Alternative Kulturen zur Energiegewinnung aus der Landwirtschaft Beratungszentrum Nachwachsende Rohstoffe, DLR Eifel
Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz 2012 117 Biogasanlagen in Betrieb ca. 47.6 MWel installiert durchschnittliche Anlagengröße ca. 400 kwel fast ausschließlich NawaRo- Anlagen Folie 2
Substrateinsatz in Rheinland-Pfalz Anbauflächen der Hauptfruchtkulturen für Biogas 18.000 16.000 14.000 12.000 ha 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 2011 2009 0 Ackerfläche gesamt Silomais GPS Feld / Kleegras Grünroggen Getreidekorn Grünland Stand: 31.12.2011, Quelle: eigene Erhebung Folie 3
Substrateinsatz in Rheinland- Pfalz Folie 4
Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Folie 5
Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Durchwachsene Silphie auch bekannt als Becherpflanze keine Sorten, lediglich Herkünfte stammt aus Nordamerika ausdauernde Pflanze (mindest.10 Jahre), früher zu Futterzwecken in Osteuropa angebaut Sida Hermaphrodita oder auch Sandmalve bzw. Virginiamalve ausdauerndes Malvengewächs stammt aus Nordamerika verschiedene Herkünfte Folie 6
Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Igniscum Knöterichgewächs der Gattung Flügelknöterich ausdauernde Pflanze stammt aus Asien 2 Sorten je nach Verwertung: Igniscum Candy (Biogas) und Igniscum Basic (Verbrennung) Wildpflanzenmischung Mischung verschiedener heimischer Arten mit Wildpflanzen 3-5 jährig hauptsächlich Sonnenblumen + Malvengewächse + Kleearten verschiedene Mischungen erhältlich Folie 7
Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Szarvasi Queckeart bzw. Riesenweizengras ungarische Züchtung bis zu 5 Nutzungsjahre Unkrautbekämpfung empfehlenswert ( 18b) Switchgrass Rutenhirse/ Präriegras stammt aus Nordamerika Hirseart, C4-Pflanze Hoch- und Tieflandtypen verschiedene Sorten erhältlich mehrjährig Folie 8
Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Erste vergleichbare Ernte aller Kulturen 2013 erwartet Einige Kulturen scheinen aufgrund ihrer Eigenschaften fraglich zur Verwertung als Biogassubstrat Viele offene Fragen! (Nutzungsdauer, Erträge, Wirtschaftlichkeit, ) Folie 9
Durchwachsende Silphie - Steckbrief - Mehrjährig - Herkunft gemäßigtes N-Amerika - Geeignet als Futter- oder Biogaspflanze - Geringe Boden und Klimaansprüche -1. Jahr grundständige Rosette, ab 2. Jahr nutzbare Biomasse - Höhe bis 3,5 m, Blüte im Juli/August - Unkrautkontrolle nur im Jahr der Pflanzung notwendig - Pflanzedichte (ca. 4 Pfl./m²) - N-Düngung ca. 100-150 kg/ha N Folie 10
Durchwachsene Silphie Folie 11
Ist die Silphie eine Alternative zum Mais? - Biomasseertrag vergleichbar zu Mais Qualität sollte: - Hohe Methanausbeute - und gute Silierfähigkeit bedingen - keine zusätzliche Technik - Keine hohen Produktionskosten Gesellschaftlich akzeptable Pflanze: - Attraktiv - Hohe Wertigkeit für Agrarökosystem - Kein hoher Betriebsmittelaufwand - Keine invasive Art - Integrierbar in bestehende Fruchtfolgen - Wirtschaftlich sein Folie 12
Bewertung Silphie - Hemmnisse Hohe Etablierungskosten (Pflanzung) 1. Jahr ohne Ertrag Hohe Unkrautempfindlichkeit im ersten Jahr Empfindlich bei Frühsommertrockenheit Empfindlich gegenüber Sklerotinia (Weißstängeligkeit) Bedingt geeignet für Höhenlagen Bestimmung Erntetermin schwierig Langjährige Ertragsstabilität unbekannt (Nutzungsdauer) Geringere Methanausbeuten in Vergleich zu Mais (-25 bis 35%) Langsamere Methanbildung (höhere Raumbelastung) Folie 13
Ist die Silphie eine Alternative zum Mais? Biomasseertrag vergleichbar zu Mais Hohe Methanausbeute Gute Silierfähigkeit Keine zusätzliche Technik Keine hohen Produktionskosten Gesellschaftlich akzeptable Pflanze Attraktiv Hohe Wertigkeit für Agrarökosystem Kein hoher Betriebsmittelaufwand Integrierbar in bestehende Fruchtfolgen Wirtschaftlichkeit X X X Folie 14
IGNISCUM eine neue mehrjährige Energiepflanzen bzw. Reynoutria x bohemica Folie 15
Igniscum Kreuzungsprodukt aus Japanischem und Böhmischem Knöterich Schnellwüchsige, mehrjährige, krautige Pflanze 10.000 Pflanzen/ ha Nach Etablierung keine Herbizide notwendig Low-Input Pflanze ab 3. Standjahr hohe Massenleistung, bis 20 Jahre Nutzungsdauer Ernte mit Maishäcksler 2-3 mal im Jahr ca. 150 ha im Bereich Wittlich Quelle: Conpower Folie 16
Biomasseaufwuchs bis Juni Foto vom 18.6.2008 Folie 17
Igniscum Fragen: - Etablierung - Standorteinfluss (sehr frostempfindlich) - Biomasse- und Methanerträge - Düngungsaufwand, Schädlingsbekämpfung - invasives Verhalten - Beseitigung - Wirtschaftlichkeit Folie 18
Szarvasi Folie 19
Szarvasi ausdauernd hoch wachsend, bis 2,2 m elastischer Halm ( z. Verholzen neigend) horstbildend tiefreichendes Wurzelsystem trockentolerant hitzetolerant (30-35 C) sehr frosthart (bis unter -35 C) Anbau durch Saat gezüchtete Marktsorten vorhanden zwei- bis drei schnittig Folie 20
Szarvasi Biomasseertrag 2012 17 t TM (zwei Schnitte) in Altrich) Methanausbeute 2009 10 in % zu Mais (Triesdorf, Bayern) Folie 21
Wildpflanzen Folie 22
Wildpflanzen Vorteile von mehrjährigen Wildpflanzenmischungen sind u.a.: - Artenvielfalt auf dem Feld fördert die Biodiversität - Später Erntetermin (ca. Juli - August), außerhalb der Brut-, Setz- und Aufzuchtzeit vieler Wildtiere - Geringer Aufwand durch Mehrjährigkeit, geringer Düngebedarf, kein Pflanzenschutz - Wahrung der Bodenfruchtbarkeit und -struktur Folie 23
Wildpflanzen Fragen: - Etablierung - Standorteinfluss - Biomasse- und Methanerträge - Silierfähigkeit - Düngungsaufwand, Schädlingsbekämpfung - Wirtschaftlichkeit Folie 24
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit www.nawaro.rlp.de Folie 25
Folie 26
Folie 27
Folie 28
Folie 29
Folie 30
Folie 31
Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz 2012 Regionale Verteilung der Biogasanlagen in Rheinland-Pfalz und installierte elektrische Leistung (inkl. stillgelegter Anlagen und Anlagen im Bau) Stand: 31.12.2011, Quelle: eigene Erhebung Folie 32
Langzeitversuch: Dauerkulturen Biomasse Versuchsstandorte Ort Altrich Höhe m NN Niederschlag mm langj. Temperatur C 180 717 9,7 (WIL) Kümbdchen 365 664 7,8 (SIM) Rinkenbergerhof (SP) 99 583 10,0 Folie 33
Kosten Silphie E tab lieru n g sko sten /ha P flanzgut (4 P fl./m ²) 3600 D üngung und H erbizid 250 A rbeitserledigungskosten 794 (inkl. Löhne und V ersicher.) S um m e 4,644.00 ohne P acht und Z insen Nach TLL Jäh rlich e K o sten (o h n e P ach t u n d Z in sen ) (bei 15 t/ha T M ) A nteil E tablierungskosten 464.4 (10 E rntejahre) D irektkosten 426 (D üngung + S ilierhilfm ittel) abzüglich W ert G ärrest -178 A rbeitserledigungskosten 484 (inkl. Löhne und V ersicher.) 1,196.40 je d t T M 7.98 Folie 34
Sida Hermaphrodita Folie 35
Sida Hermaphrodita Sandmalve/ Malvengewächs Erträge? Bestandsetablierung Dauerkultur (Standzeit?) Bisher eher als Zierpflanze bekannt Folie 36
Miscanthus! Anbaufläche in der Region Trier: ca. 70 ha Folie 37
Miscanthus - Ursprung Asien - Wuchshöhe 3-4 Meter - Überwintert als Rhizom - C4- Pflanze - können CO 2 effektiver binden sowie bei hoher Lichteinstrahlung und Temperatur in kurzer Zeit mehr Biomasse aufbauen - niedriger N-Bedarf - Low Input Pflanze - günstige Wasserverwertung Folie 38
Standortansprüche von Miscanthus - Jahresdurchschnittstemperatur von min. 7 C April- September min. 16 C - min. 700 mm Niederschlag im Jahr- gute Verteilung - geschützte Flächen bevorzugen - tiefgründige Böden besser geeignet - trockene Standorte meiden - exponierte Flächen meiden - Staunasse Böden sind nicht geeignet Folie 39
Was leistet Miscanthus? - Ertrag 10.000 bis 17.000 kg TM/ha - Heizwert ca. 4,5 KW je kg TM - 2,23 Kg/TM 1 Liter Heizöl - 1 ha Miscanthus ersetzt ca. 6.000-8.000 Liter Heizöl Folie 40
20.Aug 2009 Folie 41
Verwertungsvielfalt von Miscanthus Bauindustrie - Leichtbeton und Putz - Lehmbau (Wände) - Dämmplatten/Schüttdämmung - Dachdeckung - Windschutzmatten Zellstoffindustrie - Verpackungsmaterial - Papier und Pappe Verbrennung Automobilindustrie - Lenkräder - LKW-Leichtbau - Ölbinder Gartenbau/Landwirtschaft - Torfersatz / Kultursubstrat - Blumentöpfe - Einstreu Folie 42
Wie viele Einfamilienhäuser (Altbau) lassen sich von dem Energieertrag pro ha beheizen? Einfamilienhaus 100 m² Heizwärmebedarf 150 kwh th /(m²/a) Jahresnutzungsgrad Heizung = 80 % Ertrag 10.000 kg/(ha/jahr) Heizwert Miscanthus 14,6 MJ/kg bzw. 4,1 kwh/kg = 0,23 Einfamilienhäuser (Waldrestholz) = 2,16 Einfamilienhäuser (Miscanthus 10 t) = 2,74 Einfamilienhäuser (KUP) = 1,27 Einfamilienhäuser (Getreidestroh) Folie 43
Verbrennung von Stroh Region Trier 79.200 ha Ackerfläche 40.000 ha Getreide mittlerer Strohertrag von 6,0 t/(ha*a) ca. 240.000 t Stroh angenommen ¼ Überschussmenge ca. 60.000 t Stroh Folie 44
Stroh, Getreide oder Miscanthus als Energieträger Vorteile Stroh /Getreide gezielter Anbau hohe Energieleistung/ha bewährte Produktionsverfahren hohe Verfügbarkeit kostengünstiges Nebenprodukt (Stroh)? Entwicklungsbedarf Verbrennungstechnik Ernte / Lagerung / Pellettierung Staubfilter in Kleinanlagen gesetzliche Einordnung Folie 45