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Der Landwirt als Energiewirt – Chancen und Perspektiven

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

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Der Landwirt als Energiewirt – Chancen und Perspektiven

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Presentation Transcript

  1. Der Landwirt als Energiewirt – Chancen und Perspektiven Prof. Dr. Dr. habil. Christian Gienapp DECHEMA März 2006, Güstrow

  2. Einleitung Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse Der Landwirt als Energiewirt Ausblick Gliederung

  3. Nutzung der Pflanzen als energetisches Sonnenkraftwert und Energiespeicher(Photosynthese) Licht O2 PS E Wasser Biomasse CO2 CC KH

  4. Biomasse und ihre Anwendungsgebiete Strom Lebensmittel Wärme Futtermittel Biomasse Kraftstoffe Möbel, Baumaterialien, Papier Chemie-Rohstoffe Fasern, Dämmstoffe Schmierstoffe „Der Staat muss die Grundversorgung für Energie und Nahrung absichern.“ (Kohl)

  5. Biomasseproduktion und die Einflussfaktoren PolitikAnbauquote SubventionenMärkte, Strukturen, EU PflanzeZuchtfortschrittNachhaltigkeitGentechnik BiomasseBiokraftstoffeStrom, WärmeRohstoffe, MaterialienLebensmittel, Futtermittel WirtschaftGlobalisierungAußenhandelEnergiesitutationRohstoffe TechnikTechnologienMaschinenVerfahrenTransport BetriebsmittelEnergie, Pflanzgut, Saatgut, Dünger, Pflanzenschutz UmweltKlimaFlächen, Bodenqualität Wasser MenschBevölkerungsentwicklungBedürfnisseSoziales

  6. Die Land- und Forstwirtschaft ist der einzige Wirtschaftszweig, der Energierohstoffe in ausreichender Menge und in gewünschter Qualität produzieren kann (Holz, Stroh, Getreide, Raps u. a.). Der Landwirt als Energiewirt: Die Bedeutung der Biomasseproduktion für die Land- und Forstwirtschaft Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse verkauft kauft Energieproduzent Energie die Biomasse Der Landwirt als Energiewirt produziert veredelt Energien verkauft Biomasse • Durch Biomasseproduktion und Bioenergie-erzeugung werden neue Einkommensquellen erschlossen. Erhöhung der regionalen Wirtschaft Arbeitsplatzbereitstellung Stärkung des ländlichen Raumes Eigennutzung

  7. Einleitung Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse Der Landwirt als Energiewirt Ausblick Gliederung

  8. Einsatz nachwachsende Rohstoffe für die Biomasseproduktion in Mecklenburg-Vorpommern • Mais • Futterrübe • Gräser • Getreide (Ganz- • pflanzensilage) Quelle: FNR 2002; Dr.Schumann 2005, LFA

  9. Biogene Festbrennstoffe Holzhackschnitzel aus Pappeln und Weiden Quelle: PD Dr. habil B. Boelcke, LFA

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

  11. Struktur der Verfahrenskosten Struktur der Verfahrenskosten Pappeln 3 Pappeln 3 - - jähriger Umtrieb, 13 t jähriger Umtrieb, 13 t /ha/a, 8 Ernten /ha/a, 8 Ernten atro atro jährlich bei jährlich bei bei Kostenanfall bei Kostenanfall 25 25 - - jähriger Nutzung jähriger Nutzung Kostenposition Kostenposition € € /ha /ha Bodenvorbereitung Bodenvorbereitung 80 80 3,20 3,20 Pflanzung Pflanzung 325 325 13,00 13,00 Steckholz (15 Cent/St.) Steckholz (15 Cent/St.) 1.950 1.950 78,00 78,00 Herbizide Herbizide 90 90 3,60 3,60 97,80 97,80 Summe Anlagenkosten Summe Anlagenkosten 2.445 2.445 4,00 4,00 Düngung (Kalkung) Düngung (Kalkung) 100 100 143,00 143,00 Ernte Ernte 429 429 100,00 100,00 Kosten der Wiedereingliederung in die FF Kosten der Wiedereingliederung in die FF 2.500 2.500

  12. Mindestpreise in Mecklenburg-Vorpommern *Nutzungskosten Vergleichsrechnung Roggen auf D2/D3

  13. geringer Dünge- und Pflanzenschutzmitteleinsatz keine Bodenbearbeitung Biotopverknüpfung möglich (Agroforstsystem) Ökologische Vorteile beim Anbau von Pappeln und Weiden im Kurzumtrieb

  14. Flächenproduktivität und Kosten fester Brennstoffe für die thermische Nutzung

  15. Bioethanolproduktion - Produktion von Getreide auf Sandstandorten

  16. Bioethanolanlagen in Deutschland Quelle: Dr. Schumann 09/2005, LFA

  17. Quelle: Uni Hohenheim

  18. Ethanolausbeute und Rohstoffkosten aus verschiedenen Kulturpflanzen

  19. Quelle: Uni Hohenheim

  20. Flächenproduktivität und Kosten von Getreide für die Ethanolproduktion 1 l Ethanol = 6,0 kWh

  21. Kriterien: • hoher Ertrag und günstige Anbaueigenschaften in der Region • genetisch bedingt niedriger Rohproteingehalt • hoher Stärkegehalt • gute Kornausbildung (hohe TKM und hohes Hektolitergewicht) • geringe Anfälligkeit für Ährenfusarium bei Weizen und Triticalesowie für Mutterkorn bei Roggen und Triticale • Fallzahlschwäche der Sorten ist kein Ausschlussmerkmal Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei MV, Sept. 2005

  22. Stärkegehalt (%) und Stärkeertrag (dt/ha) verschiedener Getreidearten (2000-2002, AZ 30)

  23. Einleitung Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse Der Landwirt als Energiewirt3.1 Bioenergie aus der Biogasproduktion Ausblick Gliederung

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

  25. Biogasanlagen in Mecklenburg-Vorpommern

  26. Kosubstrate für Biogaserzeugung Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

  27. Trockenmasseerträge möglicher Fruchtarten für die Biogaserzeugung Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

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

  29. Flächenproduktivität und Rohstoffkosten für die Biogasproduktion 1 m³ Biogas = 5,5 kWh

  30. Auf mittleren und besseren Böden in Mecklenburg-Vorpommern Beispiele für Fruchtfolgen zur Biomasseproduktion Auf Sandböden in Mecklenburg-Vorpommern • Mais–WR – WR (GPS)– Zwischenfrucht (Senf, Phacelia) –Mais • Mais – WR (GPS)–WG (GPS)– Raps • Mais–WR (GPS)– Mais – Hafer – Zwischenfrucht (Senf, Phacelia) • Mais– WR –WG (GPS)–WR (GPS)+ Zwischenfrucht (Senf, Phacelia) • Mais–WW (GPS)– Raps –Mais • Mais – SG – Raps – Triticale (GPS) + Zwischenfrucht (Senf, Phacelia) • Raps – WW – SG –Triticale (GPS) • Mais – WW (GPS) – Raps – WW (GPS) + Zwischenfrucht (Senf, Phacelia) fett gedruckt = Nutzung als Biomasse in Biogasanlagen Quelle: Dr. Lehmann, Dr. Hofhansel, I. Klostermann 11/2005, LFA

  31. Vorzüglichkeit des Rapses als Vorfrucht von Weizen Unterschied €/ha 96 52 71 Schlagkarteiauswertungen aus Referenzbetrieben der LFA M-V Mittel aus 2001 bis 2005 Quelle: Dr. Lehmann, A. Ziesemer 12/2005, LFA)

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

  33. Zusammenfassung - Biogasproduktion • Für die Landwirtschaft ist Bioenergie ein zusätzliches Standbein, keine Alternative zur Produktion. • Für die betriebswirtschaftlichen Berechnungen und Vergleiche sind unbedingt vergleichbare Verfahren zu verwenden. • Für Aussagen zur Wirtschaftlichkeit einzelner Fruchtarten sind betriebseigene Daten zu nutzen. • Fruchtfolgewirkung, Arbeitswirtschaft und Mechanisierung sind in die Beurteilung der Fruchtarten einzubeziehen. • Biogasanlagen sind für eine lange Laufzeit konzipiert, die relative Vorzüglichkeit der Feldfrüchte kann sich kurzfristig verändern.

  34. 3.2 Produktion und Einsatz von Biodiesel und Rapsöl in der Landwirtschaft Anbaufläche * 231 T ha Erträge * 38,7 dt/ha Erntemenge * 896,6 T t * 2005

  35. Wirtschaftlichkeit der Winterrapsproduktion Kalkulation nach Standort für Hybridsorten

  36. 110 105 100 100% =22.9 dt/ha 95 90 85 Ella Elan Mika Oase Titan Aviso Artus Allure Smart Alkido Olpop Planet Talent Viking Aurum Baldur Taurus Verona Aragon Elektra NK Fair Trabant Frederic Courage Carousel SW Calypso Rohfettertrag mit ortsüblicher Intensität 2000-2005 ■ Hybridsorten ■Liniensorten

  37. Flächenproduktivität und Rohstoffkosten für die Erzeugung von Biodiesel 1 kWh = 3,6 MJ1 l Öl = 36 MJ

  38. Rapsverarbeitung in Mecklenburg-Vorpommern Quelle: Dr. Schumann 01/2006, LFA

  39. Biodieselkapazität in Mecklenburg-Vorpommern Rostock 150 Tt Neubrandenburg 40Tt Sternberg 100 Tt Malchin (RME) 36 Tt Malchin (TME) 12 Tt Quelle: Dr. Schumann 02/2006), LFA

  40. Kosten der dezentralen Biodieselerzeugung Kalkulationsgrundlagen Kalkulation nach TLL 2002, Dr. Schumann 2006, LFA

  41. Voraussetzungen • Landtechnik muss geeignet sein • ideal: typenbezogene Herstellerfreigabe mit Garantie •  Umrüstung von Maschinen ohne Freigabe • ohne Freigabe Garantieverlust; Risiko beim Betreiber • Kraftstoffqualität muss gesichert sein • Kraftstoff muss Mindestanforderungen der jeweils gültigen Norm erfüllen • Biodiesel: DIN EN 14214, Rapsölkraftstoff: DIN V 51605 • Qualitätssicherung bis zum Fahrzeugtank ! • Wirtschaftlichkeit muss gegeben sein • Preisvorteil muss Mehraufwendungen kompensieren Quelle: Dr. Schumann 02/2006, LFA

  42. Rapssaat Rapsöl Presskuchen Wärme Raps-produktion Umesterung Fütterung Dünger Biogasanlage Ümrüstung Motor CO2 Biodiesel Verbrauch Dezentrale Rapsverarbeitung Kreislaufwirtschaft: Ölgewinnung NAWARO-Bonus ?? Quelle: Graf 2005, verändert (Quelle: LFA Schumann, Szczecin 02/2006)

  43. Einleitung Der Landwirt als Primärproduzent für Biomasse Der Landwirt als Energiewirt Ausblick Gliederung

  44. Wirtschaftliche Rangfolge landwirtschaftlicher Energierohstoffefür den Zeitraum 2005/2013 bei Umsetzung GAP-Regelungen • Rapsverarbeitung zu RME • Biogaserzeugung auf Grundlage Wirtschaftsdünger und betriebseigene Kosubstrate (Nawaro) • Bereitstellung von Energiegetreide für die Bioethanolherstellung in industriellen Großanlagen • Ackerholz als Brennstoff in Kleinheizwerken und KWK-Anlagen • Stroh als Biobrennstoff • Nach 2010: Bereitstellung von lignocellulosehaltiger Biomasse für BTL-Kraftstoffe • Übergeordnete Ziele: • möglichst weitgehende Verarbeitung zu handelsfähigen Endprodukten • sofern möglich, Verkauf von Nutzenergie (Quelle: Breitschuh u. a. TLL 2004; ergänzt Schumann LFA 2005)

  45. Biokraftstoffe: Rapsmethylester (RME) Raps Bioethanol Getreide - Roggen - Triticale (- WW) Biogaserzeug: Kosubstrate Mais GPS Getreide Feste Brennstoffe: Holz im Kurzumtrieb Restholz Stroh Welche Biomasse wird kurzfristig benötigt?

  46. (ab 2010) BTL-Kraftstoffe Holz landwirtschaftliche Biomasse Biomasse aus Landschafts- pflege Langfristige Biomasseanforderung

  47. Was muss der Landwirt beim Einstieg in die Erzeugung von Bioenergien beachten ? ● Bereitschaft des Betriebsleiters, sich intensiv mit einer neuen Technologie auseinanderzusetzen - Zeitfaktor - Informationsbeschaffung ● Kann ein neuer Betriebszweig ohne negative Auswirkungen auf den bestehenden Betrieb in das Gesamtmanagement integriert werden? ● Sind für den neuen Betriebszweig genügende Produktionsfaktoren vorhanden? - Boden - Kapital – Kapitalgrenze nicht überschreiten - Arbeit

  48. Was muss der Landwirt beim Einstieg in die Erzeugung von Bioenergien beachten ? ● Neuen Betriebszweig durch einen anderen ersetzen oder einen zusätzlichen Betriebszweig errichten ● Faktor Boden – notwendige Ausgleichsfläche zur Realisierung einer nachhaltigen Fruchtfolge muss zur Verfügung stehen (Energiefruchtfolge) ● Bei größeren Dimensionen der Energieproduktion sind die Maschinenkosten unbedingt den Anbauverfahren zuzuordnen

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

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