TLL-Fachgespräch Energiepflanzen/NawaRo, Jena, Konservierungsalternativen und ihre Kosten

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Damian Wagner
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Ökonomische Bewertung Lohnt der Zuckerrübenanbau für Biogas? Stefan Hartmann, Helmut Döhler, TLL-Fachgespräch Energiepflanzen/NawaRo, Jena, 07.03.

1 Ökonomische Bewertung Lohnt der Zuckerrübenanbau für Biogas? Stefan Hartmann, Helmut Döhler, TLL-Fachgespräch Energiepflanzen/NawaRo, Jena, Gliederung Einleitung Was kostet der Anbau? Konservierungsalternativen und ihre Kosten Substrateigenschaften Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben auf die Biogasanlage Fazit

2 Einleitung Hoher TS- und Methanhektarertrag bei Zuckerrüben Alternative zum Maisanbau (Verhinderung von Biogas- Monokulturen) Nutzungsalternative für Zuckerrübenanbauflächen (Rückgang durch Zuckermarktordnung) Aber: Wenig Praxiserfahrungen mit ganzjährigen Konservierungsverfahren und Vergärung von Zuckerrüben Mittlere Biomasse- und Methanhektarerträge verschiedener Biogassubstrate Frischmasseertrag [t/ha] Methanertrag [m³/ha] Mais (m) Mais (h) Rübe (m) Rübe (h) WW-GPS Grassilage WW-Korn 0 Frischmasseertrag Methanertrag

3 Was kostet der Anbau? Annahmen: 120 kw-mechanisierung 4 km Transport bis zur Biogasanlage Rückführung der Gärreste; 40% des N-Entzugs aus Mineraldüngung Zuckerrübe: Mittlerer Ertrag 58 t/ha Hoher Ertrag 74 t/ha 6% Konservierungsverluste Silomais: Mittlerer Ertrag 50 t/ha Hoher Ertrag 60 t/ha 12% Konservierungsverluste Was kostet der Anbau? /t FM spezifische Produktionskosten bei unterschiedlichem Ertragsniveau Hohe Biomasseerträge erreichbar durch: 15 - gute Standorte 10 - Zuchtfortschritt 5 - späte Ernte (im Frühjahr?) 0 - Erhöhung der erntbaren Pflanzenmasse mittel (Entblatten hoch statt Köpfen) mittel hoch - Ertragssicherung Zuckerrübe durch Beregnung Mais (zusätzliche Kosten) - Gemeinkosten Pachtansatz Transport Ernte Anbau

4 Konservierungsalternativen und ihre Kosten Flüssigsilierung Konservierungsalternativen und ihre Kosten Quelle: Schlauchsilierung

5 Konservierungsalternativen und ihre Kosten Annahmen Mobile Rübenwäsche: Invest ; N=10 a Rübenzerkleinerung: Invest ; N=5 a Flüssigsilierung: Invest Betonbehälter 50 /t Lagerraum Invest Erdbecken 15 /t Lagerraum Schlauchsilierung: Einsilierung inkl. Schlauch und Flächenkosten 6,48 /t (Quelle: BUDISSA-BAG) Einbringung mit im Frontlader angebautem Rübenschnitzler 1,74 /t Konservierungsalternativen und ihre Kosten Arbeitsverfahren Rüben frei Biogasanlage Befüllen Waschmaschine Waschen Rübenzerkleinerung Lagerkosten Flüssigsilo Summe frei Fermenter Beschickung Schlauchsilierung Schlauchsilierung inkl. Flächenkosten Umschlag Schlauch Feststoff-eintrag inkl.zerkleinerung in Fermenter pumpen Einbringen über Feststoffeintrag 0,56 1,39 1,41 4,15 37,39 Flüssigsilierung Betonbehälter 29,47 Schlauchsilage 29,47 0,56 1,39 0,56 6,48 1,74 1,35 41,55

6 im Optimalfall Geringere Bereitstellungskosten Rübe Geringerer Invest bei Flüssigsilierung (Lagerung im Erdbecken statt im Betonbehälter) Keine Bodenplatte bei Schlauchsilage nötig (Ablage auf vorhandenen Flächen) Arbeitsverfahren Rüben frei Biogasanlage Befüllen Waschmaschine Waschen Rübenzerkleinerung Lagerkosten Flüssigsilo in Fermenter pumpen Summe frei Fermenter Beschickung Schlauchsilierung Schlauchsilierung inkl. Flächenkosten Umschlag Schlauch Feststoff-eintrag inkl.zerkleinerung Einbringen über Feststoffeintrag 0,56 1,39 1,41 1,52 29,98 Konservierungsalternativen und ihre Kosten -best case- Flüssigsilierung Erdbecken 24,74 Schlauchsilage 24,74 0,56 1,39 0,56 4,43 1,74 1,35 34,77

7 Kosten im Vergleich zu Mais Maissilage -best case - Anbau und Ernte Lagerung Einbringung Summe 29,06 4,87 3,05 36,97 29,47 7,52 37,39 24,74 4,84 29,98 Substrateigenschaften Vergleich Mais und Zuckerrübe TM otm Gasertrag Methangehalt Methanertrag Methanertrag [% von FM] [% von TM] [m³/t otm] [%] [m³/t otm] [m³/t FM] Maissilage Es werden 1,41 t benötigt um die Gasenergie von einer Tonne Maissilage zu ersetzen.

8 Kosten im Vergleich zu Mais Maissilage -best case - Anbau und Ernte 29,06 Lagerung Einbringung Summe 4,87 3,05 36,97 29,47 7,52 37, % Spezifische Kosten der Substratbereitstellung ,9 39,1 ct/m³ Methan 42,1 39,8 54,6 24,74 4,84 29,98 * 1,41 = 42,27 Einbringung Lagerung Ernte 10 0 Mais WW-GPS WW-Korn ZR Grassilage Anbau inkl. Direktkosten

9 Auswirkungen Rüben in Biogasanlagen: Einsparung Arbeitszeit Einbringung (Automatisierbar, in Substratkosten berücksichtigt) Geringerer Fermenterraumbedarf Höherer Lagerraumbedarf für Gärrest Geringerer Rühraufwand (durch geringeren TS-Gehalt) Sedimenteintrag (vollständige Reinigung nicht möglich, Resterdanhang von 0,5% (Sand) bis 2,5% (Ton), Sedimentaustrag notwendig!?!) Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben in einer 500 kw Biogasanlage Gülle Mais Zuckerrübe TM-Gehalt Substratkosten frei Fermenter Benötigter Fermenterraum Benötigter m³ Gärrestlagerraum Benötigte Rührarbeit Mehrkosten bei Rüben Gewinn Modellanlage Einheit t t t % m³ kwh/a Mais , Mais+Rübe , Rübe ,

10 Substrateigenschaften Vergleich Mais und Zuckerrübe Maissilage TM [% von FM] otm Gasertrag Methangehalt Methanertrag Methanertrag [% von TM] [m³/t otm] [%] [m³/t otm] [m³/t FM] Kosten im Vergleich zu Mais Anbau und Ernte Lagerung ??? Es werden 1,23 t benötigt um die Gasenergie von einer Tonne Maissilage zu ersetzen. Maissilage 29,06 4,87 29,47 7,52 -best case - 24,74 4,84 Einbringung 3,05 Summe 36,97 37,39 29,98 +/- * 1,23 = 36,87

11 Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben in einer 500 kw Biogasanlage Gasertrag 800 m³/t- Einheit Mais Mais+Rübe Rübe Gülle Mais Zuckerrübe TM-Gehalt Substratkosten frei Fermenter Benötigter Fermenterraum Benötigter m³ Gärrestlagerraum +687 Benötigte Rührarbeit Kostensenkung bei Rüben Gewinn Modellanlage Fazit t t t % m³ kwh/a , , , Biogasproduktion mit Zuckerrüben derzeit nicht günstiger als mit Mais, kann aber dennoch wirtschaftlich sein und zu weiteren Energiefruchtfolgen beitragen Flüssigsilierung rentabel wenn günstig produziert werden kann und wenn die Investitionskosten für den Lagerraum niedrig gehalten werden können Schlauchsilage teurer und sehr aufwendig in der Entnahme Anlagen müssen speziell auf den Einsatz von Rüben ausgelegt sein um die vorteilhaften Substrateigenschaften nutzen zu können Noch keine ausreichende Datenbasis für sichere Berechnungen (Rübenwäsche und schredder noch in der Entwicklung; Flüssigsilierung bisher wenig realisiert) Höhe der Silierverluste noch nicht ausreichend geklärt Weitere Effizienzsteigerung in der Kette anstreben (Trockenreinigung ausreichend?, Mehrfachnutzung Lagerkapazität, saisonaler Einsatz)

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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