Alternativen für Anbau und Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung

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1 Alternativen für Anbau und Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung Rüdiger Graß Fachgebiet Grünlandwissenschaft und Nachwachsende Rohstoffe

2 Verfügbarkeit der erneuerbaren Energieträger Wasser Wind Strom (17 %)* PV Solarkollektor Wärme (55 %)* Biomasse Geothermie Treibstoff (28 %)* * Anteil am Endenergieverbrauch

3 Ziel: Kombination von Ökologie, Ökonomie (Effektivität) und regionaler Wertschöpfung

4 Derzeit werden ca. 80 % der NAWARO-Flächen für die Biogasproduktion mit Mais bestellt (ca ha in 2007)! Bei Ausschöpfung des Potenzials (2-3 Mio ha Energie- Pflanzenanbau) und Beibehaltung der Fixierung auf den Mais würden auf deutlich mehr als 1/3 der Ackerfläche Mais angebaut werden (Futter und NAWARO). Umweltwirkung - Nachhaltigkeit??

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6 Auswirkungen von Maisanbau in Monokultur bzw. engen Fruchtfolgen: Bodenerosion Nitratauswaschung Zunahme von Krankheiten und Schädlingen vermehrter Pestizideinsatz Einsatz von Gentechnik!?

7 ökonomische Risiken bei Fixierung auf Mais Foto: LWK Niedersachsen

8 Auswirkungen auf die Gärbiologie bei Mono-Maisvergärung Verfügbarkeit und Bedarf an Nährstoffen und Spurenelementen bei der Vergärung nach Langhans, zitiert bei Franke 2006

9 Ziel: Kombination von Ökologie, Ökonomie (Effektivität) und regionaler Wertschöpfung

10 Das Zweikulturnutzungssystem kombinierter Anbau von einer Winter- und einer Sommerkultur im Laufe eines Jahres Ernte vor der Vollreife

11 Verlauf der Trockenmasseentwicklung verschiedener Energiepflanzen t/tm/ha Milchreife Vollreife Getreide W.Erbsen Raps u.a. Mais Sonnenblumen Zuckerhirse Hanf u.a März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt.

12 Pflanzen für das Zweikulturnutzungssystem Erstkulturen Weizen Roggen Triticale Winterhafer Raps Rübsen Weidelgras u.a. Wintererbsen Inkarnatklee Winterwicken Zweitkulturen Mais Sonnenblumen Zuckerhirse Sudangras Hanf Senf Phacelia Ölrettich Wicken Erbsen

13 Das Zweikulturnutzungssystem kombinierter Anbau von einer Winter- und einer Sommerkultur im Laufe eines Jahres Ernte vor der Vollreife Konservierung als Silage - Feuchtgutlinie reduzierte Bodenbearbeitung zur Zweitkultur Tolerierung von Wildpflanzen (mechanische Regulierung) Erhöhung der Arten- und Sortenvielfalt

14 Erstkultur Roggen und Wintererbsen

15 Erstkultur Raps (mit Mohn)

16 Erstkultur Getreidemischung

17 Zweitkultur Mais und Sonnenblumen

18 Zweitkultur Energiemais

19 Zweitkultur Energie Sonnenblumen

20 Zweitkultur Topinambur

21 Zweitkultur Zuckerhirse

22 Gesamterträge von zwei Kulturen 2006 Zweitkultur Erstkultur Mais (nach abgefr. Senf) Sonnenbl.(nach abgefr. Senf) Winterrübse/Mais Winterrübse/Sonnenblume Roggen/Mais Roggen/Zuckerhirse Roggen/Mais-SB Ro-W-Erbse/Mais Ro-W-Erbse/Sonnenblume Ro-W-Erbse/Mais-SB Ro-Gerste/Sudangras Ro-Gerste/Mais-SB-Amaranth t TM/ha

23 Trockenmasse- und Methanerträge von Energiepflanzen im Zweikulturnutzungssystem (2006) (FNR-Verbundvorhaben, Teilprojekt 6) r tr a g [t T M h a -1 ] B io m a s s e e r Hauptkultur- Nutzung Winterung Sommerung Zwischenfrucht Methanertrag Zweikultur- Nutzung M e th a n e r tr a g [C H 4 m ³ h a -1 ] 0 Mais Sobl. Roggen Energie Roggen Brot Mittel Mais Sorghum Sobl. Mais-Sobl. Mittel 0 Quelle: Heuser et al., 2007

24 Erzeugungskosten pro kwh Energie (nach Dederer 2007) ,82 10,11 9,64 9,88 9,19 8,91 7,84 7,94 7,40 7,51 7,71 6,99 6,80 5,98 Cent/kWh Silomais 14 t TM Silomais 17 t TM Silomais 20 t TM GPS 12 t TM Klee-Gras 13 t TM Getreide 7,7 t TM Grassilage 9 t TM Grassilage 11 t TM Sudangras 15 t TM Grünrog. 6 t TM+SM 14 t TM Grünrog. 6 t TM+SM 17 t TM GPS+Sudangras 22 t TM GPS+Hirse 22 t TM GPS+Hirse 24 t TM

25 Voraussetzung: ausreichende Wasserversorgung!!

26 weitere bisher wenig genutzte Potenziale Perspektive: Erhalt und Nutzung der Landschaft Perspektive: Alternative Nutzungsverfahren

27 Quelle: Kaiser, 2006

28 Hintergrund und Problemstellung Schwierige Perspektiven für den Erhalt artenreichen Grünlands durch traditionelle tiergebundene Nutzung Bioenergetische Nutzung extensiven Grünlands bislang von geringer Bedeutung Herkömmliche Biogastechnik: Geringe Methanausbeute Heuverbrennung: Lange Feldphase, Asche- und Emissionsverhalten, sowie Korrosivität Von vollständiger Vernichtung bedroht Stark gefährdet Gefährdet (Bundesamt für Naturschutz, 2006)

29 vielfältige Biomasse Silage mechanische Entwässerung G eh alte in % T S 2 1,5 1 0,5 Roggen frisch gepreßt Presssaft Pressgut 0 N P K Ca Mg Na Cl Trocknung Brennstoff Fermentation Biogas CH 4 Dünger Pelletierung Verkauf BHKW Strom Wärme Zentrale Verarbeitung

30 Bioenergetische Nutzung des Grünlandes Kalium-Gehalte in der Silage und im Presskuchen (PK) nach Maischung K (% de er TM) Silage Silage PK 5 C PK 60 C PK 80 C Nordhess. Löß Hohe Rhön Hochschwarzwald - Intensivgrünland (Dt. Weidelgras, Knaulgras) - Goldhaferwiese - Borstgraswiese - Magerrasen - Kleinseggen-Ried - Hochstauden-Flur (Beyrich, unveröffentlicht; Bedenk; unveröffentlicht; Emmanuel, unveröffentlicht)

31 Bioenergetische Nutzung des Grünlandes Stickstoff-Gehalte in der Silage und im Presskuchen (PK) nach Maischung N (% de er TM) Silage Silage PK 5 C PK 60 C PK 80 C Nordhess. Löß Hohe Rhön Hochschwarzwald - Intensivgrünland (Dt. Weidelgras, Knaulgras) - Goldhaferwiese - Borstgraswiese - Magerrasen - Kleinseggen-Ried - Hochstauden-Flur (Beyrich, unveröffentlicht; Bedenk; unveröffentlicht; Emmanuel, unveröffentlicht)

32 Erhaltung durch regionale Wertschöpfung

33 Biomasse = CO 2 - neutrale Energie zusätzlich zusätzlich zusätzlich ökologische Nebeneffekte Bodenschutz Trinkwasserschutz Vielfalt von Fauna und Flora Erholungswert der Landschaft Erhaltung genetischer Ressourcen ökonomische Nebeneffekte Deviseneinsparung Erhöhung der regionalen Kaufkraft Schaffung von Arbeitsplätzen Entwicklung alternativer Betriebszweige landwirtschaftliche Nebeneffekte Erweiterung der Fruchtfolge Optimierung der Nährstoffkreisläufe Nutzungsoptionen für vielfältige Aufwüchse