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Sudangras

Die Pflanze gehört zu den Sorghum-Hirsen und zählt wie Mais zu den Süßgräsern. Sudangras wurde bis vor einigen Jahren in Deutschland nur in sehr geringem Umfang als Futterpflanze angebaut. Neuerdings gewinnt der Anbau zur Energiegewinnung (Vergärung im Biogasreak-tor) an Interesse. Es kann als Hauptfrucht, aber auch als Zweit- oder Sommerzwischenfrucht angebaut werden, wobei es unter warmen Be-dingungen auch dann noch ansprechende Er-träge bringt. Sudangras treibt nach einer frühen

Ernte wieder aus, so dass es mehrschnittig genutzt werden kann. Die Ernte erfolgt bei ca. 20 % TS zu Beginn des Rispenschiebens. Trockenmasseer-träge von 150 bis 180 dt/ha sind je nach Standortbedingungen möglich.

Zuckerhirse

Zuckerhirse zählt wie Sudangras zu den groß-körnigen Hirsearten, den Sorghum-Hirsen. Durch die Ausbildung eines guten Wurzelsys-tems ist eine effiziente Wasser- und Nährstoff-nutzung möglich. Die Pflanze ist deutlich wär-mebedürftiger als Mais. Wie auch für Sudan-gras gibt es keine zugelassenen Pflanzen-schutzmittel für diese Kultur. Die Ernte sollte bei 25 bis 28 % TS erfolgen, Ende September, Anfang Oktober. Trockenmasseerträge von 150 bis 200 dt/ha werden erzielt. Zuckerhirse

wird vorrangig siliert und zur Biogaserzeugung verwendet, Ethanolherstel-lung ist ebenfalls möglich.

Impressum

Herausgeber: Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt Strenzfelder Allee 22, 06406 Bernburg Tel.: 03471/334-0, Fax.: 03471/334-105

Bearbeiter: J. Rumpler, I. Reichardt, R. Anklam

Stand: März 2012

Nachdruck (auch auszugsweise) nur mit Quellenangaben gestattet.

Ausgewählte Energiepflanzen zur Produktion von Biomasse

für die Erzeugung von Biogas oder zur thermoenergetischen Nutzung

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Anbauoptimierung diverser Energiepflanzenarten

zur Biomasseproduktion

Energiepflanzen gehören zu den nachwachsenden Rohstoffen und werden aus-schließlich für die energetische Nutzung angebaut. Sie liefern Biomasse für Wärme, Strom und Kraftstoffe. In dieser Form deckt Biomasse etwa 4,3 Prozent des primä-ren Energiebedarfs in Deutschland und gilt damit derzeit als wichtigste erneuerbare Energiequelle. Im Vergleich mit vielen anderen erneuerbaren Energien ist Bioener-gie aus Energiepflanzen bevorteilt und die Nachfrage steigt. Der Anbau in Deutsch-land beläuft sich auf knapp zwei Millionen Hektar, das sind mehr als 19 Prozent der Ackerfläche. Damit sie kostengünstig, ökologisch verträglich und in ausreichender Menge zur Verfügung stehen, muss der Anbau äußerst effizient erfolgen. Da sich Boden und Klima territorial unterscheiden ist die Palette der Energiepflanzen ent-sprechend groß.

Durch Steigerung der Erträge und Optimierung der Anbauverfahren für Energie-pflanzen sind die Produktionskosten für Biomasse zu senken und damit die ökono-mische Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern, ohne die Belange des Natur- und Um-weltschutzes außer Acht zu lassen.

In der Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (LLFG) werden seit 2008 „neue“ Bioenergiepflanzen im direkten Vergleich zu „etablierten“ Arten im An-bau erprobt. Auf dem Versuchsfeld stehen: Mais, Sudangras, Zuckerhirse, Sida, Durchwachsene Silphie, Rumex, Igniscum, Switchgras und weitere Grasarten wie Szarvasi1, Big Bluestem, Triarrehna und Miscanthus. Untersucht werden u. a. Ern-tezeitpunkt, Biomasseertrag, Nährstoffgehalt der Pflanze und Methangehalt. Ziel-stellungen sind die Erarbeitung und Optimierung von Anbauverfahren für prädesti-nierte Arten sowie die Sichtung weiterer geeigneter Pflanzen für die Biomassepro-duktion.

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Big Bluestem

Diese eigenständige Präriegrasart ist in Anbau, Ertrag und Erscheinung mit Switchgras ver-gleichbar. Im Gegensatz dazu verliert es den Hauptteil der Blätter über Winter. Die etwas stärkeren Pflanzenhalme gleichen den Ertrag jedoch aus. Dieser liegt auch hier zwischen 90 bis 200 dt TM/ha. Der Methangehalt des produ-zierten Biogases liegt zwischen 50 bis 60 Pro-zent. Die verringerte Blattmasse soll aufgrund der hier vorhandenen Konzentration kritischer Inhaltsstoffe verbesserte Verbrennungseigen-

schaften zur Folge haben. Etabliert wurde 2009 die Sorte „Prairie View“ mit einer Aussaatstärke von 10 kg/ha.

Einjährige Arten

Energiemais

Mais weist in den gemäßigten Klimazonen be-reits jetzt das höchste Trockenmasseertragspo-tenzial aller etablierten Kulturpflanzen auf und zählt damit zu den interessantesten Energie-pflanzen. Zuchtziel ist, die derzeitigen Trocken-masseerträge unter Ausnutzung der geneti-schen Vielfalt bei Mais annähernd zu verdop-peln, indem hohe Erträge durch Einkreuzung der erforderlichen Kältetoleranz und einer Kurz-tagadaption kombiniert werden. Zum Einsatz kommt ertragreicher Energiemais vor allem als

Koferment in Biogasanlagen. Bereits heute reicht ein Hektar Mais für die Energieversorgung von fünf Haushalten über ein Jahr. Dazu wird der Mais in einer Biogasanlage vergoren und mit dem entstehenden Methangas ein Blockheizkraftwerk betrieben. Auf guten Standorten erreicht er über 200 dt/ha TM mit Methanausbeuten die derzeit von keiner anderen Pflanze übertroffen werden.

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Triarrhena

Die noch wenig bekannte Pflanze ist eine Mis-canthusart, die aber nach neuer chinesischer Systematik (Hauptanbaugebiet) als eigenstän-dige Gattung geführt wird. Anbauansprüche, Nutzungsmöglichkeiten und Nutzungsdauer sind mit Miscanthus vergleichbar. Die Etablie-rung kann nicht nur als Jungpflanze oder Rhi-zom, sondern auch über Stängelnodien erfol-gen. Das ist im ersten Jahr jedoch nicht ganz einfach. Die Dicke und Länge der Stängel sind gegenüber Miscanthus deutlich ausgeprägter.

In China werden Wuchshöhen von 6 bis 7 Meter erreicht, in Deutschland bereits über 5 Meter. Dies lässt auf Biomasseerträge über 200 dt/ha TM schließen. Durch Blattverluste über Winter überwiegt zum Erntezeitpunkt der Stängelanteil, vorteilhaft für die Verbrennungseigenschaften auch ge-genüber Miscanthus. Die Versuchsfläche der LLFG wurde 2010 aufge-pflanzt.

Miscanthus

Eine aus dem ostasiatischen Raum stammen-de C4-Energiepflanze mit Bekanntheit und Tra-dition. Die Hybride „Giganteus“ ist unter hiesi-gen Bedingungen für die thermoenergetische Nutzung gut geeignet und mit Erträgen von 150 bis 200 dt TM/ha bei einer Nutzungsdauer von bis zu 20 Jahren wirtschaftlich gut zu etab-lieren. Dies erfolgt etwa ab Mai bei 10 °C Bo-dentemperatur ökonomisch vorteilhaft über faustgroße Rhizomstücke für eine Pflanze je Quadratmeter, was schon im 2. Jahr zu flä-

chendeckenden dichten Beständen führt. Während im ersten Jahr das Risi-ko der Auswinterung besteht (Rhizome mit mindestens 3 bis 4 Knospen verwenden), sind etablierte Bestände ausgesprochen winterhart. Anlehmi-ge Sande, sandige Lehme und auch Lößböden sind gut geeignet. Staunäs-se sowie wind- und frostdisponierte Lagen verträgt Miscanthus nicht. Die Beerntung kann mit bekannter Häckseltechnik erfolgen. Neben der Nut-zung als Brennstoff ist auch der Einsatz als Bauzuschlagstoff oder als Fa-serverstärkung in Kunststoffen möglich und erprobt. Der Bestand der LLFG wurde 2010 aufgepflanzt.

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Pflanzen Mehrjährige Arten

Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum)

Auch Kompass oder Becherpflanze genannt, ausdauernder Korbblütler, Wuchshöhe 1,80 bis 2,50 Meter. Sie stellt keine besonderen Ansprü-che an Boden und Klima. Eine Nutzung ab 2. Standjahr mit 10-jähriger Nutzungsdauer ist möglich. Die Ernte erfolgt zum Ende der Blüte bis Beginn Samenreife als gesamte Pflanze bei TS-Gehalten von 25 bis 30 Prozent mittels Feldhäcksler. Der in der LLFG bisher erzielte durchschnittliche Ertrag liegt bei 160 dt TM/ha, der Methangehalt erreicht bis zu 60 Prozent des

produzierten Biogases. Siliereigenschaften und Methanausbeute sind mit Mais vergleichbar. Eine Unkrautbekämpfung ist im Anpflanzjahr dringend notwendig, ab 2. Standjahr schließen die Bestände.

Achtung Lückenindikation beachten!

Sida (Sida hermaphrodita)

Es gibt keinen deutschen Namen für diese in Polen seit 50 Jahren angebaute Pflanze. Her-kunft ist Nordamerika. Als schnellwachsende und besonders ertragreiche Energiequelle ist Sida für die Herstellung von Pellets, Biogas, Methanol, Zellulose-Ethanol, Strom, Wärme, Bioöle und Sun Diesel geeignet.

Die Ernte ist ab 2. Standjahr möglich, eine 15-jährige Nutzungsdauer wird angestrebt. Der Erntezeitpunkt für die Verwendung des Materi-

als in Biogasanlagen liegt bei Blühende/Beginn Samenreife. Es werden Parzellenerträge von 95 bis 120 dt TM/ha erzielt. Der Methangehalt be-trägt ca. 55 bis 60 Prozent des produzierten Biogases. Zur Verbrennung oder Pelletierung wird die Ernte im Frühherbst empfohlen (wenn die Pflan-ze noch belaubt ist) oder bei Frost mittels Feldhäcksler. Die Unkrautbekämpfung im 1. Jahr ist aufwendig, ab 2. Standjahr schlie-ßen die Bestände. Es sind keine zugelassenen Pflanzenschutzmittel im Handel! Achtung Lückenindikation beachten!

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Rumex

Die Pflanze ist ein Kreuzungsprodukt aus Amp-fer und Spinat und wurde in der Ukraine ge-züchtet. Sie erreicht Wuchshöhen bis 2 Meter einschließlich Samenstände. Eine Ernte ist ab 2. Standjahr mit 10 bis 20-jähriger Nutzungs-dauer möglich. Die Pflanze verträgt keine Stau-nässe (Gefahr von Wurzelfäule).

In der LLFG wurden im dreijährigen Ertrags-durchschnitt 66 dt/ha TM geerntet, mit einem Methangehalt bis zu 57 Prozent des produzier-

ten Biogases. Bei zwei Schnitten sind Mehrerträge möglich. Die Pflanze lässt sich ähnlich Mais silieren.

Der Anbau erfordert einen Lizenzvertrag mit dem Saatgutanbieter.

Igniscum

Diese mehrjährige, schnellwachsende Pflanze ist eine Neuzüchtung aus der Gattung der Knö-terichgewächse. Aufgrund ihrer hohen Biomas-seleistung kann sie sowohl für die Vergärung als auch Verbrennung genutzt werden. Boden- und Klimaansprüche sind gering. Nach drei Anbaujahren erreicht die Pflanze ihre volle Er-tragsfähigkeit mit ca. 40 Stängeln/m². Die ober-irdischen Pflanzenteile sterben im Herbst ab. Die Stängel trocknen aus und können im zeiti-

gen Frühjahr geerntet werden (thermoenergetische Nutzung). Während der Vegetationszeit sind in einem Jahr bis zu drei Ernten möglich, die Pflanze treibt immer wieder aus (Vergärung).

Am Standort Bernburg wurden im Durchschnitt der Jahre 160 dt/ha TM geerntet. Der Methangehalt beträgt bis zu 64 Prozent des produzierten Bio-gases. Trotz hervorragender Brennstoffeigenschaften muss erwähnt wer-den, dass der Biomasseverlust bei der Überwinterung erheblich ist. In den Versuchsparzellen konnte bisher keine Invasivität des Pflanzenbestandes beobachtet werden.

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Switchgras

Bei dieser Pflanze (Rutenhirse) handelt es sich um ein mehrjähriges Präriegras, welches sich gut an Sommertrockenheit anpasst. Mit sei-nen tief reichenden Wurzeln erschließt es das Bodenwasser sehr effektiv. Es kann als Futter-pflanze, Erosionsschutz und zur Pelletierung genutzt werden. Die Wuchshöhe beläuft sich je nach Sorte bis zu drei Meter. Die höchsten Bio-massezuwächse erfolgen von Juni bis August, hier wird die Pflanze für die Grünmassenutzung

bei 34 % TS geerntet. Die Biomasseerträge liegen bei 120 bis 175 dt/ha TM im hiesigen Durchschnitt, bei einem Methangehalt bis zu 60 Prozent des produzierten Biogases. Die andere Möglichkeit ist die Nutzung der Pflanze zur Verbrennung. Trockenmasseerträge von ca. 150 dt/ha werden ab Dezember erreicht, bis zum zeitigen Frühjahr ist eine Ernte möglich. Der Energiegehalt von Switchgras ist mit Holz vergleichbar. Ein weiterer Vorteil bei der Nutzung des Grases als Brennstoff ist der geringe Staubemissions-wert.

Szarvasi 1

Diese speziell in Ungarn gezüchtete Energie-grasart soll die Nutzung der osteuropäischen ariden Steppengebiete zur Gewinnung von Bio-energie erschließen. Die ungarischen Untersu-chungen deuten auf eine Vergleichbarkeit mit anderen Präriegräsern hin. Geringe Stoffinhalte an Chlor und Kalium sprechen für gute Verbren-nungseigenschaften. Es werden Trockenmas-seerträge von 150 bis 190 dt/ha TM erreicht. Anbau und Ernte sind unproblematisch. Die Ernte mittels Häcksler sollte bei voller Rispe mit

28 bis 32 % TS erfolgen. Szarvasi 1 ist hinsichtlich Nährstoff- und Wasser-versorgung wenig anspruchsvoll. Als spezifisches Merkmal verträgt das Gras auch salzhaltige Böden mit hohen pH-Werten zwischen 5 bis 9. Die Wuchshöhe erreicht 1,80 bis 2,20 Meter. Ähnlich Switchgras ist auch die Nutzung als Futtergras und für die Biogaserzeugung vielversprechend. Darüber hinaus erweisen sich die Fasern als sehr reißfest mit guter Eig-nung für die Papierindustrie.