Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft

Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft Prof. Dr. Gerhard Breitschuh Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena-Zwätzen Naumburger Straße 98 07743 Jena-Zwätzen Tel. 03641/683-200 www.tll.de email: g.breitschuh@jena.tll.de TLL Jena, / 2002

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

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

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

Preisentwicklung bei Rohöl 1960-2001 1 Barrel ~ 159 Liter Quelle: TECSON TLL Jena, REINHOLD / 2002

Anteil erneuerbarer Energieträger am Bruttoinlandsenergieverbrauch Schweden Finnland Österreich Portugal Dänemark Italien Frankreich Spanien Griechenland Deutschland Niederlande Irland Luxemburg Belgien VK Zielwert der EU für 2010 1990 2000 EU 15 0 5 10 15 20 25 30 Anteil in % Quelle: Eurostat TLL Jena, REINHOLD, WEIDEMANN / 2002

Nutzung alternativer Energieträger (in TWh/a) Photovoltaik Photovoltaik Geothermie 1 : 100 Geothermie Windenergie Windenergie 0 2 4 6 8 10 Wasserkraft Stand 1995 möglich in 2010 Biomasse 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 TLL Jena, REINHOLD, BREITSCHUH / 2002

Biomassepotenzial und PEV in Thüringen 200.000 TJ/a 150.000 100.000 50.000 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

Wachstumsraten der Energiequellen 1990 2000 9 8 8 7 Wachstumsraten % / a 6 5 4 3 2 1 1,5 1,8 2 3,5 0-1 -0,5 Kohle Erdgas Kernenergie Erdöl Hydro Erneuerbare Energien TLL Jena, WEIDEMANN / 2002 Quelle: Shell

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

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

Anteil der Landwirtschaft an der Gesamtemission Deutschlands ( 1 022 Mio. t CO2 Äquivalent) CO 2 3,1 % davon Landwirtschaft N 2 O 52,5 % 85 900 t CO 2 -Äquivalent CO 2 N 2 O CH 4 45,0 % = 8,4 % CH 4 Industriegase TLL Jena, BREITSCHUH, ECKERT / 2002

Minderungspotenzial für CO 2 -Äquivalent in der Landwirtschaft Thüringens (t/ha) Status quo 2000 5,0 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 10 000 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

Wirkung von Minderungsmaßnahmen auf die Emission von Treibhausgasen spez. Emission (kg CO 2 -Äq./ t GE) 510 650 906 159 AF 2000 7,4 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.) 3000 2000 1000 0 1000 2000 3000 4000 (kt GE) Emission Ackerfläche Bedarf (2750 kt) Produktion Ackerfläche TLL Jena, Eckert / 2002

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

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

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

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 196 41,4 4,4 Deutschland 332 28,7 2,8 Thüringen 43 60,6 6,9 TLL Jena, BREITSCHUH / 2002

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

Anbauflächen Nachwachsender Rohstoffe in Deutschland 2002 (in 1000 ha) Rapsöl 665 Stärke Leinöl Sonnenblumen Zucker Heilstoffe Faserpflanzen 15 24 7 4 2 125 Anbaufläche 2002* in Deutschland insgesamt: 846 606 Hektar Quelle: BMVEL; *...vorläufig TLL Jena, WEIDEMANN / 2002

Entwicklung der Preise für Diesel und Biodiesel in Deutschland 90 85 80 75 70 Cent / Liter (frei Zapfsäule) 65 60 55 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

Massebilanz bei der Biodieselherstellung Produktion je Hektar Anbaufläche 3 500 kg Rapssaat Mit 45% Ölgehalt in der TM 65 % 2 275 kg Rapskuchen Mit 15% Ölgehalt i.d. TM Tierfütterung Ölsaatenverarbeitung 1 233 kg Rapsöl 35% Veresterung Veresterungsgrad 95% 179 kg Methanol 20 kg KOH 6 kg Filterhilfsmittel 127 kg Glycerin Kosubstrat für Biogas 1 171 kg = 1 331 Liter Biodiesel TLL Jena, GRAF / 2002

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

2000 1800 1600 1400 Biogasanlagen in Deutschland 1750 1900 1200 1000 800 600 400 200 0 1050 850 617 450 370 274 100 120 139 159 186 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Quelle: Deutsche Biogasvereinigung TLL Jena, REINHOLD / 2002

Landwirtschaftliche Biogasanlagen Thüringens Nordhausen Nordhausen Eichsfeld Heiligenstadt Sondershausen Mühlhausen Unstrut-Heinich-Kreis Kyffhäuserkreis Sömmerda Sömmerda 17 Anlagen in Betrieb 50.000 m³ Faulraum, 5.000 kw installierte elektrische Leistung Anlage in der Genehmigungsplanung (z.z. 17 Anlagen) (ca. 40.000 m³ Faulraum und 4.250 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

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 0 10 20 30 40 50 60 Biogasbildung l / l 1 Barrel ~ 159 Liter TLL Jena, REINHOLD / 2002

Wirtschaftlichkeitsvoraussetzungen Investitionshöhe < 3.500 /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

Wirtschaftlichkeitskennziffern typgleicher Anlagen Reaktorgröße m³ Investition (ohne Förderung) Substrate Rindergülle Ko-Substrat Reaktorbelastung Erreichte mittlere Elektroenergieleistung Rückflussdauer Anlage A 3000 750.000 20.000 m³ Maissilage 1,6 kg/m³ d 161 kw > 16 Jahre Anlage B 3000 730.000 30.000 m³ Fette 2,6 kg/m³ d 338 kw 5,7 Jahre TLL Jena, REINHOLD / 2002

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 6 4 2 0 Brennstoffpreis ( /t) 40 60 70 90 60 60 60 70 Investförderung (%) 30 0 30 50 70 30 30 50 CO2-Vergütung ( /t) 0 0 0 50 100 150 0 50 Auslastung (VLh/a) 1500 1500 1500 1500 1700 1900 2100 1900 TLL Jena, REINHOLD, BREITSCHUH / (1998)

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 10 8 6 4 2 mit CO 2 - Vergütung von 25 / t 0 heutiger Stand Perspektive Brennstoff: Investsumme: Auslastung Stroh (59 / t) 1 Mio. 1.500 Volllaststunden Energiegetreide (72 / t) 770.000 1.900 Volllaststunden TLL Jena, REINHOLD, 2002

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

Wirtschaftlichkeitsvergleich Wintergerste und Holzhackschnitzelproduktion 2001 1200 /ha Wintergerste bei 9 /dt Hackschnitzel bei 60 /t TS CO2-Kredit (150 ) 800 400 0 Stilllegung Kosten Erlöse Kosten Erlöse Kosten CO2-Kredit (45 ) Lagerungskosten Sonstige Kosten Flächenkosten Arbeitserledigungskosten Direktkosten (Saatgut,...) Markterlöse Direktzahlungen TLL Jena, REINHOLD / 2002

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

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

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

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

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

Alternative Energien Einkommensquelle der Landwirtschaft Prof. Dr. Gerhard Breitschuh Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena-Zwätzen Naumburger Straße 98 07743 Jena-Zwätzen Tel. 03641/683-200 www.tll.de email: g.breitschuh@jena.tll.de TLL Jena, / 2002