Referent Hans-Moritz von Harling Viessmann Akademie

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1 Hauptverbandstagung HLBS Die Viessmann Holzfelder Bericht: 8 Jahre KUP-Praxis Referent Hans-Moritz von Harling Viessmann Akademie Seite 1

2 Nachhaltigkeitsstrategie Viessmann In der Organisation verankert Produktnutzung Strategie + Controlling Logistik Aufbereitung & Recycling Vertrieb Forschung & Entwicklung Produkte + Prozesse Produktion Beschaffung Als Familienunternehmen bekennt Viessmann sich zum Prinzip der Nachhaltigkeit. Ressourcen + Infrastruktur Mitarbeiter + Arbeitsumfeld Seite 2

3 Energieeffizienz und Erneuerbare Energien Innovatives Energiekonzept auf der Erzeuger- und Verbraucherseite CO 2 : t t Fossile Endenergie: 105 GWh - 23 GWh Einsparung fossiler Energie: t Effizienz: - 22% - 19 GWh Substitution: - 18% t - 80% - 66% - 27 GWh Öko-Strom: - 26% fossile Energie: GESAMT: - 66% CO 2 : t 36 GWh Effizienz Ergebnis: Reduzierung des fossilen Energieverbrauchs um zwei Drittel und CO 2 -Minderung um 80 Prozent. (2012) Substitution Öko-Strom Effizienz Plus Vorlage 3 12/2013

4 Effizienz Plus Ergebnis 2013 im Vergleich zu politischen Zielen 2050 Steigerung der Energieeffizienz, Minderung CO 2 CO2 Fossile Brennstoffe Anteil Erneuerbare Energien CO2 Fossile Brennstoffe Anteil Erneuerbare Energien 60% 60% -80% -70% -80% -70% Nachweis am Beispiel des eigenen Standorts, dass die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung für 2050 bereits heute, mit marktverfügbarer Technik, erreichbar sind Effizienz Plus Vorlage 4 12/2013

5 Komplettangebot Heiz- und Kältetechnik, Klima, Lüftung Ein- und Zweifamilienhaus Mehrfamilienhaus Industrie Gewerbe Kommunen Nahwärmenetze Heiztechnik Kältetechnik Flächenvertrieb Komplettangebot für alle Energieträger und Anwendungsbereiche von 1 kw bis 116 MW Anlagentechnik Seite 5

6 Cluster: Viessmann Bioenergie Alle Komponenten eines Bioenergiedorfes sind am Standort Allendorf vereint Best-Practice-Beispiel: a) Eigenbetrieb; b) Eigenversorgung Biogasanlage (Trockenfermentation) Biogas-Einspeiseanlage PV-Freiflächenanlage -Bioenergiedörfer BioErdgas-BHKW; Biomassekessel Effizientes Nahwärmenetz Best-Practice-Beispiel Projektentwicklung Planung Eigenbetrieb Wartung & Service F+E, KVP Schulungsraum S 1.6 Holzfelder (KUP) Biomasse-Schaugarten Folie 6

7 Das Projekt KUP: ein wichtiger Baustein für Effizienz plus Seit 2006 Ankauf landwirtschaftlicher Flächen (momentan ca. 170 ha) für den Anbau von Pappel und anderen schnellwachsenden Energiegehölzen; Zielgröße 200 ha Arrondieren von Klein- und Kleinstflächen (durchschnittliche Parzellengröße ehem. <1ha) zu naturräumlich und wirtschaftlich sinnvollen Einheiten (ca ha) Auswahl und Anlage der Flächen in Zusammenarbeit mit Eigentümern, Bewirtschaftern, Gemeindevertretern, Bauernverband, Naturschutzbehörde, Landwirtschaftsamt, Jagdpächtern u.v.m. => Der großflächige Einfluss wird auf mehrere Gemeinden verteilt, wobei eine Einbindung aller Projektbeteiligten im Vordergund steht Seite 7

8 Standortbeschreibung Oberes Edertal / LK Waldeck-Frankenberg Hessisch Sibirien Höhenlagen: ca m.ü.nn Oberer Buntsandstein, Schiefergeröll- und Grauwackeauflagen Jahresdurchschnittstemperatur 6,5 8,5 C Jahresniederschläge: mm / Jahr Bodenqualität: 15% durchschnittl, 60% unterdurchschnittl., 25% ungünstig Ca ha Wald Ca ha landwirtschaftlich genutzte Fläche im LK Wa-Fkb ( Acker Grünland) Ackernutzung: 60% Getreide (Weizen (40%), Wintergerste (33%), Roggen, Triticale (12%)) Körnerraps (15%), Mais (12%), Rest Kleegras, sonstiges Grünlandnutzung: Futtergewinnung 3-4 Schnitte (2/3), staatl. Extensivierungsprogr. (35%) Von. Ca Betrieben ca im Nebenerwerb Durchschnittlich 0,85 GV/ha Seite 8

9 Für die Anlage von KUP bevorzugte Flächen kleine Felder ungünstig geformte Felder zur Vernässung neigende Flächen starke Hangneigung stark steinige Flächen Entfernt von der Hofstelle gelegene Flächen Seite 9

10 Steckbrief Pappel (populus), allg. Sortenwahl: Vor allem Hybride der Balsampappel und untereinander gekreuzte Hybride sind den Schwarzpappelhybriden bei der Anlage von Kurzumtriebsflächen vorzuziehen höhere Wuchsleistung stärkeres Regenerationsvermögen (Wiederausschlagsfähigkeit nach der Ernte) Einmal Pflanzen => mehrmals Ernten besseres Resistenzverhalten gegen Rinden- und Blattkrankheiten Bedeutendste Arten: p. Maximoviczii (Asiatische Balsampappel), p. trichocarpa (Amerik. B.) Breites Spektrum an Standortansprüchen: Sand (leicht) bis Lehmböden (schwer). Gute Zuwachsleistungen auch bei nur mittlerer Nährstoffversorgung (im Durchschnitt >10 t TM*ha*a entspricht ca. 50 MWh*ha*a) Kurze Umtriebszeiten von 3-9 (-20) Jahren möglich Der Pflanzverband ist in Abhängigkeit zur vorgesehenen Umtriebszeit (Erntezyklus) zu wählen. Überlegungen zur evtl. Bodenbearbeitung und Erntetechnik sollten bereits bei der Wahl des Pflanzverbandes hinzugezogen werden. Für die Pappel wird momentan die Einzelreihe als besonders sinnvoll erachtet. Seite 10

11 Schritte auf dem Weg zur Umsetzung Frühzeitige Zusammenarbeit mit Frühzeitige Zusammenarbeit mit Naturschutzbehörde Wasserwirtschaftsamt Gemeinden und Kommunen Landwirtschaftsverwaltung Kreisbauernverband Naturschutzverbände Jagdgenossenschaften und pächtern Arrondierung von Kleinstflächen (<1ha zu wirtschaftlich sinnvoll nutzbaren Schlaggrößen) Informationsveranstaltungen Auswahl der Pflanzen Reihenausrichtung erfolgte individuell über die Fläche Seite 11

12 Seite 12 Regionale Flächenausdehnung der Holzfelder (KUP) Im Umkreis von 20 km um die Hauptverwaltung wurden ca. 170 ha bepflanzt

13 Prozesskette Stecklingsproduktion und Lagerhaltung Einschneiden zu Stecklingen mit Kreissäge in der Werkshalle Das Einschneiden mittels Kreissäge sollte mit scharfem Sägeblatt erfolgen um glatte Schnittflächen zu garantieren Das Sortieren (Dicke: 8mm -20mm) sollte im Zuge der Einlagerung erfolgen; auf der Pflanzmaschine ist dafür keine Zeit! Einlagern in Kisten zur Kühlung in der Wildkammer ( + 0 C) Seite 13

14 Überblick über die gängigen Pflanzmethoden (Auswahl) Egedal Energy Planter Befüllung mit Ruten --> Verarbeitung zu Stecklingen kann entfallen Leistung: ca. 1 ha / Std Diemelstädter Pflanzmaschine Technisch kaum anfällig tiefer Pflanzspalt auch bei hochanstehender fester Pflugfurche Leistung: ca. 1/3 ha / Std Mögliche Alternative: Handpflanzung (insbes. bei Kleinflächen) wetterunabhängig, technisch nicht anfällig, Leistung: Personaleinsatz abhängig Alasia - EnergiePlant Neuentwicklung, technisch sehr anfällig Stecklinge werden geschossen (ohne Pflanzspalt) Leistung: max. 5 ha / Tag 14

15 Sortenwahl populus Bereits im Frühjahr 2007 wurden Sorten gewählt die neben geringen bzw. breiten Standortansprüchen und hohen Massenzuwächsen insbesondere auch eine hohe Resistenz gegen Schädlingsbefall (Pappelblattkäfer, Rostpilz) aufweisen. Auch die Wildverbißschäden sind für die ausgewählten Sorten erfahrungsgemäß gering Die Sorten Rochester, Beaupre, Donk, Rap, Raspalje, Unal, Japan105, Münden, Trichobel u.v.m. haben sich aus einzelnen z.t. auch mehreren der o.g. Gründe für weniger tauglich erwiesen. Auf den Viessmann-Holzfeldern sind insbesondere folgende Sorten angebaut: Abb.: Holztrockenmasseertrag versch. Pappelsorten bei der 1. Ernte nach 3 jährigem Umtrieb Max1-4 (Mehrklonsorte): hohe Ertragsleistung Androscoggin & NE42/Hyb275: für kühle Lagen Muhle Larsen: mittlere bis hohe Ertragsleistung

16 Austrieb der im Frühjahr gepflanzten Stecklinge (14. Mai) Beobachtungen: Stecklinge treiben sichtbar aus und entwickeln optimales Blattwachstum ohne nennenswerte Ausfälle Stellenweise sehr starke Begleitvegetation die wachstumshemmend wirkt. Einsatz von Herbizidmitteln ca. im Juli zwingend erforderlich 16

17 Anwachsen der im Frühjahr gepflanzten Stecklinge Beobachtungen: Populus Max 1-4 Pflanzenwachstum entwickelt sich unterschiedlich: Kleinflächig Totalausfälle. Ursache: Vermutlich Wasser- und Nährstoffmangel Großflächig hervorragender Anwuchserfolg u.a bei optimalen Wetter- und Bodenverhältnissen Augenscheinlich sortenspezifische Unterschiede 17

18 Ertrag der gepflanzten Stecklinge Zuwachs: jährlich ca. 10 t Trockenmasse (TM*) pro ha Energiegehalt: 5 MWh pro t TM jährlicher Energiezuwachs = 50 MWh = kwh Juni 3. Jahr Öläquivalent: 10 kwh pro Liter Heizöl ( kwh / 10 kwh/lit. = Liter) Ernteertrag: 5000 Liter Heizöl-Äquivalent wachsen pro Jahr und Hektar Juli 2. Jahr August 1. Jahr Steckling 1. Jahr zweijährige Pflanzen: Höhe bis 4m, Durchmesser bis 4cm 18 * absolut trocken; Wassergehalt 0%

19 Entscheidung zum Erntezeitpunkt Biomassezuwachs, Einzelbaum *1) Biomasse in kg 3 Der Mehrzuwachs in höherem Alter ist größer, als der Neuzuwachs nach einer Ernte. Erwarteter *2) Biomasse Mehrzuwachs theoretisch in höherem Alter Biomasse tatsächlich 1. Umtrieb Ernte Alter der Stämme Die KUP-Pappeln haben im Alter 5 noch nicht ihren höchsten Zuwachs (t/a) erreicht. Der Erntezeitpunkt sollte verschoben werden, und zwar bis der Zuwachs kulminiert, d.h. der lfd. jährliche Zuwachs (t/a) maximal ist! (Erwartung: >8 Jahre) *1) Hier am Beispiel: KUP Battenfelder Driescher, Schlag 11, Quelle: Projektwoche der HSWT bei Viessmann, März 2015 *2) aus: Züchtung, Anbau und Leistung der Pappel, Fröhlich u. Grosscurth, 1973 Biomasse tatsächlich 2. Umtrieb = Neuzuwachs nach der Ernte Biomassewachstum in KUP

20 Kontinuierliche Steigerung der durchschnittl. Jahreszuwächse Biomassezuwachs, Einzelbaum *) Biomasse in kg 3 Der Zuwachs im 2. Umtrieb ist höher, als im 1. Umtrieb Erwarteter Biomasse Mehrzuwachs theoretisch in höherem Alter Biomasse tatsächlich 1. Umtrieb Pflanzjahr Alter der Stämme Die jährlichen Zuwächse eines Wurzelstockes steigen mit dem Alter an! *) Hier am Beispiel: KUP Battenfelder Driescher, Schlag 11 Quelle: Projektwoche der HSWT bei Viessmann, März 2015 Biomasse tatsächlich 2. Umtrieb Die durchschnittlichen Erträge bezogen auf die Gesamtleistung (hier: 20-Jahres-Zeitraum) steigen mit fortschreitendem Wurzelwachstum (Laufzeit). Ernte Biomassewachstum in KUP

21 Prozesskette Brennstoffernte, -aufbereitung und -bereitstellung Mäh-Häcksler: Fällen und Hacken des Holzes Einblasen auf Container Transport der Hackschnitzel Trocknen an Belüftungsanlage (z.b. Miete, Dombelüftung o.ä.) Transport der Hackschnitzel Es wurden bereits versch. Erntetechniken eingesetzt. Holzfeld (KUP) Zentrales Zwischenlager Energiezentrale Werk I Mäh-Sammler: Fällen und Sammeln der Hölzer Ablegen zur Lufttrocknung der Ruten auf dem Feld Hacken am Feldrand Transport zum zentralen Zwischenlager 21

22 Untersuchungen 2013 Lagerungsversuche Lagerung unter Dach Lagerung im Freien Unterschied zwischen Anfall und Bedarf des Erntegutes aus der Kurzumtriebsproduktion Problem: Bei der Lagerung von Hackgut mit hohem Wassergehalt (Ernte: ca % Wassergehalt) kommt es durch die mikrobielle Aktivität von Pilzen und Bakterien zu einem Substanzabbau (ca. 1,4 bis 3,3 % der Trockenmasse pro Monat) Möglichkeit um dem Substanzabbau entgegenzuwirken: Möglichst grobe Materialstruktur bei Langzeitlagerung zur Verbesserung des Luftzutritts und damit der Wärme- Feuchtigkeitsabfuhr. Erntevorsatz JENZ GMHS 100 soll die gewünschte Materialstruktur produzieren. Untersuchung: Vergleich von zwei Lagerungsarten (unter Dach / im Freien) im Hinblick auf die Trockenmasseverluste und die eingesetzte Erntetechnik (JENZ GMHS 100). Seite 22

23 Verbiss: KUP Laisa vs. KUP Battenfeld Wildschäden Laisa_Max_ges Wildschäden Battenfeld_M-L_ges 1; 0% 5; 2% 1; 0% 5; 2% 24; 8% 60; 20% 3; 1% 53; 18% 214; 71% Keine Schädigung Verbiss Verbiss mit Termkn. Fegen/Schlagen Fegen/Schl. + Verb. Fegen/Schl. + Termkn. 215; 72% 19; 6% Keine Schädig Verbiss Verbiss mit Ter Verbiss Hase Fegen/Schl. +

24 Kosten in Abhängigkeit vom Energieträger Beispiel: Viessmann Werke, Allendorf) Kosten in Preis für Hackschnitzel in IV ,39 pro Tonne w 35% entspricht 157,35 / t TM Pappel Preis für Heizöl am ,52 pro 100 Liter HEL Einsparung > /a ==> Umrechnung: 1 t TM Pappel = 5 MWh = 500 Liter Heizöl <== Quelle => preisindex => HHS Preise pro 100 Liter inkl. MwSt. bei 3000 Liter Abnahme für Heizöl EL nach DIN mit max. Schwefelgehalt von 0,005 % Viessmann Werke Allendorf, Energiezentrale, nur HHS-Verbrauch 2012 / t TM Pappel / 100 Liter HEL 24

25 Energieaufwand im KUP-Anbau Anteile der einzelnen Verfahrensschritte am Gesamtenergieaufwand Anbau & Pflege; 0,091 Anbau & Pflege Ernte Ernte; 0,188 Transport und Logistik Energiegehalt HHS 98% Energieaufwand; 2% Rekultivierung Energiegehalt HHS Transport und Logistik; 0,440 Rekultivierung; 0,057 [in MWh/(ha a)] Annahmen: Energiegehalt HHS: Zuwachs: 7 t TM/(ha*a) ; Heizwert: 5 MWh/t TM Ernte: Mähhäcksler (Mittelwert aus drei- und fünfjährigem Umtrieb) Transport und Logistik: Container-LKW; Entfernung < 60 km Quelle: Susanne Wangert, Bachelorarbeit Erstellung einer CO2-Bilanz konventioneller Agrarholzkulturen,, Uni Bonn/Viessmann, 2012 Seite 25

26 Vielen Dank! Viessmann Werke Allendorf Hans-Moritz von Harling Projektleiter Biomasse Tel.: Fax.: HALH@viessmann.com 26