürdiger Biomasse) und die jeweiligen Treiberfaktoren (z.b. abfallwirtschaftlich bedingter Handlungsdruck an einem Standort). Über die unvermeidbaren Fehlerquellen bei der Datenerhebung (TS Gehalte, unbewusst oder bewusst, z.b. aus steuerlichen Gründen fehlerhafte Angaben) birgt die Ableitung der Ergebnisse nach der dargestellten abgestuften Vorgehensweise ein erhebliches Fehlerpotenzial bei fehlender genauer Kenntnis der jeweiligen Faktoren. Im konkreten Fall des BiNeRu Vorhabens ist in den Partnerregionen sowohl die Quantifizierung der unten dargestellten Treiberfaktoren als auch die der anderen Faktoren zur Ableitung des technischen aus dem theoretischen und zur Ableitung des wirtschaftlichen aus dem technischen Potenzial allgemeingültig nicht und selbst einzelbetrieblich kaum mit vertretbarem Aufwand möglich. Daher wurde schon bei der Planung des Vorhabens die Optimierung der Vorgehensweise zur umsetzungsorientierten Biomassepotenzialanalyse vorgesehen. Selbst bei den erarbeiteten und unten dargestellten, einzelstandörtlichen betrieblichen Ergebnissen konnten die Treiberfaktoren häufig mangels Angaben (z.b. zu Strafzahlungen, deren Vermeidung ein quantifizierbarer Faktor zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit wäre) nicht quantifiziert werden. Die erarbeiteten Potenzialanalysen stellen aber eine gute Basis für tiefergehende (und dann vertrauliche) Machbarkeitsbewertungen für die einzelnen Betriebe. Dies setzt natürlich dann die Preisgabe der einzelbetrieblichen Daten voraus Spezifika der angewendeten Vorgehensweise Das erklärte Ziel des BiNeRu Vorhabens ist es, die Ergebnisse für die Regionen als Grundlage zur Entwicklung einer jeweiligen Bioenergiestrategie zur Verfügung zu stellen, die die Implementierung von Pilotanlagen auf ausgewählten Standorten beinhaltet. Dies setzt voraus, dass bei der Erhebung, Bewertung und Darstellung als grundlegendes Element der hier entwickelten bzw. angewendeten Methodik der konkrete Standortbezug der verfügbaren Biomasse gewahrt bleibt. Dieser Standortbezug darf also nicht durch eine mehr oder weniger grobe Regionalisierung verloren gehen. Einen solchen Standortbezug der Daten nutzen auch andere Autoren (Sliz-Szkliniarz, B., Vogt, J. 2012). Die große Bedeutung des Standortbezugs gilt insbesondere für Substrate mit hohem Wassergehalt, wie z.b. Gülle. Hintergrund ist eine wirtschaftlich notwendige Mindestgröße von Anlagen sowie die economies of scale in Bezug auf die Investitions- und Betriebskosten auf der einen Seite. Dem gegenüber stehen auf der anderen Seite Transportkosten für Substrate, die anfallen, wenn Reststoffe von verschiedenen Standorten an einem Standort konzentriert werden sollen. Diese Transportkosten hängen einerseits von den jeweiligen Entfernungen sowie den logistischen Möglichkeiten, andererseits vom frischmassebezogenen Energiegehalt der Substrate ab. Beispielhaft ist dies in Tabelle 2-1 Endbericht_BiNeRu_TIB,

20 erläutert. Bezogen auf eine installierte Anlagenleistung von 150 kw zeigt die Tabelle die dafür notwendigen Wirtschaftsdüngermengen und Tierbestände. Aus der Tabelle wird auch die unterschiedliche Transportwürdigkeit der Substrate deutlich, die selbst bei Wirtschaftsdüngern mit üblichen Literaturwerten um den Faktor 10 variiert. Der sich ergebende Transportbedarf von km*t pro kw installierter Leistung bei durchschnittlich 1 km Entfernung der Tierbestände vom Anlagenstandort zeigt deutlich, wie wichtig der Standortbezug bei der Erhebung anfallender Biomasse ist, um zu beurteilen, inwieweit theoretische Potenziale praktisch genutzt werden können. Es ist zu beachten, dass nur der Transport zur Anlage berücksichtigt ist, nicht der außerdem notwendige Transport zur fachgerechten Ausbringung der Gärreste aufs Feld. Bei Energiepflanzensilagen mit üblichen Trockensubstanzgehalten von % liegt die frischmassebezogene Methanausbeute und damit die Transportwürdigkeit im Bereich trockenen Geflügelmists. Es muss beachtet werden, dass Energiepflanzen immer transportiert werden müssen, weil sie nie direkt am Standort der Biogasanlage anfallen, sondern auf der Fläche erzeugt werden müssen. Sowohl dieser Umstand als auch die in Tabelle 2-1 gezeigten Transportbedarfe bei Wirtschaftsdüngern (zuzüglich Gärresttransport) zeigen die hohe Bedeutung effizienter Logistik im Bereich der Biogaserzeugung. Tabelle 2-1: Notwendige Tierbestände und Wirtschaftsdüngermengen für Biogasanlagen der Größe 150 kw sowie notwendiger Transportbedarf bei durchschnittlich 1 km Entfernung der Tierbestände vom Anlagenstandort 3 Substrat TS Gehalt [%] Methanausbeute [m 3 CH4,N / t_fm] mittlerer Tierbestand [Stück] Substratmenge [t] Transportbedarf bei durchschn. Entfernung 1 km [in (km * t) / kw] Mastschweinegülle Rindergülle (Milchvieh) Festmist (Milchvieh) , Geflügelmist Die zweite Grundlage der methodischen Vorgehensweise ist die strikte Orientierung an den Treiberfaktoren zur Bioenergienutzung. Die Biogaserzeugung ist eine Querschnittstechnologie, die insbesondere die Bereiche Energiewirtschaft, Abfallwirtschaft, Agrarwirtschaft und Umweltschutz umfasst. Sowohl aus dem Potenzialumfang als auch aus jedem dieser Bereiche können Treiberfaktoren herrühren, die sich teils wechselseitig beeinflussen, wie unten dargestellt (s. Abbildung 2-3). Diese Treiberfaktoren können einerseits politische oder akteursgruppenspezifische Unterstützung bewirken, andererseits direkt Wertschöpfungsbeiträge zur Anlagenimplementierung liefern. Solche Wertschöpfungsbeiträge werden üblicherweise in Machbarkeitsstudien berücksichtigt, die Methodik zur umsetzungsorientierten Bioenergiepotenzialanalyse wurde insofern mit Elementen aus feasibility studies ergänzt. 3 Berechnet nach: LfL Bayern Endbericht_BiNeRu_TIB,

21 Abbildung 2-3: Treiberfaktoren der Bioenergienutzung Endbericht_BiNeRu_TIB,

22 Viele der Treiberfaktoren sind generell, ganz besonders aber aktuell in der Russischen Föderation starken Veränderungen unterworfen. Beispielhaft sei hier die Energiepreisentwicklung zu nennen. Fast alle der dargestellten Treiberfaktoren sind von politisch beeinflussten Rahmenbedingungen abhängig. In der Russischen Föderation scheint eine deutliche Dynamik hin zu höheren Energiepreisen, zur Verschärfung abfall- bzw. umweltrechtlicher Regelungen oder deren Administration und zur Steigerung der Agrarproduktion im Gange. Die Quantifizierbarkeit dieser Effekte ist kaum möglich, wichtig ist jedoch, dass tendenziell eine Verbesserung der Umsetzbarkeit von Bioenergieanlagen zu erwarten ist. Der Schwierigkeit der Bewertung der Bedeutung der Treiberfaktoren für die einzelnen Stoffströme in den verschiedenen Regionen wird durch den partizipativen Ansatz der methodischen Vorgehensweise Rechnung getragen. Das bedeutet, dass vor der eigentlichen Datenerhebung den Partnern in einem Seminar die wichtigsten Grundlagen und Effekte der Bioenergienutzung dargestellt werden. In speziell konzipierten Veranstaltungen wurde dann die konkrete Bedeutung bei den einzelnen Stoffströmen in der jeweiligen Region diskutiert und gemeinsam die zu bearbeitenden Stoffströme festgelegt. Die Partner vor Ort, die auch vornehmlich die Daten erheben sollten, wurden dadurch für die Qualität der Datenerhebung sensibilisiert. Die aktive Einbindung der Partner vor Ort und ihrer Sichtweise hat erhebliche Vorteile für die Sorgfalt bei der Datenerhebung und damit für die Qualität der Daten, für die Herausarbeitung der jeweils relevanten Treiberfaktoren und nicht zuletzt für das gegenseitige Verhältnis der Partner und für die weitere Qualifikation im Themengebiet erbracht. Es musste allerdings festgestellt werden, dass daraus auch von der ursprünglichen Planung abweichende Schwerpunkte entstanden sind. Beispielsweise wurde von den Partnern im Oblast Kaluga der hohe Brachflächenanteil als besonderes Hemmnis für die Entwicklung des ländlichen Raumes angesehen. Trotz der im Vergleich zur Vergärung von Reststoffen bestehenden Kostennachteile des Stoffstroms Energiepflanzen, der geringeren Treibhausgaseinsparungen und des niedrigen Energiepreisniveaus in Russland wurde dieser Stoffstrom daher als mit politischem Willen umsetzbar eingestuft. Auch die Berücksichtigung der beiden Sonderfälle, des Deponiegases der Zentraldeponie in Kaluga und des Klärgases der zentralen Kläranlage in NINo, ist der partizipativen Einbindung der Sichtweise der Partner vor Ort geschuldet. Hinsichtlich der Potenzialerhebung soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass die gewünschte Verbindung der Daten aus den Bereichen Abfallmengen, Energiebedarfe, Einspeisemöglichkeiten in Energienetze und Nährstoffbedarf teilweise nur sehr eingeschränkt möglich war. Teilweise wurden die Daten als sensibel angesehen und nicht freigegeben. Teilweise befürchteten Akteure Nachteile (z.b. Strafzahlungen für Abfälle, Steuerschätzungen aufgrund von Abfallmengen) und gaben daher gegenüber russischen Partnern geringere Mengen an, teilweise sind Daten zum Energieverbrauch mangels Messung schlicht nicht verfügbar Bioenergiepotenziale Die untersuchten russischen Gebiete unterscheiden sich hinsichtlich geographischer Lage, räumlicher Ausdehnungen, klimatischer Bedingungen, den damit zusammenhängenden Landnutzungen sowie der industriellen Struktur und Bevölkerungsstruktur deutlich. In den einzelnen Regionen standen dem Projekt jeweils andere russische Projektpartner (und Unterstützer) mit unterschiedlichen fachlichen Hintergrund zur Seite. Aus diesem Grund werden die Ergebnisse der Regionen einzeln, voneinander unabhängig dargestellt. Endbericht_BiNeRu_TIB,

23 Sofern die Datenlage es erlaubt, wurden die Potenzialbetrachtungen in Potenziale aus organischen Reststoffen der Landwirtschaft, Industrie sowie aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRo), also Substraten, die als typische Biogasausgangsprodukte gelten, und lignozellulosehaltigen Resten aus Industrie und ungenutzten Waldvorräten unterteilt. Dadurch sollen regionale Nutzungsschwerpunkte besser herausgearbeitet und die Potenziale einzelner Bioenergiekonversionspfade besser dargestellt werden Berechnungsmethodik Die Energiepotenziale in dem vorliegenden Bericht werden in Kilowatt installierter Leistung bzw. einem Vielfachen hiervon angegeben. Diese Angabe ist als Bruttowert zu verstehen und enthält keine im Praxisbetrieb einzurechnenden Eigenenergieverbräuche der Anlagen. Die auf diesen Werten beruhende elektrische (MWhel) oder thermische (MWhth) Arbeit sowie die Anzahl der potenziellen Abnehmerhaushalte wird ebenfalls ohne diese Eigenverbräuche oder Leistungsverluste als Bruttowert dargestellt. Diese Vereinfachung wurde aus Gründen der besseren Vergleichbarkeit zwischen den Werten vorgenommen. Da die Nettowirkungsgrade jeder einzelnen Anlage sehr stark von den klimatischen Rahmenbedingungen, Energienutzungsmöglichkeiten, der Anlagengröße und -konzeption sowie der technischen Betreuung der Anlage abhängen, war eine Differenzierung bei der Vielzahl der untersuchten Betriebe nicht möglich und hätte durch mögliche Annäherungen zu keinem Qualitätsgewinn geführt. Werden Biogasanlagen oder Biomasseheiz(kraft)werke in Russland errichte, sollten sie allerdings einen hohen technischen Standard besitzen, gut betreut werden und sehr effizient sein. Aus diesem Grund beruht die Berechnung der installierten Leistung der landwirtschaftlichen Biogasanlagen auf einem elektrischen und thermischen Bruttowirkungsgrad von 40 %. Dabei soll die Anlage unter Volllast h pro Jahr Strom und h Wärme bereitstellen. Für industrielle Biogasanlagen wird unter der Annahme einer noch besseren personellen und technischen Versorgung mit Werten von h für Strom und aufgrund noch besser entwickelter Abwärmekonzepte mit h Wärmebereitstellung gerechnet. Die installierbare Leistung des aufgenommenen Holzpotenzials wird für drei verschiedene Heizanlagenvarianten dargestellt 4. Dies sind wärmegeführte Holzheizkraftwerke (HKW), stromgeführte HKW und Kleinanlagen der 100 kw-klasse. Diese eignen sich bereits für den Einsatz von Hackschnitzeln, produzieren normalerweise jedoch keinen Strom. Der Berechnung der wärmegeführten HKW liegt ein auf den feuerungstechnischen Wirkungsgrad bezogener thermischer Bruttowirkungsgrad von 70 % und elektrischer Wirkungsgrad von 15 % zugrunde. Der Wert von der Wärme- und Stromauskopplung unter Volllast entspricht h im Jahr. Für die stromgeführten Werte gelten die Bruttowirkungsgrade 35 % elektrisch (bei Vollaststunden pro Jahr) und 15 % thermisch (bei Vollaststunden). Bei der Kleinanlage wurde von konservativen Werten des Marktanreizprogramms ausgegangen und mit einem Bruttowirkungsgrad von 86 % gerechnet. Aufgrund der längeren Heizperiode in Russland wurde die Betriebszeit mit Vollaststunden im Jahr angesetzt und liegt somit etwas über dem Wert kommerziell genutzter Zentralheizungen in Deutschland. 4 Meist ist in den Tabellen des vorliegenden Berichts aus Übersichtsgründen nur der Wert für wärmegeführte HKW angegeben. Endbericht_BiNeRu_TIB,

24 Die Anzahl der potenziellen Abnehmerhaushalte basiert auf einem Wärmebedarf je Haushalt von 150 kwh/m²*a bei einer durchschnittlichen Haushaltsgröße von 80 m². Der Strombedarf wurde mit kwh/a entsprechend dem eines durchschnittlichen 4-Personen-Haushaltes angenommen Ergebnisse der Region Kaluga Abbildung 2-4: Übersicht der Landnutzung im Oblast Kaluga Der Oblast Kaluga grenzt im Südwesten an das Moskauer Gebiet. Mit einer Größe von km² entspricht die Fläche etwa der des Bundeslandes Brandenburg. Gut ein Drittel der 1 Mio. Einwohner Kalugas leben im gleichnamigen administrativen und wirtschaftlichen Zentrum der Region. Räumlich nah an Moskau gelegen und infrastrukturell gut angebunden, ist die Region in den letzten Jahren zu einem Zentrum der Automobilindustrie in Russland erwachsen. Hauptindustrien sind der Maschinenbau, die metall- und die holzverarbeitende Industrie. Bekannt ist die Region außerdem für die seit Sowjetzeiten dezimierte, aber noch erhaltene Rüstungs- bzw. Luft- und Raumfahrindustrie. In einem der größten Forschungszentren Russlands, Obninsk, ging 1952 das erste Kernkraftwerk des Landes ans Netz (vgl. Oblastverwaltung Kaluga). Naturräumlich dominieren im Westen, Nordwesten und Süden Waldflächen (insgesamt ca. 50 % der Fläche des Oblast Kaluga), wohingegen im Osten, südlich der Stadt Kaluga, die größten landwirtschaftlichen Flächen liegen. Im Zuge des Transformationsprozesses wurden sowohl viele landwirtschaftliche Flächen als auch Waldflächen unternutzt. In der Konsequenz liegen große Teile (regional bis 45 %) der Ackerflächen/ landwirtschaftlichen Flächen brach und werden teilweise Endbericht_BiNeRu_TIB,

25 sukzessiv von Sträuchern und Bäumen besiedelt (Quelle: persönliche Infos Landwirtschaftsministerium Kaluga, Prishchepov et al. 2012). Ca. 40 % bzw. 1,2 Mio. ha des Gesamtgebietes sind landwirtschaftliche Flächen. Es dominieren mittelgroße Betriebe mit Ackerflächen von ha. Viele der kleinen und mittelgroßen privatisierten Betriebe verfügen über eine sehr geringe Kapitaldecke und eine technisch und infrastrukturell stark veraltete Ausstattung. In der Folge weisen diese Betriebe häufig deutlich geringere Produktionsmengen pro Tier und geringe flächenbezogene Ernteerträge auf (vgl. Hahlbrock et al. 2012). Mittelfristig ist, trotz der stark steigenden Nachfrage nach landwirtschaftlichen Flächen, nicht damit zu rechnen, dass die Mehrheit der im Moment brach liegenden Flächen wieder einer landwirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden. Diese Einschätzung konnte in weiten Bereichen durch Betriebsbesuche im Projekt bestätigt werden. Bemerkenswert ist jedoch die enorme Dynamik erfolgreicher Betriebe, die den Produktionsumfang der ganzen Branche deutlich beeinflusst. Besonders ausgeprägt erscheint diese Dynamik im Bereich der Schweine- und Geflügelproduktion, sie kann jedoch auch im Rinderbereich beobachtet werden. Beispielsweise konnten im April 2010 beim Besuch eines Landwirtschaftsbetriebs im Ort Taurowo neu gebaute Ställe für max Milchkühe zuzüglich eigener Jungviehaufzucht und Bullenmast besichtigt werden. Zu diesem Zeitpunkt war der Bestand gerade auf ca. 500 Milchkühe und 300 Jungrinder/ Bullen aufgebaut (Milchleistung kg pro Kuh pro Tag). Auch große Teile der 1,5 Mio. ha Waldflächen (insbesondere von Birken dominierte Bestände) sind in den letzten 2-3 Dekaden nicht genutzt und nur unzureichend gepflegt worden. Dies führte zu einem reduzierten Gesamtwachstum der Bestände und großen Mengen an stofflich nicht oder kaum verwertbaren Holzsortimenten. Von den jährlich 2,1 Mio. m³ Zuwachs bleiben nach offiziellen Daten ein Drittel ungenutzt (Zentrum für den Waldschutz des Kalugaer Oblasts). Allerdings muss beachtet werden, dass 34 % der Waldfläche als Schutzgebiet deklariert ist und die Gebiete im Süden und Südosten des Oblasts zu den am stärksten radioaktiv belasteten Regionen infolge der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl gehören. Energiesituation Die Region Kaluga ist nach offiziellen Daten vollständig gasifiziert. Die Preise gehören jedoch zu den höchsten in Russland. Seit 2009 ist der Preis jährlich um 18 % gestiegen und lag Ende 2011 bei 77,25 EUR/Tsd. m³ (vgl. EEAG 2011). Da viele der in Betrieb befindlichen Gaskraftwerke bereits eine hohe Laufzeit verbuchen, soll es in den nächsten Jahren zu einer Erneuerung der Anlagen kommen. Angesichts regional sehr hoher, ungenutzter Holzvorräte und organischer Reststoffmengen wäre es sinnvoll, die bisherigen Kraftwerke weitgehend durch Holzheiz(kraft)werke bzw. dezentrale Biogasanlagen zu ersetzen. Durch den Verzicht auf Erdgasimporte aus anderen russischen Regionen und die Nutzung regionaler Ressourcen ergäben sich positive Wertschöpfungseffekte vor allem im landwirtschaftlichen Sektor und für die holzverarbeitende Industrie (inkl. Forstwirtschaft). Biogas Landwirtschaftliche Biogaspotenziale Die erste kommerziell betriebene Biogasanlage Russlands entstand in der Region Kaluga. Ende 2010 wurde die im Nordwesten des Oblasts gelegene und auf Rindergülle basierende Anlage mit einer installierten Leistung von 350 kwel in Betrieb genommen (vgl. BioGazEnergoStroy). Diese Vorreiterrolle Endbericht_BiNeRu_TIB,

26 bietet eine gute Grundlage zur verstärkten Nutzung der Biogastechnologie. Als Basis können die Ergebnisse der nachfolgend dargestellten Potenzialanalyse verwendet werden, die im Rahmen des Projektes BiNeRu durchgeführt wurde. Grundlage der Untersuchung des landwirtschaftlichen Biogaspotenzials waren die 150 Agrarunternehmen des Oblasts mit Viehhaltung. Herangezogen wurden verfügbare Daten zu den viehhaltenden Betrieben aus dem Landwirtschaftsministerium zusammen mit ergänzenden Recherchen des örtlichen Business-Inkubators (Datenbasis vor 2009). Ergänzend wurden Betriebsbesuche durchgeführt, um die Rahmenbedingungen und das derzeitige Wirtschaftsdüngermanagement einschätzen zu können. Diese 150 in der Untersuchung betrachteten Betriebe bewirtschaften eine landwirtschaftliche Nutzfläche von 352 Tsd. ha. Im Durchschnitt aller Betriebe liegt dabei der Anteil der Brachflächen bei 21,4 % (vgl. Tabelle 2-2). Tabelle 2-2: Übersicht der landwirtschaftlichen Betriebe mit dazugehörigen Flächen in Kaluga Kategorie Anzahl Betriebe Anzahl Tiere Brachfläche [ha] Nutzfläche [ha] Rinderhaltung Schweinefleischproduktion Hühner-/Hähnchenhaltung Andere Σ Die Betriebsstruktur der viehhaltenden Betriebe der Region ist sehr heterogen. Bei einer mittleren Betriebsfläche von knapp ha liegen die Werte im Einzelnen zwischen 30 ha und knapp ha. Mehr als 90 % der untersuchten Betriebe wirtschaften im Bereich der Rinderhaltung mit durchschnittlich 643 Tieren. Die fünf untersuchten Betriebe mit Schweinehaltung besitzen jeweils weniger als Tiere und können für russische Verhältnisse als Kleinbetriebe eingestuft werden. Drei Hühnerhaltungs- bzw. Hähnchenmastbetriebe hielten 336 Tsd. Tiere (entsprechend GV, vgl. Hubold & Dürselen 2006), wobei hier ein Betrieb mit 285 Tsd. Tieren zum Zeitpunkt der Datenerhebung dominiert. Bei Betrachtung der Flächenausstattung dieser Betriebe zeigt sich ein enormer Nährstoffüberschuss. So liegt der GV Besatz, bezogen auf die gesamte Nutzfläche, bei 3,14 GV/ha. Bezogen auf die bewirtschaftete Fläche, d.h. nach Abzug der Brachflächen, bei 6,1 GV/ha (vgl. Tabelle 2-2). Die Problematik der sich daraus ergebenden Nährstoffüberschüsse wird noch verschärft durch die niedrigen Ertragsniveaus der Region (bei Druschfrüchten dt/ha) und durch ein fehlendes Wirtschaftsdüngermanagement. Die Wirtschaftsdünger wurden bei den besuchten Betrieben im Oblast Kaluga meist lediglich in der Nähe der Tierhaltungsanlagen abgelagert, in seltenen Fällen auf den angrenzenden Nutzflächen verteilt. Auch die bereits beschriebene Dynamik bei der Entwicklung der Tierbestände, gerade im Veredlungsbereich (=Schweine- und Geflügelproduktion) verschärft die Situation. So hält der genannte große Geflügelbetrieb inzwischen ein mehrfaches der ursprünglich erhobenen Tierzahl. Die bei einem Betriebsbesuch Ende 2011 erhobenen Wirtschaftsdüngermengen von t p.a. wurden bei den unten angegebenen Energiepotenzialen berücksichtigt, zu einer Änderung der Flächenausstattung ergaben sich keine Informationen. Es besteht allerdings teilweise inzwischen entsprechendes Problembewusstsein. So ist gerade der große Geflügelbetrieb sehr interessiert an einer Lösung zur Entsorgung seines Wirtschaftsdüngers. Endbericht_BiNeRu_TIB,

27 Biogaspotenzial aus tierischen Reststoffen Die Berechnung der Biogaserträge aus den tierischen Reststoffen für die Einzelstandorte ergibt, dass 80 % der Betriebe ein Potenzial von weniger als 100 kwel besitzen. In 23 Fällen würden die die Wirtschaftsdünger für eine Biogasanlage mit einer elektrischen Leistung von kw ausreichen, zwei Einzelstandorte bieten ein Potenzial aus Wirtschaftsdüngern für bis zu 500 kw. Dabei entfallen alle genannten einzelbetrieblichen Potenziale aus Wirtschaftsdüngern auf Mist oder Gülle der Rinderhaltung. Neben diesen rinderhaltenden Betrieben bietet der Mist des größten Hühnerbetriebes der Region ein großes Potenzial von gut 2 MWel (vgl. Abbildung 2-5). Abbildung 2-5: Standortpotenzial von landwirtschaftlichen Betrieben mit tierischen Reststoffen im Oblast Kaluga Während auf vielen weniger erfolgreichen mittleren Betrieben ein massiver Mangel an Investitionskapital (vgl. Hahlbrock et al. 2012) auf den Betriebsbesuchen bestätigt werden konnte, ist wie oben bereits dargestellt, die Entwicklung der Tierhaltung sehr dynamisch bei den erfolgreichen, großen Betrieben. Insgesamt ist daher anzunehmen, dass das umsetzbare Potenzial aus Wirtschaftsdünger in der Region in der hier vorgelegten Analyse eher konservativ bewertet wird. Beispielhaft wird dies an der Entwicklung des genannten Geflügelbetriebes deutlich. NaWaRo Neben den tierischen Reststoffen bieten viele Standorte ein hohes Biogaspotenzial aus dem Anbau von nachwachsenden Rohstoffen auf Brachflächen und der Nutzung von Früchten aus Fehlernten. Endbericht_BiNeRu_TIB,

28 Fehlernten sind in der Region insbesondere begründet durch Spätfröste im Frühjahr und Frühsommertrockenheit, sowie Verunkrautung der geschädigten, lückigen Bestände. All dies führt zu einer fehlenden Erntewürdigkeit der Druschfrüchte. So werden nach Analysen der Betriebsdaten des Landwirtschaftsministeriums der Region jährlich zwischen 9 bis 45 % der kultivierten Flächen nicht geerntet. Diese Flächen können jedoch ein Biogaspotential bereitstellen. So lassen sich prinzipiell auch solche verunkrauteten Bestände frühzeitig zur Biogaserzeugung ernten. Zudem bieten die Bestände bei dem gegebenen Ertragsniveau ausreichend Licht zur erfolgreichen Etablierung einer Untersaat (Futterbaugemenge aus Leguminosen und Gräsern, meist als Kleegras bezeichnet). Vor allem nach frühzeitiger Ernte des Deckfruchtbestandes bringt ein solcher Kleegrasbestand bei ausreichender Feuchtigkeit bis zum Herbst noch gute Erträge und verbessert darüber hinaus die Bodenfruchtbarkeit. Der Anbau von Kleegras als Untersaat wird in der Region Kaluga erfolgreich praktiziert, die Ansaatkosten sind vergleichsweise gering und der Etablierungserfolg bei solch dünnen Beständen meist gut. Natürlich ist vorher nicht bekannt, welche Bestände ausfallen. Daher sollte die Untersaat auf allen Flächen angelegt werden. Auf den gedroschenen Flächen kann sie dann im Herbst als Zwischenfrucht geerntet und entsprechend der Fruchtfolge auch mehrjährig genutzt werden. Die vorliegende Berechnung dieser Potenziale basiert auf der Annahme, dass auf 10 % der Anbaufläche (d.h. ohne Brachflächen) der untersuchten Betriebe verunkrautetes Grüngetreide im frühen Reifestadium gehäckselt und später im Jahr Kleegras als Zweitfrucht geerntet werden kann. Bezugnehmend auf die regionalen Durchschnittserträge unter Berücksichtigung der Klima- und Wachstumsverhältnisse wurde sehr konservativ mit einem Ernteertrag von je 3 t Trockenmasse bzw. 10 t Frischmasse je Hektar und Jahr für das Grüngetreide und den Klee auf den Kalamitätsflächen gerechnet. Aus diesen pflanzlichen Erträgen ergibt sich eine potenziell jährlich erntbare Gesamtmenge von gut 550 Tsd. t Frischmasse. Die Analysen der Betriebsdaten des Landwirtschaftsministeriums der Region ergeben, dass 76 Tsd. ha der Betriebsflächen brachliegen. Um den Verlust der Ackerflächen durch Verbuschung und den Übergang von einer Brache zu Ödland zu vermeiden, sollen diese Flächen nicht langfristig ungenutzt bleiben. Weder aus den statistischen Daten, noch aus den Angaben des Landwirtschaftsministeriums bzw. über Betriebsbesuche ließ sich belastbar abschätzen, welche Anteile der Brachflächen bereits verbuschte Dauerbrachen und welche ein- oder mehrjährige Rotationsbrachen darstellen. Bei starker Verbuschung sollte unter ökologischen Gesichtspunkten (Erhaltung der Boden C Vorräte, Vermeidung der Emission von CO2, N2O und Vermeidung einer möglichen Reduzierung der CH4 Senkenfunktion, Berücksichtigung von Biodiversitätsaspekten) auf die Etablierung von Energiepflanzen zur biochemischen Konversion verzichtet werden. Stattdessen ist anzuraten, dann die ergänzende Etablierung leistungsfähiger Gehölze zur thermochemischen Verwertung zu prüfen. Für eine mögliche energetische Nutzung von Anbaubiomasse zur Biogas- bzw. Biomethanbereitstellung wird angenommen, dass die Brachflächen genutzt werden können. Diese Brachflächen werden nicht als Dauerbrachen, sondern als sogenannte Rotationsbrachen geplant, die in die Fruchtfolgen eingebunden werden. Dieser Ansatz ermöglicht positive Vorfruchteffekte für die Nahrungsmittelerzeugung. Er minimiert somit die Stoffstromkonkurrenzen und kommt insofern der in der Russischen Föderation verbreiteten Haltung entgegen, dass die Biogaserzeugung der Nahrungsmittelproduktion untergeordnet sein soll. Sowohl für die ökonomische als auch für die ökologische Bewertung werden der Substratproduktion dadurch höhere Belastungen zugeordnet als bei Nutzung einer Dauerbrache Endbericht_BiNeRu_TIB,

29 (höherer Aufwand für Ansaat ohne Berücksichtigung der positiven Vorfruchtwirkung auf die Nahrungsmittelfrüchte). Die Herangehensweise stellt daher einen konservativen Ansatz dar. Unter Einbezug von klimatischen Bedingungen, Wachstumsverhältnissen, den derzeitigen Ernteerträgen und Anbaukosten scheint der Anbau von Getreide, Mais oder anderen annuellen Kulturen als Energiefrüchte derzeit ungeeignet. Diese Abschätzung basiert auf der nachfolgend dargestellten Vorgehensweise. Ausgehend von regional typischen Früchten und deren Ertragsniveaus sowie dem jeweils bestehenden Anbaurisiko wurde die Erzeugung von Substratfrüchten modelliert. Bei der Auswahl der Früchte wurde neben dem Ertragsniveau und den Anbaukosten das kostenbezogene Ausfallrisiko berücksichtigt. Dies soll in folgender Tabelle 2-3 beispielhaft erläutert werden: Tabelle 2-3: Modellvergleich regionaltypischer Früchten und deren Ertragsniveaus unter Berücksichtigung des kostenbezogenen Ausfallrisikos Frucht A Frucht B Etablierungskosten (Saatgut, Saatvorbereitung, Saat, Saatdüngung, erste Pflegemaßnahmen) 400,- / ha 100,- / ha Erntekosten 400,- / ha 700,- / ha Ertragserwartung 10 t_tm/ ha 10 t_tm/ ha Ausfallrisiko (nicht erntewürdig = Totalausfall) 10% 10% evtl. Verluste 400,- / ha 100,- / ha Schwierigkeiten bei der Modellierung der Substratproduktion bestanden vor allem darin, dass diese Produktionsrichtung unüblich ist, die Daten aus den regional üblichen Produktionsverfahren unter Berücksichtigung von Klima und Böden abgeschätzt werden müssen. Beispielsweise basiert die Grundfutterbereitstellung in Kaluga entsprechend der verfügbaren statistischen Ertragsdaten auf Heu, nicht auf Silage. GPS ist unbekannt, daher können GPS Erträge nur auf Basis der Getreidekornerträge abgeschätzt werden, ohne Kenntnis der regionalen und fruchtartspezifischen Wachstumskurven sowie der in den dortigen Anbausystemen üblichen Korn Stroh Verhältnisse. Es kann nur vermutet werden, dass die Korn Stroh Verhältnisse, vergleichbar zu anderen extensiven Systemen (z.b. Ökolandbau) weiter sind als in üblichen westeuropäischen intensiven Anbauverfahren. Die Ertrags- und Ausfallrisiken sind gegenüber maritimen westeuropäischen Regionen höher. Es wurde daher eine konservative, risikominimierende Vorgehensweise gewählt, die geschätzte Unsicherheit liegt bei 20% bis + 50%. Zur Validierung wurde der Überblick über die regionalen Fruchtarten, Ertragsniveaus, Ausfallrisiken (Erhebung mittels Statistiken, Fragebögen und Fragen an regionale Agrarexperten) durch Berücksichtigung von Klimaeigenschaften, insbesondere Temperaturverlauf, Kälterisiken (Spätfröste, Risiken für Jugendentwicklung v.a. bei Mais), Niederschlagshöhe und Niederschlagsverteilung ergänzt. Dazu wurde eine langjährige Einzeljahresbetrachtung vorgenommen (Mittelwerte von Klimadiagrammen lassen keine Risikobeurteilung für die Kulturen zu). So wurden die Ertragsniveaus und die Ertragsrisiken für die einzelnen Früchte abgeleitet. Die Entscheidung über die weitere Betrachtung möglicher Substratkulturen geschah nach dem Ausschlussprinzip, d.h. durch Ausschluss der Früchte mit ungünstiger Relation von Anbaukosten, Ertragserwartung und kostenwirksamem Ausfallrisiko. Auf diese Weise wurden für Kaluga annuelle Endbericht_BiNeRu_TIB,

30 Kulturen (Silomais, GPS) zur Substratproduktion ausgeschlossen. Von den Klimadaten her sollten beim Silomais zwar deutlich höhere Erträge als die statistisch belegten 150 dt/ha (Frischmasse) möglich sein, die hohen Ertragsrisiken durch Spät- und Frühfröste sowie Frühsommertrockenheit bleiben jedoch bestehen. Bei GPS können zukünftig höhere Ertragsniveaus bei verbessertem Betriebsmitteleinsatz den Einsatz dieser Kulturen rechtfertigen. Als risikoarme Anbaufrüchte für die Brachflächen wurden mehrjährige Futterbaugemenge (als Untersaaten etabliert) bei einem konservativ geschätzten Ertragsniveau von 8 t_tm/ha pro Hauptfruchtjahr für die weiteren Berechnungen ausgewählt. Unter Berücksichtigung der durchschnittlichen Erträge, der Ertragsschwankungen, der Ertragsausfallrisiken, der Anbaukostenstrukturen, des durch Ertragsschwankungen und Ertragsausfälle bedingten Kostenrisikos wurden solche Kleegrasmischungen als ökonomisch optimales Substratinput für die Biogaserzeugung identifiziert. Der Anbau von Kleegras bietet dabei viele Vorteile. Kleegras erzeugt unter den gegebenen Ertragsbedingungen im Vergleich zu Getreide oder Mais die geringsten Anbaukosten und ist mit einem geringen Kostenrisiko bei Ernteausfall verbunden, da die Kosten für die Ansaat auf mehrere Jahre und Schnitte verteilt werden. Allerdings scheinen für einige annuelle Kulturen, insbesondere Silomais, unter klimatischen Gesichtspunkten deutlich höhere als die aktuell im Durchschnitt realisierten Erträge möglich. Wenn diese erreicht werden, steigt die relative Vorzüglichkeit der entsprechenden annuellen Kultur (vermutlich bei GPS, ggf. bei Silomais). Unter ökologischen Gesichtspunkten sprechen mehrere Gründe für die Nutzung von Kleegras als Energiefrucht: Aus den verwendeten statistischen Daten zu den Brachflächen geht nicht hervor, inwieweit es sich teilweise um Grenzertragsflächen handelt. Dort sind Futterleguminosen Gras Bestände wesentlich anpassungsfähiger als annuelle Bestände. Ebenso ist für die Einzelflächen unbekannt, wie lange sie bereits ungenutzt sind (bis zu 20 Jahre). Im Laufe der Brache können sich erhebliche Boden-Kohlenstoffvorräte aufgebaut haben, die bei einem Umbruch unter Emission von CO2, N2O und möglicherweise Reduzierung der CH4 Senkenfunktion abgebaut würden. Leistungsfähige Futterleguminosen Gras Bestände lassen sich im Gegensatz zu annuellen Kulturen auch über Nachsaatverfahren umbruchlos etablieren. Die genannte Möglichkeit ist auch von hoher Bedeutung, um bei beginnender Verbuschung den ökonomischen Aufwand und bodenökologischen Eingriff einer Rodung von Wurzelstöcken zu vermeiden. Zudem sind mit dem Anbau von Kleegras pflanzenbauliche Vorteile verbunden. Da der Zustand der Brachflächen hinsichtlich Hangneigung, Befahrbarkeit und partieller Vernässung unbekannt ist, sind mehrjährige Futterbaugemenge auf solchen Grenzstandorten gegenüber annuellen Früchten einfacher anzubauen. Bodenverbesserungen können aufgrund der verbesserten Stickstoff- und Humusversorgung und der verbesserten Bodenstruktur (tiefe Verwurzelung) erwartet werden. Da Kleegras als Leguminose Luftstickstoff bindet, ist keine zusätzliche Stickstoffdüngung erforderlich (biologische N2-Fixierung). Aus diesen Gründen basiert die Berechnung des Brachlandpotenzials auf dem Anbau von mehrjährigem Kleegras mit einem jährlichen Ertrag von 39 t_fm/ha Hauptfruchtfläche (im Hauptfruchtjahr auf 2 Schnitte innerhalb eines Jahres verteilt bei einem Trockenmasseertrag von 8 t/ha, zuzüglich den Endbericht_BiNeRu_TIB,

31 Erntemengen aus der Untersaat im Ansaatjahr). Ausgehend von diesen Werten bietet der Oblast ein Potenzial von knapp 3 Mio. t_fm (s. Tabelle 2-4). Tabelle 2-4: Energiepflanzenpotenziale aus Brach- und Kalamitätsflächen Frucht Ertrag [t_fm/a] Mehrjähriges Kleegras auf Brachflächen Grüngetreide aus Fehlernten Untergesätes Kleegras als Zweitfrucht Bei der Bewertung der jeweiligen betrieblichen Anbauflächen und Brachflächen der Einzelbetriebe ergibt sich in Kaluga ein enormes Biogaspotenzial auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Von den 150 viehhaltenden Betrieben des Oblasts könnten 17 ein NaWaRo-Potenzial für eine BGA-Leistung von kwel, bereitstellen, 31 Betriebe könnten über den Wirtschaftsdünger hinaus eine Anlagengröße von kwel versorgen und 34 Einzelstandorte könnten über Energiepflanzen eine zusätzliche Leistung von mehr als kwel bieten (s. Abbildung 2-6). Diese letztgenannte Größe gilt bisher als Mindestwert für eine wirtschaftliche Biomethanaufbereitung und -einspeisung. Abbildung 2-6: Standorte mit dem NaWaRo-Potenzial im Oblast Kaluga Endbericht_BiNeRu_TIB,

32 Kombination von tierischen Reststoffen und NaWaRo an Einzelstandorten Wie aus den dargestellten Zahlen ersichtlich, basiert der Großteil des Biogaspotenzials der Betriebe auf NaWaRo. Basis der Untersuchungen war, wie oben dargestellt, die Betriebe mit Viehhaltung und damit der Wirtschaftsdüngeranfall. Energiepflanzen und Wirtschaftsdünger können also gebündelt werden. An vielen Standorten ermöglicht diese Bündelung die mögliche Mindestgröße von Anlagen und damit eine optimale Ausnutzung der Reststoffe. Verbunden wären damit verbesserte Gäreigenschaften des Biogassubstrates und die Verbesserung der Eigenschaften des Gärrestproduktes. Die kombinierten tierischen und pflanzlichen Substrate bieten im Oblast ein Potenzial für 91 BGA (s. Tabelle 2-5). Tabelle 2-5: Anzahl potenzieller Biogasanlagen, nach Leistungsklassen gegliedert Leistungsklasse [kwel] Anzahl potenzieller BGA > Gut 50 % der Anlagen wären in einem Leistungsbereich von mehr als 1 MWel denkbar. Drei Viertel davon hätten wiederum ein Potenzial von mehr als 1,5 MWel. Gut zu ersehen ist auch, dass gerade für den Anlagenbereich zwischen 500 und kwel eine Bündelung der betriebseigenen Reststoffe sinnvoll ist, da häufig allein die tierischen Reststoffmengen für eine in Russland rentable Anlagengröße zu gering sind (vgl. Abbildung 2-7). Endbericht_BiNeRu_TIB,

33 Abbildung 2-7: Energiepotenzial aus NaWaRo und tierischen Reststoffen im Oblast Kaluga Zusammenfassung Potenziale aus Einzelstandorten Die Analyse der 150 Betriebe mit Viehhaltung im Oblast Kaluga zeigt, dass die Monovergärung tierischer Reststoffe auf Basis der Reststoffmengen einzelner Betriebe auf Basis der analysierten Daten zu den einzelnen Betrieben nur in wenigen Fällen in absehbarer Zeit wirtschaftlich mögliche Anlagengrößen ergibt. Die enorme Dynamik im Bereich der Tierproduktion in Russland, mit starkem Trend zur Ausweitung der Produktion ist jedoch zu berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der bestehenden Potenziale aus nicht erntewürdigen Pflanzen und der Brachflächen resultiert jedoch ein Potenzial von 91 BGA mit mehr als 300 kw elektrisch installierter Leistung im gesamten Oblast. Addiert kämen diese Anlagen auf eine Gesamtleistung von 159 MWel und könnten jährlich 1,27 Mio. kw Strom produzieren. Diese Menge wäre ausreichend, um 360 Tsd. Haushalte zu versorgen und übertrifft den Gesamtbedarf der betrachteten landwirtschaftlichen Betriebe um das 66-fache. Weiterhin ständen für die landwirtschaftlichen Gebäude, angrenzenden Häuser oder im unmittelbaren Umkreis befindlichen Betriebe 950 Tsd. MWh Wärme zur Verfügung. Eine weitere Nutzungsoption ist die Einspeisung des produzierten Gases in das Gasnetz. Unter der Annahme, dass alle Anlagen mit einer potenziellen Leistung von 1,5 MWel würden das Gas nicht direkt verstromen, sondern aufbereiten und in das Gasnetz einspeisen, könnten jährlich 259 Mio. Nm³ fossiles Erdgas durch Biomethan ersetzt werden. Endbericht_BiNeRu_TIB,

34 Organische Industrieabfälle Im Oblast Kaluga konnten Daten zu organischen Industrieabfällen nur in wenigen Einzelfällen im Rahmen persönlicher Besuche vor Ort erhoben werden. Von Seiten der Administration wurden entsprechende Daten weder zu Einzelbetrieben noch global bereitgestellt. In Worsino besteht ein größeres Industriegebiet mit mehreren Unternehmen des Lebensmittel- und Futtermittelsektors. Zum Zeitpunkt des Besuchs im April 2010 waren weitere Betriebe im Bau. Dort war die Besichtigung und Datenerhebung in einem Werk möglich, in dem Hunde- und Katzenfutter produziert wird (s. Tabelle 2-6). Tabelle 2-6: Produktion von Hunde- und Katzenfutter Produktion Abfälle Bisherige Verwertung der Abfälle t/a Trockenfutter (Fleisch mit Gemüseflocken) t/a Nassfutter (in Konserven), verpackt in Kunststoffbeuteln und Blechbüchsen) Eigene biologische Kläranlage (aerob) - 10 t/a Fette - 7,3 t/a Staub t/a Produktionsabfälle t/a verschiedene Abfälle, darunter auch Fehlchargen und Abfälle bei der Maschinenreinigung t/a Belebtschlamm (Überschussschlamm) Deponie Verbrennung aus veterinärhygienischer Sicht angeordnet, Transport über 200 km (Tula), extrem aufwendig und damit teuer Deponie nach Fest-Flüssig-Trennung (ca. 40 % TS) Summe ca t/a organische Abfälle, die für die Biogasproduktion geeignet erscheinen Die Fabrik hat einen Wärmebedarf von ca. 3 MW für die Produktion (überwiegend Dampf) und Gebäudeheizung. Die Energie wird zurzeit auf Basis von Erdgas bereitgestellt. Dabei bestehen jahreszeitliche Schwankungen mit einem im Winter ca. 25 % höheren Bedarf. In Detschino konnte in einem Lebensmittelwerk mit Produktion von löslichem Kaffee und anderen Lebensmitteln im Rahmen eines Betriebsbesuches Daten erhoben werden. Der Betrieb produziert u.a. löslichen Kaffee. Dabei entsteht ca t Kaffee-Extrationsschlamm pro Monat, dieser wird zu einer 70 km entfernten Deponie gebracht (teuer). Dieser Kaffee-Extrationsschlamm enthält ca. 40 % TS und hat einen ph-wert von 3,5. Die Fabrik hat einen erheblichen Energiebedarf, insbesondere Wärme in Form von Dampf (16 bar), diese wird derzeit über Erdgas bereitgestellt. Im Rahmen der Besichtigung einer Brauerei in Kaluga wurden ebenfalls Daten bereitgestellt (s. Tabelle 2-7): Endbericht_BiNeRu_TIB,

35 Tabelle 2-7: Abfallströme der Brauerei in Kaluga Abfall Menge [t/a] derzeitige Verwendung Schlempe Weil sehr eiweißreich Abgabe als Tierfutter in der Landwirtschaft überschüssige Bierhefe Früher flüssig, heute getrocknet, wird verkauft als Tierfutterzusatz oder als Grundlage für die Aminosäureproduktion Überschussschlamm aus der biologischen aeroben Abwasserbehandlung % Feuchtigkeit nach Bandfilterpresse; Verwendung als Düngemittel in der Landwirtschaft Der Wärmebedarf der Brauerei wird derzeit aus Erdgas gedeckt und beträgt m³ Erdgas/Tag. Die Wärme wird weitgehend als Dampf benötigt. Im Sommer ist der Bedarf an Dampf für die Produktion wegen höherer Nachfrage nach Bier höher. Im Winter besteht Wärmebedarf für die Gebäudeheizung. Insofern sind die jahreszeitlichen Schwankungen eher gering. Es besteht Interesse an der Verwertung des Klärschlamms in einer Biogasanlage, die Menge reicht für den wirtschaftlichen Betrieb einer eigenen Anlage voraussichtlich nicht aus. Der Bezug von Energie aus erneuerbaren Quellen wird angestrebt, obwohl dazu keine russischen Forderungen bestehen. Konzernintern wird die Reduzierung des CO2-Ausstoßes angestrebt. Holz Wie oben dargestellt, ist Kaluga ein sehr waldreicher Oblast, in dem die holzverarbeitende Industrie eine wirtschaftlich bedeutende Rolle spielt (s. Abbildung 2-8). Endbericht_BiNeRu_TIB,

36 Abbildung 2-8: Waldflächenverteilung im Oblast Kaluga Laut ministeriellen Angaben trägt der Sektor zu 4,5 % des BSP/BIP bei. Einige der Unternehmen nutzen ihre anfallenden Ressourcen bereits für innerbetriebliche Zwecke, andere Unternehmen verarbeiten die Holzreste derzeit jedoch noch nicht. Eine genaue Aufstellung der anfallenden und nicht genutzten Mengen wurde aber von den Unternehmen nicht bereitgestellt (vgl. Abbildung 2-9). Endbericht_BiNeRu_TIB,

37 Abbildung 2-9: Waldnutzflächen im Oblast Kaluga Waldrestholz Die Waldfläche Kalugas gehört mehrheitlich dem staatlichen Waldfond. Der Kauf von Wald ist in Russland für Privatakteure nicht möglich. Stattdessen wird der Wald an Unternehmen oder Privatpersonen für Jahre unter Vorgaben der Nutzung verpachtet. Die Berechnung des aktuellen theoretischen Energieholzpotenzials auf Basis von Waldholz beruht auf der aktuellen Nutzungssituation des Waldes. Die Herangehensweise ist hierbei konservativ und umfasst nur die als Nutzwald definierten Flächen, obwohl auch in den Schutzwäldern verwertbare Mengen, z.b. durch die Entfernung kranker oder toter Bestände oder infolge des Einfluss von Naturgewalten, anfallen. Die Holzeinschlagsstatistik des Oblasts für das Jahr 2009 weist die geplanten und tatsächlich eingeschlagenen Mengen für die Hauptbaumarten Espe, Birke, Kiefer und Fichte aus. Weitere Baumarten wurden zu einem Posten zusammengefasst. Die Nadelholzbestände werden, wie in Tabelle 2-8 ersichtlich, fast vollständig nach den Vorgaben (vor allem von der stofflich verarbeitenden Industrie) eingeschlagen und genutzt. Endbericht_BiNeRu_TIB,

38 Tabelle 2-8: Geplanter und realisierter Holzeinschlag im Oblast Kaluga Baumart Geplanter Einschlag [Fm] Tatsächlicher Einschlag [Fm] Verbleibende Restmengen [Fm] Espe Birke Kiefer Fichte Andere Hingegen werden die in der Holz- und Holzwerkstoffindustrie kaum nachgefragten Laubbaumarten, insbesondere Birken, in einem unzureichenden Maße eingeschlagen. Allein für das Referenzjahr 2009 ergibt sich damit eine geplante, aber nicht genutzte Holzmenge von gut 1,45 Mio. Fm. Diese Menge stände derzeit nachhaltig und ohne Nutzungskonflikte oder naturschutzrechtliche Bedenken einer energetischen Nutzung zur Verfügung. Die Region könnte mit dieser Menge durch thermochemische Konversion in wärmegeführten BHKW jährlich elektrische Energie in Höhe von 457 Tsd. MWh/a und mehr als 2 Mio. MWh Wärme produzieren und somit ausreichend Energie für die Versorgung von mehr als 100 Tsd. Haushalten. Alternativ wäre auch die Produktion von Pellets zum Export oder die Erzeugung von Biomethan via SNG (vgl. 03KB024 - Nachhaltige europäische Biomethanstrategie) möglich. Der geringere technische, energetische, ökologische und ökonomische Aufwand und somit die Effizienz der Verwertung sprechen aber deutlich für die Option, mit dem verfügbaren Energieholz zunächst vor Ort verbrauchtes fossiles Erdgas zu ersetzen und nur darüber hinaus nachhaltig verfügbare Mengen für Exportzwecke über einen der o.g. Distributionszwecke zu nutzen. Es ist angeraten, vor der Etablierung politischer Fördermechanismen für importierte Energie aus Holz (aus der Russischen Föderation und aus anderen Regionen) die derzeitig verwendeten Energieträger in den Herkunftsländern in einer Studie zu betrachten. Darauf aufbauend sollte unbedingt eine ökologische und makroökonomische Analyse durchgeführt werden, die die Verwendung importierter holzbasierter Energieträger im Vergleich zur Verwertung des Energieholzes vor Ort betrachtet (bis zum Ersatz der fossilen Energieträger in den Überschussgebieten). Dies gilt nicht für die biochemische Konversion (Biogas), da hierbei der zusätzliche Konversionsaufwand für die Biomethanerzeugung (=Aufbereitung des Biogases) vergleichsweise gering ist. Um den Aufwand für Hochverdichtung des Biomethans zu vermeiden, sollten aber auch dort virtuelle Transporte mit Bilanzierungsmodellen gegenüber dem physikalischen Transport bevorzugt werden. Ob Bilanzierungsmodelle für den Ersatz fossiler Energieträger vor Ort durch Bioenergie (z.b. Holzheizwerke an Stelle erdgasbetriebener Anlagen) sollte kritisch unter Berücksichtigung des Risikos von Mitnahmeeffekten betrachtet werden. Eine örtlich exakte Zuweisung der Waldholzpotenziale bedingt eine aktuelle Forstkarte mit Bestandsinformationen, z.b. zu Alter und Baumart der jeweiligen Bestände bzw. eine Karte mit Ausweisung der zukünftigen Einschlagsmengen. Dem Projekt stand jedoch nur eine grobe Verteilung der Hauptbaumarten zur Verfügung. Um Schwerpunkte der Möglichkeiten zur energetischen Holznutzung im Untersuchungsgebiet zu lokalisieren, wurden aus diesem Grund die verbleibenden Restholzmengen der Baumarten gleichmäßig über deren kartierte Nutzungsfläche im Gebiete verteilt. Abbildung 2-10 zeigt die Energieholzpotenziale in räumlichen Rastern à 1x1 km. Demnach befinden sich die höchsten Energieholzdichten im Nord- und Südwesten des Oblasts, wohingegen im Endbericht_BiNeRu_TIB,

39 landwirtschaftlich geprägten Osten und äußersten Süden des Gebietes die flächenbezogenen Potenziale weitaus geringer sind. Abbildung 2-10: Energiepotenziale im Oblast Kaluga Deponie Kaluga Eckdaten Deponie Kaluga Derzeitige Methanemission 5 7 Mio. m 3 p.a. Klimaschutzwirkung Abfackelung: t CO2äquiv. Einsparung 5 Verstromung: t CO2äquiv. Einsparung 2,6 Modellcharakter/ Übertragbarkeit Deponiegasnutzung in Partnerregion neu, Möglichkeit zur Aufbereitung zu Biomethan durch Nähe zur Gasleitung bei Deponiegas technisch neuartig; Einspeisemöglichkeiten (Strom, Gas) müssen auf rechtlicher und technischer Ebene in Russland erst geschaffen/etabliert werden; Neue Wertschöpfung und Förderung vorhandener Forschung ist mit der 5 THG-Minderung wird nur mit entsprechenden Investitionen in Anlagen realisiert. 6 berechnet ohne Wärmenutzung auf Basis dt. Strommix Endbericht_BiNeRu_TIB,

40 Realisierung verbunden; Das Potenzial zur Breitenanwendung ist groß (jede größere Stadt hat eine Deponie, Schaffung von Infrastruktur zur direkten Nutzung / Vergärung der org. Abfälle; Der Pfad Biomethan könnte angestoßen werden (ausreichende Menge, keine Wärmesenke verfügbar, schwaches örtliches Stromnetz, aber Gasanschluss, Möglichkeit zur Umnutzung unausgelasteter Gasnetzbereiche). Multiplikatorwirkung Finanzierungsbeitrag privater Akteure zur Umsetzung notwendig Motivation bei lokalen russischen Partnern aus Verwaltung, Forschung, Wirtschaftsförderung vorhanden ökonomische Wirkungen Vermeidungskosten: Abschätzung der erforderlichen Investitionen notwendig (nicht im Rahmen des Projektes möglich) Beschäftigungseffekte: Über Bau und Betrieb der Deponiegaserfassung und verwertung hinaus bei nachgezogenen Investitionen in Abfalltrennung und Vergärung der Organik erhebliche Beschäftigungseffekte Stärkung des Exports: Deutsche Technologie wird sowohl für Bau und Betrieb der Deponiegaserfassung und verwertung als auch bei nachgezogenen Investitionen in Abfalltrennung und Vergärung der Organik notwendig offene Fragen Administrative Regelungen in Russland: Stromeinspeisung, Gaseinspeisung, Umnutzung des peripheren Gasnetzes (Biogasnetz mit Bündelungsfunktion zur Biomethanerzeugung) Ergebnisse der Region Nizhny Novgorod Nizhny Novgorod ist mit einer Fläche von km² ca. 8 % größer als der Freistaat Bayern und der größte aller untersuchten Oblasts. Die Bevölkerung konzentriert sich in der gleichnamigen Hauptstadt (von Gorki) und Dserschinsk, dem Zentrum der chemischen Industrie. Beide Städte vereinen nahezu 50 % der 3,3 Mio. Einwohner des Gebietes. Die Stadt Nizhny Novgorod ist die viertgrößte Stadt Russlands und das kulturelle und industrielle Zentrum der Provinz. Ein großer Arbeitgeber ist noch immer die Fahrzeugindustrie, die innerhalb Nizhny Novgorods einen eigenen Stadtteil beherbergt (Autosavod). Eine wichtige Rolle spielte und spielt die Rüstungsindustrie, infolge dessen die Stadt zu Sowjetzeiten für Ausländer nicht zugänglich war. Noch heute werden Militärflugzeuge und U-Boote hergestellt. Wie auch im Oblast Kaluga sind gut 50% der Gesamtfläche bewaldet. Dabei gibt es in der Region große naturräumliche Unterschiede. Während in den Gebieten nördlich der Wolga Waldflächen überwiegen, befinden sich insbesondere im Südosten des Gebietes große landwirtschaftliche Nutzflächen. Nach Angaben des Ministeriums für Landwirtschaft der RF wurde im Jahr 2011 ein Viertel des Gesamtgebietes landwirtschaftlich bearbeitet, wobei hiervon gut 80 % als Ackerflächen waren. Endbericht_BiNeRu_TIB,

41 Abbildung 2-11: Übersicht Landnutzung im Oblast Nizhny Novgorod Biogas Die Region Nizhny Novgorod ist Sitz einiger sehr großer viehhaltender, teilweise auch schlachtender und verarbeitender Betriebe. Außerdem sind dort zahlreiche lebensmittelverarbeitende Betriebe ansässig, deren Abfälle als Biogas-Co-Substrat geeignet sind. Untersuchungsgegenstand Die Analyse der potenziellen Biogasmengen der Region beruht auf der von den örtlichen Partnern recherchierten Auswahl von 25 viehhaltenden Betrieben, welche in 24 Ortschaften Betriebsstätten unterschiedlicher Tierarten besitzen, 753 Betrieben mit landwirtschaftlichen Nutzflächen und 26 Betriebsstätten der lebensmittelverarbeitenden Industrie. Die Übergabe der Daten erfolgte jedoch unabhängig voneinander, so dass keine direkte betriebliche Kombination von landwirtschaftlichen Reststoffen und dem NaWaRo-Potenzial der Betriebe möglich war. Biogaspotenzial aus tierischen Reststoffen Die Mehrheit des untersuchten Potenzials landwirtschaftlicher Reststoffe beruht auf Mist aus der Rinderhaltung sowie Hühnergülle. Weiterhin sind in der Region einige Schweinehaltungsbetriebe angesiedelt, die von der Größenstruktur sehr divergent sind. Es muss beachtet werden, dass in vielen der Betriebe die bei uns als Wirtschaftsdünger bewerteten Stoffe Abfälle darstellen, die häufig mehr Endbericht_BiNeRu_TIB,

42 oder weniger unkontrolliert in der Nähe der Ställe abgelagert werden. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Begriffswahl bzgl. Mist oder Gülle weniger ausgeprägt sein als bei uns. Bei Befragungen von Hühner haltenden Betrieben während des Seminars zur Weiterbildung der Multiplikatoren wurde jedoch geäußert, dass bei den Hühnerhaltungsanlagen keine Luftführung installiert ist, die eine Trocknung des Kotes im Stall bewirkt. Dieser wurde also als Hühnergülle in die Berechnungen aufgenommen, wohingegen entsprechend den Bezeichnungen bei den Rindern mit Festmist gerechnet wurde. Als sonstige Reststoffe fallen in zwei Betrieben Abfälle aus der tierischen Verarbeitung oder Abwässer mit Anteilen an tierischen Exkrementen an. Tabelle 2-9: Anfallende organische Reststoffe im Oblast Nizhny Novgorod Kategorie Anzahl der Betriebe Abfallmenge [t_fm] Rindermist Schweinefleischproduktion Hühnergülle Andere Σ [-] Aus den oben genannten tierischen Reststoffen ergibt sich entsprechend der dargestellten Annahmen ein energetisch nutzbares Potenzial aus Rindermist von nahezu 4,3 MW elektrisch. Hühnergülle stellt mit 3,9 MWel das nächstgrößte Potenzial dar, gefolgt von 1 MWel aus Exkrementen der Schweinehaltung. Diese Reststoffe verteilen sich jedoch auf die einzelnen Betriebsstandorte und Betriebe in sehr unterschiedlicher Weise. Bezogen auf die einzelnen landwirtschaftlichen Unternehmen, ließen sich die Mengen der zu einem Unternehmen gehörenden Abfälle unterschiedlicher Tierarten so bündeln, dass 11 Biogasanlagen mit einer Leistung von mehr als 300 kwel aus Wirtschaftsdünger entstehen könnten. Der Großteil der Betriebe hätte herbei ein entsprechendes betriebsinternes Potenzial von 500 bis 800 kwel, in einem Betrieb reichen die Reststoffe für die Bau einer Großanlage mit 2,5 MWel (vgl. Tabelle 2-10). Tabelle 2-10: Potenzielle Biogasanlagen bei den Betrieben in Region Nizhny Novgorod, gegliedert nach Leistungsklassen Leistungsklasse [kwel] Anzahl potenzieller BGA (bezogen auf den Betrieb) > Aufgrund der eventuellen Dopplungen der Betriebe ist keine Summierung möglich. Endbericht_BiNeRu_TIB,

43 Nicht alle Unternehmen verfügen jedoch über Betriebstätten an ein und demselben Standort. Würden die Mengen nach einzelnen Betriebsstandorten (auch unterschiedlicher Betriebe) zusammengefasst, wobei an einzelnen Standorten durchaus Betriebe unterschiedlicher Unternehmen angesiedelt sind, so ergibt sich ein von in Tabelle 2-11 abweichendes Bild. Im Gegensatz zur reinen einzelbetrieblichen standortbezogenen Analyse könnten zwei weitere Biogasanlagen im Megawattbereich entstehen, die größte Anlage würde jedoch nur ein Potenzial von 1,5 MWel bieten. Die Mehrzahl der Standorte bietet ein Potenzial in den Größenklassen von 700 bis 800 bzw. 300 bis 400 kwel. Tabelle 2-11: Potenzielle Biogasanlagenstandorte in der Region Nizhny Novgorod, gegliedert nach Leistungsklassen Leistungsklasse [kwel] Anzahl potenzieller BGA (bezogen auf den Betriebsort) > Werden alle Standorte mit einem Einzelpotenzial von mehr als 300 kwel zusammengefasst, könnten allein auf Basis der Abfälle dieser Betriebe jährlich 68 Tsd. MWh Strom und 51 Tsd. MWh Wärme bereitgestellt werden. Damit könnten 19 Tsd. Haushalte mit elektrischer Energie bzw. 4 Tsd. Haushalte mit Wärme versorgt werden. Endbericht_BiNeRu_TIB,

44 Abbildung 2-12: Standortpotenzial von landwirtschaftlichen Betrieben mit tierischen Reststoffen im Oblast Nizhny Novgorod Biogaspotenzial aus NaWaRo Die größten landwirtschaftlichen Nutzflächen Nizhny Novgorods liegen im südlichen Teil des Oblasts und damit von der geographischen Breite nur ein wenig nördlicher als der Oblast Kaluga. Die NaWaRo- Potenziale der Region leiten sich aus den Einzelflächen von 753 landwirtschaftlichen Betrieben mit einer Gesamtfläche von 1,82 Mio. ha landwirtschaftlicher Fläche ab, wobei vier Fünftel als Ackerflächen deklariert sind. Im Rahmen des Projektes konnten allerdings nur 70 % der Betriebe geokodiert werden, welche jedoch 90 % der landwirtschaftlichen Fläche repräsentieren. Zwei Drittel dieser 528 in die Energiepotenzialberechnung eingehenden Betriebe verfügt über ha, mehr als ein Fünftel bewirtschaftet jeweils zwischen 500 und ha Ackerfläche. Neun Betriebe bewirtschaften sogar mehr als jeweils ha Ackerland. Die durchschnittliche Ackerfläche beträgt ha. Da als Datenbasis keine konkreten Brachflächenangaben der Betriebe zugänglich waren, basiert die Potenzialberechnung auf denselben Annahmen wie in Kaluga. D.h., 10 % der Ackerflächen werden als potenzielle Brachfläche für den Anbau von mehrjährigem Kleegras zugrunde gelegt und auf 10 % der verbleibenden Ackerflächen kann Grüngetreide infolge von Ernteausfällen für energetische Zwecke geerntet und anschließend Kleegras als Nachfrucht angebaut werden. Wird entsprechend der Lage der Ackerflächen mit den adäquaten Ernteerträgen von Kaluga gerechnet, so ergibt sich ein NaWaRo-Potenzial auf Brachflächen von über 5 Mio. Tonnen Frischmasse bzw. ca. 1,3 Mio. Tonnen Trockenmasse. Hinzu kommen über 2,3 Mio. Tonnen FM Grüngetreide und Kleegras von nicht druschwürdigen Flächen. Diese Gesamtmenge hätte ein energetisches Potenzial von über Endbericht_BiNeRu_TIB,

45 330 MWel, wobei knapp 70 % aus der Kleegrasnutzung der Brachflächen resultiert und je 15 % aus dem Zweitfruchtanbau und den als Silage früh geernteten Getreidebeständen entstammen (vgl. Tabelle 2-12). Tabelle 2-12: Energiepflanzenerträge auf Brachflächen in der Region Nizhny Novgorod Frucht Ertrag [t_fm/a] Mehrjähriges Kleegras auf Brachflächen Grüngetreide aus Fehlernten Untergesätes Kleegras als Zweitfrucht Die Zuordnung der Gesamtmengen zu den landwirtschaftlichen Betrieben lässt ein erhebliches Potenzial einzelner Unternehmen erkennen. Wie in Tabelle 2-13 zu sehen, verfügen 370 Betriebe über ein Potenzial für Anlagen von mehr als 300 kwel. Tabelle 2-13: Anzahl der Biogasanlagenstandorte auf NaWaRo-Basis in der Region Nizhny Novgorod, gegliedert nach Leistungsklassen Leistungsklasse [kwel] Anzahl potenzieller BGA > Von diesen bewirtschaften 64 eine Fläche, die für Anlagen von mehr als 1 MW elektrisch installierter Leistung ausreichen würde (vgl. Abbildung 2-13). Im Großanlagenbereich von über 1,5 MW, der eine Biomethaneinspeisung interessant erscheinen lässt, bewegen sich immerhin 25 Betriebe. Die gesamte theoretisch installierbare Leistung aller Betriebe mit einem Einzelpotenzial von mehr als 300 kwel liegt bei 309 MWel. Damit ließen sich 2,47 Mio. MWh Strom erzeugen, ausreichend um mehr als 700 Tsd. Haushalte mit Strom zu versorgen. Weiterhin könnten theoretisch 150 Tsd. Haushalte von einer Wärmeabgabe profitieren. Diejenigen Betriebe mit einem Potenzial von mehr als 1,5 MWel könnten im Falle einer Biomethanaufbereitung 161 Mio. Nm³ Methan erzeugen. Endbericht_BiNeRu_TIB,

46 Abbildung 2-13: Betriebe mit NaWaRo-Potenzial im Oblast Nizhny Novgorod Biogaspotenzial aus organischen Industrieabfällen Für die Biogasproduktion nutzbare organische Abfälle fallen in den vier in Tabelle 2-14 zusammengefassten Gruppen an. Tabelle 2-14: Anfallende organische Reststoffe in der Region Nizhny Novgorod Kategorie Anzahl Betriebe Abfallmenge [t_fm] Speisereste/ Küchenabfälle Abfälle aus der landwirtschaftlichen Produktion Rückstände aus der Lebensmittelproduktion Schlachtabfälle Untersuchungsbasis waren die Abfallzahlen von 26 Betriebsstätten aus den Jahren 2008 und 2009, wovon 24 geographisch verortet werden konnten. Bei den in der Tabelle dargestellten Abfällen aus der Landwirtschaft handelt es sich um Produktions- bzw. Verarbeitungsabfälle in Abgrenzung zu den Wirtschaftsdüngermengen aus den oben dargestellten Landwirtschaftsbetrieben. Endbericht_BiNeRu_TIB,

47 Die 26 untersuchten Unternehmen produzieren jährlich 151 Tsd. Tonnen organischer Abfälle (s. Tabelle 2-15) mit einem Potenzial von 18 MW elektrischer Leistung. Dabei ist jedoch zu beachten, dass eine Zuckerfabrik des Gebietes 96 % des Potenzials auf sich vereint. Die dort anfallenden Zuckerrübenschnitzel bieten ein beträchtliches, bisher nicht genutztes Energiepotenzial und sollten aufgrund des immensen Volumens am Ort des Anfalls verarbeitet werden. Ein weiteres großes Energiepotenzial bieten die erfassten Abfälle einer in der Stadt Nizhny Novgorod angesiedelten Brauerei (Bierhefe, Getreidestaub und Getreideabputz). Es liegen keine Informationen vor, inwieweit die anderen anfallenden Reststoffe, v.a. der Biertreber, als Viehfutter abgesetzt werden können. Alle weiteren Betriebe hätten ein Einzelpotenzial von meist deutlich unter 100 kwel, könnten aber durchaus sinnvoll als Co-Substrat eingesetzt oder gebündelt in einer Anlage verarbeitet werden. Tabelle 2-15: Potenzielle Biogasanlagen in der Region Nizhny Novgorod, gegliedert nach Leistungsklassen Leistungsklasse [kwel] Anzahl potenzieller BGA Bis Eine Unterteilung der Reststoffmengen zeigt, dass Speisereste hauptsächlich in der Stadt Nizhny Novgorod und hier in sehr kleinen Einzelmengen anfallen (s. Abbildung 2-14). Endbericht_BiNeRu_TIB,

48 Abbildung 2-14: Standorte mit organischen Reststoffen im Oblast Nizhny Novgorod Dennoch sollte die Nutzung dieses Potenzials als Co-Substrat, insbesondere im Sinne einer sauberen und sinnvollen Verwertung, nicht ausgeschlossen werden. Abfälle aus der landwirtschaftlichen Produktion, wie Gemüsereste oder mechanisch zerkleinerte Getreideabfälle, fallen ebenfalls nur punktuell in geringen Mengen an und sollten einzeln auf ihre Tauglichkeit als Substrat in BGA geprüft werden. Schlachtabfälle wiederum bieten aufgrund des hohen Fett- und Eiweißanteils ein sehr hohes energetisches Potenzial und bieten z.t. den Vorteil, am Ort an landwirtschaftlichen Betriebsstätten mitverarbeitet werden zu können. Tabelle 2-16: Energiepotenzial organischer Reststoffe in der Region Nizhny Novgorod Kategorie Energiepotenzial [kwel] Speisereste/Küchenabfälle 36 Abfälle aus der landwirtschaftlichen Produktion 77 Rückstände aus der Lebensmittelproduktion Schlachtabfälle 114 Σ Endbericht_BiNeRu_TIB,

49 Zusammenfassung der Potenziale aus den unterschiedlichen Substraten der Einzelstandorte Werden die gesamten Einzelpotenziale aller Standorte und Einsatzstoffe zusammengefasst, so ergibt sich für das Gebiet Nizhny Novgorod ein Potenzial von 361 MW elektrischer Leistung. In effizienten Biogasanlagen ließen sich daraus knapp 2,9 Mio. MWh Strom und knapp 2,2 Mio MWh Wärme produzieren. Über 90 % dieses Potenzials beruht jedoch auf NaWaRo, wobei zum Einen beachtet werden muss, dass sowohl die Industrieabfälle als auch die Potenziale der tierischen Reststoffe nicht so vollständig wie die der landwirtschaftlichen Flächen erfasst sind. Zum Anderen muss beachtet werden, dass Energiepflanzen, selbst bei Nutzung von Kalamitätsbeständen ohne bestehende Nutzungskonkurrenz, mindestens Kosten für Ernte und Silierung verursachen. Die Kostenstrukturen sind immer im Zusammenhang mit den niedrigen Energiepreisen in der RF zu betrachten und den standörtlichen energiewirtschaftlichen Bedingungen (Versorgungssicherheit, Verbindung zum Netz, Zustand der Leitungen und verfügbare Kapazität). Werden nur Betriebe betrachtet, die mit tierischen Exkrementen und Energiepflanzen mindestens 300 kwel betreiben können und wird hierzu das Gesamtpotenzial der organischen Lebensmittelreste addiert, reduziert sich die installierbare Leistung im Gesamtgebiet auf 335 MWel. Auf dieser Basis könnten 765 Tsd. Haushalte mit Strom bzw. 170 Tsd. Haushalte mit Wärme versorgt werden. Tabelle 2-17: Energiepotenzial sowie produzierbare Strom- oder Wärmemenge auf Basis von drei Reststoffklassen in der Region Nizhny Novgorod Kategorie Energiepotenzial [kwel] Strom [MWhel/a] Wärme [MWhth/a] NaWaRo Tierabfälle Lebensmittelabfälle Σ 335, Eine Analyse aller Einzelstandorte mit einem Potenzial von mindestens 1,5 MWel Leistung hinsichtlich ihres Biomethanpotenzials ergibt, dass insgesamt 203 Mio. Nm³ Biomethan in der Region erzeugt werden könnten. Fast vier Fünftel der Menge sind auf NaWaRo zurückzuführen, wobei die untersuchte Zuckerfabrik des Gebietes das größte Einzelstandortpotenzial mit 39 Mio. Nm³ Biomethan pro Jahr bietet. Holz Wie einführend beschrieben, verfügt der Oblast über sehr große Waldgebiete, die in den letzten 2-3 Dekaden aus forstwirtschaftlicher Sicht unternutzt wurden. Aufgrund der großen Holzvorkommen befindet sich eine Vielzahl holzverarbeitender Unternehmen in der Region. Industrierestholz Für die Untersuchung wurden die Restholzmengen von 39 Unternehmen mit verschiedenen Restholzsortimenten aus den Jahren 2008 und 2009 analysiert. Insgesamt fielen in den Unternehmen jährlich 132 Tsd. t Holz an; ein hinreichendes Aufkommen, um wärmegeführte HKW mit 39 MWth und Endbericht_BiNeRu_TIB,

50 8 MWel zu installieren. Würden die Betriebe diese Menge in kleindimensionierten, effizienten Holzkesseln (ohne Stromauskopplung) nutzen, könnten sogar noch einmal 40 % mehr Wärme bereitgestellt werden. Gut 40 % der Unternehmen verfügen über jährliche Abfallmengen, die bei wärmegeführten HKW eine thermische Leistung von bis zu 100 kw bieten und damit für eine Eigenversorgung von kleineren Betriebs- bzw. Verwaltungsgebäuden geeignet wären. Allerdings müsste im Einzelfall die Qualität der Holzreste hinsichtlich ihrer Eignung in kleinen Verbrennungsöfen geprüft werden. Die Holzreststoffe können hauptsächlich den Kategorien Äste & Zweige, Holzabschnitte, Holzspäne, Holzabfälle und Rinde zugeordnet werden. Die größten Mengen resultieren aus Rindenresten der Zellstoff- und Papierindustrie, gefolgt von Holzspänen (vgl. Tabelle 2-18). Äste & Zweige sowie andere Holzabfälle sind nur Randprodukte mit einer kleinen Gesamtmenge und fallen hauptsächlich in Größen unter 500 t/a an. Tabelle 2-18: Übersicht der Holzreststoffe, nach Unternehmensgröße gegliedert Größenklasse (t/a) Äste & Zweige Holzabfälle Holzabschnitte Holzspäne Rinde Anzahl Betriebe Menge [t_fm] Anzahl Betriebe Menge [t_fm] Anzahl Betriebe Menge [t_fm] Anzahl Betriebe Menge [t_fm] Anzahl Betriebe Menge [t_fm] > Einzelbetrieblich kann aus den Holzmengen der Einzelkategorien meist eine geringe Energiemenge erzeugt werden. Insbesondere Holzabfälle und Holzabschnitte fallen einzeln meist in geringen Mengen an und haben in den Betrieben vorwiegend das Potenzial für gering dimensionierte Hackschnitzelkessel bis 500 kw thermischer Leistung. Holzspäne bieten in vier Betrieben jeweils ein Potenzial von mehr als 1 MWth; wobei das insgesamt größte Energiepotenzial der Holzreste mit gut 50 % auf den Rindenanteilen aus der Produktion beruht. Endbericht_BiNeRu_TIB,

51 Tabelle 2-19: Übersicht der möglichen HKWs auf Basis unterschiedlicher Holzreststoffklassen, nach Leistungsklassen gegliedert Äste und Zweige Holzabfälle Holzabschnitte Holzspäne Rinde Gesamt Größenklasse MW Anzahl Betriebe Summe MW Betriebe Anzahl Betriebe Summe MW Betriebe Anzahl Betriebe Summe MW Betriebe Anzahl Betriebe Summe MW Betriebe Anzahl Betriebe Summe MW Betriebe Anzahl Betriebe Summe MW Betriebe 0,1 0 0, , , , , ,495 0,5 1 0, , , , , ,334 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,000 >10 0 0, , , , , ,515 Summe 2 1, , , , , ,434 Endbericht_BiNeRu_TIB,

52 Die einzelbetriebliche Betrachtung lässt eine sehr ungleiche Verteilung des Restholzes erkennen. Fast vier Fünftel der Gesamtmenge fällt in einem Betrieb der Zellstoffherstellung und Papierverarbeitung an. Dieser Betrieb könnte aus den anfallenden festen Reststoffen (v.a. Rinde, daneben Holzspäne und - abschnitte) bei wärmegeführter Betriebsweise ca. 31 MWth und 6,7 MWel erzeugen, bei stromgeführter Betriebsweise ca. 8 MWth und 13 MWel. Es sind keine Daten verfügbar zu anderen Reststoffen und den zugehörigen Entsorgungswegen (z.b. Schwarzlauge), vermutlich besteht also ein noch größeres Bioenergiepotenzial. Auch zum Energiebedarf des Standortes liegen keine Angaben vor. Ein großes Potenzial für die kombinierte Strom- und Wärmenutzung bieten erstaunlicherweise zwei eigentlich nicht dem holzverarbeitenden Gewerbe zurechenbare Unternehmen: ein öffentlicher Strafvollzugsbetrieb und ein metallverarbeitendes Unternehmen. Darüber hinaus fallen in 35 Unternehmen Mengen an, die eine Eigenversorgung ermöglichen oder in einer Großanlage mitverarbeitet werden könnten. Dabei ist die gegenüber Biogassubstraten, insbesondere gegenüber Mist und Gülle, deutlich höhere Transportwürdigkeit des Holzes zu berücksichtigen. Tabelle 2-20: Größenklassen von Standorten mit Anfall von Holzabfällen, einerseits nach Anfallmengen (inkl. Gesamtmengen), andererseits nach möglichen Leistungen (incl. Möglicher Gesamtleistung je Größenklasse) Größenklasse Tonnen Anzahl Betriebe Menge [t_fm] Leistungsklasse [kw] Anzahl Betriebe kwgesamt < < > > Endbericht_BiNeRu_TIB,

53 Abbildung 2-15: Betriebsstandorte mit Industrierestholzpotenzial im Oblast Nizhny Novgorod Waldrestholz Datengrundlage des Waldrestholzpotenzials sind Angaben des Ministeriums für Ökologie und Naturressourcen des Nizhegorodsker Oblasts zu anfallenden Restholzmengen auf Forstrevierebene. Die Datenbasis umfasst 35 Forstrevierdaten, die sowohl die anfallenden Mengen unterschiedlicher Holzsortimente als auch eine Einschätzung der derzeitigen Nutzung umfassen. Von den verschiedenen Holzsortimenten wurde Holz aus Kalamitäten, Kronen- und Astholz, Laub- und Nadelholz niedriger Qualitäten, allgemein als minderwertig eingestufte Holzarten und anfallende Rinde als energetisch verwertbar betrachtet. Insgesamt fielen 2010 anhand dieser Daten im Oblast 19 Mio. t atro Holz an. Auf die Waldfläche übertragen sind dies gut 5 m³/ha. Dieser hohe Wert ist jedoch vor allem auf die außerordentlich hohe Kalamitätsmenge zurückzuführen. Demgegenüber stehen den Schätzungen des Oblastsministeriums zufolge nur 35 Tsd. m³ Nutzung. Selbst wenn die tatsächliche Nutzung dem zwei- bis dreifachen Wert des offiziellen entsprechen sollte, besteht noch immer ein sehr hohes verfügbares Potenzial in der Region. Unter der Annahme eines 20-prozentigen Ernte- und Transportverlustes würden somit jährlich 5,8 Mio. t atro energetisch verwertbares Holz bereitstehen. Damit könnte gut 2,5 GW thermische und Endbericht_BiNeRu_TIB,

54 580 MW elektrische Leistung betrieben und gut 1 Mio. Haushalte mit Wärme und Elektrizität versorgt werden 8. Eine Betrachtung über die einzelnen Holzsortimente offenbart einen sehr großen Einfluss der Kalamitäten auf das Gesamtaufkommen. Mehr als 60 % des energetisch verwertbaren Holzes des Jahres 2010 stammte aus Kalamitätsfällen. Bei der Planung der Versorgung von Heiz(kraft)werken sollte die schwankende Ausprägung von Kalamitäten über die Jahre beachtet werden. Holzaufkommen wie die der vorliegenden Jahresdaten können dementsprechend nicht als sicher einkalkuliert werden. Ohne jegliche Kalamitätsmengen summiert sich das jährliche Holzaufkommen der verbleibenden Sortimente auf 2,2 Mio. t atro. Somit würde sich die Menge der mit Waldrestholz versorgbaren Haushalte auf 550 Tsd. (Wärme) bzw. 400 Tsd. (Strom) reduzieren. Tabelle 2-21: Beitrag der einzelnen Sortimente am Energie Waldholzaufkommen im Oblast Nizhny Novgorod Holzsortiment Aufkommen [t atro] Wärme [kwth] Strom [kwel] Kalamitäten Kronenholz und Astholz Laubholz niedriger Qualität minderwertige Holzarten Nadelholz niedriger Qualität Rinde Σ Räumlich betrachtet fielen in den Revieren Lyskowskoe, Wyksunskoe und Nawaschinskoe die größten Restholzmengen an. Summiert befinden sich in den drei Rayonen 50 % des gesamten Waldrestholzpotentials. Allerdings sind diese Reviere auch diejenigen mit den größten Kalamitätsaufkommen des gesamten Oblasts. Jeweils 90 oder mehr Prozent der gesamten Waldrestholzmenge sind auf Kalamitäten zurückzuführen. Werden die Mengen um die Kalamitäten bereinigt, so lassen sich die größten Potenziale in den Revieren Zemenowskoe, Nischemskoe und Woskresemskoe verorten. Die Verteilung der Restholzmengen ist im Gegensatz zur Darstellung mit Kalamitäten relativ gleichverteilt. Die drei waldrestholzreichsten Reviere verfügen über 28 % des Potenzials, in zwei Revieren lagen keine Mengenangaben für die Sortimente vor. Knapp ein Drittel der Reviere hat ein Leistungspotenzial von 2 bis 20 MWges. 40 % der Reviere hat ein Leistungspotenzial von 20 bis 50 MWges und in 8 weiteren Forstrevieren würden die Restholzmengen eine Leistung von mehr als 50 MWges ermöglichen. 8 Berechnung auf Bruttowerten für ein wärmegeführtes BHKW. Endbericht_BiNeRu_TIB,

55 Abbildung 2-16: Energieholzpotenziale im Oblast Nizhny Novgorod Kläranlage NiNo Die Kläranlage in NiNo stellt innerhalb der Bioenergiepotenziale ebenso wie die Mülldeponie in Kaluga einen Sonderfall dar. Dieser war vor der Priorisierung der in der Region relevanten Stoffströme gemeinsam mit den örtlichen Partnern außerhalb des Interesses der deutschen Partner. Erstens geht es um Klärgas, das in bestehenden Faultürmen bereits produziert wird. Üblicherweise wird produziertes Klärgas verwertet, da Kläranlagen mit Faulturm eine Energiesenke sowohl für Wärme als auch für Kälte darstellen. Die vorgefundene Situation war also unerwartet. Zweitens sind die deutschen Partner keine Experten für Klärtechnik, betrachten diese daher bewusst normalerweise nicht. Jedoch lässt sich auf den vor allem lösungsbedürftigen Teil des Problems vor Ort das vorhandene Wissen sehr gut anwenden. So geht es bei dem Klärgas um das Produkt eines Biogasprozesses. Die Optimierung eines solchen Prozesses gehört zur Kernkompetenz des DBFZ. Auch die weitere Kernaufgabe, die Einbindung des Gases in ein Energiekonzept und die weitere Optimierung liegen innerhalb dieser Kernkompetenz. Schlussendlich ist es die Möglichkeit zu erheblichen Klimagaseinsparungen sowie zum Aufbau eines örtlichen Biogaszentrums, die zur Bearbeitung dieses Standortes im Rahmen des Vorhabens geführt hat. Endbericht_BiNeRu_TIB,

56 Tabelle 2-22: Eckdaten zu den Möglichkeiten der Kläranlage NiNo Eckdaten Kläranlage Nizhny Novgorod Derzeitige Methanemission ca. 4 Mio. m 3 p.a. Klimaschutzwirkung Prozessdampferzeugung: t CO2äquiv. Einsparung 9 Verstromung: t CO2äquiv. Einsparung 2,10 Modellcharakter/ Übertragbarkeit Multiplikatorwirkung Klärgasnutzung in Partnerregion neu, Realisierung technisch etabliert, Umsetzung einfach, ggf. dt. Technik notwendig / sinnvoll Finanzierungsbeitrag privater Akteure zur Umsetzung notwendig Motivation bei lokalen russischen Partnern aus Forschung erheblich, bei kommunalen Betreibern der Kläranlage (Anlagenbetrieb) eher gering / nicht vorhanden ökonomische Wirkungen Vermeidungskosten: notwendige Investitionen minimal (Gasreinigung + Kessel + Leitungsbau oder Gasreinigung + BHKW + Leitungsbau + Änderung Heizungssystem) Beschäftigungseffekte: geringe Kosten, geringer Zusatzaufwand, Beschäftigungseffekte eher indirekt durch höhere Wertschöpfung Stärkung des Exports: Deutsche Technologie wird für Bau und Betrieb der Klärgasverwertung bei KWK notwendig offene Fragen Motivation, interne Hinderungsgründe, Finanzierungsmodell + Betrieb Ergebnisse der Region Orjol Orjol (Orel) ist die kleinste der Untersuchungsregionen des Projektes. Mit einer territorialen Fläche von 24,7 Tsd. km² gehört sie auch zu den kleinsten Gebietseinheiten Russlands und ist mit der Mecklenburg-Vorpommerns vergleichbar. Der Oblast verzeichnet in den letzten Jahren eine abnehmende Bevölkerung. Laut Census lebten Tsd. Personen in der Region (Föderales Amt für Statistik 2012). Gut 40 % der Bevölkerung konzentriert sich auf das gleichnamige administrative und wirtschaftliche Zentrum. Geographisch befindet die Region sich im westlichen Teil des europäischen Territoriums, ca. 350 km südwestlich Moskaus. Die Landschaft ist durch eine hügelige Ebene gekennzeichnet. Klimatisch herrscht ein kontinentales bis gemäßigt kontinentales Klima. Die Böden im Nordwesten sind podsoliert, im Südosten befinden sich Schwarzerdegebiete. Die Region ist ein Nettoenergieimporteur, der aus den umgebenden Oblasts Atomstrom bezieht. Thermische Energie wird ebenfalls aus den Oblasts Briansk, Lipezk und Tula bezogen. 9 THG-Minderung wird nur mit entsprechenden Investitionen in Anlagen realisiert. 10 berechnet ohne Wärmenutzung auf Basis dt. Strommix Endbericht_BiNeRu_TIB,

57 Abbildung 2-17: Übersicht Landnutzung im Oblast Orjol Aufgrund der guten landwirtschaftlichen Ertragsmöglichkeiten werden über 80 % des Gebietes landwirtschaftlich genutzt (2,08 Mio. ha). Der überwiegende Teil davon (1,66 Mio. ha) als Ackerfläche, knapp 400 Tsd. ha in Form von Grün-/Weideland. Damit hat die Landwirtschaft im Oblast Orel eine herausragende Stellung, die auch durch regionale Strukturprogramme gefördert wird (z.b. Постановление 48 vom ). Brachliegende landwirtschaftliche Nutzflächen gibt es in Orel nach den verfügbaren Angaben nicht, auch im Rahmen von Betriebsbesichtigungen in der Region konnten (bis auf einzelne, höchstens als Weiden nutzbare Hangflächen) keine Brachflächen festgestellt werden. Auch die fehlende Erntewürdigkeit angesäter Bestände wurde für die Region verneint. Dies ist begründet, da im Gegensatz zum Kalugaer und Nizhegorodskoer Oblast ein Großteil des Gebiets über bessere Böden verfügt und in einem sich für die Landwirtschaft klimatisch attraktiveren Gebiet befindet. Die besichtigten Betriebe machten alle einen guten bis sehr guten Eindruck auf international vorzeigbarem Niveau. Sie hatten zum Teil in erheblichem Umfang investiert und verfügten alle über ordentliche Wirtschaftsdüngerlagerung (häufig mit Folien ausgekleidete Lagunen, teilweise mit Emissionsschutzfolie als Abdeckung) + Ausbringtechnik (schleppergezogene Fasswagen mit Pendelverteiler). Nur in einzelnen Details konnten Mängel im Produktionsmanagement festgestellt werden (Länge der Liegeboxen im Neubau im Verhältnis zur Größe der Holsteinkühe, fehlerhafte Häckslereinstellung bei Maissilage). Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass die besuchten Betriebe vom regionalen Landwirtschaftsministerium ausgesucht waren, also sicherlich Vorzeigebetriebe waren. Endbericht_BiNeRu_TIB,

58 Die Waldressourcen sind hingegen sehr begrenzt. Nur 193 Tsd. ha des vegetativ der Waldsteppe zurechenbaren Gebietes sind Waldflächen (7,4 %). Die größten zusammenhängenden Flächen befinden sich im Westen und Nordwesten an der Grenze zum Kalugaer Oblast. Es herrschen Laubbaum- oder Mischbestände mit den Baumarten Birke, Espe, Eiche, Kiefer und Fichte vor (Oblast Orjol). Biogas Der Fokus der Biogaspotenziale im Orjoler Oblast richtete sich auf tierische Reststoffe und die z.t. sehr konzentriert und in großen Mengen anfallenden Abfälle aus der Lebensmittelindustrie. Wie oben dargestellt, ergaben sich in Orel keine Hinweise auf Brachflächen oder nicht erntewürdige Bestände. Daher wurde die mögliche Bereitstellung von Energiepflanzen nicht berücksichtigt. Untersuchungsgegenstand der Tierabfälle waren die 95 größeren landwirtschaftlichen Betriebe mit Tierhaltung, die sich auf 24 Rayone verteilen. Die meisten Betriebe (16) befinden sich im Kreis Liwny, die größte Reststoffmenge fällt in Mzensk an (304 Tsd. t) an. 70 % der untersuchten Betriebe konzentrieren sich auf die Rinderhaltung, davon 45 mit Rindermast und Milchproduktion, 17 Betriebe wirtschaften mit ausschließlicher Milchkuhhaltung. In 13 Betrieben fallen gemischte Exkremente von Rindern und Schweinen an, 10 Betriebe verfügen allein über Schweineexkremente. Alle untersuchten Betriebe gemeinsam verursachen jährlich eine Reststoffmenge von 1,5 Mio. t Gülle und Mist. 96 % davon verteilt sich auf Rinder- und Schweinegülle, der Rest auf Hühnermist. Tabelle 2-23: Anfall von Wirtschaftsdünger im Orjoler Oblast Art der Tierhaltung Anzahl der Betriebe Reststoffmenge [t] Rind Schwein Rind/Schwein Hühner Rind/Hühner Die 19 untersuchten Betriebe der Lebensmittelindustrie verteilen sich auf 10 Rayone und lassen sich in die Gruppen Alkoholproduktion, Fleischverarbeitung, Milchverarbeitung, Zuckerproduktion und Öl- und Fettherstellung unterteilen. Die bei der Verarbeitung der Produkte anfallenden Rückstände sind dabei sehr vielfältig und können für die Vergärung tlw. nur unter Vorbehalt als geeignet eingestuft werden. Für die Berechnung der Energiepotenziale wurden Reststoffe, die zum Zeitpunkt der Datenerhebung als technisch nicht oder kaum in den Vergärungsprozess zu integrieren angesehen wurden, außen vor gelassen. Dies gilt insbesondere für Stroh. Da der Prozess der Strohaufschließung und Vergärung technisch noch nicht marktreif und Bestandteil der Forschung ist, wurde auf eine konkrete Analyse der mobilisierbaren Mengen verzichtet. Es wurde jedoch festgestellt, dass Stroh in großen Mengen anfällt und in Ermangelung anderer Verwertungswege derzeit meist auf dem Feld verbrannt wird, wie auch in anderen Regionen Russlands. Grund für diese Vorgehensweise und damit für den Verzicht auf humusfördernde Einarbeitung ist einerseits die unzureichende Ausstattung mit entsprechender Agrartechnik (Unterflurhäcksler und gut arbeitende Verteilaggregate an Mähdreschern + geeignete Stoppelbearbeitungstechnik in notwendiger Schlagkraft) sowie die langsame Umsetzung unter den dortigen Boden-, vor allem aber Klimabedingungen. Von daher ist trotz des Verzichts auf die explizite Endbericht_BiNeRu_TIB,

59 quantitative Erhebung dieses Stoffstroms die Grundlage für dessen vergärungsseitige Nutzung gegeben. Diese ergibt sich aus den aktuellen wissenschaftlichen Fortschritten im Bereich der Aufschlussverfahren in Deutschland und aus den im Projekt erarbeiteten Möglichkeiten (s. 2.4 und nichtöffentlichen Anhang). Insgesamt fallen in allen Betrieben jährlich 1,43 Mio. t organische Abfälle an. Nahezu zwei Drittel der Mengen entfallen auf drei Zuckerfabriken des Gebietes, ein weiteres Drittel auf zwei alkoholverarbeitende Unternehmen. Tabelle 2-24: Anfall organischer industrieller Reststoffe im Orjoler Oblast Betrieb Anzahl der Betriebe Reststoffmenge [t] Alkoholproduktion Fleischverarbeitung Milchverarbeitung Öl- und Fettherstellung Zuckerproduktion Biogaspotenzial aus tierischen Reststoffen Die Summe aller tierischen Reststoffe der 95 untersuchten Betriebe würde ein Potenzial von 10 MWel bieten. 58 % dieses Potenzials entfällt auf Rindergülle, ein Drittel auf Schweineexkremente. Aus der Zusammenfassung der Betriebe mit ausschließlicher Rinderhaltung resultiert ein Potenzial von gut 4 MWel. Aus Standorten mit Rinder- und Schweinegülle könnten nochmals 1,8 MWel generiert werden. Die Schweinhaltungsbetriebe bieten durchschnittlich ein etwas größeres Einzelpotenzial und könnten gemeinsam eine Leistung von gut 3 MWel liefern. Bei der überwiegenden Anzahl der Betriebe (86) sind die einzelbetrieblichen Reststoffmengen allerdings zu gering, um eine Anlagenleistung von 300 kwel oder mehr zu erreichen. Nur fünf Betriebe verfügen über ein Potenzial von 300 bis 500 kwel, lediglich vier Betriebe darüber hinaus bis maximal 750 kwel. Damit wäre das einzelbetriebliche Potenzial für den Bau von Biogasanlagen insgesamt auf 4,3 MWel begrenzt. Werden noch alle Standorte mit einem Potenzial von 100 bis 300 kwel addiert, könnte eine Gesamtleistung von knapp 7,5 MWel installiert werden. Tabelle 2-25: Biogaspotenzial aus tierischen Reststoffen im Oblast Orjol Leistungsklasse [kwel] Anzahl potentieller BGA Unter Festlegung einer Mindestgröße einer BGA auf 300 kwel, könnten die Betriebe jährlich 34 Tsd. MWh Strom und 26 Tsd. MWh Wärme produzieren, ausreichend für die Versorgung von mehr als 9 Tsd. Endbericht_BiNeRu_TIB,

60 bzw. 2 Tsd. Haushalten. Ohne die Restriktion erhöht sich der Wert auf 80 Tsd. MWh Strom- und 60 Tsd. MWh Wärmeproduktion. Wie Abbildung 2-18 zeigt, besitzen ein Standort mit Rinderhaltung und drei Schweinemastbetriebe die größten einzelbetrieblichen Potenziale mit jeweils mehr als 500 kwel. Jeweils ein Hühnermastbetrieb, ein Betrieb mit Milchkuhhaltung, ein Betrieb mit Milchkühen und Schweinmast sowie zwei solitäre Schweinemastbetriebe könnten weiterhin aus eigenen Reststoffen ein BGA mit maximal 500 kwel betreiben. Abbildung 2-18: Betriebsstandorte mit dem Potenzial tierischer Reststoffe im Oblast Orjol Biogaspotenzial aus organischen Industrieabfällen 90 % des Energiepotenzials der untersuchten Unternehmen basiert auf den Abfällen der drei zuckerproduzierenden Unternehmen. Deren bei der Produktion verbleibende Zuckerrübenschnitzel haben insgesamt ein energetisches Potenzial von gut 94 MWel. Dabei bieten zwei Fabriken eine potenzielle Leistung von jeweils etwa 40 MWel. Im Gegensatz zur Situation in Deutschland bestehen für diese Stoffströme in der Region kaum nennenswerte Nutzungskonkurrenzen. Aus Gründen der Transportentfernungen werden nur marginale Mengen als Viehfutter verwertet. Damit bietet sich für diese Unternehmen ein erhebliches Potenzial zur Energieerzeugung. Die einzelbetriebliche Größe der Potenziale macht die Erzeugung und Einspeisung von Biomethan sehr interessant. Interessante energetisch nutzbare Perspektiven bieten ebenfalls Treber und Schlempe von zwei Alkoholproduzenten. Sie bieten ein Potenzial von 6 MWel bzw. 3,5 MWel. Die Abfallmengen aller anderen Unternehmen sind Endbericht_BiNeRu_TIB,

61 im Gegensatz dazu sehr gering. Diese 14 Unternehmen verfügen gemeinsam über ein Potenzial von 325 kwel. Davon entfallen 228 kwel. auf ein Unternehmen mit Milchverarbeitung. Das Potenzial der weiteren Unternehmen liegt im Einzelnen bei maximal 54 kwel. Diese Größenordnung reicht nicht zum Betrieb eigener Anlagen. Tabelle 2-26: Biogaspotenzial aus organischen industriellen Reststoffen im Oblast Orjol Kategorie Energiepotenzial [kwel] Milchverarbeitung 249 Fleischproduktion 22 Alkoholproduktion Die Zuckerfabrik Öl- und Fettproduktion Die Reststoffe könnten jedoch, wie in Abbildung 2-19 zu sehen, als Co-Substrate für die Standorte mit einem hohen Einzelpotenzial dienen oder mit landwirtschaftlichen Abfällen an Grenzertragsstandorten gebündelt werden. Die Abfallmengen aller Betriebe bieten insgesamt ausreichend Energie für die Versorgung von mehr als 240 Tsd. Haushalten mit Strom und 60 Tsd. Haushalten mit Wärme. Durch die fünf größten (oben genannten) Unternehmen könnten jährlich 850 Tsd. MWh Strom produziert oder 220 Mio. Nm³ Erdgas substituiert werden. In Kombination mit dem Aufschluss und der Vergärung von nachhaltig dem Acker entnehmbarem Stroh, ließe sich diese Menge zukünftig deutlich steigern und gleichzeitig ein organischer Dünger für die Verbesserung der Fruchtbarkeit der Felder entwickeln (vgl. 2.4). Endbericht_BiNeRu_TIB,

62 Abbildung 2-19: Betriebsstandorte mit organischen Reststoffen im Oblast Orjol Ergebnisse der Republik Tatarstan Die Republik Tatarstan liegt ca. 800 km östlich Moskaus und ist eine eigenständige und autonome Teilrepublik innerhalb Russlands. Mit einer Fläche von km² ist sie so groß wie die Bundesländer Brandenburg, Sachsen und Sachsen-Anhalt vereint. Die Mehrheit der 3,78 Mio. Einwohner gehört zur ethnischen Gruppe der Tataren. Das administrative, kulturelle und wirtschaftliche Zentrum ist die Stadt Kasan. Die Republik Tatarstan kann als relativ reiche Region bezeichnet werden. Zwei Drittel des Gebietes werden landwirtschaftlich genutzt, davon mehr als 75 % als Ackerland. Im Jahr 2011 waren durchschnittlich auf 76 % der Ackerflächen auch tatsächlich Kulturen angebaut. Die wichtigsten Anbaufrüchte waren Weizen, Gerste und Roggen, die wichtigsten Futterpflanzen (insgesamt 1,05 Mio. ha) sind mehrjährige Gräser und Mais. Eine bedeutende Rolle für die industrielle Verarbeitung kommt weiterhin Zuckerrüben und Raps zu. Endbericht_BiNeRu_TIB,

63 Abbildung 2-20: Übersicht Landnutzung in der Republik Tatarstan Die Waldwirtschaft spielt hingegen eine untergeordnete Rolle. Nur 17 % des Gebietes sind mit Wald bedeckt. Allerdings gibt es im Süden sowie im östlichen und nordöstlichen Zentralgebiet regionale Schwerpunkte der Waldwirtschaft, die infolge einer Unternutzung der Vorkommen ein energetisch nutzbares Potenzial bieten (vgl. Staatsbericht Naturressourcen und Umweltschutz in der Republik Tatarstan im Jahr 2010). Biogas Die offiziellen Statistiken sind in ihrer Mengenangabe gemeindebegrenzt und stellen keine einzelbetrieblichen Daten bereit. Daher wurden 400 landwirtschaftliche und lebensmittelverarbeitende Betriebe des Gebietes recherchiert und nach Aufkommen und Art ihrer Reststoffe befragt. Der Rücklauf betrug 16 valide, auswertbare Datensätze, davon 13 landwirtschaftliche Betriebe und drei Zuckerfabriken. Weiterhin wurden 61 Standorte mit organischen Abfällen aus der lebensmittelverarbeitenden Industrie identifiziert, von denen bis zum Abschluss des Vorhabens jedoch keine Abfallmengen bereitgestellt wurden. Diese standortspezifischen Daten wurden ergänzt durch statistische Angaben (Ministerium für Ökologie und Naturressourcen der Republik Tatarstan 2010) zu den tierischen Reststoffmengen der einzelnen Rayone des Gebietes. NaWaRo-Potenziale wurden für die Republik Tatarstan nicht berücksichtigt, da die offiziellen Daten nahezu keine Brachflächenanteile aufweisen (vgl. Ministerium für Ökologie und Naturressourcen der Republik Tatarstan 2010). Endbericht_BiNeRu_TIB,

64 Einzelpotenzial Reststoffe Offizielle Angaben zu den tierischen Reststoffen in der Republik Tatarstan liegen zusammengefasst auf Rayonebene vor, werden aber nicht exakt auf die einzelnen Tierarten aufgeteilt. Über alle Regionen lässt sich die Menge an Gülle, Mist und Trockenkot auf ca. 6,5 Mio. t schätzen, was einem Potenzial von etwa 55 MWel entspricht 11. Etwa 20 % der Reststoffmengen befinden sich in der Wolschsko-Kamskij Region, gefolgt von der Zentralregion (17 %). Die geringsten Reststoffmengen befinden sich in der Zakamskij Region, wobei jedoch auch hier die drei zur Region zugehörigen Gemeinden ein Potenzial von jeweils kwel bieten. Abbildung 2-21: Energiepotenzial tierischer Reststoffe in der Republik Tatarstan Die landwirtschaftlichen Betriebe sind sehr heterogen. Drei Betriebe verfügen nur über eine Rindermast bzw. Milchkuhhaltung, drei Betriebe produzieren Geflügel und vier Unternehmen besaßen ausschließlich Reststoffe von Schweinen. In zwei Unternehmen fielen Exkremente sowohl aus der Rinder- als auch aus der Schweinehaltung an. Die Reststoffmenge variiert zwischen den Betrieben sehr stark. Fünf Unternehmen, die jährlich weniger als 10 Tsd. t entsorgen müssen, stehen zwei Standorte mit jeweils 200 Tsd. t gegenüber. Das größte betriebliche Potenzial bieten zwei Schweinezuchtbetriebe mit einer möglichen Leistung von 1 MWel bzw. 3 MWel. Als Einzelstandort für Biogasanlagen sind weiterhin zwei geflügelverarbeitende Unternehmen mit einer möglichen Leistung von 450 bzw. 11 Da keine genaue Aufteilung der Mengen auf die Tierartexkremente gegeben war, wurde die Berechnung konservativ auf Basis von Schweinegülle durchgeführt. Endbericht_BiNeRu_TIB,

65 500 kwel interessant. Bei den restlichen Betrieben können die Einzelstandortpotenziale als nicht ausreichend für den ökonomischen Betrieb einer BGA angesehen werden. Gleichwohl stellen ihre Abfälle ein interessantes Potenzial zur Verarbeitung für andere Standorte dar (auch die, die im Rahmen dieser Arbeit nicht quantitativ erfasst wurden konnten). Zusammengenommen verfügen die 13 analysierten Tierhaltungsstandorte über ein jährliches Reststoffaufkommen von 639 Tsd. t, welches einem Potenzial von 5,9 MWel und damit etwa einem Zehntel des Wertes aus der Oblaststatistik (s. oben) entspricht. Damit könnten Haushalte mit Strom und knapp 3 Tsd. Haushalte mit Wärme versorgt werden. Allein die vier Betriebe mit mehr als 450 kwel könnten für gut 11 Tsd. Haushalte Elektrizität bereitstellen. Der größte Standort, ein Schweinemastbetrieb, bietet aufgrund seiner Reststoffdimension die Möglichkeit, mehr als 6,5 Mio. Nm³ Methan jährlich in das Erdgasnetz einzuspeisen. Abbildung 2-22: Energiepotenzial von Betrieben mit tierischen und industriellen organischen Reststoffe in der Republik Tatarstan Ein weitaus größeres energetisches Potenzial als die landwirtschaftlichen Betriebe bieten die Produktionsabfälle von drei Zuckerfabriken der Region. Pro Jahr fallen in den Betrieben 1,18 Mio. t Zuckerrübenschnitzel und 33 Tsd. t Melasse an. In der größten Fabrik entsteht ein Reststoffauskommen von mehr als 600 Tsd. t jährlich. Diese Menge könnte am Standort für die Installation von 83 MWel genutzt werden. Alle Betriebe gemeinsam haben ein Potenzial von 164 MWel, ausreichend für die Strom- und Wärmeversorgung von 386 Tsd. bzw. 96 Tsd. Haushalten. Wegen der stark saisonalen Betriebsweise und fehlenden Daten zum Energiebedarf ist dabei jedoch die Eigenversorgung der Betriebe mit Elektroenergie und Wärme nicht berücksichtigt. Durch eine Endbericht_BiNeRu_TIB,

66 Aufbereitung des Biogases zu Biomethan könnten 360 Mio. Nm³ Erdgas ersetzt werden. Nutzungskonkurrenzen, besonders die Verwertung als Futtermittel in frischer, silierter oder getrockneter Form, konnten nicht quantifiziert werden. Es wurde jedoch recherchiert, dass in Tatarstan erhebliche Anteile der Rübenschnitzel getrocknet und zu Pellets verarbeitet werden. Tabelle 2-27: Biogaspotenzial aus Reststoffen in der Republik Tatarstan Reststoff Menge [Tsd. t] Potenzial [kwel] Rind Schwein Geflügel Zuckerrübenabfälle Waldrestholz Holz spielt gesamtwirtschaftlich gesehen für die Republik Tatarstan eine untergeordnete Rolle. Wie oben beschrieben, sind weniger als 20 % der Gebietsfläche bewaldet. Doch gerade, weil forstwirtschaftliche Aspekte und Holznutzung in den letzten Jahren wenig Beachtung fanden, besteht mittelfristig in der Region ein hohes energetisches Potenzial aus pflegebedürftigen und ungenutzten Waldholzbeständen. Datenbasis der Potenzialanalyse ist der Waldplan der Republik Tatarstan, welcher von der tatarischen Regierung im Jahr 2008 herausgebracht wurde. Auf Grundlage deren Zahlen zum bestehenden Vorrat, der genutzten Menge und dem Zuwachs, wurden für jedes Forstrevier einzeln das theoretisch energetisch zur Verfügung stehende Potenzial für die Jahre 2011 und 2018 berechnet. Abbildung 2-23: Geplanter Holzeinschlag in der Republik Tatarstan Die Schätzung der theoretisch verfügbaren energetischen Nutzungspotenziale für 2011 und 2018 beruhen auf dem geplanten Waldholzeinschlag aus Wertholzernte und Durchforstung abzüglich der voraussichtlich zu erwartenden Nutzholzmenge. Da dem Projekt keine Zahlen zur erwarteten Entwicklung des Nutzholzes in der Region vorlagen, wurde auf Basis von UNEC/FAO-Daten zur Entwicklung des stofflichen Holzverbrauchs Gesamtrusslands aus den Jahren 2006 bis 2010 der Anstieg der Nutzholzmengen für Tatarstan geschätzt (UNECE/FAO 2011). Für die Berechnung wurde Endbericht_BiNeRu_TIB,

67 eine Steigerung des Nutzholzanteils für 2011 von 2 %, für 2018 von 15 % gegenüber dem wirtschaftlichen Boomjahr 2008 festgelegt. Weiterhin wurden die gegebenen Einschlagszahlen um 10 % Ernteverlust reduziert. Ausgehend von diesen Annahmen kann aktuell von einem verfügbaren Holzpotenzial von 538 Tsd. m³ in der Republik Tatarstan ausgegangen werden. Bis zum Jahr 2018 wird sich das Potenzial um fast 58 % auf 850 Tsd. m³ erhöhen. Damit ließe sich in Zukunft genug Wärme für 64 Tsd. Haushalte (stromgeführte Betriebsweise) bzw. 101 Tsd. Haushalte (wärmegeführte Betriebsweise) und Strom für 47 Tsd. Haushalte (wärmegeführte Betriebsweise) bzw. 74 Tsd. Haushalte (stromgeführte Betriebsweise) in der Region bereitstellen 12. Eine Nutzung der Potenziale in kleinen, sehr effektiven Heizwerken oder privaten Holzöfen könnte sogar Wärme für 90 Tsd. Haushalte im Jahr 2011 und 140 Tsd. Haushalte im Jahr 2018 bieten. Das größte Potenzial befindet sich derzeit in dem südlichen Forstrevier Nurlatskoje. Etwa 7 % des Gesamtpotenzials liegt in dessen Wäldern verortet. Bis 2018 wird sich der energetisch nutzbare Vorrat fast verdoppeln, auf dann 75 Tsd. m³ Waldholz. Die vier angrenzenden Forstreviere werden bis 2018 ebenfalls einen deutlichen Potenzialzuwachs aufweisen, so dass in der südlichsten Region der Republik 2018 mit einem Holzvolumen von 240 Tsd. m³ (28 % des Gesamtpotenzials) gerechnet werden kann. Wie Abbildung 2-24 zu entnehmen, wird zukünftig auch die Zentralregion ein starkes Wachstum des Holzvorrates aufweisen und knapp 140 Tsd. m³ (Sainskoje, Nischnekamskoje) energetisch nutzbares Holz bieten. Geringe Holznutzungszuwächse und nutzbare Mengen sind dagegen aus den westlich der Wolga gelegenen Forstrevieren zu erwarten. 12 Auf Basis wärmegeführter BHKW. Endbericht_BiNeRu_TIB,

68 Abbildung 2-24: Holzpotenziale Republik Tatarstan 2011 und 2018 (Quelle: eigene Darstellung) Trotz des starken Anstieges der geplanten Holznutzung kann von einem nachhaltigen Einschlag ausgegangen werden. Der Holzzuwachs betrug ,2 Mio. m³ (3,7 m³/ha) bei einem durchschnittlichen Holzvorrat von 166 m³/ha. Über alle Reviere verteilt, betrug der Anteil des Einschlages am Zuwachs % und wird nach der vorliegenden Planung bis 2018 auf knapp 53 % steigen. In einzelnen Forstrevieren wird jedoch schon heute bzw. wird in Zukunft mehr eingeschlagen als nachwächst. Dies kann ggf. auf die Unternutzung der Wälder in den letzten Jahrzehnten und damit auf nachzuholende Nutzungen bzw. Verjüngungsmaßnahmen zurückgeführt werden. Endbericht_BiNeRu_TIB,

69 Abbildung 2-25: Verhältnis Holzeinschlag zu Waldwachstum 2011 und 2018 in der Republik Tatarstan (Quelle: eigene Darstellung) Logistische Aspekte und resultierende Synergiepotenziale Biomasse ist im Allgemeinen ein Wirtschaftsgut mit aus logistischer Sicht schlechten Transporteigenschaften. Charakteristisch sind hohe Wassergehalte, die wiederum den Energiegehalt und damit den Wirtschaftswert der transportierten Einheit verringern. Aus diesem Grund sollten die Güter vor einem Transport, wenn möglich, so konditioniert werden, dass der wirtschaftliche Wert der Ware am höchsten ist. Demgegenüber müssen jedoch die Kosten für eine Aufbereitung der Güter gestellt werden. Dies betrifft sowohl die Ausgangsprodukte der Biomassenutzung als auch deren Restprodukte. Ein allgemeingültiges Rezept für die prinzipielle Entscheidung über die Aufbereitung von Ausgangssubstraten und Reststoffen sowie über die eigentliche Art und Weise der Aufbereitung gibt es hierbei nicht. Aus unternehmerischer Sicht muss der Mehrwert des Produktes bzw. muss die Verringerung der Logistikkosten die Kosten der Konditionierung übertreffen. Aus ökologischer Sicht ist diese Abwägung nicht immer vertretbar, kann jedoch auch korrelieren. Die Aufbereitungsformen und - möglichkeiten der Biomasse wirken sich hierbei in unterschiedlichem Maße auf die einzelnen Logistikprozesse aus. Während die Trocknung und Pelletierung hauptsächlich den Energiegehalt pro Transporteinheit erhöhen und damit die Transportkosten je erstellter Energieeinheit verringern, kann sich eine Zerkleinerung des Ausgangsmaterials vorwiegend auf die Lagerfähigkeiten und Umschlagsmöglichkeiten auswirken. Bei den Gärresten wiederum führt die Aufbereitung zu einer Konzentration der Nährstoffe je Volumeneinheit und damit ebenfalls zu einer Wertsteigerung der Transporteinheit (vgl. NOEST 2007, Möller et al. 2009, Gerde 2009). Endbericht_BiNeRu_TIB,

70 Grenzkosten Aufbereitung/Transportwürdi gkeit und Energiegehalt 2 Eingehende Darstellung Tabelle 2-28: Wechselseitige Einflussgrößen auf Biomasseaufbereitung und Logistik Beeinflussung Ausgangsmaterialien Ziel Erhöhung Energiedichte Erhöhung Abbaufähigkeit, Energiegehalt Erhöhung Energiedichte Erhöhung Energiedichte Erhöhung Abbaufähigkeit, Energiegehalt Beeinflusste logistische Komponenten Transport, Lagerung Transport, Lagerung Umschlag, Lagerung Biomassekonditionierungsformen/ Aufbereitungsform Chemisch-biologische Aufbereitung Thermisch-mechanische Aufspaltung Pelletierung Trocknung Zerkleinerung Beeinflussung Reststoffe Beeinflusste logistische Komponenten Transport, Lagerung Transport, Lagerung, Umschlag Transport, Umschlag Ziel Erhöhung Nährstoffdichte, Verringerung Transporteinheiten Erhöhung Nährstoffdichte, Verringerung Transporteinheiten Erhöhung Nährstoffdichte, Verringerung Transporteinheiten Letztendlich wird der Grad der Aufbereitung durch eine Vielzahl in Tabelle 2-28 dargestellten Variablen beeinflusst und ist immer standortspezifisch zu betrachten. Grad der Trocknung und Verdichtung Transportwürdigkeit/Energiegehalt Grenzkosten Konditionierung Abbildung 2-26: Schematische Darstellung des Einflusses des Grades der Konditionierung aus Energiegehalt, Transportwürdigkeit und Aufbereitungskosten Für ein ganzheitliches Logistikkonzept müssen dabei die Optimierungsmaßnahmen der Ausgangsmaterialien und der Reststoffe betrachtet werden. Insbesondere im Biogasbereich führt die Ausbringung der Gärreste (Gärprodukt) zu erheblichen Kosten und ist ein wichtiger Bestanteil des Gesamtkonzeptes einer Anlage (vgl. Keymer/Reinhold 2006, Amon et al. 2008, Stürmer et al. 2008). Den Kosten der Ausbringung steht der ökonomische Wert des organischen Düngers gegenüber, der je Endbericht_BiNeRu_TIB,

71 nach anfallender Menge und umgebenden Ausbringungsmöglichkeiten in unterschiedlichen Formen aufbereitet werden kann (vgl. Schulze/Block 2005, Pietzsch/Köttner 2007, Lootsma/Raussen 2008). Tabelle 2-29: Faktoren, die den Grad und die Art der Aufbereitung beeinflussen Variablen, die den Grad und die Art der Aufbereitung beeinflussen Bei Ausgangsprodukten Lagerplatzverfügbarkeit/ Lagerplatzkapazität Verkehrs- und Betriebsinfrastruktur Maschinenausstattung (Fahrzeuge) Kapitalkosten Energiepreise/ Einspeisevergütungen Alternative Entsorgungskosten der Biomasse Umweltrichtlinien (inkl. Höhe der Strafen und Strenge der Durchsetzung) Art des Biomasseausgangsproduktes Biomasse-Verarbeitungsmenge Umgebene Synergiepotenziale (andere Betriebe für Energie, Mengenbündelung ) Klimatische Rahmenbedingungen Bei Reststoffen Lagerplatzverfügbarkeit/ Lagerplatzkapazität Maschinenausstattung (Fahrzeuge) Kapitalkosten Energiepreise/ Entsorgungskosten Alternative Entsorgungskosten der Reststoffe Umweltrichtlinien (inkl. Höhe der Strafen und Strenge der Durchsetzung) Art des Reststoffes (Gärreste, Asche) Reststoff-Verarbeitungsmenge Umgebende (landwirtschaftliche) Ausbringungsfläche Klimatische Rahmenbedingungen Düngebedarf umliegender landwirtschaftlicher Flächen (Bodenqualität, Fruchtfolgen, ) Kosten Mineraldünger Besonderheiten der Biomasselogistik in Russland Ertragsdifferenz der Früchte mit und ohne organischen Dünger (jahres)zeitliche Limitierung zur Ausbringung der Reststoffe Es gibt eine Reihe von Unterschieden zwischen den russischen und mitteleuropäischen Rahmenbedingungen für die Biomasselogistik, die bei der Planung beachtet werden müssen. Einen sehr starken Einfluss auf die zeitliche Planung haben insbesondere die klimatischen Rahmenbedingungen. Auf den betriebswirtschaftlichen Bereich wirken sich sehr häufig die schlechten Finanzierungsmöglichkeiten der Betriebsinfrastruktur aus. Ein bestimmender Faktor ist überdies vor allem in den ländlichen Gegenden die aus logistischer Sicht unzureichend ausgebaute Verkehrsinfrastruktur, deren Zustand stark vom Klima beeinflusst wird. Positiv können sich hingegen die oftmals aus Sowjetzeiten übernommenen oder durch große Holdings erworbenen, räumlich stark gebündelten Besitzstrukturen auswirken. Abschließend sind im Planungsprozess immer die allgemein deutlich größeren räumlichen Dimensionen zu beachten (Entfernung zwischen Biomasseanfall, Verarbeitung, Konversion, Energieabnehmer, Serviceeinrichtungen). Diese Faktoren wirken sich im unterschiedlichen Maße auf Transport, Umschlag und Lageroptionen der Biomasse aus. Endbericht_BiNeRu_TIB,

72 Transport Die klimatischen Bedingungen in den untersuchten russischen Regionen sind aus logistischer Sicht vor allem stark durch die längeren Winter mit strengem Frost und mehrmonatiger durchgehender Schneebedeckung geprägt. Für den Bereich der Holzlogistik bedeutet dies bei mäßigen Schneehöhen in den Wintermonaten eine gute Befahrbarkeit der Waldgebiete aufgrund der tief gefrorenen Böden. Damit kann im Anschluss an die Erntemaßnahmen das Holz entweder gebündelt oder als Rundholz mit dem LKW abtransportiert werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, gepoltertes Holz vor Ort in den LKW oder einen abgesetzten Container zu hacken. Anderseits führen zu große Schneemassen zu erheblichen Einschränkungen durch nicht befahrbare Waldstraßen. Gleiches gilt für das öffentliche Straßennetz. Im Frühjahr ist die Periode der beschränkten Zugänglichkeit wesentlich länger als im mitteleuropäischen Maßstab. Aufgrund des langsamen Auftauens der Böden besteht für die Maschinen eine erhebliche Gefahr des Einsinkens und Steckenbleibens. Im Biogasbereich sind die klimatischen Probleme aus Transportsicht geringer. Im Fall eines Gülle- oder NaWaRo-Transportes per Straße bestehen im Winter die größten Gefahren in Unwegbarkeiten der Zufahrtsstraßen. Weiterhin besteht im Frühjahr insbesondere für LKWs bei nicht asphaltierten Strecken die Gefahr des Steckenbleibens. Wird das flüssige Substrat über Rohrleitungen zum Fermenter gepumpt, sind die größten Gefahren in einer Vereisung der Pumpmechanik zu sehen. Falls Gärreste nicht aufbereitet und verdichtet werden, kann es bei langen Wintern zu der Notwendigkeit des Austrages großer Gärrestmengen innerhalb eines kurzen Zeitraum mit möglichst großen Transporteinheiten kommen. Der Austrag, insbesondere mit schwerem Gerät und großen Fässern, wird in diesem Fall jedoch wieder stark durch die auftauenden und der Ober-fläche stark durchnässten Böden auf den Feldern erschwert. Überdies sind wegen der langen Perioden der fehlenden Befahrbarkeit der Felder längere Lagerperioden zu überbrücken und entsprechend umfangreichere Gärrestlager vorzuhalten. Außerdem erfordert die kürzere Ausbringperiode eine größere Schlagkraft. Die überdies stärkere zeitliche Konkurrenz mit anderen Feldarbeitsgängen ist dabei zu beachten. Nicht zuletzt bereitet die im Frühjahr später einsetzende aber rascher verlaufende Vegetationsentwicklung, noch dazu in Verbindung mit der späten Befahrbarkeit der Böden, Herausforderungen für die rechtzeitige Versorgung der Pflanzen mit Nährstoffen. Ausbringsysteme mit niedrigen Fahrzeuggewichten, möglicherweise leitungsgebundener Transport in Verbindung mit Verschlauchung oder Verregnung können daher vorteilhaft sein. Die großflächige Arrondierung der meisten Betriebe kommt dem entgegen, die Schwierigkeiten und Kosten der Kapitalbeschaffung erschweren solche Lösungen wegen des hohen Investitionsbedarfes. Der schlechte Zustand vieler Straßen des öffentlichen Verkehrsnetzes ist einerseits auf die geringe Besiedlungsdichte, die großen Entfernungen zwischen den Agglomerationen und auf die damit kaum allerorts zu gewährleistende Instandhaltung der Straßen, anderseits auf die fehlende Investitionsbereitschaft und Baumängel in diesem Bereich zurückzuführen (vgl. ECG 2012, Terletzkij 2011). Eine Ausprägung hiervon sind vor allem stark mit Schlaglöchern durchsetzte Landstraßen und unbefestigte (nicht asphaltiere) Straßen. Dies führt im Frühjahr oder bei Starkwetterereignissen oftmals zu einer eingeschränkten Befahrbarkeit und deutlich längeren Transportzeiten. Auch auf den befestigten Landstraßen sollte mit deutlich geringeren Durchschnittsgeschwindigkeiten als im deutschen Maßstab kalkuliert werden. Darüber hinaus sind die Transportfahrzeuge deutlich höheren Belastungen ausgesetzt, was sich negativ auf den zu kalkulierenden Reparaturbedarf und die jährliche Einsatzzeit der Maschinen auswirkt. Endbericht_BiNeRu_TIB,

73 Ein großes Problem vieler russischer Unternehmer ist die Beschaffung von Fremdkapital. Obwohl gerade für den Agrarsektor Unterstützungsprogramme und (Steuer)Ermäßigungen existieren, fehlt es an einem funktionieren Kapitalmarkt, der Neuinvestitionen ermöglicht. Insbesondere kleinere Unternehmen sind von den hohen Zinsforderungen (bzw. Belastungen), die nicht selten mehr als 15 % p.a. betragen, betroffen. Die Folge sind viele Unternehmen mit überalterter und teilweise nicht mehr einsatzfähiger Maschinenausstattung. Wenn Neuinvestitionen getätigt werden, wirken sich die hohen Kapitalkosten negativ auf die Fixkosten der Maschinen aus. Da sich die Maschinen dadurch tendenziell auch schneller amortisieren müssen, besteht zudem die Gefahr, dass diese stärker auf Verschleiß gefahren werden. Ein Faktor, der sich positiv auf Tourenplanung, Zeitbedarf und Mengenbündelung auswirkt, sind die einheitlicheren Besitzstrukturen in der Landwirtschaft. Charakteristisch ist ein großer zusammenhängender Flächenbesitz. Dies kann für die Ausbringung der Gärreste von erheblichem Vorteil sein. Zum Einen werden längere Fahrzeiten auf öffentlichen Straßen vermieden. Der Anteil der Zeit für die Umsetzung der Maschinen von einem zum anderen Feld ist wesentlich geringer als bei kleinteiligen Besitzstrukturen und auch die organisatorischen und rechtlichen Fragestellungen von Fahrgenehmigungen auf potentiellen Privatwegen sind geringer. Zum Anderen können Logistikkonzepte entwickelt werden, die eine stärkere Bündelung der Ausbringungsmengen, einen Transport mit größeren Transportgefäßen und die Einrichtung von Zwischenlagern an dem Feldrändern erlauben. Bündelungseffekte und eine höhere effektive Maschinenauslastung lassen sich ebenfalls für die Versorgung der Biogasanlagen mit Energiepflanzen erwarten. Analog zur Gärrestausbringung können auf arrondierten Flächen bei der Ernte größere Maschinenkombinationen eingesetzt werden, die geringere Umsetzzeiten beanspruchen. Auch der Transportweg des Ernteguts zu einem Zwischenlager oder zu der potenziellen Biogasanlage ist direkter als auf kleinteiligen Besitzstrukturen 13. Ein aus holzlogistischer Sicht positiver, jedoch aus ökologischer Sicht fragwürdiger Faktor ist der allgemein verbreitete Kahlschlag von Waldflächen. Diese Methode ist hauptsächlich für die Erntelogistik relevant. Hier ergeben sich Vorteile durch reduzierte Rückegassenanlegung, einfacheren Zugang der Maschinen an die Bäume, schnellere Rückemöglichkeiten und eine einfachere Bündelung und schnelleren Abtransport des Holzes (vgl. SFV 2006, Karvinen et al. 2006, Nurminen et al. 2006). Negativ auf die Transportkosten wirkt sich die potenziell größere Transportentfernung von Quelle und Senke aus. Dies führt zum Einen zu längeren Transportzeiten mit Ladung und erhöht zum Anderen auch den Leerfahrtenanteil. Aus diesem Grund sollte, wenn möglich, noch mehr Wert auf eine Paarigkeit der Transporte gelegt werden. Lagerung/Umschlag Die strengeren russischen Winter und die kürzeren Zeiten der Befahrbarkeit unbefestigter Straßen, Wege und Flächen sind bei der Lagerung der Eingangsmaterialien und Gärreste zu beachten. Wird Holz über Winter im Wald gelagert, ist im Frühjahr die schlechtere Zugänglichkeit zu dem Material zu beachten. Dies gilt auch für potentielle Probleme der Vernässung des Bodens. Im Sommer kommt es infolge von langen Trockenperioden und hohen Temperaturen immer wieder zu erheblichen Kalamitäten. Die Gefahr von Pilz und Käferbefall und dem dadurch verursachten Trockenmasseverlust 13 Damit kann der Umwegefaktor zwischen Luftdistanz und realem Transportweg auf arrondierten Flächen als geringer eingeschätzt werden. Endbericht_BiNeRu_TIB,

74 des Holzes bzw. der Totalverlust durch Feuer ist durchaus beachtenswert (vgl. Aurenhammer 2003/2006). Bereits gehacktes Holz hat bei starkem Frost (insbesondere mit hohen Wassergehalten) eine höhere Tendenz zur Verklumpung und kann letztendlich bei der Beschickung der Heizanlagen zu Problemen und Leistungsschwankungen führen (vgl. FFE 2009). Bei der Biogasproduktion macht sich eine lange und ausgeprägte Winterperiode durch eine reduzierte Ausbringungszeit der Gärreste bemerkbar 14. Infolgedessen müssen die Gärrestlager größer geplant bzw. mehrere Standorte für die Gärrestlager errichtet werden. Eine ungeschützte Lagerung von Gülle/Mist und Energiepflanzensilage kann zudem zu einem starken Temperaturrückgang des Materials führen. Je nach Einbringungssystem in die Biogasanlage kann dies zu technischen Schwierigkeiten an der Einbringtechnik führen. Außerdem kann die plötzliche Abkühlung des Fermenterinhalts durch Zugabe kalten Substrates zu einer Störung der Fermenterbiologie und Verlangsamung des Abbaus führen. Die Folge ist eine geringere Abbaurate und Biogasproduktion. Die hohen Zinskosten führen analog zum Transport zu geringen Investitionen in die Betriebsinfrastruktur. Davon betroffen sind ebenfalls Anlagen und Maschinen für Lagerung und Umschlag. Demgegenüber stehen allerdings geringere Kaufpreise für Böden und deren Erschließungskosten (im ländlichen Bereich). Je peripherer die Lage, umso günstiger ist dabei der Preis und geringer die Abschreibungen. Eine gleichmäßige Besitzstruktur des Landes kann sich dabei positiv auf die Transaktionskosten und die jährlichen Fixkosten des Lagers auswirken. Weiterhin begünstigen große, zusammenhängende landwirtschaftliche Flächen aufgrund der kurzen Wegstrecken und der großen Flächenverfügbarkeit den Aufbau von dezentralen Silos und Gärrestlagern. Im Fall der geernteten Pflanzen können so einerseits großdimensionierte Fahrzeuge eingesetzt und Fahrkilometer reduziert werden. Im Fall der Gärreste sind Konzepte zum Gülleaustrag ohne Fässer über Verschlauchung (vgl. Neser 2009, s.o.) denkbar Rahmenbedingungen Transport in Russland Die Restriktionen für den Gütertransport in Russland unterscheiden sich in einigen Punkten von der deutschen Gesetzgebung. Die Fahrzuglänge (Zugmaschine und Anhänger) darf mit 20 m gut einem Meter länger als in Deutschland sein. Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs ist jedoch bis auf wenige Ausnahmen auf 38 t limitiert. Da das Gewicht eines dreiachsigen Anhängers auf 21 t begrenzt ist, spiegelt dies die praktische maximale Zuladung wieder. Regionalspezifisch gibt es jedoch vor allem im Frühling auf bestimmten Strecken striktere Gewichtsbegrenzungen. Diese sind auf die im vorigen Abschnitt beschriebenen Schmelzwasser, infolge dessen es zu Instabilitäten der Fahrbahnen kommt, zurückzuführen. Jeder Oblast kann zwischen dem 1. April und dem 25. Juni jeden Jahres eigenständig die zulässige Achslast für einzelne Streckenabschnitte für 30 Tage begrenzen, wobei die Achslasten auf den Streckenabschnitten divergieren können (vgl. ECG 2012, Федеральное дорожное агентство 2012). Auf Antrag können allerdings kilometerabhängige Sondergenehmigungen zum Befahren der Straßen erstanden werden. Die Restriktionen gelten aber hauptsächlich für Autobahnen. Weiterhin sind bestimmte Transportgüter wie Lebensmittel davon ausgenommen. 14 Theoretisch gibt es laut persönlichen Informationen der Landwirte keine jahreszeitliche Beschränkung des Gülleaustrags auf die Felder. Allerdings sollte Gülle in der nicht vegetativen Phase nicht auf die Felder ausgebracht werden. Dies ist weder aus ökologischer noch aus Klimaschutzsicht vertretbar. Endbericht_BiNeRu_TIB,

75 Tabelle 2-30: Höchstzulässiges Gewicht von Fahrzeugen in Russland (Quelle: ITF 2011) Weight per non-drive axle PERMISSIBLE MAXIMUM WEIGHTS OF TRUCKS [tonnes] Weight per drive axle Lorry 2 axles Lorry 3 axles Road Train 4 axles Road Train 5 axles and + Articulated Vehicle 5 axles and Kostenstrukturen von Transportfahrzeugen Die Transportkosten in Russland liegen noch immer deutlich unter dem westeuropäischen Durchschnitt 15. Das ist hauptsächlich auf die geringeren Personal- und Kraftstoffkosten zurückzuführen. Weiterhin liegen die Reparaturkosten (insbesondere bei einheimischen Modellen) noch unter den Kosten für Vertragswerkstätten westeuropäischer LKW-Produzenten. Relativ gesehen ist der Anteil der Materialkosten an den Gesamtkosten in Russland jedoch etwas höher als in Westeuropa. Dies ist u.a. auf die hohe Reparaturfrequenz als Folge der schlechten Straßenverhältnisse zurückzuführen (vgl. RolandBerger 2007). Auch Steuern und Versicherungen nehmen relativ einen höheren Anteil an, wohingegen der Personalanteil deutlich geringer ausfällt. Zu beachten ist jedoch, dass sich in Russland die Preise wesentlich dynamischer entwickeln und sowohl Löhne als auch Kraftstoffkosten seit 2005 deutlich angestiegen sind (vgl. RFSS 2012a; b). Transport von Biogassubstraten Für den Transport der Biogassubstrate steht eine Vielzahl von unterschiedlichen Transportkombinationen zur Verfügung. Gewöhnlich werden für den NaWaRo-Transport im Nahbereich Schlepper mit Dreiseitenkippern, Mulden oder Häckselwagen eingesetzt. Für Transportstrecken ab 15 km kommen auch Sattelzüge mit Schubböden zum Einsatz. Gülle wird gewöhnlich von Schleppern mit Güllefassanhängern oder für etwas größere Distanzen und Volumen Sattelzüge mit Güllefässern transportiert. In den meisten während des Projektes besuchten Betrieben haben kleine Transporteinheiten mit Anhängervolumen von 20 m³ und Güllefässer bis 9 m³ dominiert. Weiterhin wurden vorwiegend Schlepper aus den GUS-Staaten (bzw. noch aus Sowjetzeiten) eingesetzt. Neue Schlepper aus russischer oder weißrussischer Produktion verursachen bisher geringere Kapitalkosten als deren westliche Pendants. Für die Berechnung der Transportkosten im Rahmen dieses Projektes wurden deshalb die Preise eines mittelgroßen Schleppers mit 96 kw mit einem Anhänger von 20 m³ bzw. 9 m³ Güllefass zugrunde gelegt (vgl. Belarus, МТЗ-Краснодар). Der Verbrauch, Personal- und Kapitalkosten sowie Steuern leiten sich aus Experteninformationen der Region Kaluga her. 15 Die Transportpreise der Unternehmer liegen gleichwohl häufig auf vergleichbarem Niveau. Der Hauptgrund dafür besteht in diversen Risikozuschlägen (vgl. RolandBerger 2007). Endbericht_BiNeRu_TIB,

76 Tabelle 2-31: Kostensatz Schlepper und Anhänger in Russland Kostensatz Schlepper Anhänger 20 m³ Güllefass 9m³ Fixkosten RUB/h 285,76 3,44 4,73 Variable Kosten RUB/km 16,78 1,17 1,57 Abbildung 2-27 gibt die absoluten Kosten für eine zunehmende Entfernung von Rohstoffquelle zur Senke wieder. Der Berechnung basiert auf einer relativ niedrigen Grunddurchschnittsgeschwindigkeit von 10 km/h und einer doppelten Transportentfernung. Mit jedem gefahrenen Kilometer steigt in der Berechnung die Geschwindigkeit bis auf ein Maximum von 20 km/h an. Die geringe Geschwindigkeit ist auf die schlechteren Straßenverhältnisse zurückzuführen. Der Anstieg der Durchschnittsgeschwindigkeit resultiert aus der mit zunehmender Entfernung geringer werdenden Anzahl von Zwischenhalten pro Kilometer. Es ist zu sehen, dass mit zunehmender Transportentfernung die Kosten nahezu linear ansteigen. Dabei liegen die Gesamtkosten des Schleppers mit Güllefass etwas über dem Gespann mit Häckselwagen und steigen mit zunehmender Entfernung an. Abbildung 2-27: Absolutkosten 16 des NaWaRo- und Gülletransportes in Abhängigkeit von der Entfernung Werden die Transportkosten auf die transportierter Energieeinheit bezogen, wird der Unterschied zwischen beiden Substraten umso deutlicher. Da die Gülle trotz höherer Dichte einen deutlichen geringeren Energiegehalt je Masseeinheit besitz, wird ein Transport sehr schnell unrentabel. Selbst unter den niedrigeren russischen Transportkosten wird die Überwindung von größeren Distanzen schnell teuer und ineffizient. 16 Umrechnungskurs Euro Rubel 1:39,9 (Durchschnittswert Juni 2012, Zoll 2012). Endbericht_BiNeRu_TIB,

77 Abbildung 2-28: Kosten je transportierter Energieeinheit von NaWaRo und Gülle in Abhängigkeit von der Entfernung Transport Holz Der Transport von Holz kann in Form von Hackschnitzeln, Rundholz oder Holzbündeln stattfinden. Als Transportmittel stehen theoretisch sowohl LKW mit verschiedenen Aufbauten als auch landwirtschaftlicher Schlepper mit verschiedenen Hängertypen zur Verfügung. Der Transport per Schlepper ist wegen der geringen Transportgeschwindigkeiten und Zuladungsmengen jedoch nur im Nahbereich und beim (privaten) Kleinverbrauch empfehlenswert. Die Versorgung von Heizwerken mit großem Mengenbedarf (und den damit zusammenhängenden größeren Einzugsgebieten) lässt sich wirtschaftlich nur über größere Volumeneinheiten mit LKW realisieren. Transporte mit der Bahn oder dem Binnenschiff wurden im Projekt nicht weiter untersucht. Russische LKW wie Kamaz sind in ihrer Anschaffung deutlich billiger als westeuropäische Modelle. Allerdings bieten sie nicht alle Aufbauten. Aus diesem Grund besteht auch in Russland ein Großteil der Sattelschlepperflotte aus westeuropäischen Modellen. Diese unterscheiden sich vom Anschaffungspreis unwesentlich vom europäischen Markt. Für die Darstellung der Transportkosten von Energieholz wurde angenommen, dass eine Versorgung tendenziell auch über Sattelauflieger mit Schubboden oder Container-LKW stattfindet und diese einem westeuropäischen Modell entsprechen. Es wurde vereinfacht davon ausgegangen, dass in der Prozesskette das Hacken vor dem Transport stattfindet und nur Hackschnitzel transportiert werden. Die Rahmendaten zu Investitions-, Unterhaltungs- und Verbrauchskosten basieren sowohl auf Literaturdaten (von Bodelschwingh 2006, Kühmaier et al. 2007) als auch Aussagen von russischen Experten. Tabelle 2-32: Berechnete Kostensätze für LKW-Transport für Russland Kostensatz Container-Zug Sattelzug Fixkosten RUB/h 477,31 522,60 Variable Kosten RUB/km 15,94 15,57 Endbericht_BiNeRu_TIB,

78 In Abbildung 2-29 sind die reinen Transportkosten der Varianten Container-Zug (LKW und Anhänger mit Abrollcontainer von je 34 m³) und Sattelzug 17 mit einem Zugmaschine und dreiachsigem Anhänger dargestellt. Warte- und Beladezeiten sind nicht integriert, da die genaue Vorkette (vgl. Goltsev et al. 2011, Raitila et al. 2009) nicht in die Kalkulation einbezogen wurden. Für die Variante Hacken an der Waldstraße hätte ein Container-Zug jedoch Vorteile, da er die gefüllten Container nur aufnehmen und nicht das Befüllen mit dem kompletten Zug abwarten muss. Die Transportkosten basieren auf einer Grunddurchschnittsgeschwindigkeit von 25 km/h, die mit jedem gefahrenen Kilometer um 1 km/h, bis maximal 35 km/h steigen. Dies ist deutlich weniger als in vergleichbaren europäischen Studien, stimmt jedoch mit den Werten der Studien für Nordkarelien überein (vgl. Goltsev et al. 2011, Raitila et al. 2009, Ilavský et al. 2007). Es ist zu sehen, dass nur geringe Unterschiede zwischen den reinen Transportkosten bei beiden Varianten bestehen. Aufgrund der limitierten Geschwindigkeit und den höheren Fixkosten je Stunde wird der Kostenunterschied mit zunehmender Entfernung etwas größer. Abbildung 2-29: Absolutkosten des Hackschnitzeltransportes in Abhängigkeit von der Entfernung Der Hauptvorteil des Sattelzuges besteht in dessen größerem Ladevolumen. Je feuchter das Holz ist, umso geringer wird dieser Vorteil. Mit zunehmendem Wassergehalt (WG) des Holzes sind die Transportfahrzeuge nicht mehr volumen-, sondern gewichtslimitiert. Grundlage für Abbildung 2-30 ist die Annahme des Transportes von leicht vorgetrockneten Hackschnitzel mit 40 % WG und einem Heizwert von 2,8 MWh/t_FM (vgl. Kühmaier et al. 2006, Kasimir et al. 2007). Infolge der oben beschrieben Gewichtsbeschränkungen für LKW auf russischen Straßen beträgt die reale Beladung ca. 20 t. In diesem Fall ist der Sattelzug auf eine Zuladung von 70 Srm Hackschnitzel begrenzt. Somit transportieren beide LKW-Varianten den nahezu gleichen Energiegehalt (Unterschied ca. 1,5 MWh). Die geringeren Fixkosten des Container-Zuges gleichen den geringeren Energiegehalt der Ladung aus und führen über die gesamte dargestellte Distanz zu einem geringfügig Kostenvorteil je transportierter Energieeinheit. 17 Der Sattelzug ist theoretisch auf Volumen zwischen m³ limitiert. Da das Holz jedoch aufgrund der geltenden Gewichtsbeschränkungen das Volumen reduziert, ist in der Abbildung der Wert 70 m³ beschrieben. Endbericht_BiNeRu_TIB,

79 Abbildung 2-30: Kosten je transportierter Energieeinheit von Hackschnitzeln in Abhängigkeit von der Entfernung Regionale Standortsynergien in den Untersuchungsregionen Eines der Ziele des Projektes war, darzustellen, wo sich Synergiepotenziale für den Einsatz unterschiedlicher Einsatzsubstrate ergeben. Damit sollen Mehrfachplanungen vermieden, Transaktionskosten gespart und optimale Standorte für die Anlagen eruiert werden. Idealerweise werden so transportkostenminimale Standorte mit einer optimalen Abwärmenutzung gefunden. Die Biogassubstrate verfügen über sehr unterschiedliche Transporteigenschaften, die verschiedene Transportträger bedingen. Oft fehlt es den Betrieben in Russland (insbesondere in kleinen Betrieben) an geeigneter Transorttechnik bzw. die Transporteinheiten sind veraltet und reparaturanfällig. Um die Transportwürdigkeit der Substrate der Einzelstandorte einzuschätzen, hätte eine Analyse der Maschinenausstattung eines jeden Betriebes stattfinden müssen, die im Rahmen des Projektes nicht realisierbar war. Daher wurde für die Berechnung der maximalen Transportdistanzen, welche Synergien bei der Substratnutzung erlauben, davon ausgegangen, dass NaWaRo und Flüssigmist unter den im vorigen Absatz beschriebenen Bedingungen transportiert werden. Die maximalen Transportkosten hängen wiederum von dem erzielbaren Endpreis des Produktes bzw. den vermiedenen Kosten für alternative Entsorgungen der Substrate, Strafen für Umweltbeeinträchtigungen, eingesparten Kosten für Mineraldünger und eingesparten Kosten für den Bezug von Strom und Wärme über externe Versorger ab. Da die Vermeidungskosten für jeden Standort unterschiedlich ausfallen, wurde sich darauf beschränkt, den zukünftig erzielbaren Gaseinspeisepreis als Bezugsbasis für die maximalen Transportkosten zu wählen. Dieser Einspeisetarif hängt wiederum vom zukünftigen Gaspreis des Versorgers bzw. des Gasmarktes ab. Seit 2008 wurden die Erdgaspreise von Gazprom in den Untersuchungsregionen durchschnittlich um 17 % pro Jahr erhöht (EEGA 2011). Langfristiges Ziel ist es, den Inlandspreis an den des Exportniveaus nach Westeuropa anzupassen (vgl. Gazprom 2011, Постановление 1205). Für 2010 lag dieser Preis auf einem Niveau von 20,34 EUR/MWh. Wird davon ausgegangen, dass ein BGA-Betreiber zukünftig einen Preis in dieser Höhe erzielen kann und 40 % seiner Gesamtkosten einer BGA auf den Substratbezug entfallen, dann darf der Substrat- Endbericht_BiNeRu_TIB,

80 preis insgesamt nicht mehr als 8 EUR/MWh betragen. Unter Beachtung russischer Arbeits- und Maschinenkosten betragen die Kosten für Anbau, die Ernte und Silierung von Gras 6,08 EUR/MWh (eigene Berechnung nach KTBL 2011, russische Expertendaten). Wird die Grassilage mit einem 20 m³ Häckselwagen nun zur BGA transportiert, erlaubt die Preislimitierung eine maximale Transportdistanz von 5 km. Bei Flüssigmist würde die 8-EUR-Schwelle bei einer Entfernung von 4,5 km überschritten. Dennoch wurde auch hierfür im Rahmen der Verschneidungen ein 5-km-Transportumkreis gewählt, da es einerseits aus rechtlichen und Umweltschutzgründen notwendig sein kann, die Reststoffe aus Nährstoffüberschussregionen über weitere Distanzen zu transportieren und andererseits Aufbereitungsmaßnahmen wie die Separation vor der Vergärung zu einer Verbesserung der Transportwürdigkeit beitragen können. Im Rahmen dieser Analyse wurde daher sowohl für NaWaRo als auch Flüssigmist ein 5-km-Radius gewählt, um Schwerpunktgebiete der BGA-Nutzung und potentielle Synergiemöglichkeiten darzustellen. Eine Transportbegrenzung für industrielle Reststoffe festzulegen, ist wesentlich schwieriger. Die Art und die Kosten der Entsorgung hängen stark vom Einzelsubstrat ab. Hinzu kommt die gesetzlich vorgeschriebene Notwendigkeit, die Substrate nach geregelten Standards zu entsorgen. Somit hängen die derzeitigen Kosten der Produzenten stark vom ihrem und dem Standort der Entsorgungsanlage ab. Nach Informationen der russischen Projektpartner sind Entfernungen von 30 km und mehr zur Entsorgungssenke keine Seltenheit. Auch ein Vergleich mit deutschen Transportentfernungen zu lebensmittelverarbeitenden Biogasanlagen bestätigt dies. Um die Synergiepotenziale von landwirtschaftlichen und industriellen Betrieben mit organischen Reststoffen aufzuzeigen, wurde konservativ ein 30-km-Radius um die Anlagen gezogen und dieser mit den Potenzialen der restlichen Betriebe kombiniert. Kaluga Gut drei Viertel aller landwirtschaftlichen Betriebe mit tierischen Reststoffen überschneiden sich innerhalb eines 5-km-Umkreises. Die meisten von ihnen besitzen jedoch nur geringe Reststoffmengen. Eine Bündelung der Mengen führt damit meist nicht zu einem Potenzial von mehr als 300 kwel. Lediglich vier Standorte bieten infolge der Verschneidung eine Gesamtleistung von 300 bis 500 kwel. Der größte analysierte Hähnchenmastbetrieb im Dserschinkij Rayon würde durch die Reststoffe der umliegenden Betriebe sein Leistungspotenzial noch einmal um 150 und somit auf kwel erhöhen und dabei prozessbiologische Vorteile durch die Ergänzung mit Rindergülle erhalten. Endbericht_BiNeRu_TIB,

81 Abbildung 2-31: Energetische Synergiepotenziale durch Bündelung von tierischen Reststoffen im Kalugaer Oblast Die Clusterung in Abbildung 2-31 zeigt, dass es in der Region Kaluga ein erhebliches Potenzial für Großanlagen gibt. Zwölf Standorte weisen eine mögliche Leistung von mehr als 5 MWel, 8 weitere zwischen 3 bis 5 MWel auf. Durch Stoffstrombündelungen von NaWaRo und tierischen Reststoffen würden außerdem sieben Standorte ein Leistungspotenzial von mehr als 1,5 MWel erreichen. Aber auch kleine Betriebe, die als Solitärstandorte für den BGA-Bau nicht geeignet erscheinen, könnten infolge einer Zusammenfassung der Ressourcen durchaus attraktiv werden (vgl. Abbildung 2-32). So könnten neun Standorte mit einer Leistung von bis zu 500 kw und acht Standorte mit bis zu 1 MW elektrischer Leistung entstehen. Die Schwerpunkte der Verschneidungen befinden sich im Verzikowskij und Juchnowskij Rayon sowie in den südlichen Bezirken der Oblast. Eine sehr gute Umsetzungsmöglichkeit für eine Biogasanlage besteht zudem durch die Nutzung von NaWaRo und dem großen Mengen an Hühnermist in dem Dserschinkij Rayon. Endbericht_BiNeRu_TIB,

82 Abbildung 2-32: Mögliche Biogasanlagen bei Bündelung von tierischen Reststoffen und Energiepflanzen im Kalugaer Oblast Nizhny Novgorod Die Kombination von Einsatzsubstraten hängt im starken Maße von den rechtlichen Rahmenbedingungen und der Durchsetzung der Richtlinien und Gesetze hinsichtlich der Einhaltung von Hygiene- und Umweltvorschriften ab. Je höher die Ansprüche an eine umweltgerechte Entsorgung sind, umso höher sind tendenziell deren Kosten. In diesem Fall könnte es sich für Lebensmittelreststoffverwerter und große Viehhaltungsbetriebe als vorteilhaft erweisen, ihre Abfälle auch über Distanzen von km zur Verwertung in Biogasanlagen zu transportieren. Bei der Berechnung des kombinierten Potenzials von mehreren Betrieben im landwirtschaftlichen Bereich wurde jedoch wiederum von einer maximalen Transportentfernung von 5 km ausgegangen. Für Lebensmittelreststoffe wurde eine Maximaldistanz von 30 km festgelegt, die schon heute für einige Produkte unter Einberechnung der Distanzen von Anfahrt, Sammlung und Verwertung und Ablagerung/Lieferung an Deponien zurückgelegt werden muss (In Einzelfällen auch deutlich höher). Die Verschneidung von Landwirtschaftsbetrieben mit tierischen Reststoffen offenbart 15 Standorte, an denen zwei oder mehr Betriebe ihre Abfälle bündeln könnten. Im Wolodarsker Rayon bestehen drei Betriebe, auf Basis deren Mengen eine Anlagenkapazität von knapp 2 MWel entstehen könnte. An fünf weiteren Standorten sind ausreichend Gülle und Mist für eine Leistung von 500 bis 900 kwel vorhanden. Vier Standorte bieten immerhin noch allein auf Basis ihrer tierischen Abfälle ein Endbericht_BiNeRu_TIB,

83 Leistungspotenzial zwischen 300 und 500 kwel. Für alle anderen Standorte liegt das Potenzial unter 300 kwel. Abbildung 2-33: Energetische Synergiepotenziale durch Bündelung von tierischen Reststoffen im NN Oblast In Abbildung 2-34 ist zu sehen, dass sich insbesondere durch die großen Agrarflächenbetriebe erhebliche Überschneidungen bei den NaWaRo-Potenzialen ergeben. Mehr als 250 Standorte vereinen Betriebe, die sich innerhalb eines Umkreises von 5 km überschneiden. Die größte Konzentration befindet sich in den südlichen und südöstlichen Rayonen. Hier finden sich auch die meisten Standorte mit einem Leistungspotenzial von 5 MWel und mehr wieder. Insgesamt verfügen mehr als 50 Standorte über eine Stoffstrom-Dimension, die eine Methanaufbereitung ermöglichen könnte. Eine herausragende Stellung nimmt ein Standort im Diwjewski Gebiet mit einer gebündelten Leistung mehrerer Betriebe über 15 MWel ein. Allerdings sollte in diesem Fall darauf hingewiesen werden, dass das reale Potenzial innerhalb des 5-km-Umkreises wahrscheinlich als geringer eingeschätzt werden muss, da ein so großer Flächenbesitzes von Einzelbetrieben meist über größere Gesamtflächen verteilt und nicht an einem Standort konzentriert ist Dem Projekt standen Daten von Einzelbetrieben, jedoch nicht die Fläche der Einzelschläge zur Verfügung. Endbericht_BiNeRu_TIB,

84 Abbildung 2-34: Energetische Synergiepotenziale durch Bündelung von NaWaRo im NN Oblast Endbericht_BiNeRu_TIB,

85 Abbildung 2-35: Energetische Synergiepotenziale durch Bündelung von tierischen Reststoffen und NaWaRo im NN Oblast Werden die Transportradien der Betriebe mit tierischen Abfällen mit denen der Agrarflächen kombiniert, ergibt sich für nahezu alle Betriebe ein Synergiepotenzial. An elf Standorten resultieren Potenziale von mehr als 1,5 MWel, sieben Standorte bieten maximal eine Leistung von kwel. Nur ein Standort würde trotz Bündelmöglichkeiten unter der 300 KWel Grenze bleiben. Wie aus der Karte zu ersehen, überschneiden sich jedoch an vielen Standorten mehrere Betriebe, so dass die Kombination mehrerer kleiner Potenziale, statt eines Gesamtpotenzials durchaus möglich ist. Die größten Potenziale für eine gemeinsame Nutzung der unterschiedlichen Abfallnutzung bestehen jedoch rund um die Gebietshauptstadt Nizhny Novgorod. Endbericht_BiNeRu_TIB,