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Der Landwirt als Energiewirt – Chancen und Perspektiven

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Der Landwirt als Energiewirt – Chancen und Perspektiven. Prof. Dr. Dr. habil. Christian Gienapp DECHEMA März 2006, Güstrow. Einleitung Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse Der Landwirt als Energiewirt Ausblick. Gliederung.

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Presentation Transcript
slide1

Der Landwirt als Energiewirt – Chancen und Perspektiven

Prof. Dr. Dr. habil. Christian Gienapp

DECHEMA März 2006, Güstrow

gliederung
Einleitung

Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse

Der Landwirt als Energiewirt

Ausblick

Gliederung
nutzung der pflanzen als energetisches sonnenkraftwert und energiespeicher photosynthese
Nutzung der Pflanzen als energetisches Sonnenkraftwert und Energiespeicher(Photosynthese)

Licht

O2

PS

E

Wasser

Biomasse

CO2

CC

KH

biomasse und ihre anwendungsgebiete
Biomasse und ihre Anwendungsgebiete

Strom

Lebensmittel

Wärme

Futtermittel

Biomasse

Kraftstoffe

Möbel, Baumaterialien, Papier

Chemie-Rohstoffe

Fasern, Dämmstoffe

Schmierstoffe

„Der Staat muss die Grundversorgung für Energie und Nahrung absichern.“ (Kohl)

biomasseproduktion und die einflussfaktoren
Biomasseproduktion und die Einflussfaktoren

PolitikAnbauquote SubventionenMärkte, Strukturen, EU

PflanzeZuchtfortschrittNachhaltigkeitGentechnik

BiomasseBiokraftstoffeStrom, WärmeRohstoffe, MaterialienLebensmittel, Futtermittel

WirtschaftGlobalisierungAußenhandelEnergiesitutationRohstoffe

TechnikTechnologienMaschinenVerfahrenTransport

BetriebsmittelEnergie, Pflanzgut, Saatgut, Dünger, Pflanzenschutz

UmweltKlimaFlächen, Bodenqualität Wasser

MenschBevölkerungsentwicklungBedürfnisseSoziales

die bedeutung der biomasseproduktion f r die land und forstwirtschaft
Die Land- und Forstwirtschaft ist der einzige Wirtschaftszweig, der Energierohstoffe in ausreichender Menge und in gewünschter Qualität produzieren kann (Holz, Stroh, Getreide, Raps u. a.).

Der Landwirt als Energiewirt:

Die Bedeutung der Biomasseproduktion für die Land- und Forstwirtschaft

Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse

verkauft

kauft

Energieproduzent

Energie

die Biomasse

Der Landwirt als Energiewirt

produziert

veredelt

Energien

verkauft

Biomasse

  • Durch Biomasseproduktion und Bioenergie-erzeugung werden neue Einkommensquellen erschlossen. Erhöhung der regionalen Wirtschaft Arbeitsplatzbereitstellung Stärkung des ländlichen Raumes

Eigennutzung

gliederung7
Einleitung

Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse

Der Landwirt als Energiewirt

Ausblick

Gliederung
slide8

Einsatz nachwachsende Rohstoffe für die Biomasseproduktion in Mecklenburg-Vorpommern

  • Mais
  • Futterrübe
  • Gräser
  • Getreide (Ganz-
  • pflanzensilage)

Quelle: FNR 2002; Dr.Schumann 2005, LFA

slide9

Biogene Festbrennstoffe

Holzhackschnitzel

aus Pappeln und Weiden

Quelle: PD Dr. habil B. Boelcke, LFA

slide10

Standortansprüche

Klima

Boden

  • Die in Mecklenburg-Vor-pommern vorherrschenden Klimabedingungen sind für Weiden und Pappeln am besten geeignet.
  • Die Jahresniederschlags-menge sollte 500 mm nicht unterschreiten, günstig sind > 300 mm Niederschlag in der Vegetationsperiode.
  • frische, feuchte anlehmige Sande bis tonige Lehme
  • keine länger anhaltende Staunässe
  • pH-Optimum 5,5 – 6,5
  • mindestens 30 cm tiefer, durchwurzelbarer Oberboden
slide12

Struktur der Verfahrenskosten

Struktur der Verfahrenskosten

Pappeln 3

Pappeln 3

-

-

jähriger Umtrieb, 13 t

jähriger Umtrieb, 13 t

/ha/a, 8 Ernten

/ha/a, 8 Ernten

atro

atro

jährlich bei

jährlich bei

bei Kostenanfall

bei Kostenanfall

25

25

-

-

jähriger Nutzung

jähriger Nutzung

Kostenposition

Kostenposition

/ha

/ha

Bodenvorbereitung

Bodenvorbereitung

80

80

3,20

3,20

Pflanzung

Pflanzung

325

325

13,00

13,00

Steckholz (15 Cent/St.)

Steckholz (15 Cent/St.)

1.950

1.950

78,00

78,00

Herbizide

Herbizide

90

90

3,60

3,60

97,80

97,80

Summe Anlagenkosten

Summe Anlagenkosten

2.445

2.445

4,00

4,00

Düngung (Kalkung)

Düngung (Kalkung)

100

100

143,00

143,00

Ernte

Ernte

429

429

100,00

100,00

Kosten der Wiedereingliederung in die FF

Kosten der Wiedereingliederung in die FF

2.500

2.500

mindestpreise in mecklenburg vorpommern
Mindestpreise in Mecklenburg-Vorpommern

*Nutzungskosten Vergleichsrechnung Roggen auf D2/D3

kologische vorteile beim anbau von pappeln und weiden im kurzumtrieb
geringer Dünge- und Pflanzenschutzmitteleinsatz

keine Bodenbearbeitung

Biotopverknüpfung möglich (Agroforstsystem)

Ökologische Vorteile beim Anbau von Pappeln und Weiden im Kurzumtrieb
slide17

Bioethanolanlagen in Deutschland

Quelle: Dr. Schumann 09/2005, LFA

fl chenproduktivit t und kosten von getreide f r die ethanolproduktion
Flächenproduktivität und Kosten von Getreide für die Ethanolproduktion

1 l Ethanol = 6,0 kWh

slide22

Kriterien:

  • hoher Ertrag und günstige Anbaueigenschaften in der Region
  • genetisch bedingt niedriger Rohproteingehalt
  • hoher Stärkegehalt
  • gute Kornausbildung (hohe TKM und hohes Hektolitergewicht)
  • geringe Anfälligkeit für Ährenfusarium bei Weizen und Triticalesowie für Mutterkorn bei Roggen und Triticale
  • Fallzahlschwäche der Sorten ist kein Ausschlussmerkmal

Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei MV, Sept. 2005

gliederung24
Einleitung

Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse

Der Landwirt als Energiewirt3.1 Bioenergie aus der Biogasproduktion

Ausblick

Gliederung
slide25

Erneuerbare – Energiegesetz (EEG)(NawaRo-Bonus)

  • Er wird jedoch nur dann gewährt, wenn der Stromausschließlich
  • aus Pflanzen oder Pflanzenbestandteilen gewonnen wird, die in Land- oder Forstwirtschaft oder Gartenbaubetrieben oder im Rahmen der Landschaftspflege anfallen und die nur einer Aufbereitung und Veränderung unterzogen wurden, die der Ernte, Konservierung und Nutzung der Biomasse dient;
  • aus Gülle sowie anderen Wirtschaftsdüngern wie z. B. Festmist oder aus Schlempe aus landwirtschaftlichen Brennereien, erzeugt wird.
slide27

Kosubstrate für Biogaserzeugung

Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

slide28

Trockenmasseerträge möglicher Fruchtarten für die Biogaserzeugung

Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

slide29

Fruchtartenvergleich: Sandböden

Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

slide30

Flächenproduktivität und Rohstoffkosten für die Biogasproduktion

1 m³ Biogas = 5,5 kWh

beispiele f r fruchtfolgen zur biomasseproduktion
Auf mittleren und besseren Böden in Mecklenburg-VorpommernBeispiele für Fruchtfolgen zur Biomasseproduktion

Auf Sandböden in Mecklenburg-Vorpommern

  • Mais–WR – WR (GPS)– Zwischenfrucht (Senf, Phacelia) –Mais
  • Mais – WR (GPS)–WG (GPS)– Raps
  • Mais–WR (GPS)– Mais – Hafer – Zwischenfrucht (Senf, Phacelia)
  • Mais– WR –WG (GPS)–WR (GPS)+ Zwischenfrucht (Senf, Phacelia)
  • Mais–WW (GPS)– Raps –Mais
  • Mais – SG – Raps – Triticale (GPS) + Zwischenfrucht (Senf, Phacelia)
  • Raps – WW – SG –Triticale (GPS)
  • Mais – WW (GPS) – Raps – WW (GPS) + Zwischenfrucht (Senf, Phacelia)

fett gedruckt = Nutzung als Biomasse in Biogasanlagen

Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

slide32

Vorzüglichkeit des Rapses als Vorfrucht von Weizen

Unterschied €/ha

96

52

71

Schlagkarteiauswertungen aus Referenzbetrieben der LFA M-V Mittel aus 2001 bis 2005

Quelle: Dr. Lehmann, A. Ziesemer 12/2005, LFA)

alternative nutzungssysteme f r den energiepflanzenanbau projekt bmvel fnr
Alternative Nutzungssysteme für den Energiepflanzenanbau (Projekt BMVEL / FNR)
  • Mischfruchtanbau
  • mit der Zielstellung:
  • Erhöhung der Artenvielfalt,- höhere Ertragsstabilität
  • und den Vorteilen:
  • flexiblere Standortanpassung,
  • bessere Unkrautregelung,
  • Minderung des Krankheits- und Schädlingsbefalls,
  • Verminderung von Lager,
  • gleichzeitige Food- und Non Food-Produktion,
  • Produktion sich qualitativ ergänzender Biomasse.
slide34

Zusammenfassung - Biogasproduktion

  • Für die Landwirtschaft ist Bioenergie ein zusätzliches Standbein, keine Alternative zur Produktion.
  • Für die betriebswirtschaftlichen Berechnungen und Vergleiche sind unbedingt vergleichbare Verfahren zu verwenden.
  • Für Aussagen zur Wirtschaftlichkeit einzelner Fruchtarten sind betriebseigene Daten zu nutzen.
  • Fruchtfolgewirkung, Arbeitswirtschaft und Mechanisierung sind in die Beurteilung der Fruchtarten einzubeziehen.
  • Biogasanlagen sind für eine lange Laufzeit konzipiert, die relative Vorzüglichkeit der Feldfrüchte kann sich kurzfristig verändern.
3 2 produktion und einsatz von biodiesel und raps l in der landwirtschaft
3.2 Produktion und Einsatz von Biodiesel und Rapsöl in der Landwirtschaft

Anbaufläche * 231 T ha

Erträge * 38,7 dt/ha

Erntemenge * 896,6 T t

* 2005

slide37

110

105

100

100% =22.9 dt/ha

95

90

85

Ella

Elan

Mika

Oase

Titan

Aviso

Artus

Allure

Smart

Alkido

Olpop

Planet

Talent

Viking

Aurum

Baldur

Taurus

Verona

Aragon

Elektra

NK Fair

Trabant

Frederic

Courage

Carousel

SW Calypso

Rohfettertrag mit ortsüblicher Intensität 2000-2005

■ Hybridsorten ■Liniensorten

fl chenproduktivit t und rohstoffkosten f r die erzeugung von biodiesel
Flächenproduktivität und Rohstoffkosten für die Erzeugung von Biodiesel

1 kWh = 3,6 MJ1 l Öl = 36 MJ

rapsverarbeitung in mecklenburg vorpommern
Rapsverarbeitung in Mecklenburg-Vorpommern

Quelle: Dr. Schumann 01/2006, LFA

biodieselkapazit t in mecklenburg vorpommern

Biodieselkapazität in Mecklenburg-Vorpommern

Rostock 150 Tt

Neubrandenburg 40Tt

Sternberg

100 Tt

Malchin

(RME)

36 Tt

Malchin

(TME)

12 Tt

Quelle: Dr. Schumann 02/2006), LFA

kosten der dezentralen biodieselerzeugung
Kosten der dezentralen Biodieselerzeugung

Kalkulationsgrundlagen

Kalkulation nach TLL 2002, Dr. Schumann 2006, LFA

voraussetzungen

Voraussetzungen

  • Landtechnik muss geeignet sein
  • ideal: typenbezogene Herstellerfreigabe mit Garantie
  •  Umrüstung von Maschinen ohne Freigabe
  • ohne Freigabe Garantieverlust; Risiko beim Betreiber
  • Kraftstoffqualität muss gesichert sein
  • Kraftstoff muss Mindestanforderungen der jeweils gültigen Norm erfüllen
  • Biodiesel: DIN EN 14214, Rapsölkraftstoff: DIN V 51605
  • Qualitätssicherung bis zum Fahrzeugtank !
  • Wirtschaftlichkeit muss gegeben sein
  • Preisvorteil muss Mehraufwendungen kompensieren

Quelle: Dr. Schumann 02/2006, LFA

dezentrale rapsverarbeitung

Rapssaat

Rapsöl

Presskuchen

Wärme

Raps-produktion

Umesterung

Fütterung

Dünger

Biogasanlage

Ümrüstung

Motor

CO2

Biodiesel

Verbrauch

Dezentrale Rapsverarbeitung

Kreislaufwirtschaft:

Ölgewinnung

NAWARO-Bonus ??

Quelle: Graf 2005, verändert

(Quelle: LFA Schumann, Szczecin 02/2006)

gliederung44
Einleitung

Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse

Der Landwirt als Energiewirt

Ausblick

Gliederung
slide45

Wirtschaftliche Rangfolge landwirtschaftlicher Energierohstoffefür den Zeitraum 2005/2013 bei Umsetzung GAP-Regelungen

  • Rapsverarbeitung zu RME
  • Biogaserzeugung auf Grundlage Wirtschaftsdünger und betriebseigene Kosubstrate (Nawaro)
  • Bereitstellung von Energiegetreide für die Bioethanolherstellung in industriellen Großanlagen
  • Ackerholz als Brennstoff in Kleinheizwerken und KWK-Anlagen
  • Stroh als Biobrennstoff
  • Nach 2010: Bereitstellung von lignocellulosehaltiger Biomasse für BTL-Kraftstoffe
  • Übergeordnete Ziele:
  • möglichst weitgehende Verarbeitung zu handelsfähigen Endprodukten
  • sofern möglich, Verkauf von Nutzenergie

(Quelle: Breitschuh u. a. TLL 2004; ergänzt Schumann LFA 2005)

slide46
Biokraftstoffe:

Rapsmethylester (RME) Raps

Bioethanol Getreide - Roggen - Triticale (- WW)

Biogaserzeug:

Kosubstrate Mais GPS Getreide

Feste Brennstoffe:

Holz im Kurzumtrieb Restholz Stroh

Welche Biomasse wird kurzfristig benötigt?

slide47
(ab 2010)

BTL-Kraftstoffe Holz

landwirtschaftliche Biomasse

Biomasse aus Landschafts- pflege

Langfristige Biomasseanforderung

slide48

Was muss der Landwirt beim Einstieg in die Erzeugung von Bioenergien beachten ?

● Bereitschaft des Betriebsleiters, sich intensiv mit einer neuen Technologie auseinanderzusetzen - Zeitfaktor - Informationsbeschaffung

● Kann ein neuer Betriebszweig ohne negative Auswirkungen auf den bestehenden Betrieb in das Gesamtmanagement integriert werden?

● Sind für den neuen Betriebszweig genügende Produktionsfaktoren vorhanden? - Boden - Kapital – Kapitalgrenze nicht überschreiten - Arbeit

slide49

Was muss der Landwirt beim Einstieg in die Erzeugung von Bioenergien beachten ?

● Neuen Betriebszweig durch einen anderen ersetzen oder einen zusätzlichen Betriebszweig errichten

● Faktor Boden – notwendige Ausgleichsfläche zur Realisierung einer nachhaltigen Fruchtfolge muss zur Verfügung stehen (Energiefruchtfolge)

● Bei größeren Dimensionen der Energieproduktion sind die Maschinenkosten unbedingt den Anbauverfahren zuzuordnen

slide50

Forschungsbedarf

  • nachhaltige Biomasseproduktion
  • Berücksichtigung der Fruchtfolgeeffekte beim Biomasseanbau
  • Nutzung des Zuchtfortschrittes für die Entwicklung von Biomasse mit einem hohen Energieertrag und niedrigen Rohstoffkosten
  • Nutzung neuer Anbauverfahren und Anbaualternativen
  • Entwicklung kostengünstiger Produktionsverfahren für den Anbau von Biomasse unter Berücksichtigung der ökologischen Auswirkungen