Praxisbeispiel im Fokus: Thermische Verwertung von Schnittgut aus extensivem Grünland

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1 Naturschutz und Landwirtschaft im Dialog - Grünland im Umbruch Bundesamt für NaturschutzInternationale Naturschutzakademie Insel Vilm Praxisbeispiel im Fokus: Thermische Verwertung von Schnittgut aus extensivem Grünland Dr. Katja Gödeke Projekt GNUT Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft 29. April 2009

2 Gliederung Bestandsaufnahme Grünland Möglichkeiten der Verwertung von Grünlandaufwüchsen Projekt GNUT Erste Ergebnisse zur thermischen Verwertung von extensiven Grünlandaufwüchsen Ausblick

3 Bestandsaufnahme Grünland

4 Fläche (in ha) Flächenentwicklung von 1950 bis 2007 in Deutschland ,59% -8,64% -29,52% (C)opyright Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2009 und Statistisches Amt der DDR (bis 1989); Werte sind von 1950 bis 1989 addiert (DDR+alte BRD) Anmerkungen: * Infolge der Einführung einer unteren Erfassungsgrenze bei der Bodennutzungshaupterhebung sind die Ergebnisse ab 1979 mit denen der Vorjahre nicht voll vergleichbar. ** Ab 1992 wurde der Anteil Stilllegungsfläche als Brache aus der LN genommen, wurden NaWaRo s angebaut zählte es zur LN. ***Im Jahr 1999 wurde die Erfassungsgrenze von 1 ha auf 2 ha heraufgesetzt. * ** * ** * ** LN AF GL *** *** *** Grafik:

5 Fläche (in ha) Flächenentwicklung von 1950 bis 2007 in Deutschland (bis 1989 getrennt) LN-BRD AF-BRD GL-BRD Anmerkungen: siehe vorige Folie LN-DDR AF-DDR GL-DDR ,21% -8,90% -5,44% -6,80% (C)opyright Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2009 und Statistisches Amt der DDR (bis 1989) * * * -21,66% -2,59% ** ** ** ges. BRD -5,98% *** -0,79% *** -13,22% *** Grafik:

6 Bestandsaufnahme Grünland aus: Situationsbericht 2009, Deutscher Bauernverband

7 Nutzung der Grünlandflächen Fläche (ha) GL WiMäW Wi Mäw Almen StrW Hu Still Bra 0 * *keine Erhebung Quelle: Statistisches Bundesamt GENESIS online 2009

8 Zukünftiger Bedarf an Futterfläche (EU 27) GVE [Mill.] / Dauergrünland [Mill.ha] LSU GVE total gesamt LSU GVE total gesamt trend (Trend (r2 = 0.97) R²=0,97) permanent Dauergrünland grassland permanent Dauergrünland grassland (Trend trend R²=0,67) (r2 = 0.67) permanent Dauergrünland grassland pro GVE per LSU permanent Dauergrünland grassland pro GVE per LSU (Trend trend R²=0,99) (r2 = 0.99) Grünland [ha/gve] 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 60 0, Quelle: Prochnow et al. 2008

9 Möglichkeiten der Verwertung von Grünlandaufwüchsen

10 Verwertungspfade von Grünlandaufwüchsen Energetische Verwertung Biogas BTL-Kraftstoff Bioethanol Verbrennung Stoffliche Verwertung Chemikalien Fasern Futter Weide Wiese

11 Anforderungen an Grünlandaufwüchse Material ist aufbereitet Nutzung für frisch siliert getrocknet Intensität Schnitte Viehfutter X X X hoch mind. 3 Biogas X X - hoch mind. 3 Kraftstoff - - X gering 1-2 Verbrennung - - X gering 1-2 Chemikalien X (X) X hoch mind. 3 Fasern X - - gering 1-2 Um wirtschaftlich zu sein, muss nicht nur die Qualität erreicht, sondern auch die nötige Masse geerntet werden!

12 Projekt GNUT Das Verbundprojekt GNUT wird vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert.

13 Biomassebereitstellung von repräsentativen Dauergrünlandtypen Grünlandnutzung: (GNUT) Biogas Naturschutz Futter Projekt GNUT Thermische Verwertung

14 Gesamtkonzept Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL) Bestandesführung Biogasproduktion zur Biogas- und Methanausbeuten Biomassebereitstellung von repräsentativen Dauergrünlandtypen Biomassebereitstellung Ertrag und Qualität zur Biogasproduktion zur Verbrennung Ökonomische Produktionsbewertung anhand der Bereitstellungskosten Analytik Verbrennungseigenschaften Versuch/Praxis Ökonomische Bewertung der Verfahrensketten GNUT Ökologische Bewertung der Biomassebereitstellung und Verwertungsverfahren Hochrechnungen des verfügbaren Dauergrünlandaufwuchses zur energetischen Verwertung Gesamtbewertung

15 Erste Ergebnisse zur thermischen Verwertung von extensiven Grünlandaufwüchsen

16 - Thermische Verwertung GNUT-Verbrennung FKZ ; Laufzeit Niedersachsen: Sachsen: Thüringen: Bayern: Brandenburg: Standorte: Feuchtwiese (Wiesenbrütergebiet) SeggenRied (artenarm) KohlDistelwiese (mit Mädesüß überprägt) GoldHaferwiese (typische Ausprägung) StreuWiese (sehr artenreich) Niedermoor RohrglanzGraswiese (Dominanzbestand) Parzellenversuche auf Praxisflächen!

17 Versuchsanlage GNUT-Verbrennung Standort Var. 1 Var. 2 Var. 3 Var. 4 NI SR 2 Schnitte (AJuli+MSept.) 1 Schnitt (EJuli/AAug.) 1 Schnitt (M/ESept.) S. alle 2 J. (ESept.) BB RG 2 Schnitte (MJuni+MSept.) 2 Schn. (K) (MJuni+MSept.) 1 Schnitt (MSept.) S. alle 2 J. (MSept.) SN KD 2 Schnitte (EJuni+MSept.) 2 Schnitte (EJuli/MOkt.) 1 Schnitt (MAug.) S. alle 2 J. (MAug.) TH GH 2 S. (NPK) (EJuni+MSept.) 2 S. (PK) (EJuni+MSept.) 2 Schnitte (EJuni+MSept.) S. alle 2 J. (MSept.) BY SW 1 Schnitt (MAug.) 1 Schnitt (MSept.) 2 Schnitte (Juli+Sept.) S. Alle 2 J. (Sept.) Varianten mit Düngung

18 Klimatische Bedingungen am Standort durchschn. Niederschlagssumme (lm) Niederschlagssumme 2008 durchschn.temperatur (lm) durchschn. Temperatur Temperatur (in C) * Niederschlag (in mm) 0 0 SW SR GH KD RG * Beim DWD fehlt der Niederschlagswert für April 2008, deshalb ist von einer höheren Menge auszugehen

19 GH (NPK) 2S GH (PK) 2S GH 2S GH (RS) SR 2S SR früh (Aug.) SR spät (Sept.) KD früh 2S KD spät 2S KD KD (RS) RG 2S RG (K) 2S RG spät RG (RS) SW früh SW spät SW 2S SW (RS) Trockenmasseertrag (in dt/ha) Trockensubstanzgehalt (in % der FM) Jahres-Erträge 2008 (einjährig!) TM-Ertrag TS-Gehalt

20 GH (NPK) GH (PK) GH GH (RS) SR (Juli) SR früh (Aug.) SR spät (Sept.) KD früh KD spät KD KD (RS) RG RG (K) RG spät RG (RS) SW früh SW spät SW SW (RS) GH (NPK) GH (PK) GH SR (Sept.) KD früh KD spät RG RG (K) SW Trockenmasseertrag (in dt/ha) Trockensubstanzgehalt (in % der FM) Erträge je Aufwuchs (einjährig!) TM-Ertrag TS-Gehalt 1.AW 2.AW

21 Wasserstoff- und Sauerstoffgehalt in den Pflanzen 6,2 H %TS O 6,1 6,0 5,9 5,8 5,7 5,6 5, ,4 0 RG RG (K) RG spät RG (RS) RG RG (K) SW früh SW spät SW SW (RS) SW SR (Juli) SR früh (Aug.) SR spät (Sept.) SR (Sept.) KD früh KD spät KD KD (RS) KD früh KD spät GH (NPK) GH (PK) GH GH (RS) GH (NPK) GH (PK) GH Holz H-Gehalt in % der TM O-Gehalt in % der TM 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW Berechnung Heizwert (Hu(wf)) nach GEMIS Heizwert = [(C org (TM)/100) * 34,8] + [(H (TM)/100) * 93,8] + [(S t (TM)/100) * 10,46] + [(N t (TM)/100) * 6,28] [(O 2 (TM)/100) * 10,8]

22 Schwermetallgehalte in der Biomasse (1) 3,0 Cr Hg As Cd Pb Tl Cr-Grenzwert: 8 mg/kg TM Cr-Wert 8,18 mg/kg TM 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 RG RG (K) RG spät RG (RS) RG RG (K) SW früh SW spät SW SW (RS) SW SR (Juli) SR früh (Aug.) SR spät (Sept.) SR (Sept.) KD früh KD spät KD KD (RS) KD früh KD spät GH (NPK) GH (PK) GH GH (RS) GH (NPK) GH (PK) GH Gehalte in mg/kg TM 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW Grenzwerte nach DIN 51731

23 Schwermetallgehalte in der Biomasse (2) 5,0 4,5 4,0 Gehalte in mg/kg TM 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Cr Hg As Cd Pb Tl 0,0 RG SW SR KD GH Holz

24 Fazit Zitat zu Erfahrungen beim Pelletieren von Stroh bzw. anderer halmgutartiger Biomasse Beachte: Jedes Bündel Stroh hat seine eigenen, speziellen Eigenschaften! Besonders zu beachten von Pelletierern, Ofenherstellern, Analysten und Behörden Aus: Praxiserfahrung bei der Kompaktierung von halmgutartiger Biomasse Vortrag zur 1. Internationalen Fachtagung - Strohenergie 2008 am 3. und 4. April 2008 auf dem Beutenberg-Campus Jena von Dipl.agr.Ing. B. Pilz, PTG Pelletier- und Transportgesellschaft mbh Flurstedt

25 Ausblick

26 Praxisverbrennungsversuche, Emissionsmessungen NO x [mg/nm 3, tr.;13% O 2] WWSP GTP MP WWSP/HP MP GTP/HP HP y = 600,09x 0,4605 R 2 = 0, ,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Stickstoffgehalt Brennstoff [% d.tm]

27 Standorte: Projektteil Vergärung Niedersachsen: intensive Weidelgrasweide Nord-West Bayern: Sachsen: Thüringen: Brandenburg: GNUT-Biogas intensive Weidelgrasweide Süd (Allgäu) Auen-Fuchsschwanzwiese (Mulde- Aue) frische Glatthaferwiese Niedermoorgrünland Nord-Ost

28 Verfügbarkeit von Grünland Hochrechnung anhand von tatsächlich erhobenen Daten und Übertragbarkeit auf andere Regionen da Grünlandtyp-gebunden! Standorte/Modellregionen Verbrennung Vergärung Bestandesführung Vergärung

29 Projekt GNUT Naturschutz und Landwirtschaft im Dialog -Grünland im Umbruch Bundesamt für Naturschutz- Internationale Naturschutzakademie Insel Vilm Vielen Dank! Kontakt: Dr. Katja Gödeke Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft PD Dr. Hans Hochberg Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft