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RWE Power 26.04.2012 SEITE 1
Wohin geht die Reise? – DBV Pflanzenzüchtungstag, Berlin
Biogas aus PflanzenSuche nach der besten Pflanze, dem besten Landwirt oder der besten Biogasanlage?
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Motivation zu regenerativen Energiesystemen auf Biomassebasis
> Energiemix
> Knowhow-Entwicklung; FuE
> Demonstration
> Land- und forstwirtschaftliche Eigenkompetenz
> Kooperation mit der Land- und Forstwirtschaft; mit Kunden (Wärme+Strom)
> Grundlastfähigkeit
> Wirtschaftlicher Antrieb
> ….
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Vorhandene Kulturen (Einsatzzwecke im Cofiring und zur Biogasproduktion)
Mehrjährige Kulturen (Laufzeit 10 bis 20 Jahre)> Kurzumtriebsplantagen
> Wertholzstreifen
> Durchwachsene Silphie
> Switchgras, Luzerne (pot.Rekultivierungspflanzen!)
> Miscanthus
> Landschaftsgrün (z.B. Hecken, Feldgehölze)
> Wald
Einjährige Kulturen (Laufzeit ein Jahr)> Sonnenblume
> Mais als Ganzpflanze (=Silomais), CCM (=Corn Cob Mix) und LKS (=Lieschkolbenschrot)
> Getreide als Ganzpflanzensilage
> Zuckerrübe
> Luzerne (mehrjährig, doch nur 1 Nutzungsjahr!)
> Mischkulturen
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Biogasaktivitäten und –vorhaben bei RWE
> Biogasanlage Güterglück
– Biomasseversorgung und Gärresteverwertung durch benachbarte Landwirtschaft; Anlagenbetrieb RWE
> Biogasanlage Neurath
> Biomasseversorgung und Gärresteverwertung sowie Anlagenbetrieb durch regionalen Maschinenring (Landwirtschaft)
> Biogasanlage Paffendorf (projektiert, Baugebeginn Sommer 2012)
> Biomasseversorgung und Gärresteverwertung durch benachbarte Landwirtschaft; Anlagenbetrieb wie vor + RWE
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Biogasanlage Güterglück
> Inbetriebnahme Mitte 2009
> Leistung ca. 6,5 MW th. (51 GWh)
> Gaseinspeisung 635 Nm³/h Produktgas
> Flächenbedarf Anlage ca. 3,5 ha inkl. Silageplatte
> Substratbedarf ca. 43.000 t / a (ohne Wirtschaftsdünger)
> Flächenbedarf Substrat ca. 1.200 ha
Dänischer Fermenter mit Gaseinspeisung
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Biogasanlage Güterglück - Substrataufnahme
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Biogasanlage Güterglück - Vogelperspektive
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Biogasanlage Güterglück – Rohstofflager
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BGA Güterglück - RohstoffmixMonatlicher Rohstoffinput der BGA Güterglück in Prozent Frischmasseanteil
0%
20%
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100%
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09
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n 12
Mrz
12
Gülle
Hähnchenmist
GPS
Hirse
Grassilage
Maissilage
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BGA Güterglück - Rohstoffmix
Neben Maissilage, vor allen
Dingen
> Ganzpflanzensilage,
> Grassilage,
> Hirse und
> Wirtschaftsdünger
(Hähnchenmist, Gülle)
Außerdem Testanbau der
Durchwachsenen Silphie.
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Das rheinische Braunkohlerevier mit seinen Betriebsbereichen
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Biogasanlage Neurath
Dänischer Fermenter mit Direktverstromung
> Inbetriebnahme 2007; 716 kWel./676 kWth. (Wärmeverwertung im benachbarten Kohlekraftwerk Neurath)
> Fläche: 1,2 ha incl. 2-Kammer-Fahrsiloanlage
> FuE: biologischer- und technischer Betrieb
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Biogasanlage Neurath - Rohstofflager
Lagerbestand zum 01.01.2012:
> 18.163 t Silomais
> 1.644 t LKS
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BGA Neurath - RohstoffmixMonatlicher Rohstoffinput der BGA Neurath in Prozent Frischmasseanteil
0%
20%
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Jun
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09
Okt 09
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10
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1Apr
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Jun
11Aug
11
Okt 11
Dez 1
1Feb
12
Hähnchenmist
Schweinegülle
Rindergülle
LKS
CCM
Grünroggen
GPS
Maissilage
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Biogasanlage Paffendorf
> äquiv. 3,0 MWel
> Gaseinspeisung
> kommerzielle Rahmenbedingungen
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Rohstoffbeispiel – BGA PaffendorfRohstoff Energieinhalt Quelle Menge Energielieferung
in MWh pro t FM in t pro a in MWh pro aHähnchenfestmist, alt 1,18 2 10.000,00 11.799,05 Rindergülle 0,18 1 3.500,00 647,23 Schweinegülle 0,13 1 3.500,00 468,24 Getreide-GPS 1,14 1 5.000,00 5.696,79 Klee-/Luzernesilage 0,87 1 3.000,00 2.611,43 Durchwachsende Silphie 0,99 1 500,00 497,19 Lieschkolbenschrot 2,26 1 3.000,00 6.788,77 Maisilage 1,33 2 24.500,00 32.464,37 Zuckerhirse / Sudangras 0,88 1 5.000,00 4.420,37 Summe 58.000,00 65.393,45
Quelle:
1) KTBL 2009
2) Auswertung Betrieb BGA Güterglück
„Über die Beispielliste hinausgehende vergärbare Biomasse (z.B. Zuckerrübe und andere Hackfrüchte, Koppelprodukte der Pflanzenproduktion, etc.) kann in die Versorgungspläne mit einbezogen werden.“
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… die beste Biogasanlage …> Rechtssicherheit in Genehmigungsverfahren, rechtssichere
Genehmigungen, öffentliche und politische Akzeptanz
– Vorabinformation der Öffentlichkeit, frühzeitige Einbindung der Politik, PR Konzept – auch für den laufenden Betrieb
> Betriebssicherheit (geringe Störanfälligkeit, hohe Standzeiten essentieller Armaturen und Module)
> vielseitige Biomassetauglichkeit
– Rohstoffverträglichkeit (z.B. Schnittlänge des Häckselgutes, Pflanzenfasern)
– Hohe Marktreagibilität für Biomasse (Haupt- und Koppelfrüchte, Sonstiges)
> Voraussetzungen für eine optimale Biomasse- und Gärsubstratlogistik
> regionaler Zusatznutzen
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Biogasanlage Neurath
Silagelager Technikgebäude Fermenter
Nachgärer Gärrestelager BHKWSammelgrube, Gülle
Zugboden, Tagesvorlage
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> verschiedene Technik am Markt (Prallreaktor, Extruder, Querstromzerspaner)
> schnellere Gasbildung / geringere Verweilzeit
> Geringere technische Beanspruchung (Pumpen, Förderschnecken, …)
Prozessoptimierung durch Substrataufschluss
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… der beste Landwirt …
> Verkehrslage des Landwirtschaftsbetriebes
– kurze Erfassungs- bzw. Ausbringungswege für Biomasse und Gärsubstrat; Verkehrswegebeschaffenheit
– Mindestgrößen und –güte der Produktionsflächen
> Produktionspotential
– Betriebsgröße und Anbaubereitschaft
– Betriebsleiterqualifikation
> Bindungsbereitschaft
– mehrjährige und umfassende Flächenbindung
– Einbindungsbereitschaft im Maschinenring
– Erfolgsbeteiligung
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Rohstoffbasis: landwirtschaftliches Umfeld im Raume Neurath
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Biogasanlage Neurath - Rückblick Ernte 2011
Positiv:
> An insgesamt 9 Erntetagen
> wurden 8.585,89 t Silomais und 1.381,88 t LKS
> mit durchschnittlich 30,42 % bzw. ca. 63 % Trockensubstanz geerntet.
> Der Maisertrag lag im Mittel um ca. 8% über dem Vorjahresdurchschnitt.
Negativ:
> Mit durchschnittlich 54 t pro ha blieb der Maisertrag deutlich hinter den Erwartungen
eines Top-Erntejahres zurück.
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Welchen prozentualen Anteil trägt der Landwirt, wenn der Maisertrag nicht stimmt? (nach: Landwirtschaftskammer NRW)
Leichter Standort (Sand)
5010
10
2010
Schwerer Stand-ort (Lehm)
20
35
2015
10
Jahreseinfluss (Schicksal)
Bodenstruktur (Landwirt)
Bestandesdichte (Landwirt)
Sorte (Landwirt)
Düngung/Pflanzenschutz (Landwirt)
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… beste Pflanze …
> Klassische Nutzpflanzen (Futterpflanzen, Ernährung, Industrie-stofflich)
> Vielseitige Kulturpflanzen (Nutzungen – wie vor; geeignet für energetische Nutzung Strom+Wärme, evtl. via Bioerdgas)
> Spezielle Biogaspflanzen (Monokulturen, Mischkulturen, mehrjährige Kulturen)
> Sonstige
– Extensivierungen
– Landschaftspflege
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Rohstoffbeispiel – BGA PaffendorfRohstoff Energieinhalt Quelle Menge Energielieferung
in MWh pro t FM in t pro a in MWh pro aHähnchenfestmist, alt 1,18 2 10.000,00 11.799,05 Rindergülle 0,18 1 3.500,00 647,23 Schweinegülle 0,13 1 3.500,00 468,24 Getreide-GPS 1,14 1 5.000,00 5.696,79 Klee-/Luzernesilage 0,87 1 3.000,00 2.611,43 Durchwachsende Silphie 0,99 1 500,00 497,19 Lieschkolbenschrot 2,26 1 3.000,00 6.788,77 Maisilage 1,33 2 24.500,00 32.464,37 Zuckerhirse / Sudangras 0,88 1 5.000,00 4.420,37 Summe 58.000,00 65.393,45
Quelle:
1) KTBL 2009
2) Auswertung Betrieb BGA Güterglück
„Spotmarktfähigkeit !“
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Mais
> Körnermais
– Klasse statt Masse !
> Silomais
– Klasse und Masse !
> Biogasmais
– Mehr Masse als Klasse?
– Maiscocktail: SM, LKS, CCM
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Biogasanlage Neurath - Rückblick Ernte 2011
Positiv:
> An insgesamt 9 Erntetagen
> wurden 8.585,89 t Silomais und 1.381,88 t LKS
> mit durchschnittlich 30,42 % bzw. ca. 63 % Trockensubstanz geerntet.
> Der Maisertrag lag im Mittel um ca. 8% über dem Vorjahresdurchschnitt.
Negativ:
> Mit durchschnittlich 54 t pro ha blieb der Maisertrag deutlich hinter den Erwartungen eines Top-
Erntejahres zurück.
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Mais> Ziel für den landw. Eigenbetrieb RWE:
– Erkenntnisgewinn und Präsentation des Anbaues innovativer NaWaRo‘s
– Rückfalloption zur Biomasseversorgung
> Flächenumfang:
– Anbauumfang seit 2006: 0-120 ha, Flächenpotential Eigenbetrieb RWE bis 300 ha
– Regional: de facto unbegrenzt
> Optimierung des Transportkostengefüges durch Anbau und Ernte als CCM oder Lieschkolbenschrot anstelle Ganzpflanzensilage. Dabei weitestgehender Erhalt der Energieertrages je ha.
> Partner: Landwirtschaft der Region; regionale(r) Maschinenring(e)
Foto: Wikipedia
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Getreide als Ganzpflanzensilage
> Ziel:
– Erkenntnisgewinn und Präsentation des Anbaues NaWaRo‘s
– Rückfalloption zur Biomasseversorgung Biogasanlage Neurath
> Flächenumfang:
– Zur Zeit nicht geplant, Flächenpotential im Eigenbetrieb RWE von mehreren 100 ha p.a.; Probeanbau wurde im Frühjahr 2007 geerntet
> Erweiterungspotential: je nach Bedarf in der regionalen Landwirtschaft möglich
> Wintergetreidebestände lassen sich im Frühjahr des Erntejahres auf diesen Erntezweck einrichten, ggf. Zweitkultur möglich
> nachfolgender Zweitfruchtanbau
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Luzerne> Ziel:
– Sicherung landwirtschaftlicher Rekultivierungsqualität durch:
• Förderung der Tiefendurchwurzelung
• Induktion der Bodengefügebildung
• Luftstickstoffbindung durch Knöllchenbakterien
• Förderung des Humusaufbaues
> Flächenumfang:
– ca. 600 ha im Eigenbetrieb
> Flexible Frucht – hier Koppelprodukt des Rekultivierungsprozesses
> Partner: keiner
Foto: Dumbeck
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Zuckerrübe> Ziel:
– Erkenntniserhalt in Anbau einer im Rheinland tradierten Frucht
– Erkenntnisgewinn zur bisher unüblichen Nutzung der Zuckerrübe als NaWaRo
> Flächenumfang:
– >100 ha im Eigenbetrieb RWE
– regional de facto unbegrenzt - nach Bedarf in der regionalen Landwirtschaft
> Flexible Frucht:
– Als Industrierüben angebaute Zuckerrübenbestände bieten bis zuletzt die Flexibilität innerhalb der industriellen Nutzung als NaWaRo oder Nahrungsmittel
– Kombinierte Nutzung der Rübe zur Zuckerproduktion und der Rübenschnitzel und –Blätter als NaWaRo möglich
> Partner: Pfeifer und Langen, regionale Landwirtschaft
Foto: Wikipedia
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Zuckerrübe (Monovergärung)
☺ RWE „first mover“ durch Umsetzung einer innovativen Technologie
☺ Substratabsicherung durch Einsatz von Rübenblatt als Nebenprodukt und Entkoppeln von Weltmarktpreisen; Kooperation mit Pfeifer & Langen als kompetenten Partner bei der Rohstoffakquise
☺ Entkräften der Diskussionen um Nahrungsmittelkonkurrenz und Monokulturen
☺ industrielle Großanlagen-Technik größer 50 MWth möglich
☺ Anlagenkonzept europaweit in Zuckerrübenanbaugebieten multiplizierbar
� neuartige Verfahrenstechnik
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Sonnenblume
> Ziel:
– Erkenntnisgewinn und Präsentation des Anbaues innovativer NaWaRo‘s
– Biomasseträger zur Anreicherung des Fettanteils in der Ration von Biogasanlagen
> Flächenumfang:
– 0,5 ha (Königshovener Höhe)
> Projektstart: Frühjahr 2010
> Erweiterungspotential: da in Pilotphase nicht gegeben
> Partner: keiner
Foto: Wikipedia
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… mehrjährige Kulturen
> Ackerland
– Grünland
• Industriebrachen etc.
– Grenzflächen
• …..
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Durchwachsene Silphie
> Ziel:
– Erkenntnisgewinn und Präsentation des Anbaues innovativer NaWaRo‘s
> Flächenumfang:
– 0,5 ha (landw. Rekultivierung Königshovener Höhe)
> Projektstart: Frühjahr 2011
> Ertrag: unbekannt, Literaturschätzungen geben ca. 15 t atro/ha/a an
> Erweiterungspotential: da in Pilotphase nicht gegeben
> Partner: keiner
Foto: Wikipedia
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Erweiterung des RohstoffmixDurchwachsene Silphie (Silphium
perfoliatum):
> Staude mit ähnlichem Gasertrag wie
Maissilage
> Ursprünglich Futterpflanze aus Osteuropa
> Zusätzlicher ökologischer Nutzen als
Bienenweide
> Hohe Trockentoleranz
> Als Energiepflanze im Versuchsanbau
Foto: M. Conrad/TLL Jena
Foto: H. Stolte/FNR
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Terra nova science: FuE-Modul „Biomasse“
Untersuchte Agrarsysteme:
1: Monokultur-Fruchtfolgen;
2: Intensivwirtschaft Gemische;
3: Extensivwirtschaft Gräser und Wildkräuter;
4: Extensivwirtschaft Energiepflanzen
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Innovative Ansätze im Bereich Biogas
alternative Substrate (z.B. Gülle/ Rüben/ Luzerne/ Silphie)
> Minimierung der Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion> gesicherte Substratverfügbarkeit> Unabhängigkeit von Weltmarktpreisen> Integration bestehender regionaler landwirtschaftlicher Strukturen
Gasaufbereitung und dezentrale Nutzung
> Standort angepasste Biogaserzeugung und -verwertung> bestmögliche Nutzung der Bioenergie (Strom/ Wärme/ Kälte/ Kraftstoff)> räumliche Entkopplung von Erzeugung und Verwertung
Gärrestaufbereitung
> Entschärfen der Nährstoffbelastung in Veredlungsgebieten> Rückgewinnung zu Neige gehender Düngemittel, insbesondere Phosphat
Gewässerschutz
> Mindereintrag von Stickstoff u. Phosphat in Grund- und Oberflächenwasser
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Fazit/Ausblick
> Anwendungsorientierte Vorgehensweise
– Best practice – Anlagenbetrieb
– kostenminimale Rohstoffversorgung und Gärsubstratverwertung
– FuE – Anlagenbetrieb
– FuE – Pflanzenbau (Anbau/Verfahrenstechnik/Bodenschutz)
> Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
> Kontakt: [email protected]