Status quo, Perspektiven und wirtschaftliche Potenziale der ......Dr. Victor Anspach wurde in...

Victor Anspach

Status quo, Perspektiven und wirtschaftliche Potenziale der Biogaserzeugung auf landwirtschaftlichen Betrieben im ökologischen Landbau

kassel

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Die vorliegende Arbeit wurde vom Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften der Universität Kassel als Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Agrarwissenschaften (Dr. agr.) angenommen. Erster Gutachter: Prof. Dr. Detlev Möller Zweiter Gutachter: Prof. Dr. Oliver Hensel Tag der mündlichen Prüfung 16. September 2009 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2009 ISBN print: 978-3-89958-812-5 ISBN online: 978-3-89958-813-2 URN: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:0002-8132 © 2010, kassel university press GmbH, Kassel www.upress.uni-kassel.de Printed in Germany

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„Mehr als die Vergangenheit interessiert mich die Zukunft, denn in ihr gedenke ich, zu leben“ Albert Einstein (1879 - 1955), deutscher Physiker und Nobelpreisträger

Über den Autor Dr. Victor Anspach wurde in Frankfurt am Main geboren. Nach dem Studium der Agrarwissenschaften war er von 2005 bis 2009 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Betriebswirtschaft, im Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften der Universität Kassel. Seit 2005 beschäftigt er sich intensiv mit der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau. Wissenschaftliche Forschungsergebnisse wurden bereits in zahlreichen nationalen und internationalen Veröffentlichungen und Vorträgen präsentiert. Heute lebt er in Dreieich bei Frankfurt Kontakt: [email protected]

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Vorwort Das Interesse an der Biogaserzeugung in der ökologischen Landwirtschaft wächst. Um dem gestiegenen Informationsbedürfnis entgegen zu kommen, wurden erstmalig der Sta-tus Quo der Erzeugungsstrukturen sowie die Entwicklungsperspektiven und wirtschaftli-chen Potentiale der Biogaserzeugung untersucht. Die Ergebnisse des so genannten „Bio-Biogasmonitoring“ basieren auf der Befragung von ungefähr 100 ökologisch wirtschaften-den Betrieben mit Biogasanlage in Deutschland. Eine konkrete und detaillierte Wirtschaft-lichkeitsbetrachtung der ökologischen Biogaserzeugung wird anhand von Fallstudien un-tersucht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die Biogaserzeugung im ökologischen Landbau eine hohe Relevanz hat und viele Betriebe in einem Betriebszweig Biogasanlage wirt-schaftliche Potentiale sehen. Die Biogaserzeugung im ökologischen Landbau zeichnet sich durch Erzeugungsstrategien aus, die sich von konventionellen Konzepten deutlich unterscheiden. Die verwendeten Substrate sind vor allem Wirtschaftsdünger, Grünland- und Kleegrassilagen, Reststoffe und Koppelprodukte. Die Biogaserzeugung auf Ökobe-trieben ist durch einen hohen Grad der Abwärmenutzung über eine Vielzahl von Wärme-nutzungspfaden und positive innerbetriebliche Effekte der Biogaswirtschaft, vor allem Er-tragssteigerungen und Qualitätseffekte durch Gärrestdüngung charakterisiert. Grundsätz-lich zeichnet sich die Biogaserzeugung im Ökolandbau durch Strategien und Konzepte aus, die zumeist auf die betrieblichen Bedingungen angepasst sind. Dadurch können öko-logisch geführte Biogasanlagen wirtschaftlich arbeiten und positive Kapitalrentabilitäten erzielen. Damit hat die Biogaserzeugung im ökologischen Landbau das Potential, ökonomisch und ökologisch nachhaltig erzeugte Bioenergie bereitzustellen und dabei die Nahrungsmittel-produktion im gleichen Umfang zu gewährleisten. Ökologisch wirtschaftende Betriebe könnten somit eine Vorreiterrolle für eine nachhaltige Energieproduktion übernehmen und zukunftsfähige Lösungskonzepte sowohl für die Nahrungsmittelproduktion als auch die Energieerzeugung aufzeigen. Zu wünschen bleibt, dass die vorliegende Arbeit die fachlichen und gesellschaftlichen Dis-kussionen anregt und damit – im Sinne einer zukunftsträchtigen Entwicklung der Betriebe – die vorhandenen unternehmerische Potentiale befördert.

Prof. Dr. Detlev Möller Universität Kassel, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften Fachgebiet Betriebswirtschaft Witzenhausen im Oktober 2009

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Inhaltsverzeichnis

Tabellenverzeichnis......................................................................................................... IX

Abbildungsverzeichnis.................................................................................................... XI

Abkürzungsverzeichnis.................................................................................................. XII

1 Einleitung ........................................................................................................................1

1.1 Problemstellung.................................................................................................................... 1

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise ....................................................................................... 5

2 Stand des Wissens .........................................................................................................7

2.1 Geschichtliche Entwicklung der Biogaserzeugung........................................................... 7

2.2 Forschung zur Biogaserzeugung im ökologischen Landbau......................................... 10

3 Empirische Untersuchung der Ökobetriebe mit Biogasanlage (Bio-Biogasmonitoring)...........................................................................................................15

3.1 Material und Methoden....................................................................................................... 15 3.1.1 Zusammenstellung der Grundgesamtheit...................................................................................... 15 3.1.2 Fragebogendesign ......................................................................................................................... 16 3.1.3 Methodik der schriftlichen Befragung ............................................................................................ 18 3.1.4 Methodik der telefonischen Befragung .......................................................................................... 19 3.1.5 Datenauswertung........................................................................................................................... 19

3.2 Ergebnisse des Biogasmonitoring 2007........................................................................... 21 3.2.1 Rücklaufquote und Zustand der Biogasanlagen............................................................................ 21 3.2.2 Regionale Verteilung der Biogasanlagen ...................................................................................... 23 3.2.3 Entwicklung des Bestandes und der Leistung der Biogasanlagen................................................ 26 3.2.4 Errichtung der Biogasanlagen ....................................................................................................... 27 3.2.5 Größenstruktur der Biogasanlagen................................................................................................ 28 3.2.6 Verbandsstruktur der untersuchten Betriebe................................................................................. 29 3.2.7 Rechtsform..................................................................................................................................... 30 3.2.8 Zeitpunkt der Umstellung............................................................................................................... 32 3.2.9 Betriebsausrichtung der Betriebe .................................................................................................. 33 3.2.10 Betriebsgrößenstruktur ................................................................................................................ 34 3.2.11 Viehbestand der Betriebe ............................................................................................................ 35 3.2.12 Betriebsweise der Biogasanlagen ............................................................................................... 37 3.2.13 Abwärmenutzungskonzepte ........................................................................................................ 38 3.2.14 Substratzusammensetzung für die Biogasanlage ....................................................................... 40 3.2.15 Innerbetriebliche Effekte der Gärrestdüngung............................................................................. 46 3.2.16 Beweggründe für den Einstieg in eine Biogaswirtschaft.............................................................. 51

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4 Ökonomik der Biogaserzeugung auf ökologisch bewirtschafteten Betrieben........52

4.1 Material und Methoden....................................................................................................... 52 4.1.1 Methodik der Betriebszweigabrechnung........................................................................................ 52 4.1.2 Methodik der Betriebszweigabrechnung für Biogasanlagen ......................................................... 57 4.1.3 Methoden der Naturalbewertung ................................................................................................... 74

4.1.3.1 Methanbildungspotenziale der Wirtschaftsdünger..................................................... 74 4.1.3.2 Großvieheinheitenschlüssel und Wirtschaftsdüngeranfall unterschiedlicher landwirtschaftlicher Nutztiere ................................................................................................. 76 4.1.3.3 Berechnungsmethodik für Biogas- und Methanertrag ............................................... 78

4.1.4 Auswahl der Fallbeispiele und Durchführung der Untersuchung .................................................. 80

4.2 Fallbeispiele ........................................................................................................................ 82 4.2.1 Kalkulationen für reale Planungsbetriebe...................................................................................... 82

4.2.1.1 Fallbeispiel 1 (Der Energiepflanzenanbauer) ............................................................ 82 4.2.1.2 Fallbeispiel 2 (Der Reststoffverwerter) ...................................................................... 87 4.2.1.3 Fallbeispiel 3 (Die Kleinanlage) ................................................................................. 91 4.2.1.4 Fallbeispiel 4 (Der Modernisierer).............................................................................. 95 4.2.1.5 Fallbeispiel 5 (Der Ackerbaubetrieb) ....................................................................... 100

4.2.2 Wirtschaftlichkeit bestehender Biogasanlagen........................................................................... 104 4.2.2.1 Fallbeispiel 6 (Der Pionier)....................................................................................... 104 4.2.2.2 Fallbeispiel 7 (Der Abwärmenutzer) ........................................................................ 110 4.2.2.3 Fallbeispiel 8 (Der Gutsbetrieb) ............................................................................... 115

5 Diskussion und Schlussfolgerung............................................................................121

5.1 Bio-Biogasmonitoring ...................................................................................................... 121

5.2 Ökonomik der Biogaserzeugung..................................................................................... 129

5.3 Perspektive der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau..................................... 137

6 Zusammenfassung .....................................................................................................140

7 Literaturverzeichnis....................................................................................................144

Anhang 1 (Bio-Biogasmonitoring) ...............................................................................152

Anhang 2 (Betriebswirtschaftliche Bewertung) ..........................................................157

Anhang 3 ........................................................................................................................197

Anhang 4 ........................................................................................................................201

IX

Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Rücklauf und Rücklaufquote im Biogasmonitoring 2007 _______________________________________ 22 Tabelle 2: Zustand der untersuchten Biogasanlagen 2007_______________________________________________ 22 Tabelle 3: Fermenterbauweise der Biogasanlage _____________________________________________________ 38 Tabelle 4: Abwärmenutzung der Biogasanlagen nach Leistungsklassen ____________________________________ 38 Tabelle 5: Abwärmenutzung nach Nutzungsart und Leistungsklassen ______________________________________ 39 Tabelle 6: Substratmix nach ausschließlicher Nutzung ökologischer und Kofermentation konventioneller Substrate _ 42 Tabelle 7: Einsatz von Mais in Biogasanlagen auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben ______________________ 43 Tabelle 10: Qualitätsverbesserungen durch Düngung von Gärresten ______________________________________ 49 Tabelle 11: Qualitätsverbesserungen nach ausgesuchten Effekten ________________________________________ 49 Tabelle 12: Positive und Negative sonstige Effekte durch Gärrestdüngung__________________________________ 50 Tabelle 12: Auslegung und Energieerzeugung der Biogasanlage _________________________________________ 59 Tabelle 13: Substratinput, TS-, oTS-Gehalte und Faulraumbelastung eines beispielhaften Substratmixes __________ 61 Tabelle 14: Investitionskosten der Biogasanlage ______________________________________________________ 63 Tabelle 15: Jährliche Kapitalkosten der Biogasanlage _________________________________________________ 64 Tabelle 16: Laufende jährliche Instandhaltungskosten der Biogasanlage___________________________________ 66 Tabelle 17: Laufende jährliche sonstige Kosten der Biogasanlage ________________________________________ 67 Tabelle 18: Hilfsbetriebszweig Substraterzeugung - Naturalerträge _______________________________________ 68 Tabelle 19: Hilfsbetriebszweig Substraterzeugung - Produktionskosten ____________________________________ 69 Tabelle 20: Substraterzeugung und -bereitstellung für die Biogasanlage ___________________________________ 71 Tabelle 21: Substraterzeugung und -Bereitstellung für die Biogasanlage (pauschal) __________________________ 71 Tabelle 22: Vergütungen nach EEG 2004 und EEG 2009 in Cent/kWel.____________________________________ 72 Tabelle 23: Leistungen der Biogasanlage ___________________________________________________________ 74 Tabelle 24: TS-, oTS-, Biogas- und Methanerträge unterschiedlicher Wirtschaftsdünger_______________________ 75 Tabelle 25: Großvieheinheitenschlüssel unterschiedlicher landwirtschaftlicher Nutztiere ______________________ 77 Tabelle 26: Gülle-/ Mistanfall in dt pro GV und Jahr unterschiedlicher landwirtschaftlicher Nutztiere____________ 78 Tabelle 27: Rohnährstoffgehalte und Verdauungsquotienten (VQ) für Grassilage angewelkt, 1. Schnitt ___________ 79 Tabelle 28: Gasausbeute von Kleegras in l/kg oTS ____________________________________________________ 79 Tabelle 29: Gasausbeute, Trockensubstanz- und Methangehalte von Energiepflanzen in l/kg oTS________________ 80 Tabelle 30: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 1) ____________________________________ 83 Tabelle 31: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 1) ________________________________ 83 Tabelle 32: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 1) ___________________________ 83 Tabelle 34: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 1) ________________________________________ 84 Tabelle 35: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 1) ________________________________________________ 85 Tabelle 36: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 1) ___________________________ 86 Tabelle 37: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 2) ____________________________________ 87 Tabelle 38: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 2) ________________________________ 88 Tabelle 39: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 2) ___________________________ 88 Tabelle 40: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 2) ____________________________________________ 88 Tabelle 41: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 2) ________________________________________ 89 Tabelle 42: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 2) ________________________________________________ 90 Tabelle 43: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 2) ___________________________ 90 Tabelle 44: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 3) ____________________________________ 92 Tabelle 45: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 3) ________________________________ 92 Tabelle 46: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 3) ___________________________ 92 Tabelle 47: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 3) ____________________________________________ 93 Tabelle 48: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 3) ________________________________________ 93 Tabelle 49: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 3) ________________________________________________ 94 Tabelle 50: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 3) ___________________________ 94 Tabelle 51: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 4) ____________________________________ 96 Tabelle 52: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 4) ________________________________ 96

X

Tabelle 53: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 4) ___________________________ 97 Tabelle 54: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 4) ____________________________________________ 97 Tabelle 55: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 4) ________________________________________ 98 Tabelle 56: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 4) ________________________________________________ 99 Tabelle 57: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 4) ___________________________ 99 Tabelle 58: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 5) ___________________________________ 101 Tabelle 59: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 5) _______________________________ 101 Tabelle 60: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 5) __________________________ 101 Tabelle 61: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 5) ___________________________________________ 102 Tabelle 62: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 5) _______________________________________ 102 Tabelle 63: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 5) _______________________________________________ 103 Tabelle 64: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 5) __________________________ 104 Tabelle 65: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 6) ___________________________________ 106 Tabelle 66: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 6) _______________________________ 106 Tabelle 67: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 6) __________________________ 106 Tabelle 68: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 6) ___________________________________________ 107 Tabelle 69: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 6) _______________________________________ 108 Tabelle 70: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 6) _______________________________________________ 108 Tabelle 71: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 6) __________________________ 109 Tabelle 72: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 7) ___________________________________ 111 Tabelle 73: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 7) _______________________________ 111 Tabelle 74: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 7) __________________________ 111 Tabelle 75: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 7) ___________________________________________ 112 Tabelle 76: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 7) _______________________________________ 113 Tabelle 77: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 7) _______________________________________________ 113 Tabelle 78: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 7) __________________________ 114 Tabelle 79: Tierbesatz und Energiepflanzenerzeugung (Fallbeispiel 8) ___________________________________ 116 Tabelle 80: Substratzusammensetzung für die Biogasanlage (Fallbeispiel 8) _______________________________ 117 Tabelle 81: Mittlere Zusammensetzung der eingesetzten Substrate (Fallbeispiel 8) __________________________ 117 Tabelle 82: Betriebsdaten der Biogasanlage (Fallbeispiel 8) ___________________________________________ 118 Tabelle 83: Energieproduktion der Biogasanlage (Fallbeispiel 8) _______________________________________ 118 Tabelle 84: Zusammenfassung der BZA (Fallbeispiel 8) _______________________________________________ 119 Tabelle 85: Betriebswirtschaftliche Kennzahlen der Biogasanlage (Fallbeispiel 8) __________________________ 120 Tabelle 86: Zusammenfassung wichtiger Kennzahlen der Fallbeispiele (FB) _______________________________ 133

XI

Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Regionale Verteilung der Biogasanlagen in Deutschland nach Anzahl und inst. el. Leistung ............................ 23 Abb. 2: Regionale Clusterbildung und Verteilung der Biogasanlagen in Deutschland.................................................... 24 Abb. 3: Entwicklung des Bestandes und inst. el. Leistung der Biogasanlagen in Deutschland........................................ 26 Abb. 4: Anzahl der Neuanlagen und Erweiterungen pro Jahr.......................................................................................... 28 Abb. 5: Leistung und Anzahl von Biogasanlagen auf Ökobetrieben nach Größenklassen ............................................... 29 Abb. 6: Verbandszugehörigkeit der Betriebe mit Biogasanlage in Deutschland.............................................................. 30 Abb. 7: Rechtsformen der Biogasanlagen auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben ..................................................... 31 Abb. 8: Rechtsformenstruktur der Biogasanlagen nach Anlagenleistung ........................................................................ 31 Abb. 9: Dauer der ökologischen Bewirtschaftung der Betriebe mit Biogasanlage .......................................................... 32 Abb. 10: Betriebsausrichtung der Betriebe nach absoluter Anzahl.................................................................................. 33 Abb. 11: Betriebsausrichtung der Betriebe nach inst. el. Leistung................................................................................... 34 Abb. 12: Betriebsgröße der ökologisch wirtschaftenden Betriebe mit Biogasanlage in Deutschland.............................. 35 Abb. 13: Viehbestand der Ökobetriebe mit Biogasanlage nach Größenklassen .............................................................. 36 Abb. 14: Inst. el. Leistung der Biogasanlagen in Abhängigkeit des Viehbesatzes............................................................ 37 Abb.15: Substratzusammensetzung der Biogasanlagen auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben................................. 40 Abb.16: Substratzusammensetzung auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben nach inst. el. Leistung............................ 41 Abb. 17: Anteil von konventionellem Mais an der Substratration .................................................................................... 44 Abb. 18: Anteil von Kleegras und Grünland am Substratmix der Biogasanlagen............................................................ 45 Abb. 19: Ertragssteigerungen durch Düngung mit Gärresten.......................................................................................... 47 Abb. 20: Durchschnittliche Ertragssteigerungen durch Düngung mit Gärresten ............................................................ 48 Abb. 21: Durchschnittliche Ertragssteigerungen durch Düngung mit Gärresten nach Kultur ........................................ 48 Abb. 22: Beispielhafte Zerlegung eines landwirtschaftlichen Unternehmens in Betriebszweige ..................................... 54

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Abkürzungsverzeichnis AB Ackerbohnen

BZA Betriebszweigabrechnung

CCM Corn-Cob-Mix (Maiskolbenschrot)

CH4 Methan

d Tag (Day)

EEG Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien – BGBI I 2004, 1918

(Erneuerbare-Energien-Gesetz - EEG)

FM Frischmasse

FS Frischsubstanz

GKV Gesamtkostenverfahren

G&V Gewinn-und-Verlust-Rechnung

GV Großvieheinheiten

inst. el. installierte elektrische (Leistung)

KER kurzfristige Erfolgsrechnung

konv. konventionell

kWel elektrische Leistung in Kilowatt

kWtherm thermische Leistung in Kilowatt

kWh Kilowattstunden

m³ Kubikmeter

MW Megawatt

N Stickstoff

NfE Stickstofffreie Extraktstoffe

Nl Normliter

Nm³ Normkubikmeter

N.N. Normalnull

oTS organische Trockensubstanz

oTM organische Trockenmasse

PV Produktionsverfahren

SB Sonnenblumen

TM Trockenmasse

UKV Umsatzkostenverfahren

vergl. vergleiche

Vol. Volumen

VQ Verdauungsquotient

VQNfE Verdauungsquotient der stickstofffreien Extraktstoffe

VQRfas Verdauungsquotient der Rohfaser

VQRfett Verdauungsquotient Rohfett

VQRP Verdauungsquotient Rohprotein

$/bbl Dollar pro Barrel

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1 Einleitung

1.1 Problemstellung Das im Jahr 2004 novellierte Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und die vielfältigen Publikationen und Diskussionen zu den Entwicklungspotenzialen von Landwirten hin zu Energiewirten haben zu einem regelrechten Boom beim Bau von Biogasanlagen geführt (DREHER 2005, KEYMER 2005). 2003 existierten rund 2000 Biogasanlagen auf landwirt-schaftlichen Betrieben (FNR 2005). Derzeit liegt die Anzahl errichteter Anlagen nach Er-hebungen des Fachverbandes Biogas bei rund 3.891 (FACHVERBAND BIOGAS 2008(A)). Damit hätte sich die Anlagenzahl innerhalb von 4-5 Jahren etwa verdoppelt. Nicht nur die Anlagenzahl, sondern auch die installierte Leistung pro Anlage hat sich stark erhöht, von durchschnittlich 190 kWel für Neuanlagen 2001 auf 350 kWel in 2003 (FNR 2005). In den darauf folgenden Jahren wurden Neuanlagen nicht selten mit einer Leistung von 500 kWel und mehr errichtet. Zunehmend wurden diese Großanlagen auch von landwirtschaftsfrem-den Investoren in unterschiedlichen Investorenmodellen realisiert. Wirtschaftliche Potenzi-ale der Biogaswirtschaft wurden demnach von Landwirten und anderen Investoren gese-hen. Die Jahre 2007 und vor allem 2008 waren jedoch geprägt durch eine zunehmende Zu-rückhaltung der Landwirte. Der Zuwachs an neuen Biogasanlagen ging stetig zurück, so-dass 2008 im Vergleich zu den Vorjahren die Anzahl neu errichteter landwirtschaftlicher Biogasanlagen stark sank. 2007 und 2008 wurden insgesamt nur rund 200 Biogasanlagen in Deutschland errichtet (FACHVERBAND BIOGAS 2008). Gründe dafür waren deutlich stei-gende Agrarpreise, die zum einen die Vorzüglichkeit der Produktion von Lebens- und Fut-termitteln gegenüber Energiepflanzen steigerte und zum anderen die Kostenstruktur der meisten Biogasanlagen, vor allem bei maisbasierten Fütterungsstrategien, negativ beein-flussten. Aber auch die Diskussion zur Novellierung des EEG 2009 begründete die Zu-rückhaltung der Landwirte. Gerade die Diskussionen um steigende Vergütungssätze für landwirtschaftliche Biogasanlagen aber auch der Umgang mit Altanlagen ließ die Landwir-te die Ergebnisse des politischen Gestaltungsprozesses abwarten. Durch die Novellierung des EEG in 2009 und die damit einhergehenden Verbesserungen in der Vergütung für vor allem kleine und mittlere landwirtschaftliche Biogasanlagen, erhöht sich die zuletzt stark gesunkene Nachfrage nach Biogasanlagen wieder (FACHVERBAND BIOGAS 2008). Viele kritische Stimmen hinterfragen jedoch zunehmend die grundsätzliche ökologische Nachhaltigkeit herkömmlicher konventioneller Biogaskonzepte. Auch in der Biogaswirt-schaft müssen Wege gefunden werden, beim Ersatz fossiler Energien nicht neue ökologi-sche Probleme zu verursachen und die Akzeptanz der Gesellschaft aufs Spiel zu setzen. Zunehmend kritisch werden von diesen zum Beispiel die steigenden Anlagengrößen bei Biogasanlagen gesehen. Sowohl Fachleute als auch Anwohner und Verbraucher befürch-ten, dass damit großflächige, mit hoher Intensität geführte Mais-Monokultursysteme als

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Rohstoffbasis für die Bioenergieerzeugung entstehen. Auch die bisher in vielen Fällen un-genügende Wärmenutzung, gerade großer Biogasanlagen ist nicht nur ökologisch, son-dern zunehmend auch ökonomisch problematisch (WBGU 2008, WBA 2007, ANSPACH & MÖLLER 2008, GRAß 2007A, GRAß 2007B). Um derzeitige Bioenergieerzeugungspfade in Zukunft nachhaltig zu gestalten, schlagen deshalb sowohl der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltverän-derungen (WBGU) als auch der Wissenschaftliche Beirat Agrarpolitik beim Bundesministe-rium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz vor, ausschließlich Abfall- und Reststoffe für eine energetische Verwendung zu nutzen. Nur durch diese Strategie könn-ten negative Umwelteffekte und Risiken für die Ernährungssicherheit vermieden werden. Vor allem die Risiken für die Ernährungssicherheit bei einer wachsenden Weltbevölkerung und schwindenden globalen Agrarflächen werden bei derzeitigen Energiepflanzenanbau-strategien oft ignoriert. Aber auch hinsichtlich der biologischen Vielfalt, des Boden- und Wasserschutzes sowie des Klimaschutzes sind heutige Bioenergieerzeugungspfade nicht selten kontraproduktiv. Die genannten Risiken sind auch nicht nur in den Ländern des Sü-dens aktuell (z.B. den Entwicklungsländern) oder nur für spezielle Energiepflanzen rele-vant (wie z.B. der Ölpalme, deren Anbau derzeit massiv zur Zerstörung des Regenwaldes beiträgt), sondern gelten auch für Europa und die europäischen Biomasseerzeugungsstra-tegien, einschließlich der Biogaserzeugung. Daher wird der Energiepflanzenerzeugung, sofern sie nachhaltig betrieben werden kann, nur eine Rolle als Brückentechnologie einge-räumt. Langfristig werden die landwirtschaftlichen Flächen vollständig für die Nahrungsmit-telproduktion benötigt. Sinnvolle und nachhaltige Bioenergiepfade werden deshalb nur auf Basis von Abfall- und Reststoffen möglich sein. Damit könnten wichtige ökologische Risi-ken vermindert und Konkurrenzen reduziert werden (WBGU 2008, WBA 2007). Die ökologische Landwirtschaft kann vor allem hinsichtlich der oben genannten negativen Umwelteffekte, biologische Vielfalt, Boden-, Wasser-, und Klimaschutz zu einer nachhalti-gen landwirtschaftlichen Produktion beitragen. Darüber hinaus hat die ökologische Land-wirtschaft global gesehen sogar bei einer kompletten weltweiten Umstellung auf Ökoland-bau das Potenzial die Ernährungssicherheit einer wachsenden Weltbevölkerung zu si-chern (NIGGLI 2007, BADGLEY ET AL. 2007, PRETTY ET AL. 2003, HALLBERG ET AL. 2006). Aber hat die ökologische Landwirtschaft auch das Potenzial nachhaltige Biogassysteme zu entwickeln? Kann der ökologische Landbau in Zukunft nicht mehr nur bei der nachhaltigen Erzeugung von Nahrungsmitteln, sondern auch bei der nachhaltigen Energieproduktion eine Vorreiterrolle übernehmen und zukunftsfähige Lösungskonzepte darstellen? Vom Landwirt zum Energiewirt? Diese Diskussion wurde und wird auch unter den ökolo-gisch wirtschaftenden Betrieben geführt. Bereits vor 30 Jahren gehörten ökologisch wirt-schaftende Landwirte zu den Pionieren der Biogaserzeugung in Deutschland. In der Dis-kussion um die Potenziale der Biogaserzeugung, wurden jedoch die Möglichkeiten der ökologischen Landwirtschaft zur Biogaserzeugung bisher immer ausgeblendet. Die Rolle

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des ökologischen Landbaus schien sich auf die Funktion zu beschränken, hochwertige und sichere Nahrungsmittel für einen entsprechenden Aufpreis bereitzustellen. Da es kei-nen direkten, für den Verbraucher wahrnehmbaren Qualitätsunterschied zwischen „norma-ler“ und „ökologisch erzeugter“ Energie gibt, wurde vielfach davon ausgegangen, dass die Energieerzeugung im ökologischen Landbau keine Relevanz habe und die Produktion mangels potenzieller Aufpreise für die erzeugten Güter nicht rentabel zu gestalten sei. Aus diesen Gründen wurde der Bedeutung, den Strukturen und Besonderheiten sowie den Po-tenzialen der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau bisher kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Fast unbemerkt wurde angesichts der hohen Planungssicherheiten und der potenziell gu-ten Gewinnsituation infolge der Novellierungen des EEG 2004 und 2009 von ökologisch wirtschaftenden Betriebsleitern kalkuliert, ob ein Einstieg in die Biogaswirtschaft sinnvoll sein kann (MÖLLER D. 2006, KEYMER 2006a, KEYMER 2006b, HÄUSLING 2005, KEMPKENS 2005, JANZING 2005, SCHUMACHER 2005). Das auch im ökologischen Landbau Biogas ein wichtiges Thema geworden ist, zeigt die stark steigende Anlagenzahl (MÖLLER & ANSPACH 2006). Problematisch ist allerdings die Tatsache, dass über die tatsächliche Anzahl von Biogasanlagen im ökologischen Landbau völlige Unklarheit herrscht und die Bedeutung wie auch die Besonderheiten der Biogaserzeugung für Ökobetriebe bisher nur rudimentär untersucht wurden. Informationen über die Strukturen der landwirtschaftlichen Biogaser-zeugung im ökologischen Landbau sind in Deutschland bei den Akteuren des ökologi-schen Landbaus, aber auch den Forschungseinrichtungen, Verbänden und in der öffentli-chen Verwaltung kaum vorhanden. Es bleibt auch die grundsätzliche Frage: Passt die Biogaserzeugung überhaupt zum ökologischen Landbau, der primär auf die Erzeugung hochwertiger Nahrungsmittel ausgerichtet ist? Es stellt sich auch die Frage, ob Biogasanlagen im Ökolandbau überhaupt rentabel geführt werden können. Durch vergleichsweise hohe Produktionskosten im ökologischen Landbau auf der einen und gesetzlich festgelegte Vergütungen für erzeugte elektrische Energie auf der anderen Seite stehen Ökobetriebe vor der Herausforderung, wirtschaftlich sinnvolle und tragbare Konzepte für die Biogaserzeugung auf ihrem Betrieb zu entwickeln. Für die Biogaserzeugung auf ökologischen Betrieben ist eine Kernfrage, ob Gärsubstrate zu Kos-ten erzeugt werden können bzw. bereitstehen, die den Betriebszweig Biogas wirtschaftlich lohnend machen (MÖLLER D. 2006). Neben dem Aspekt der Stromerzeugung, der auf vielen konventionellen Betrieben schein-bar allein im Vordergrund stand, müssten Ökobetriebe vielmehr wirtschaftlich sinnvolle Verfahren zur Bereitstellung von nachwachsenden Rohstoffen (Betriebswirtschaftliche Op-timierung der Inputseite) und zur Nutzung der in der Biogasanlage anfallenden thermi-schen Energie entwickeln (Betriebswirtschaftliche Optimierung der Outputseite) um renta-bel eine Biogasanlage betreiben zu können. Darüber hinaus könnte ein bedeutender As-pekt der Biogaserzeugung auf Ökobetrieben die Optimierung des betrieblichen Nährstoff-managements und die Intensivierung der Nutzung betrieblicher Grünland- und Kleegras-bestände darstellen. Für Landwirte und Projektplaner ist die Frage entscheidend, welche

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Aspekte der Biogaserzeugung auf Ökobetrieben von Bedeutung sind und nach welchen Konzepten Biogas auf den Betrieben erzeugt werden kann. Dafür ist die Analyse vorhan-dener Strukturen und Strategien im ökologischen Landbau notwendig um eine optimale Einbindung der Biogasanlage in den landwirtschaftlichen Betrieb im ökologischen Landbau zu gewährleisten. Gerade in diesem Zusammenhang müssen auch Fragen zur innerbetrieblichen Wirkung, die gerade in ökologischen Anbausystemen von Bedeutung sind und über den isolierten Faktor der Energieerzeugung hinausgehen betrachtet werden. Die Untersuchung, Quanti-fizierung und Bewertung dieser Wirkungen steht derzeit noch aus, nicht zuletzt weil diese im konventionellen Landbau von geringerer bzw. keiner Bedeutung sind. Zu diesen Aspek-ten gehören zum Beispiel die verbesserte Kleegrasverwertung, gerade für Ackerbaube-triebe und damit eine Erhöhung der Gesamt-N-Fixierung durch die Abfuhr des oberirdi-schen Pflanzenmaterials, die Möglichkeit der Nährstoffabfuhr vom Feld durch die energeti-sche Nutzung von Ernteresten und Zwischenfrüchten und dadurch eine Reduzierung von N-Verlusten auf der Fläche sowie die Reduzierung von Unkrautsamen und Krankheitser-regern durch die in der Biogasanlage vorgenommenen Hygienisierung (MÖLLER K. 2005, HERRLE 2005, SCHÄFER et al. 2005). Hinsichtlich der Erzeugung von Gärsubstraten bieten sich auch im ökologischen Landbau Potenziale, durch neue Anbau- und Fruchtfolgekon-zepte Erzeugungskosten zu senken und die Erträge zu erhöhen. Hier sei exemplarisch das Zweikulturnutzungssystem nach Graß und Scheffer genannt, das je nach klimatischer Ausgangsbedingung des Standortes und geeigneter Auswahl der Kulturpflanzen einen Erfolg versprechenden Ansatz darstellt und derzeit auch von ersten Landwirten erprobt wird (GRAß 2003, KARPENSTEIN-MACHAN 2005). Aber auch in der Wahl geeigneter Sorten, zum Teil sogar alter Kulturpflanzen, der Erweiterung der betrieblichen Fruchtfolge hinsicht-lich einer Kombination von Marktfrucht- und Energiepflanzenerzeugung und der Nutzung von betrieblichen Reststoffen, Mist und Gülle liegen Potenziale, die Erzeugungskosten zu senken (WALLA & SCHNEEBERGER 2005, BÄSE & MONECKE 2005). Schließlich muss auch untersucht werden, ob sich auf Basis einer konsequenten Biogas-wirtschaft Steigerungspotenziale bei den Flächenerträgen im ökologischen Landbau erge-ben, woraus sich zusätzliche Potenziale für die Erzeugung von Energiepflanzen und den Marktfruchtbau im ökologisch wirtschaftenden Betrieb ergeben würden. Damit werden in der vorliegenden Arbeit folgende Hypothesen geprüft:

1. Biogasanlagen auf ökologischen Betrieben sind vor allem kleine und Kleinstanla-gen auf Futterbaubetrieben und werden mit Gülle und Mist als Substrat betrieben.

2. Biogasanlagen auf ökologischen Betrieben erwirtschaften in der Regel keine positi-ven Kapitalrentabilitäten.

3. Für die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen auf ökologischen Betrieben sind vor allem innerbetriebliche Leistungen (z.B. Gärrestdüngung, Kleegrasnutzung) wichtig.

4. Der Grad der Abwärmenutzung von Biogasanlagen auf ökologischen Betrieben ist höher als auf konventionellen Betrieben. Angesichts vielfältigerer Produktionsstruk-

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turen und der häufigen betrieblichen Be- und Weiterverarbeitungsaktivitäten sind Wärmenutzungskonzepte leichter umzusetzen.

5. Die Biogaserzeugung kann im ökologischen Landbau ohne Konkurrenz zur Nah-rungsmittelerzeugung erfolgen.

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise Die vorliegende Arbeit gliedert sich systematisch in zwei Teile. Diese sollen in einer explo-rativen Studie die Strukturen der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau erfassen, eine geordnete Vorgehensweise zur vollständigen betriebswirtschaftlichen Abbildung öko-logisch geführter Biogasanlagen entwickeln und die Ergebnisse und Methoden anhand von Fallbeispielen aus der Praxis überprüfen. Hierfür werden ökologisch wirtschaftende Betriebe mit Biogasanlage evaluiert und hinsichtlich ihrer betrieblichen, wirtschaftlichen und technologischen Rahmenbedingungen untersucht und bewertet. Die Arbeit stellt den Status-Quo der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau dar und analysiert die Struk-turen und die Bedeutung der Biogaserzeugung für ökologisch wirtschaftende Betriebe. Darauf aufbauend werden die wirtschaftlichen Chancen und Risiken der ökologischen Biogaserzeugung evaluiert. Im Rahmen dieser Arbeit ergeben sich vor allem folgende Forschungsaspekte:

1. Regionale Verteilung und Bedeutung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau.

2. Entwicklung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau mit besonderem Fokus auf strukturelle Veränderungen über die Zeit.

3. Betriebsstrukturen der Betriebe mit Biogasanlage. 4. Konzeptionelle Ausrichtung der Biogasanlagen und strukturelle Rahmenbedin-

gungen der Biogaserzeugung. 5. Möglichkeiten der Abwärmenutzung der Biogasanlagen auf ökologisch bewirt-

schafteten Betrieben und Grad der Wärmenutzung. 6. Substratzusammensetzung und Organisation der Substratversorgung. 7. Innerbetriebliche Zusammenhänge der Biogaswirtschaft und pflanzenbauliche

Wirkung der Gärreste. 8. Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Biogaserzeugungskonzepte im ökologischen

Landbau.

Im ersten Teil werden empirische Ergebnisse eines 2007 durchgeführten Monitoring (Bio-Biogasmonitoring 2007) dargestellt. Im Rahmen des Monitoring wurde erstmalig nach öko-logisch wirtschaftenden Betrieben recherchiert, die eine Biogasanlage in Deutschland betreiben und eine Datenbank mit grundlegenden Daten zu den landwirtschaftlichen Be-trieben und den Biogasanlagen angelegt. Auf Basis dieser Datenbank können die Struktu-ren und die Entwicklung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau abgebildet und bewertet werden.

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Durch die Kenntnis der Strukturen der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau, die aus den Ergebnissen des ersten Teils dieser Arbeit gewonnen werden, kann im zweiten Teil eine Betriebszweigabrechnung (BZA) für Biogasanlagen methodisch entwickelt wer-den, die die Besonderheiten des ökologischen Landbaus berücksichtigt und neben der Biogasanlage auch den landwirtschaftlichen Betrieb in die Betrachtung einbezieht. Ab-schließend wird ein Modell für eine „Muster-BZA – Biogasanlage im Ökolandbau“ entwi-ckelt, auf dessen Basis Biogasanlagen auf Praxisbetrieben analysiert werden. Die Analyse der Biogasanlagen auf Praxisbetrieben wird im Rahmen von acht Fallbeispie-len durchgeführt. In einer Erhebung werden betriebliche und ökonomische Daten dieser acht unterschiedlichen Betriebe gesammelt. Die Auswertung dieser Daten ermöglicht die Beurteilung des ökonomischen Erfolges des Betriebszweiges Biogas auf den Ökobetrie-ben, bei Betrieben unterschiedlicher unternehmerischer Ausrichtung, Größe der Biogasan-lage, Größe des landwirtschaftlichen Betriebes und unterschiedlicher Bedeutung der Bio-gaserzeugung innerhalb des Betriebsorganismus. In der abschließenden Diskussion werden die dargestellten Kernaspekte aufgegriffen und die Potenziale und Herausforderungen der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau diskutiert. Letztlich sollen die Ergebnisse auch als Grundlage für Beratung und Forschung in diesem Bereich dienen und den Aufbau eines Netzwerkes zur Biogaserzeugung im öko-logischen Landbau initialisieren.

________________Geschichtliche Entwicklung der Biogaserzeugung________________

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2 Stand des Wissens

2.1 Geschichtliche Entwicklung der Biogaserzeugung Die Biogaserzeugung ist keine Entwicklung der jüngeren Zeit. In China und auch im Vor-deren Orient ist Methan als brennbares Gas seit vielen Jahrhunderten bekannt und hat auch heute noch eine große, zum Teil auch wachsende Bedeutung (LI KANGMIN UND MAE-WAN HO 2006). Die Biogaserzeugung hat in diesen Regionen eine dementsprechend lan-ge Tradition. In Europa begann man Ende des 18. und verstärkt im 19. Jahrhundert Me-than, damals auch als Sumpfgas bezeichnet, wissenschaftlich zu untersuchen. Zu den Pionieren gehörte Jan Baptista Van Helmont, der um 1630 feststellte, dass ein brennbares Gas bei der anaeroben Vergärung von organischen Material entsteht und der Italiener A-lessandro Volta, der um 1776 erstmalig Verbrennungsversuche mit Sumpfgas durchführte und die Entstehung von Methan beim anaeroben Abbau organischer Sedimente entdeck-te. In der Folgezeit beschäftigten sich Humphrey Davy (1806), der Laboruntersuchungen über die Methanerzeugung aus Mist anstellte, sowie Bechamp (1868) und Popow (1873), die erstmals den mikrobiellen Ursprung des Methans erkannten, mit Biogas (IE-LEIPZIG 2006, FISCHER 1998, GUTTERER 1997, PFIRTER 1998, PENSYLVANIA UNIVERSITY 1979, LUSK 1997). Der französische Bakteriologe Pasteur stellte 1884 Versuche zur Biogaserzeugung aus Rindermist an und schlug unter anderem vor, den Pariser Pferdemist zur Gasproduk-tion für die Straßenbeleuchtung zu nutzen (IE-LEIPZIG 2006, EDER UND SCHULZ 2006). In den 1880er Jahren arbeiteten in Frankreich die Wissenschaftler Schloesing und Müntz zur Nitrifikation und entdeckten, dass ihr ein biologischer Prozess unterliegt. Bis dahin ging man von einem rein chemischen Prozess aus. Schließlich demonstrierten sie in Versu-chen mit gehäckseltem Mist, dass Stickstoff bei der Erzeugung von Biogas nicht verloren geht (MÖLLER 2005, SCHLOESING UND MÜNTZ 1877). Die erste, nach heutigen Maßstäben als Biogasanlage zu bezeichnende Anlage, wurde 18591 in Bombay/Britisch-Indien in einem Krankenhaus errichtet. Das erzeugte Biogas wurde zuerst ausschließlich zur Beleuchtung und später2 auch zum Betrieb eines Gasmo-tors mit angeschlossenem Generator zur Stromerzeugung genutzt (LUSK 1997, IE-LEIPZIG 2006, PENSYLVANIA UNIVERSITY 1979, OSTERROTH 1999, WULF 2005, EDER UND SCHULZ 2006). In Deutschland beschäftigte sich vor allem Karl Imhoff mit der Biogaserzeugung. 1910 er-richtete er die erste anaerobe Abwasserreinigung und arbeitete seitdem an der Erschlie-ßung kommunaler Klärschlämme für die Energieerzeugung. Unter dem Druck von Roh-stoffmangel und einer aufstrebenden Autarkiebewegung zwischen den beiden Weltkriegen wurden viele städtische Klärwerke zu Energieerzeugern. Bis 1937 stellten unter anderen die Städte München, Halle, Pforzheim, Essen, Erfurt, Pößneck und Heilbronn ihre städti- 1 Einige Quellen sprechen auch von 1897 2 In den meisten Quellen wird hier das Jahr 1907 genannt


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schen Fuhrparks auf Biogasbetrieb um (EYSER 1976, IE-LEIPZIG 2006). Im 2. Weltkrieg wur-de die Entwicklung der Biogaserzeugung kriegsbedingt nur wenig weitergeführt. Es gab allerdings Versuche, Abfallstoffe und landwirtschaftliche Reststoffe wie z.B. Süßholzabfall, Fettabscheider, Panseninhalt, Lignin und Getreideabfälle zur Kofermentation von Wirt-schaftsdüngern zu nutzen (IMHOFF (A) UND (B) 1944, PÖPEL 1950). In den Nachkriegsjahren wurde damit begonnen, die Biogaserzeugung in die Landwirt-schaft zu integrieren und Biogasanlagen technisch weiterzuentwickeln. Im Bereich der Grundlagenforschung tat sich neben Imhoff vor allem Prof. Liebmann3 aus München her-vor. 1947 wurde an der Technischen Universität Darmstadt eine Biogasanlage speziell für kleine landwirtschaftliche Betriebe mit einem horizontalen Fermenter (Gärkanalverfahren) „System Darmstadt“ entwickelt. Nach diesem System baute z.B. die Firma Reusch aus Hohenstein/Württemberg ihre Biogasanlagen. 1947/48 wurde die erste landwirtschaftliche Biogasanlage in Deutschland errichtet (BMU 2004, EYSER 1976, EDER UND SCHULZ 2006). Daneben entwickelten Schmidt und Eggersglüß eine Biogasanlage mit einem Wechselbe-hälterverfahren „System Schmidt-Eggersglüß“ und errichteten mit der gleichnamigen Fir-ma 1950 eine der ersten größeren landwirtschaftlichen Biogasanlagen. Eggersglüß gab Biogas die Bezeichnung „Bihugas“ (in Anlehnung an Bio-Humus) um die gute Düngewir-kung der Gärrückstände zu betonen. 1951 gab es in der Bundesrepublik rund 50 kommu-nale und landwirtschaftliche Biogasanlagen, die rund 16 Millionen Kubikmeter Biogas pro-duzierten. Über 50 % des erzeugten Gases wurde als Motortreibstoff genutzt, rund 30 % in kommunale Versorgungsnetze eingespeist und rund 20 % zur Wärmeerzeugung genutzt (EYSER 1976, EDER UND SCHULZ 2006). Ab Mitte der 50er Jahre ging das Interesse an der Biogaserzeugung in Deutschland verlo-ren. Auf der einen Seite waren die Erdölpreise aufgrund von Preisabsprachen der großen multinationalen Ölgesellschaften in den Jahren nach dem 2. Weltkrieg bis zu Beginn der siebziger Jahre sehr günstig (EV 2005) auf der anderen Seite wurde im selben Zeitraum der Mineraldüngereinsatz in der Landwirtschaft deutlich gesteigert, sodass der Einsatz von Biogasgärresten als organischer Dünger für landwirtschaftliche Betriebe an Bedeutung verlor. Die Biogaserzeugung wurde in den folgenden Jahren in allen westlichen Staaten weitgehend aufgegeben. Die letzte bekannte Biogasanlage betrieb die Stadt Zürich bis zur ersten Ölkrise 1973 (JÄKEL UND MAU 2003). In Deutschland brachte erst die Ölkrise von 1973 eine Rückbesinnung auf die Möglichkeit der Energieerzeugung mit Biogas. Der Öl-preis, 1972 inflationsbereinigt noch bei rund 3 Dollar je Barrel ($/bbl), stieg auf rund 12 $/bbl an, nachdem die OPEC (Organization of the Petroleum Exporting Countries) als Re-aktion auf den Jom-Kippur-Krieg einen Ölboykott gegenüber westlichen Staaten ausgeru-fen hatte. Im Anschluss kam 1979 die zweite Ölkrise. Nach der Revolution in Persien (dem heutigen Iran) und dem darauf folgenden Iran-Irak-Krieg erhöhte sich der Ölpreis auf rund 35 $/bbl (EV 2005). Bis Mitte der achtziger Jahre sollen daraufhin zwischen 75 und 150 3 Liebmann, H. (Herausgeber) 1956: Gewinnung und Verwertung von Methan aus Klärschlamm und Mist. Münchner Beiträge zur Abwasser-, Fischerei- und Flußbiologie, Band 3, München.


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landwirtschaftliche Biogasanlagen, vor allem in Süddeutschland, errichtet worden sein (IE-LEIPZIG 2006, BIOGAS INTERNATIONAL 2007). Zu den Pionieren dieser zweiten Entwicklungs-phase der Biogaserzeugung gehörten maßgeblich ökologisch wirtschaftende Betriebe. Die älteste, heute noch betriebene Anlage auf einem ökologisch bewirtschafteten Betrieb, wurde 1981 in Hessen gebaut und hatte damals eine Leistung von 20 kWel (ANSPACH UND MÖLLER 2007). In diese Phase fiel auch die Trennung der konventionellen von der ökologi-schen Biogasentwicklung. Da sich im konventionellen Landbau inzwischen die strohlose Aufstallung mit Gitterrosten, Spaltenböden und entsprechenden Flüssigmistverfahren durchgesetzt hatten, wurden die Biogasanlagen ausschließlich mit einstreuloser Gülle be-schickt (LFL 2007A). Im Gegensatz dazu wurden im ökologischen Landbau weiterhin ne-ben Gülle, Festmist und im gewissen Maße Koppelprodukte eingesetzt. In den folgenden Jahren wurde durch fallende Rohölpreise aufgrund von Neustrukturie-rungen in der Ölbranche, dem steigenden Anteil von Ölproduzenten außerhalb der OPEC und mangelnder Förderdisziplin der OPEC-Staaten die weitere Ausdehnung der Biogaser-zeugung wieder deutlich erschwert und nicht wenige bestehende Anlagen bis Anfang der 90er Jahre stillgelegt (BESGEN UND KEMPKENS 2004, JÄKEL UND MAU 2003). Allerdings bilde-te sich in den 80er Jahren eine starke Umweltbewegung in Deutschland, von der auch die Landwirtschaft und die landwirtschaftliche Energiegewinnung nicht unberührt blieb, sodass nicht alle Biogasanlagen aufgegeben wurden. Vor allem Biogasanlagen auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben wurden trotz wirtschaftlich schwierigen Rahmenbedingungen weiter betrieben, da vielfach gesellschaftliche und ökologische Gründe, wie z.B. energeti-sche Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffmärkten, ein Beitrag zum Umweltschutz und die Veredelung von Wirtschaftsdünger, im Vordergrund standen (ANSPACH UND MÖLLER 2007B, ANSPACH 2006). Aus diesem Grund kann heute auf eine langjährige praktische Erfahrung der Ökolandwirte bei der wissenschaftlichen Untersuchung landwirtschaftlicher Biogaser-zeugung zurückgegriffen werden. Der geschichtliche Verlauf verdeutlicht, wie stark die Entwicklung der Biogaserzeugung in Deutschland und der gesamten „westlichen Welt“ an die weltweite wirtschaftliche Entwick-lung und die Rohstoffpreise gekoppelt war. Nur in den sog. Entwicklungsländern nahm die Entwicklung der Biogaserzeugung zum Teil einen anderen Verlauf. Aufgrund geringerer Devisen- und zum Teil auch Rohstoffreserven wurde in diesen Ländern immer an der Entwicklung von vor allem kleinen und technisch einfachen Biogasanlagen für die Land-wirtschaft gearbeitet (OSTEROTH 1999, BESGEN UND KEMPKENS 2004).

_____________Forschung zur Biogaserzeugung im ökologischen Landbau____________

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2.2 Forschung zur Biogaserzeugung im ökologischen Landbau Der Überblick über die historische Entwicklung der Biogaserzeugung zeigt, dass die Bio-gaserzeugung im Kontext der konventionellen Landwirtschaft eine lange Tradition in Deutschland hat und dementsprechend lange Forschungsaktivitäten in diesem Bereich vorliegen. Im Gegensatz dazu ist die Bearbeitung von Forschungsfragen zur Biogaserzeu-gung im ökologischen Landbau ein relativ junges Forschungsfeld. Noch 2004 wurde in einem Forschungsprojekt im Rahmen des Bundesprogramm Ökologischer Landbau des BMVEL mit dem Titel „Themennetzwerk Energie im Ökologischen Landbau“ die Möglich-keit der Biogaserzeugung auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben nicht einmal erwähnt (DOBELMANN & BÖTTGER 2004). Erst seit wenigen Jahren können Forschungsaktivitäten einzelner Hochschulen verzeichnet werden. Im Folgenden sollen in aller Kürze einige wichtige Ergebnisse vorgestellt werden. Dabei werden ausschließlich Arbeiten zur Biogas-erzeugung im ökologischen Landbau betrachtet. Fragestellungen der konventionellen Bio-gas- oder Biomasseerzeugung, deren Ergebnisse sich indirekt auf die Bedingungen des ökologischen Landbaus ableiten lassen, sollen an dieser Stelle nicht berücksichtigt wer-den. An der Universität Gießen wurden im Rahmen eines Forschungsprojektes die Auswirkun-gen der Biogaswirtschaft auf die Flächenproduktivität, die Umweltbelastung und -entlastung sowie die Wirtschaftlichkeit bei der Integration von Biogasanlagen auf ökolo-gisch bewirtschaftete Betriebe untersucht (MÖLLER ET AL. 2006). In Fruchtfolgeversuchen wurden ein Gemischtbetrieb mit Tierhaltung und ein Ackerbaubetrieb ohne Tierhaltung im Feldversuch nachgestellt, um unter praxisnahen Bedingungen die Auswirkungen der Bio-gaserzeugung auf Boden, Pflanze und Umwelt zu prüfen. In einem Teilprojekt erfolgten eine ökologische Bilanzierung ausgewählter Umwelteffekte und eine ökonomische Beurtei-lung der betrachteten Modellbetriebe. In den Praxisuntersuchungen auf dem Versuchsbetrieb der Universität Gießen konnten im viehlosen Betrieb signifikante Ertragseffekte vor allem beim Getreide festgestellt werden. Die Kornerträge erhöhten sich um 15 % und die N-Aufnahme um 22 %, beim Winterwei-zen konnten zudem signifikant höhere Rohproteingehalte gemessen werden. Im viehhal-tenden Betrieb wurden dagegen keine signifikanten Effekte hinsichtlich der Flächenpro-duktivität gemessen. Da der Versuchsstandort durch seine hohe Lössauflage als sehr fruchtbar eingeschätzt werden kann, werden in der Praxis noch deutlichere Ertrags- und Qualitätseffekte erwartet. Im Gegensatz zum Ackerbau wurden auf dem Grünland sowohl im viehhaltenden als auch im viehlosen Betrieb signifikante Ertragssteigerungen festge-stellt (MÖLLER ET AL. 2006). Diese Ergebnisse decken sich zum einen mit Feldversuchen an der Universität Gießen, bei denen höhere Getreideerträge und Rohproteingehalte bei Gärrestdüngung gegenüber den Kontrollvarianten gemessen werden konnten (STINNER ET AL. 2003). Zum anderen mit Untersuchungen an der Universität Kassel, wo unter anderem die Auswirkungen von Biogasgärrest auf das Pflanzenwachstum und den Ertrag von Sommergerste betrachtet wurden und signifikant höhere Biomasse- und Kornerträge ge-messen werden konnten (RAUBUCH ET AL. 2005).


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Praxisrelevante Untersuchungen zum Einfluss der Vergärung von Substraten auf die Keimfähigkeit von Unkrautsamen wurden an der Universität Hohenheim durchgeführt und von SCHRADE ET AL. (2003) veröffentlicht. In Gärversuchen mit mesophilen Biogasanlagen konnte die Keimfähigkeit von allen geprüften Samen (Stumpfblättriger Ampfer, Weißer Gänsefuß, Tomate, Ackerfuchsschwanz, Ackersenf und Raps) spätestens nach drei Wo-chen Verweilzeit im Fermenter um nahezu 100 % reduziert werden. Diese Ergebnisse werden auch von älteren Untersuchungen aus der Schweiz gestützt, die die Keimfähigkeit von Unkrautsamen in Versuchsvarianten mit gelagerter, belüfteter und vergorener Gülle prüften (VOGTMANN ET AL. 1979, BESSON ET AL. 1986). Es kann davon ausgegangen wer-den, dass der Betrieb einer Biogasanlage auf einem ökologisch wirtschaftenden Betrieb dazu beitragen kann, den Unkrautdruck deutlich zu senken. Eine Einschätzung, die auch von KÖTTNER (1998) geteilt wird, der von einem Rückgang typischer „Gülleunkräuter“ wie Wiesenkerbel und Bärenklau auf mit Gärresten gedüngten Flächen berichtet. Kritische Stimmen äußern jedoch Bedenken, dass sich Gärreste negativ auf die Boden-fruchtbarkeit und den Humushaushalt auswirken könnten und in diesem Bereich zu weni-ge Forschungsaktivitäten zu finden sind (BESTE (A) UND (B), SCHELLER 2006). MÖLLER ET AL. (2006) kommen in Feldversuchen jedoch zu dem Ergebnis, dass durch die Einführung der Biogaserzeugung keine langfristigen, pflanzenbaulich relevanten Auswirkungen auf den Humushaushalt des Bodens zu erwarten sind. Auch von MAYER (2006) von der For-schungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon werden im ökologischen Landbau keine negativen Einflüsse auf Humusgehalt und Bodenfruchtbarkeit erwartet. Er weist jedoch auf die Notwendigkeit hin, die langfristigen Wirkungen praxisbegleitend zu untersuchen. SCHAUMANN (1998) sieht, aus dem eher anthroposophischen Blickwinkel des Instituts für Biologisch-Dynamische Forschung betrachtet, grundsätzlich keine Schwierigkeiten für die Bodenfruchtbarkeit in der Gärrestdüngung. Im Gegenteil, besonders für Ackerbaubetriebe mit geringem oder keinem Tierbesatz, empfiehlt er den Gärresteinsatz ausdrücklich. Gute Erfahrungen mit dem Einsatz von Biogasgärrest werden auch von LUTZENBERGER (1998) beschrieben, der nicht nur eine positive Wirkung auf den Boden und die Düngeeigenschaf-ten, sondern auch auf die Pflanzengesundheit beobachtet hat. Positive Veränderungen durch Düngung mit Gärrückständen konnten außerdem in Freilanduntersuchungen im Auf-trag der Oberösterreichischen Landesregierung in Österreich festgestellt werden. Als Er-gebnis lassen sich positive Auswirkungen auf die untersuchten Bodenorganismen sowie wichtige Bodeneigenschaften wie den Wasserhaushalt, Bodenverdichtung und Erosions-gefahr festhalten, Gärrestdüngung wird schlussfolgernd als „Beitrag zum Boden- und Ge-wässerschutz“ bezeichnet (PETZ 2000). Aus ökologischer Sicht kann die Einführung der Biogaswirtschaft helfen, die Nitratauswa-schungsgefahr und die Lachgasemissionen deutlich zu verringern (vgl. auch MÖLLER UND STINNER 2006, MÖLLER ET AL. 2005). Bei geeigneter Lagerung der Gärreste, bodennaher Ausbringung und schneller Einarbeitung kann der Bau einer Biogasanlage für ökologisch


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wirtschaftende Betriebe hinsichtlich der Reduzierung von Treibhausgasemissionen emp-fohlen werden. Den größten ökologischen Nutzen können nach MÖLLER ET AL. (2006) da-bei vor allem kleine, dezentrale Biogasanlagen erzielen. Aufgrund kurzer Transportwege und dem unter derzeitigen Bedingungen höheren Wärmenutzungspotenzial weisen sie gegenüber großen Anlagen höhere positive Effekte, als große zentrale Biogasanlagen auf. Zu denselben Ergebnissen kamen auch SCHOLWIN UND FRITSCHE (2007), die in einer Stu-die des Instituts für Energie und Umwelt und des Öko-Instituts einen ökologischen Ver-gleich von Biogasanlagenparks und Hof-Einzelanlagen vornahmen und unter Klimage-sichtspunkten gut geführte Hof-Einzelanlagen mit einer Abwärmenutzung von mindestens 20 % insgesamt als ökologisch nachhaltiger bewerten als Biogasanlagenparks. Über die Entwicklung und Bedeutung von Biogasanlagen auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben gibt es bisher keine Untersuchungen im deutschsprachigen Raum. KÖTTNER berichtete 1998, als damaliger Geschäftsführer des Fachverbandes Biogas e.V., von bun-desweit 450 Biogasanlagen, „wovon sich ein Viertel auf ökologisch wirtschaftenden Be-trieben befindet“. Dies wären, zumindest für 1998, 112 Biogasanlagen auf ökologisch be-wirtschafteten Betrieben in Deutschland. In Österreich wurde 2004 von 142 landwirtschaft-lichen Biogasanlagen berichtet, von denen rund ein Viertel (ca. 35) auf ökologisch wirt-schaftenden Betrieben zu finden waren (WALLA UND SCHNEEBERGER 2005). Im Rahmen des Bio-Biogasmonitoring an der Universität Kassel werden seit 2006 strukturiert Daten über ökologisch wirtschaftende Betriebe mit Biogasanlagen erhoben (ANSPACH UND MÖLLER 2007, MÖLLER UND ANSPACH 2006). Betriebswirtschaftliche Untersuchungen zur Biogaserzeugung im ökologischen Landbau sind bisher selten. Die Universität Gießen leitete aus dem oben genannten Projekt viehhal-tende- und viehlose Modellbetriebe in mehreren Varianten ab und unterzog sie einer be-triebswirtschaftlichen Betrachtung (MÖLLER ET AL. 2006). Weder im viehlosen Betrieb mit eigener Substraterzeugung noch im viehhaltenden Betrieb mit und ohne Kovergärung von Kleegras und weiteren Koppelprodukten konnten unter den getroffenen Annahmen positi-ve Ergebnisse erzielt werden. Auch die Nutzung betriebsfremder konventioneller Substrate konnte der Biogasanlage nicht die nötige Wirtschaftlichkeit verleihen. Zu beachten ist al-lerdings, dass auf der Leistungsseite ausschließlich der Stromverkauf in Ansatz gebracht wurde. Ein möglicher Wärmeverkauf und die innerbetrieblichen Effekte wie z.B. Ertrags- und Qualitätssteigerungen wurden in den Modellrechnungen nicht berücksichtigt. Nach MÖLLER UND STINNER (2006) sind die positiven pflanzenbaulichen Effekte von Biogasanla-gen jedoch ökonomisch kaum relevant. Auf Basis einer Modellrechnung von WALLA UND SCHNEEBERGER (2005), in denen die Integ-ration von Energiepflanzen in einen ökologischen Marktfruchtbetrieb und die Errichtung einer ökologisch geführten Biogasanlage betrachtet wurde, zeigt sich dagegen, dass sich sowohl die Biogasanlage als auch die Energiepflanzenerzeugung unter den gesetzten Rahmenbedingungen für die Landwirte einkommenswirksam erweisen kann. Die Produkti-on von Energiepflanzen für eine Biogasanlage in dem betrachteten Modellbetrieb führt zu


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einer deutlichen Änderung der Fruchtfolge. Vor allem durch die höhere und flexiblere Stickstoffversorgung der Pflanzen durch die erzeugten Gärrückstände verliert der Anbau von Leguminosen in Ackerbaubetrieben, die in der Regel selten eine wirtschaftlich sinnvol-le Verwendung für Leguminosen haben, an Attraktivität. Stattdessen gewinnt der Anbau von Mais für die Energieerzeugung und von Getreide als Marktfrucht an Bedeutung. Das Einkommen erhöht sich für den Landwirt vor allem aus zwei Gründen. Erstens kann durch frei werdende Leguminosen-Anbaufläche der Marktfruchtbau intensiviert werden und zum anderen ist die Biogasanlage bei günstigen Investitionskosten in der Lage, Gewinn zu er-wirtschaften (WALLA UND SCHNEEBERGER 2005). Mit betriebswirtschaftlichen Berechnungen für Biogasanlagen auf Ökobetrieben haben sich außerdem MÖLLER D. (2006) und KEYMER (2006 (1)&(2)) beschäftigt. MÖLLER D. (2006) entwickelte dabei, methodisch basierend auf der Betriebszweigabrechnung nach DLG-Standard (DLG 2004), Modellrechnungen für einen Ökobetrieb mit eigener Energie-pflanzenerzeugung und mittelgroßer Biogasanlage. Dabei zeigte sich, dass mit der Bio-gaserzeugung potenziell ein Unternehmergewinn erzielt werden kann, wenn die Anlage zu niedrigen Investitionskosten errichtet, die Erzeugungskosten für die Rohstoffe im Rahmen bleiben und eine hohe Wärmenutzung gesichert werden kann. Zu ähnlichen Ergebnissen führten auch die Berechnungen von KEYMER (2006 (A)&(B)), die zeigen, dass die Biogaser-zeugung zumindest für größere ökologisch wirtschaftende Betriebe ein interessanter Be-triebszweig sein kann. Auch hier lohnt sich die Biogasanlage aber nur bei moderaten spe-zifischen Investitionskosten und zusätzlicher Abwärmenutzung. Im Gegensatz zu MÖLLER D. (2006) wird in den Berechnungen allerdings von konventionellem Maiszukauf zur Er-gänzung des Substratmixes ausgegangen. Beiden Modellrechnungen haben gemeinsam, dass die positiven Ergebnisse nur unter den getroffenen Rahmenbedingungen Gültigkeit haben und die Wirtschaftlichkeit der Biogas-erzeugung sehr sensibel auf Veränderungen der Kalkulationsgrößen reagiert. Vor allem die Kosten der Substraterzeugung sind schwer über einen Zeitraum von 20 Jahren zu kal-kulieren und in den Modellrechnungen nicht dynamisch, sondern statisch, erfasst. Möglichkeiten zur Integration von Energiepflanzen in standortangepasste und ausgewo-gene ökologische Fruchtfolgen unter gleichzeitiger Marktfrucht-, Futter- und Energiepflan-zenerzeugung wurden bereits wissenschaftlich und betriebsplanerisch erarbeitet (HRBEK ET AL. 2007, MONECKE 2007). Dass eine gleichzeitige Produktion von Energie und Le-bensmitteln im ökologisch wirtschaftenden Betrieb möglich ist, zeigten vielfältige Untersu-chungen und Planungen (MONECKE 2007, HRBEK ET AL. 2007 BÄSE UND MONECKE 2005, PULS 2007, KÖTTING 2007). Die entscheidende Frage bleibt jedoch, ob und unter welchen Bedingungen die Integration von Energiepflanzen in ökologische Fruchtfolgen zu einem höheren Unternehmergewinn beitragen kann. Hierzu besteht weiterer Forschungsbedarf. Abschließend bleiben noch die Ergebnisse des Forschungsprojektes „Stoffstromanalyse der nachhaltigen energetischen Nutzung von Biomasse“ anzumerken (FRITSCHE ET AL.


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2004). Im Rahmen des Projektes wurden die Rahmenbedingungen einer nachhaltigen Bioenergienutzung anhand verschiedener Szenarien untersucht. Als nachhaltigstes Sze-nario und damit Politikempfehlung wurde das so genannte „Szenario Nachhaltigkeit“ iden-tifiziert. Diesem Szenario liegen folgende Annahmen zugrunde:

1. Energiepflanzenanbau ausschließlich auf bestehender landwirtschaftlicher Fläche, 2. Bestandsschutz für Dauergrünland, 3. Mindest-Umweltanforderungen für den Energiepflanzenanbau, 4. Entnahme von Reststoffen nur so weit, dass der Kohlenstoffkreislauf der Böden

nicht gestört wird, 5. gesetzlich definierte Flächenziele für den Naturschutz und Ausweitung der Schutz-

gebiete, 6. Waldumbau zu Mischwald und nachhaltige Bewirtschaftung nach FSC-Standard

von 80 % der Wälder bis 2030, 7. Ausdehnung der ökologisch bewirtschafteten Fläche bis 2020 auf 20 % und 2030

auf 30 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche. Die Ergebnisse zeigen, dass trotz restriktiver Vorgaben das Energiepotenzial aus Biomas-se in der Land- und Forstwirtschaft sehr groß ist. Bis 2030 wäre das Ziel erreichbar, 22 % des Energiebedarfs in Deutschland aus erneuerbaren Energien zu decken. Mit 14 % könn-te der größte Anteil dabei durch Biomasse erzeugt werden. Die Landwirtschaft wäre damit grundsätzlich in der Lage, unter Berücksichtigung von wichtigen Nachhaltigkeitskriterien einen bedeutenden Beitrag für die Nutzung erneuerbarer Energien und zum Klimaschutz in Deutschland zu leisten.

___Empirische Untersuchung der Ökobetriebe mit Biogasanlage (Bio-Biogasmonitoring)__

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3 Empirische Untersuchung der Ökobetriebe mit Biogasanlage (Bio-Biogasmonitoring) Über Bedeutung, Struktur und Entwicklung der Biogaserzeugung im ökologischen Land-bau existierten bisher keine empirischen Untersuchungen. Das Wissen ist bei den Akteu-ren des Ökolandbaus, den Forschungseinrichtungen, Verbänden, der landwirtschaftlichen Verwaltung und Fachbehörden nur rudimentär und regional vorhanden, zum Teil sogar deutlich ideologisch eingefärbt. So schwankten beispielsweise bei eigenen telefonischen Anfragen 2006 bei unterschiedlichen Stellen und Personen die Angaben zur Anzahl von Biogasanlagen auf Ökobetrieben je nach befragten „Experten“ zwischen „keine bis höchs-tens ein halbes Dutzend“ und „mindestens 800 bis 1000 Anlagen“. Um bei dieser undurch-sichtigen Informationslage Abhilfe zu schaffen und allen an diesem Thema Interessierten valide Daten zum tatsächlichen Umfang und zur Bedeutung der Biogaserzeugung im öko-logischen Landbau zur Verfügung stellen zu können, wurde im März 2006 begonnen, eine möglichst vollständige und inhaltlich umfangreiche Datenbank aufzubauen.

3.1 Material und Methoden Grundlage der Datenbank sind Befragungsergebnisse einer telefonischen Befragung aller bekannten Ökobetriebe mit Biogasanlage 2006 (Biogasmonitoring 2006) und einer zwei-stufigen schriftlichen und telefonischen Befragung (Biogasmonitoring 2007).

3.1.1 Zusammenstellung der Grundgesamtheit Im Vorfeld beider Untersuchungen wurde deutschlandweit nach ökologisch wirtschaften-den Betrieben recherchiert, die eine Biogasanlage betreiben oder in absehbarer Zeit er-richten wollen. Als absehbare Zeit wurde dabei die Errichtung der Biogasanlage in der ers-ten Jahreshälfte des auf die Untersuchung folgenden Jahres gewertet. Es wurden nur Be-triebe in die Untersuchung einbezogen, wenn die Planung der Biogasanlage bereits sehr konkret war. Da die Grundgesamtheit von Biogasanlagen auf ökologisch bewirtschafteten Betrieben nicht bekannt war, wurde bei der Recherche nach dem Schneeballverfahren (auch snowball sample oder referral sample) vorgegangen. Dabei wird bei einigen weni-gen bekannten Personen oder Institutionen begonnen nach Informationen über die Ziel-gruppe zu fahnden um Schritt für Schritt die Betriebe zu identifizieren die über die entspre-chende Charakteristik verfügen, hier ökologisch wirtschaftende Betriebe mit Biogasanlage (GILBERT & CHURCHILL 2001, BURNS & BUSH 2003, SHAO 2002). Zur Recherche nach landwirtschaftlichen Betrieben im Rahmen des ersten Biogasmonito-ring wurden telefonische Gespräche mit den Referenten für „Ökologischen Landbau“ oder den Referenten für „Nachwachsende Rohstoffe“ der Ministerien für Landwirtschaft in allen Bundesländern, mit Ausnahme der Stadtstaaten, geführt. In einigen Bundesländern wur-den die Gespräche zusätzlich auf Vertreter der nachgeordneten Behörden ausgedehnt. In Vorbereitung des Monitoring 2007 wurden alle oben genannten Referenten per E-Mail an-


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geschrieben, über die Ergebnisse des letzten Jahres informiert und um Mithilfe für das kommende Monitoring gebeten. Darüber hinaus erfolgte eine Recherche über die Verbände des ökologischen Landbaus mit dem Ziel, Biogasanlagen ausfindig zu machen. Dabei wurden alle Ökoverbände zu-nächst schriftlich kontaktiert und mit ihnen im Anschluss persönliche Gespräche geführt. Als letzte Option wurde eine Recherche über bereits bekannte Ökobetriebe durchgeführt, indem bei diesen nachgefragt wurde, ob sie auch andere ökologisch wirtschaftende Kolle-gen kennen, die eine Biogasanlage betreiben oder in nächster Zeit errichten wollen (Schneeballverfahren). Ziel der Untersuchung war eine Vollerhebung durchzuführen und nicht eine repräsentative Stichprobe aus der Grundgesamtheit zu untersuchen. Aus diesem Grund entfällt für die Untersuchung das Problem der Stichprobenfehler oder -verzerrungen. Auch spielten Über-legungen zu einem systematischen Sampling für die Untersuchung keine Rolle. Selbstver-ständlich erfolgen eine Überprüfung der Aussagekraft der gesammelten Daten und eine kritische Auseinandersetzung mit den Befragungselementen.

3.1.2 Fragebogendesign Im Vorfeld der ersten Untersuchung wurde ein umfangreicher Fragebogen konzipiert. Die-ser umfasste neben naturräumlichen und strukturellen Fragen zum landwirtschaftlichen Betrieb auch technische und betriebswirtschaftliche Fragen zur Biogasanlage sowie quali-tative Fragen zu den Gründen zum Bau der Anlage und zum Betriebskonzept. Im Rahmen eines Pre-Tests wurde dieser auf Klarheit, Übersichtlichkeit und Praktikabilität bei fünf Be-trieben getestet. Dabei zeigte sich, dass er geeignet ist, den gesamten landwirtschaftli-chen Betrieb und die Biogasanlage im erforderlichen Umfang zu erfassen. Um ihn zuver-lässig auszufüllen, wurde aber mehr als eine Stunde Zeit benötigt. Zudem hatten die Landwirte Erklärungsbedarf bei einigen Fragen oder Fragekomplexen. Da ein Fragebo-gen, will man einen möglichst hohen Rücklauf beantworteter Bögen erreichen, erstens selbsterklärend und zweitens in möglichst kurzer Zeit ausfüllbar sein muss (HOLM 1975, KIRCHHOFF et al. 2003), wurde der beschriebene Fragebogen in seiner bestehenden Form als nicht praxistauglich befunden. Daraufhin wurde er umgearbeitet, neu gestaltet und we-sentlich gekürzt. In seiner veränderten Form erschien er daraufhin besser geeignet, die wesentlichen Untersuchungsfragen zu erfassen (siehe Anhang 4). Außerdem war er nun sowohl für eine schriftliche als auch für eine telefonische Befragung geeignet. Auf einen in den Sozialwissenschaften oft geforderten dramaturgischen Aufbau des Fra-gebogens in Anlehnung an eine reale Gesprächssituation, der vor allem für Meinungser-hebungen unerlässlich ist (HOLM 1975), wurde in dem Fragebogen für das Biogasmonito-ring verzichtet. Für einen Fragebogen mit einem hohen Anteil technischer Fragen wurde dies für weniger hilfreich eingeschätzt. Grundlegende methodische Selbstverständlichkei-ten wie z.B. Klarheit, Verständlichkeit, Neutralität und Ausgewogenheit der Fragen wurden


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beachtet. Es wurde darauf Wert gelegt, dass der Fragebogen in ca. 10 Minuten auszufül-len ist. Die übliche Regel, dass der Interviewer nicht vom Fragetext abweichen oder Erklä-rungen zu den Fragen geben darf, galt für die vorgenommene Untersuchung nur einge-schränkt. Da es sich ausschließlich um Faktenfragen handelte, deren Beantwortung der Interviewer nicht negativ beeinflussen kann, hatte diese Regel keine Relevanz. Der Fra-gebogen gliederte sich in offene und geschlossene Fragen und war in drei unterschiedli-che Fragekomplexe unterteilt. 1. Fragen zum landwirtschaftlichen Betrieb (Betriebsdaten) Hier handelte es sich um Faktenfragen zur Ausrichtung des Betriebes, der Größe, dem Anbauumfang von Energiepflanzen auf dem Betrieb, dem Ertragsniveau und dem Tierbe-satz. Außerdem wurden die Betriebe nach den pflanzenbaulichen Auswirkungen durch die Düngung mit Biogasgärrest und zu Fruchtfolgeumstellungen als Folge der Errichtung der Biogasanlage befragt. Der erste Fragenkomplex zum landwirtschaftlichen Betrieb diente primär der Einordnung der Biogasanlage in ihr landwirtschaftliches Umfeld und der Erfas-sung der Substratgewinnung. Eine Kernfrage in diesem Rahmen ist, welche Betriebe unter welchen strukturellen Gegebenheiten in Biogas investiert haben und welche Rahmenbe-dingungen das unternehmerische Verhalten des Betriebsleiters bestimmen. Eine andere Kernfrage betrifft die betriebliche Rohstoffbasis des Betriebes aus Energiepflanzen und Tierhaltung sowie der pflanzenbaulichen Wirkung der Gärreste. 2. Fragen zur Biogasanlage Im zweiten Fragenkomplex wurden Parameter zur installierten Leistung der Biogasanlage, der Anlagenart, der Rechtsform, dem Baujahr, der Abwärmenutzung und Abwärmenut-zungspfaden mit dem Ziel untersucht, die Biogasanlagen möglichst umfangreich erfassen und den Status Quo abbilden zu können. 3. Substratzusammensetzung Im dritten Fragekomplex wurde die Substratzusammensetzung für die Biogasanlage un-tersucht. Dabei wurde in selbst erzeugte und zugekaufte Substrate unterschieden. Bei den zugekauften Substraten galt es zudem, nach ökologischer und konventioneller Herkunft zu differenzieren. Der Substratinput für die Biogasanlage wurde relativ für die einzelnen Sub-strate erfasst. Der dritte Fragekomplex diente der strukturellen Erfassung des Fütterungs-regimes und des Substratmanagements ökologisch geführter Biogasanlagen. Am Ende des Fragebogens gab es Raum für sonstige Mitteilungen der befragten Landwir-te. Hinweise, Erklärungen oder Statements aus diesem Feld für freie Äußerungen, sind im Rahmen dieser Arbeit als „Mündliche Mitteilung der befragten Landwirte“ gekennzeichnet. Die Gewinnung von nicht formalistischen Expertenwissen hatte zum Ziel, zusätzliche In-formationen zur Verbesserung des Fragebogens in der Zukunft, aber auch zu technischen und biologischen Parametern der Biogasanlagen oder Hinweise zu speziellen strukturellen oder historischen Gegebenheiten zu sammeln. Hinweisen wurde, sofern es notwendig o-


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der hilfreich erschien, noch einmal in einem persönlichen oder telefonischen Gespräch nachgegangen. Im Unterschied zum Monitoring 2007 sollte das Monitoring 2006 nur einen ersten Über-blick über die Entwicklung und Bedeutung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau darstellen. Aus diesem Grund wurde der Fragebogen vergleichsweise übersichtlich aufge-baut. Neben der Größe des landwirtschaftlichen Betriebes, der Betriebs- und Biogasanla-genart wurden das Baujahr der Anlage, die Substratzusammensetzung, der Zukauf von Substraten und der Öko-Anbauverband, in dem der Betrieb organisiert ist, abgefragt.

3.1.3 Methodik der schriftlichen Befragung Die schriftliche Befragung stellt neben der persönlich-mündlichen, der telefonischen, der computergestützten sowie der daraus kombinierten Befragung eine wichtige Methode zur Primärerfassung von Informationen dar. Der Interviewer und der Befragte sind örtlich von-einander getrennt. Die Befragten bekommen den Fragebogen in schriftlicher Form vorge-legt, den sie alleine beantworten und rechtzeitig zurücksenden sollen. Beim Befragten muss die Bereitschaft zu einer sorgfältigen und rechtzeitigen Beantwortung geweckt wer-den (KAMENZ 2001, BEREKOVEN et al. 2004). Um bei den Teilnehmern eine erhöhte Bereit-schaft zur Teilnahme am Monitoring 2007 zu wecken, wurde den Briefen neben Anschrei-ben und Fragebogen auch die Veröffentlichung der Ergebnisse des Monitoring von 2006 beigelegt. Damit sollte zum einen signalisiert werden, dass die Befragung für alle Beteilig-ten interessante und neue Ergebnisse liefern wird und zum anderen, dass es einen Rück-fluss von Erkenntnissen aus der Wissenschaft in die Praxis, zu den Landwirten, stattfindet. Bei einer Befragung mit Fragebogen muss beim Versand immer ein Begleitschreiben (ver-gleichbar mit dem Einführungsgespräch bei einem telefonischen oder persönlichen Inter-view) beigelegt werden (siehe Anhang 4) (BEREKOVEN et al. 2004). Es erklärt, wer für die Befragung verantwortlich ist und weshalb man an der Beantwortung interessiert ist (KUß 2004). Die Befragten erhielten darin auch eine Kurzinformation über Zweck und Wichtig-keit der Befragung. Durch eine persönliche Ansprache sollte die Distanz, die durch den räumlichen Abstand gegeben ist, reduziert werden (BEREKOVEN et al. 2004). Um die Be-fragten zur schnellen Rücksendung zu ermuntern, wurde ein Rücksendeschlusstermin angegeben. Die Gefahr, dass der Befragte nach Verstreichen dieses Termins die Rück-sendung nicht mehr für notwendig hält, wurde dabei eingegangen (BEREKOVEN et al. 2004). Der Rücklauf sollte primär in Form eines Faxes erfolgen. Die schriftliche Befragung wurde vor allem aus einem Grund als Methode gewählt. Mit die-ser Methodik ist die Erreichbarkeit großer Zielgruppen bei relativ geringem Aufwand und geringen Kosten pro Interview möglich. Gleichzeitig ist durch die immer gleiche Struktur der Fragebögen und die quantitative Erfassungsmethode die Auswertung einfach vorzu-nehmen und kann mit Werkzeugen der elektronischen Datenverarbeitung unterstützt wer-den (HÜTTNER et al. 2002, WINTER 2000).


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Ein wesentlicher Nachteil der schriftlichen Befragung ist die meist geringe Antwort- bzw. Rücklaufquote von nur 15-30 % (BEREKOVEN et al. 2004). Nach KUß (2004) kann diese unter optimalen Umständen auf bis zu maximal 60 % gesteigert werden. Um eine gute Rücklaufquote zu erhalten, wurde im vorliegenden Monitoring eine Nachfass-Aktion per E-Mail nach vier Wochen für erforderlich gehalten. Da im Anschluss an die schriftliche Be-fragung ein telefonisches Interview folgen sollte, war eine hohe Rücklaufquote zwar wün-schenswert, aber nicht zwingend erforderlich.

3.1.4 Methodik der telefonischen Befragung Die Vorteile der telefonischen Befragung liegen in einem geringeren Aufwand gegenüber dem mündlich-persönlichen Interview. Dadurch ist eine Verkürzung der Feldphase bei vergleichbarer Qualität der Ergebnisse möglich, sofern keine Probleme mit der Terminver-einbarung auftreten. FREY et al. (1990) vergleichen Vor- und Nachteile der postalischen, persönlichen und telefonischen Umfragen. In Bezug auf die Durchführungszeit sowie Ant-wort- oder Verweigerungsrate ist die telefonische Befragung den anderen Methoden scheinbar überlegen. Für die Konstruktion des Fragebogens sind bei telefonischen Befragungen einige Beson-derheiten zu beachten. Noch wichtiger als bei der schriftlichen Befragung ist hier die Ein-leitungsphase des Gespräches. In dieser Phase erfolgen die meisten Gesprächsabbrüche. Deshalb wird in der Regel eine vorherige Information des Anzurufenden mittels eines An-kündigungsschreiben empfohlen (STIER 1996). Da im Rahmen des Monitoring eine schrift-liche Befragung mit entsprechenden Anschreiben vorgeschaltet war, konnte auf ein An-kündigungsschreiben verzichtet werden. Nach Abschluss der Einleitungsphase ist es bei der telefonischen Befragung wichtig, um das Einverständnis für das Interview zu bitten und auf die Möglichkeit des Befragten hin-zuweisen, Rückfragen zu stellen (DILLMAN ET AL. 1976). Die erste Frage sollte themenbe-zogen, interessant und als geschlossene Frage formuliert sein. Die zweite Frage jedoch offen, damit der Befragte die Möglichkeit hat sich an das Gespräch zu gewöhnen. Grund-sätzlich gilt für telefonische Befragungen, dass die Fragen möglichst kurz und einfach sein sollten (DILLMAN 1978). Im Rahmen der Befragung für das Monitoring waren die Fragen entweder kurze, ge-schlossene Faktenfragen oder offene Faktenfragen. Fragen mit Antwortkategorien oder Rating-Skalen wurden nicht genutzt.

3.1.5 Datenauswertung Die in der Fragebogenuntersuchung erhobenen Daten werden in eine Access-Datenbank überführt, um sie elektronisch in einer Form zu speichern, die eine weitere wissenschaftli-che Bearbeitung auch in Zukunft zulässt. Zur eindeutigen Identifikation der Untersu-chungseinheiten wurden alle Betriebe mit einer fortlaufenden ID-Nummerierung versehen.


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Untersuchungsgegenstand des Monitoring ist, einen Überblick über Strukturen und Bedeu-tung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau zu gewinnen. Die Datenauswertung basiert deshalb auf Verfahren der einfachen deskriptiven Empirie, um in beschreibender Form die wesentlichen Zusammenhänge darzustellen. Vor allem die Betrachtung der ab-soluten und relativen Häufigkeiten qualitativer und quantitativer Merkmale steht im Vorder-grund. Bei diskreten und stetigen Merkmalen werden entsprechende Klassen eingeführt, welche die Strukturen der Biogaswirtschaft sinnvoll darstellen können. Dabei kann zum Teil auf übliche und selbsterklärende Klassengrenzen (wie z.B. dem Baujahr einer Bio-gasanlage oder die Betriebskategorisierung in Ackerbau-, Futterbau- und Gemischtbe-trieb) zurückgegriffen werden, aber auch neue Klassen mussten gebildet werden (z.B. Dauer der ökologischen Bewirtschaftung oder Leistungsgrenzen der Biogasanlagen). Der Fokus der Datenauswertung liegt vor allem auf den betrieblichen, systemischen, ent-wicklungsperspektivischen und strukturellen Ausprägungen der Biogaserzeugung auf öko-logisch wirtschaftenden Betrieben. Dabei wird besonders auf folgende Aspekte eingegan-gen:

1. Regionale Verteilung und Bedeutung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau.

2. Entwicklung der Biogaserzeugung im ökologischen Landbau mit besonderem Fokus auf strukturelle Veränderungen über die Zeit.

3. Betriebsstrukturen der Betriebe mit Biogasanlage. 4. Konzeptionelle Ausrichtung der Biogasanlagen und strukturelle Rahmenbedin-

gungen der Biogaserzeugung. 5. Möglichkeiten der Abwärmenutzung der Biogasanlagen auf ökologisch bewirt-

schafteten Betrieben und Grad der Wärmenutzung. 6. Substratzusammensetzung und Organisation der Substratversorgung. 7. Innerbetriebliche Zusammenhänge der Biogaswirtschaft und pflanzenbauliche

Wirkung der Gärreste.


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3.2 Ergebnisse des Biogasmonitoring 2007 Im ersten Biogasmonitoring 2006 wurden 75 landwirtschaftliche Betriebe in einer telefoni-schen Befragung untersucht. Aus diesen Betrieben konnten 60 identifiziert werden, die eine Biogasanlage hatten und deren Betrieb ökologisch bewirtschaftet wurde. Vier befrag-te Betriebe waren zum Zeitpunkt der Befragung gerade im Begriff, eine Biogasanlage zu errichten, eine Anlage war stillgelegt. Bei zehn Betrieben war die Biogasanlage entweder konventionell ausgegliedert, der Betrieb hatte keine Biogasanlage oder es handelte sich um keinen ökologisch bewirtschafteten Betrieb. Insgesamt gingen deshalb 58 Biogasanla-gen in die Auswertung der Befragung ein, da zwei Betriebe die Teilnahme verweigerten. Betrachtet man die Zielgruppe der Befragung im engeren Sinne, also ausschließlich Bio-gasanlagen auf ökologisch bewirtschafteten Betrieben, ergab sich eine Rücklaufquote von rund 97 %. Diese sehr hohe Rücklaufquote kann als Hinweis für den Informationsbedarf der beteiligten Landwirte über die Strukturen der Biogaserzeugung im ökologischen Land-bau gewertet werden. Die Ergebnisse des Biogasmonitoring 2006 werden im Rahmen dieser Arbeit nicht vorge-stellt. Durch die unterschiedliche Struktur der Befragung und die größere Stichprobe im Monitoring 2007 wäre ein direkter Vergleich der Ergebnisse hinsichtlich der Aussagekraft als problematisch einzuschätzen. Die Ergebnisse wurden jedoch sowohl wissenschaftlich als auch in landwirtschaftlichen Fachzeitschriften publiziert und auf Vorträgen und Kon-gressen präsentiert (ANSPACH & MÖLLER 2008; MÖLLER & ANSPACH 2007 A UND B; ANSPACH & MÖLLER A, B UND C; ANSPACH 2007; ANSPACH UND MÖLLER 2006 A UND B; ANSPACH 2006). Das zweite Biogasmonitoring wurde im Zeitraum zwischen August und Dezember 2007 durchgeführt. Es gliederte sich in eine schriftliche Fragebogenuntersuchung mit einer tele-fonischen Nachfassaktion. Im Vergleich zu 2006 konnte vor allem durch die Unterstützung der Verbände Naturland, Bioland und G�

Status quo, Perspektiven und wirtschaftliche Potenziale der ......Dr. Victor Anspach wurde in...

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