Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft

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1 Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft Prof. Dr. Gerhard Breitschuh Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena-Zwätzen Naumburger Straße Jena-Zwätzen Tel / TLL Jena, / 2002

2 Einzelbetriebliche Ansätze 1. Energiemanagement zur Senkung des spezifischen Energieverbrauches (Kostenminderung) 2. Klimaentlastung durch Verbesserung der landwirtschaftlichen Energie- und CO 2 -Bilanz, Leistungs- und Ertragssteigerung 3. Bereitstellung von Getreide und Zuckerrüben z. B. zur industriellen Bioethanolerzeugung (Landwirt bleibt Rohstofflieferant) 4. Landwirtschaftliche Bioenergieerzeugung (Energiewirt) TLL Jena, / 2002

3 Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft 1. Ausgangsbedingungen zur landwirtschaftlichen Energiegewinnung 2. Klimarelevanz der Landwirtschaft 3. GAP-Vorschläge zu Biobrennstoffen 4. Wirtschaftlichkeit der Erzeugung von Bioenergierohstoffen 5. Kontroverse Positionen 6. Chancen und Erfordernisse für die landwirtschaftliche Bioenergiewirtschaft TLL Jena, / 2002

4 Lebenszyklus der Energieträger Quelle: Shell TLL Jena, WEIDEMANN / 2002

5 Preisentwicklung bei Rohöl Barrel ~ 159 Liter Quelle: TECSON TLL Jena, REINHOLD / 2002

6 Anteil erneuerbarer Energieträger am Bruttoinlandsenergieverbrauch Schweden Finnland Österreich Portugal Dänemark Italien Frankreich Spanien Griechenland Deutschland Niederlande Irland Luxemburg Belgien VK Zielwert der EU für EU Anteil in % Quelle: Eurostat TLL Jena, REINHOLD, WEIDEMANN / 2002

7 Nutzung alternativer Energieträger (in TWh/a) Photovoltaik Photovoltaik Geothermie 1 : 100 Geothermie Windenergie Windenergie Wasserkraft Stand 1995 möglich in 2010 Biomasse TLL Jena, REINHOLD, BREITSCHUH / 2002

8 Biomassepotenzial und PEV in Thüringen TJ/a Sonstiges Wasserkraft Erdgas Mineralöl 12,0 % Maßstab 1: 5 Produktion auf 10 % LF (10t/ha) Biogas (Wirtschaftsdünger) Restholz (Bau) Restholz (Verarbeitung) Waldholz 0 PEV Thüringen Braunkohle Steinkohle Biomassepotenzial Grünschnitt aus Städten Landschaftspflegeheu Überschussstroh TLL Jena,VETTER, REINHOLD / 1998

9 Wachstumsraten der Energiequellen Wachstumsraten % / a ,5 1,8 2 3, ,5 Kohle Erdgas Kernenergie Erdöl Hydro Erneuerbare Energien TLL Jena, WEIDEMANN / 2002 Quelle: Shell

10 Entwicklung von Rotordurchmesser und Nennleistung Stromeinspeisegesetz TLL Jena, WEIDEMANN / 2002 Quelle: Bundesverband Windenergie e.v.

12 Anteil der Landwirtschaft an der Gesamtemission Deutschlands ( Mio. t CO2 Äquivalent) CO 2 3,1 % davon Landwirtschaft N 2 O 52,5 % t CO 2 -Äquivalent CO 2 N 2 O CH 4 45,0 % = 8,4 % CH 4 Industriegase TLL Jena, BREITSCHUH, ECKERT / 2002

13 Minderungspotenzial für CO 2 -Äquivalent in der Landwirtschaft Thüringens (t/ha) Status quo ,0 3,5 Landwirtschaft Deutschland 2000 Landwirtschaft Thüringen 2000 Minderungspotenzial kurzfristig 0,1 Reduzierung des N-Saldos um 10 kg/ha 0,1 Milchleistungssteigerung um 750 kg in 5 Jahren 0,1 energetische Nutzung von ha Brachfläche 2,95 0,2 0,05 energetische Nutzung 0,5 t Stroh/ha Biogas aus 10 % der Wirtschaftsdünger Nutzungsalternativen für Landwirtschaft Thüringen 0 2,7 3,1 50 % Min. N/ha ohne Min. N/ha 100 % Stilllegung Strategie 0,5 Nahrungsgütererzeugung auf 70 % der LF Energieträgererzeugung auf 20 % der LF Extensivierung (ÖLF) 10 % der LF Kurzfristiges Minderungspotenzial Nebenproduktverwertung TLL Jena, BREITSCHUH, ECKERT / 2002

14 Wirkung von Minderungsmaßnahmen auf die Emission von Treibhausgasen spez. Emission (kg CO 2 -Äq./ t GE) AF ,4 t GE/ha; 190 kg N/ha AF extensiviert (50% Mineral-N) 5 t GE/ha; 115 kg N/ha AF extensiviert (kein Mineral-N) 3,5 t GE/ha; 40 kg org. N/ha AF 35 % E.-Träger 7,4 t GE/ha; 170 kg N/ha (kt CO 2 -Äq.) (kt GE) Emission Ackerfläche Bedarf (2750 kt) Produktion Ackerfläche TLL Jena, Eckert / 2002

16 Vorschläge der EU- Kommission zur Weiterführung der GAP Nachwachsende Energierohstoffe 1. Einheitliche Direktzahlungen (Kulturlandschaftsvergütung) auch für Non-Food-Früchte 2. CO 2 -Kredit (Klimaschutzvergütung) je ha Anbaufläche 3. Anbauverbot auch für nachwachsende Energierohstoffpflanzen auf der künftig obligatorischen Stilllegungsfläche 4. Planfond für Energiepflanzen in Europa: 1,5 Mio. ha TLL Jena, / 2002

17 Auswirkungen des CO 2 -Kredites Energierohstoff Netto CO 2 -Vermeidung t C0 2 /t TM Netto CO 2 -Vermeidung t CO 2 /ha CO 2 -Kredit bei 25 /t CO 2 / ha Stroh 1,0 3,5 87,5 Rapsöl 2,5 2,5 [62,5] Plantagenholz 1,0 6,0 150 Energiegetreide 1,0 8,0 200 TLL Jena, Breitschuh, Eckert / 2002

18 Stilllegungsflächen in Deutschland und deren Nutzung Alte Bundesländer Mit NAWARO genutzte Stilllegungsfläche (2001) Tha 136 % der Stilllegungsfläche 19,9 % der Ackerfläche 1,9 Neue Bundesländer ,4 4,4 Deutschland ,7 2,8 Thüringen 43 60,6 6,9 TLL Jena, BREITSCHUH / 2002

20 Anbauflächen Nachwachsender Rohstoffe in Deutschland 2002 (in 1000 ha) Rapsöl 665 Stärke Leinöl Sonnenblumen Zucker Heilstoffe Faserpflanzen Anbaufläche 2002* in Deutschland insgesamt: Hektar Quelle: BMVEL; *...vorläufig TLL Jena, WEIDEMANN / 2002

21 Entwicklung der Preise für Diesel und Biodiesel in Deutschland Cent / Liter (frei Zapfsäule) Jun 99 Aug 99 Okt 99 Dez 99 Feb 00 Apr 00 Jun 00 Aug 00 Okt 00 Dez 00 Feb 01 Apr 01 Jun 01 Aug 01 Okt 01 Dez 01 Feb 02 Apr 02 Jun 02 Aug 02 Okt 02 mittl. Diesel-Verkaufspreis mittl. Biodiesel-Verkaufspreis TLL Jena, REINHOLD, WEIDEMANN / 2002

22 Massebilanz bei der Biodieselherstellung Produktion je Hektar Anbaufläche kg Rapssaat Mit 45% Ölgehalt in der TM 65 % kg Rapskuchen Mit 15% Ölgehalt i.d. TM Tierfütterung Ölsaatenverarbeitung kg Rapsöl 35% Veresterung Veresterungsgrad 95% 179 kg Methanol 20 kg KOH 6 kg Filterhilfsmittel 127 kg Glycerin Kosubstrat für Biogas kg = Liter Biodiesel TLL Jena, GRAF / 2002

23 Wirtschaftlichkeitsschwellen Rapsproduktion und RME-Verarbeitung (30 dt/ha; 13,3 / dt Kuchen; 0,5 / l RME) Euro / dt 20 Landwirt Rapssaat-Verarbeitung Bereich der Marktpreise Rapssaat 15 Schwellenpreis Verarbeiter 10 CO2 -Kredit 5 Saatpreis 0 IST-Stand 20% Preissteigerung für RME TLL Jena, REINHOLD / 2002

24 Biogasanlagen in Deutschland Quelle: Deutsche Biogasvereinigung TLL Jena, REINHOLD / 2002

25 Landwirtschaftliche Biogasanlagen Thüringens Nordhausen Nordhausen Eichsfeld Heiligenstadt Sondershausen Mühlhausen Unstrut-Heinich-Kreis Kyffhäuserkreis Sömmerda Sömmerda 17 Anlagen in Betrieb m³ Faulraum, kw installierte elektrische Leistung Anlage in der Genehmigungsplanung (z.z. 17 Anlagen) (ca m³ Faulraum und kw) Apolda Eisenach Wartburg- Kreis Gotha Gotha ERFURT Arnstadt WEIMAR JENA Weimar-Land Saale-Holzland-Kreis Eisenberg GERA Altenburg Altenburg Meiningen Schmalkalden- Meiningen SUHL Ilm-Kreis Rudolstadt - Saalfeld Saalfeld Saale-Orla- Kreis Schleiz Greiz Greiz Hildburghausen Hildburghausen Sonneberg Sonneberg Stand: März 2002 TLL Jena, REINHOLD / 2002

26 Biogasbildung aus Kosubstraten Substrat Schweinegülle I SG I + 50 g Raps GP Schweinegülle II SG II + 5% Glycerin Schweinegülle III SG III + 41,6 g Rapskuchen Schweinegülle IV SG IV + 9% ZR Pressschnitzel Biogasbildung l / l 1 Barrel ~ 159 Liter TLL Jena, REINHOLD / 2002

27 Wirtschaftlichkeitsvoraussetzungen Investitionshöhe < /kw instal.leistung Anlagengröße > 75 kw instal.leistung BHKW Wirkungsgrad im Jahresdurchschnitt > 30 % 7000 Bh/a mit mindestens 90 % der Nennlast Verfahrensauslegung: Reaktorbelastung > 2,5 kg/m³ d, bei > 20 Tagen Verweilzeit kostenfreies Grundsubstrat (Wirtschaftsdünger) und kostenarme Ko-Substrate (energiereiche Reststoffe,...) Wärmeverwertung TLL Jena, REINHOLD / 2002

28 Wirtschaftlichkeitskennziffern typgleicher Anlagen Reaktorgröße m³ Investition (ohne Förderung) Substrate Rindergülle Ko-Substrat Reaktorbelastung Erreichte mittlere Elektroenergieleistung Rückflussdauer Anlage A m³ Maissilage 1,6 kg/m³ d 161 kw > 16 Jahre Anlage B m³ Fette 2,6 kg/m³ d 338 kw 5,7 Jahre TLL Jena, REINHOLD / 2002

29 Wirkung von Preisen und Förderung auf Wärmeerzeugungskosten (Strohheizwerk 1,7 MW, Invest. 1 Mio. Euro) Wärmepreis Cent / kwh 10 8 Heizölpreis 50 ct 35 ct 20 ct Brennstoffpreis ( /t) Investförderung (%) CO2-Vergütung ( /t) Auslastung (VLh/a) TLL Jena, REINHOLD, BREITSCHUH / (1998)

30 Wirkung von Preisen und Förderung auf die Wärmekosten (Basis: Strohheizwerk 1,7 MW, 30% investive Förderung) Wärmekosten (frei Heizwerk) in Cent / kwh Heizölpreis 50 ct 35 ct 20 ct Kapitalbedingt Brennstoff Personal Wartung mit CO 2 - Vergütung von 25 / t 0 heutiger Stand Perspektive Brennstoff: Investsumme: Auslastung Stroh (59 / t) 1 Mio Volllaststunden Energiegetreide (72 / t) Volllaststunden TLL Jena, REINHOLD, 2002

31 Wirtschaftlichkeitsentwicklung der WW-Produktion /ha Gewinn bzw. Verlust 1200 Sachaufwand Flächenkosten 800 Gebäudekosten 400 Arbeitserledigungskosten (incl.l+v) 0 Kosten 2000 Erlöse 2000 Kosten 2005 Erlöse 2005 Kosten 2010 Erlöse 2010 Direktkosten (Saatgut, Dünger, PSM,...) Direktzahlungen Markterlöse TLL Jena, DEGNER / 2002

32 Wirtschaftlichkeitsvergleich Wintergerste und Holzhackschnitzelproduktion /ha Wintergerste bei 9 /dt Hackschnitzel bei 60 /t TS CO2-Kredit (150 ) Stilllegung Kosten Erlöse Kosten Erlöse Kosten CO2-Kredit (45 ) Lagerungskosten Sonstige Kosten Flächenkosten Arbeitserledigungskosten Direktkosten (Saatgut,...) Markterlöse Direktzahlungen TLL Jena, REINHOLD / 2002

34 Kontroverse Positionen in der Gesellschaft Ethische Einwände gegen die Verbrennung des Täglichen Brotes Neuer Intensivierungsschub in der Landwirtschaft durch NaWaRo TLL Jena, / 2002

35 Zustandskontrolle BETRIEBSMITTEL BODEN PRODUKT Mineraldünger Futtermittel B.-verbess.mittel Pfl.schutzmittel Futterzusatzstoffe Tierarzneimittel Saatgut S.-Rohstoffdünger Bioabfalldünger Beregnungswasser TIER BODEN PFLANZE FUTTER ÖLFRÜCHTE GETREIDE MILCH FLEISCH ERNÄHRUNGS- WIRTSCHAFT BODEN LUFT BELEBTE NATUR WASSER Umweltkontrolle TLL Jena, ECKERT, BREITSCHUH / Sept. 2002

36 Chancen und Erfordernisse für die landwirtschaftliche Bioenergiewirtschaft Hohe politische Wertung der nachwachsenden Energierohstoffe Rahmenbedingungen führen bei Windenergie (Stromeinspeisegesetz), Hackschnitzel (geringe Rohstoffpreise), Biogas (EEG) und Biodiesel (Steuerbefreiung) zu Wettbewerbsfähigkeit und Technologieentwicklung Die energetische Verwendung ackerständiger fester Biomasse erreicht gegenwärtig noch keine ausreichende Wettbewerbsfähigkeit zu Food- Produkten Genehmigungsbedingungen müssen Technologieentwicklung ermöglichen, auch um Technologieexport vorzubereiten TLL Jena, / 2002

37 Chancen und Erfordernisse für die landwirtschaftliche Bioenergiewirtschaft Durch Erzeugung und Verarbeitung von Bioenergierohstoffen wird der Landwirt zum Energiewirt. EU-Vorschläge zu NaWaRo in der künftigen GAP bedürfen einer intensiven Diskussion (ja zum CO 2 -Kredit; nein zum Anbauverbot auf Stilllegungsflächen). Für jeden Landwirtschaftsbetrieb bestehen sehr spezifische Möglichkeiten, Bioenergie zu gewinnen. Die öffentliche Diskussion zur energetischen Verwertung nahrungsfähiger Biomasse ist emotionalisiert und nicht am Nachhaltigkeitsgebot der Agenda 21 orientiert, TLL Jena, / 2002

38 Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft Prof. Dr. Gerhard Breitschuh Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena-Zwätzen Naumburger Straße Jena-Zwätzen Tel / TLL Jena, / 2002