Workshop Futterpflanzen Perspektiven für die energetische Nutzung 9. 3. 2006 Gräser in Biogasanlagen - erste Ergebnisse aus Nordrhein-Westfalen Dr. F.-F. Gröblinghoff Prof. Dr. N. Lütke Entrup
Einleitung Gliederung Versuche Ergebnisse und Diskussion Erträge Biogasausbeuten Beziehungen zu Inhaltsstoffen Fazit
Projekt Entwicklung von Anbaufolgen zur Erzeugung von Biomasse für Biogasanlagen Leitung: Partner: Prof. Dr. N. Lütke Entrup, Dr. F.-F. Gröblinghoff FH Südwestfalen, Agrarwirtschaft in Soest Dr. K. Block, LWK NRW, ZNR, Haus Düsse Dr. C. Berendonk, LWK NRW, Haus Riswick Dr. J. Clemens, Dr. S. Wulf, Universität Bonn, IfP Prof. Dr. C. Rieker, FH Köln Auftraggeber: Ministerium für Umwelt- und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW
Gräserversuche - perennierende Arten Arten/Mischungen Saatmenge 1. 16 kg Lieschgras 2. 25 kg Rohrglanzgras 3. 30 kg Rohrschwingel 4. 25 kg Knaulgras 5. 35 kg Glatthafer 6. 30 kg Wiesenschwingel 7. 12 kg Weißes Straußgras 8. 30 kg Dt. Weidelgras 9. 12 kg Lieschgr.+10 kg Rotklee 10. 15 kg Knaulgr. +10 kg Rotklee 11. 20 kg Rohrschw. +10 kg Rotkl. 12. 24 kg Rotklee Nutzungsintensität 3-Schnitt-Nutzung 4-Schnitt-Nutzung Standorte FH-Südwestfalen Soest VG Merklingsen LWK-NRW Haus Riswick Kleve Aussaat 2004
Gräserversuche - Ackerfutterbau Arten/Mischungen Saatmenge 1. Welsches Weidelgras diploid 2. Welsches Weidelgras tetrapl. 3. WW-Gras dipl + Rotklee 4. WW-Gras tetrapl. + Rotklee 5. WW-Gras dipl. + Luzerne 6. WW-Gras tetrapl. + Luzerne Nutzungsintensität 3-Schnitt-Nutzung 4-Schnitt-Nutzung Standorte FH-Südwestfalen Soest VG Merklingsen LWK-NRW Haus Riswick Kleve Aussaat 2004, 2005
N - Düngung 3 - schnittig 4 - schnittig Reine Gräser 100 + 80 + 80 100 + 80 + 80 + 60 Gräser + Klee bzw. Luzerne 30 + 30 + 0 40 + 40 + 0 + 0 Rotklee Kein N Kein N
Erträge (dt/ha TM) von Welschem Weidelgras und Kleegras zur Energieerzeugung 2005 dt/ha TM 230,0 220,0 210,0 200,0 190,0 180,0 170,0 160,0 150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 W. Weidelgras dipl. W. Weidelgras tetrapl. 4 Schnitte 3 Schnitte GD Sorte/Mischung = 9,4 dt/ha W. W dipl. + Rotklee W. W tetrapl. + RK * * W. W dipl. + Luzerne W. W tetrapl. + Luzerne dt/ha TM 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 W. Weidelgras dipl. W. Weidelgras tetrapl. W. W dipl. + Rotklee 4 Schnitte 3 Schnitte GD5% 4 Schnitte=11,0dt/ha GD5% 3 Schnitte=11,4dt/ha * * * * W. W tetrapl. + RK W. W dipl. + Luzerne W. W tetrapl. + Luzerne Soest * Kleeanteil < 5% Haus Riswick
Erträge (dt/ha TM) ausdauernder Grasarten, Rotklee und Kleegras zur Energieerzeugung 2005 220,0 210,0 200,0 220 GD 5% Art*Nutzung = 13,7 dt/ha GD5% 4 Schnitte=10,3dt/ha 210 GD5% 3 Schnitte=15,1dt/ha 200 190,0 190 180,0 180 170,0 160,0 150,0 170 160 150 dt/ha TM dt/ha TM 140,0 140 130,0 130 120,0 120 110,0 110 100,0 100 Rohrschwingel Lieschgras Rohrglanzgras Knaulgras Glatthafer Wiesenschwingel Weißes Straußgras D. Weidelgras Lieschgras + Rotklee Knaulgr. + Rotklee Rohrschw.+ Rotkl. Rotklee Rohrschwingel Lieschgras Rohrglanzgras Knaulgras Glatthafer Wiesenschwingel Weißes Straußgras D. Weidelgras Lieschgras + Rotklee Knaulgr. + Rotklee Rohrschw.+ Rotkl. Rotklee 4 Schnitte 3 Schnitte 4 Schnitte 3 Schnitte Soest Haus Riswick
Biogasausbeuten Batchversuch (nach VDI 4630), 37ºC, 35 Tage Ausgewählte Varianten Lieschgras, Knaulgras +- Rotklee, Rotklee, (Soest) W. Weidelgras dipl. +-Rotklee (Riswick) 1. Schnitt 3 + 4-Schnittregime 4. Schnitt 4 Schnittregime (nur per. Arten, Soest)
Einfluss von Erntetermin und N-Düngung auf Ertrag und Gasausbeute (Haus Riswick 2005) Ertrag (dt/ha) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 WW dipl 100 N WW dipl 40/30 N 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 Biogas (l/kg ots) Ertrag 13. 5. Ertrag 25. 5. Gas 13. 5. Gas 23. 5.
Inhaltsstoffbestimmung Rohprotein, -faser, -fett, ADF, WSC, ELOS, Gasbildung (HFT), Asche Die Inhaltsstoffe wurden mit einem NIR- Spektrometer (Foss Modell 5000) mit der Kalibration Frischgras des VDLUFA (Tillmann 2001) geschätzt Asche - Trockene Veraschung bei 550ºC Alle Varianten
Vergleich der gemessenen und berechneten Biogasausbeuten Die Methangasproduktion eines Substrates ist abhängig vom Gehalt an Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten sowie deren Verdaulichkeit. Die Gasbildung wurde berechnet nach der Formel von BASERGA (1998).
Vergleich gemessener und berechneter Gasausbeuten (l/kg ots) 700 650 berechnet 600 550 500 450 r= 0,46 n.s. 400 400,0 450,0 500,0 550,0 600,0 650,0 700,0 750,0 gemessen
Gemessene Biogasausbeuten (l/kg ots) vs. Hohenheimer Futtertest (NIRS) 60 Gasbildung (HFT) 55 50 45 r =0, 81 ** 40 400,0 450,0 500,0 550,0 600,0 650,0 700,0 750,0 gemessene Biogasausbeute
Gemessene Biogasausbeuten (l/kg ots) vs. Rohprotein (NIRS) 25,00 20,00 % xp 15,00 10,00 5,00 r =0, 81 ** r = - 0,88 ** 0,00 400,0 500,0 600,0 700,0 800,0 gemessene Biogasausbeute
Korrelationen xp xf xl NfE Asche ADF WSC Elos HFT Gemessene Biogasausb. (l/kg ots) Berechnete Biogasausb. (l/kg ots) -0,87 ** 0,66 * 0,13 0,71 ** -0,75 ** -0,47 0,74 ** 0,57 * 0,81 ** -0,36 0,47-0,33 0,17-0,23-0,31 0,33 0,62* 0,30
Fazit Mit ausdauernden und kurzlebigen Gräsern und Kleegrasgemischen werden je nach Standort 150 bis 220 dt/ha Trockenmasse erreicht Ein 3-Schnittregime ist bei perennierenden Arten ausreichend Auf sehr guten Standorten kann bei Welschem Weidelgras ein 4-Schnittregime vorteilhaft sein Die gemessenen Biogasausbeuten und Inhaltsstoffe zeigen keine Korrelation zu den nach BASERGA (1998) berechneten Gasausbeuten Die Korrelationen der gemessenen Gasausbeuten zu den über NIRS geschätzten Inhaltsstoffen (Rohproteingehalt, -faser, NfE, WSC, Elos und Gasbildung im HFT) sind gut bis sehr gut Die Entwicklung einer NIRS-Kalibration für die Gasausbeuten aus Futtergräsern incl. Klee und Kleegras scheint möglich