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Aktuelle Entwicklungen im Energie- und Rohstoffpflanzenanbau Dr. Bernhard Widmann Dr. Maendy Fritz Technologie- und För

Netzwerktreffen Nachwachsende Rohstoffe Straubing, 25. März 2010. Aktuelle Entwicklungen im Energie- und Rohstoffpflanzenanbau Dr. Bernhard Widmann Dr. Maendy Fritz Technologie- und Förderzentrum (TFZ). Technologie- und Förderzentrum (TFZ).

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Aktuelle Entwicklungen im Energie- und Rohstoffpflanzenanbau Dr. Bernhard Widmann Dr. Maendy Fritz Technologie- und För

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Presentation Transcript

  1. Netzwerktreffen Nachwachsende RohstoffeStraubing, 25. März 2010 Aktuelle Entwicklungen im Energie- und Rohstoffpflanzenanbau Dr. Bernhard Widmann Dr. Maendy Fritz Technologie- und Förderzentrum (TFZ)

  2. Technologie- und Förderzentrum (TFZ) Forschung, Förderung und Transferfür Nachwachsende Rohstoffe Widmann • Thuneke • Emberger 08 L Wi 107

  3. Forschung am TFZ – Auswahl wichtiger Schwerpunkte • Energiepflanzen • Neue Anbausysteme und Fruchtfolgen • Neue Energiepflanzen (z.B. Hirsen) • Stoffstromanalyse (z.B. Biogasgärrest) Exaktparzellen • Biogene Festbrennstoffe • Brennstoffnormung und Methodik • Emissionsprüfung an Feuerungen • Feinstaubminderung Feuerungsprüfstände • Biogene Kraftstoffe • Optimierung der Herstellungsverfahren • Normung von Rapsölkraftstoff (RK) • Emissionsprüfung an RK-Traktoren Traktorprüfstand Widmann 08 L Wi 093

  4. stoffliche Nutzung Holz, Cellulose Stärke Fasern Energieumformung Eiweiß Pflanzenöle Wärme Kraft Strom Mobilität Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen Nachwachsende Rohstoffe energetische Nutzung biogene Festbrennstoffe biogene Festbrennstoffe Biotreibstoffe Biogas Widmann 07 L Wi 022

  5. Hackschnitzel Scheitholz Pellets Systematik der biogenen Festbrennstoffe biogene Festbrennstoffe Holzbrennstoffe Scheitholz Waldhackschnitzel Pellets Reststoffe (z.B. aus Sägewerk) Widmann 07 L Wi 117

  6. Systematik der biogenen Festbrennstoffe biogene Festbrennstoffe Holzbrennstoffe halmgutartige Brennstoffe Scheitholz Stroh Waldhackschnitzel Energiepflanzen (Miscanthus) Pellets Getreidekörner Reststoffe (z.B. aus Sägewerk) Reststoffe (z.B. aus Mühle) Widmann 07 L Wi 012

  7. Getreide Miscanthus Stroh Systematik der biogenen Festbrennstoffe biogene Festbrennstoffe halmgutartige Brennstoffe Stroh Energiepflanzen (Miscanthus) Getreidekörner Reststoffe (z.B. aus Mühle) Widmann 07 L Wi 118

  8. stoffliche Nutzung Holz, Cellulose Stärke Fasern Energieumformung Eiweiß Pflanzenöle Wärme Kraft Strom Mobilität Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen Nachwachsende Rohstoffe energetische Nutzung biogene Festbrennstoffe Biotreibstoffe Biotreibstoffe Biogas Widmann 07 L Wi 022

  9. Systematik der biogenen Kraftstoffe Biokraftstoffe „erste Generation“ „zweite Generation“ Biodiesel Bioethanolauf Basis Lignozellulose Rapsölkraftstoff Biomass to Liquid-Kraftstoffe(BtL) Bioethanolauf Basis Zucker und Stärke Biowasserstoff Biogas/Biomethan umsetzbar im Forschungsstadium Widmann 07 L Wi 023

  10. Pflanzenöle und Biodiesel: Ölpflanzen LCB-Ethanol und BtL:Stroh, Energiepflanzen, (Holz) Ethanol: zucker- undstärkehaltige Pflanzen Biogas:Energiepflanzenund Gülle Getreide Zuckerrübe Kartoffel Rohstoffe für die Biokraftstoffproduktion Widmann Bildquellen: TFZ, www.schule-bw.de, www.wwf.de, www.bayerischer-wald-ferien.de 07 L Wi 019

  11. Biogene Kraftstoffe Rapsölkraftstoff Biogas Biodiesel Bioethanol BtL Widmann 06 L Wi 096

  12. stoffliche Nutzung Holz, Cellulose Stärke Fasern Energieumformung Eiweiß Pflanzenöle Wärme Kraft Strom Mobilität Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen Nachwachsende Rohstoffe energetische Nutzung biogene Festbrennstoffe Biotreibstoffe Biogas Biogas Widmann 07 L Wi 022

  13. Gülle Biogas Biogasanlage Energiepflanzen Gärrest (org. Dünger) Produktion von Biogas Widmann Bildquellen: TFZ, www.bayerischer-wald-ferien.de, ljm.dk, www.fam.weihenstephan.de 07 L Wi 020

  14. Einspeisung ins Gasnetz KWK Mobilität Wärme Nutzungsmöglichkeiten von Biogas Kraft-Wärme-KopplungKWK(Strom, Wärme) Mobilität Widmann Bildquellen: TFZ, www.ooeferngas.at, www.stadtwerke-buehl.de, www.heiztechnikshop.de 07 L Wi 021

  15. Primärenergie aus erneuerbaren Energieträgern D. 2008 Verbrauch: 13.878 PJ davon ern.E.: 932 PJ (6,7 %) Biomasse: 4,9 % Verbrauch: 14.003 PJ davon ern.E.: 979 PJ (7,0 %) Biomasse: 5,1 % Biomasse gesamt:73,3 % Quelle:BMU 2009: Erneuerbare Energien in Deutschland Quelle:BMU 2008: Erneuerbare Energien in Deutschland Widmann 09 L Wi 124

  16. Anteil der Nachwachsenden Rohstoffe an der Ackerfläche Deutschland 2008 Ackerfläche: ca. 12 Mio ha Ca.2 Mio ha Ca. 10 Mio ha Quelle: FNR 2009 Widmann 09 L Wi 133

  17. Nachwachsende Rohstoffe in DeutschlandGliederung nach Einsatzbereichen 2008 Gesamtfläche 2008: 2,026 Mio ha (17 % der AF) davon 86 % energet. Nutzung Pflanzen fürstoffliche Nutzung 276.000 ha14 % 1.000.000 ha49 % 500.000 ha25 % Pflanzen fürBiogas Raps(Biodiesel/Rapsölkraftstoff) 250.000 ha12 % Pflanzen fürBioethanol Quelle: nach Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. 2009 Widmann 09 L Wi 134

  18. Entwicklung der Anbaufläche von Silomais in Deutschland Tsd. ha Quellen: eurostat 2009 und Statistisches Bundesamt Fritz, Widmann 10 P Fr 001

  19. Maisanbaufläche in Bayern 2008 Quelle: LfL-IPZ 4a,Landessortenversuch Silomais mittelfrüh 2008 Fritz 09 P Fr 123

  20. Anbau und Nutzung von Mais in Bayern ha Quelle: DMK Fritz 10 P Fr 007

  21. Biogas-Substrate in Bayern Quelle: Röhling & Wild Biogasproduktion in Bayern 2007, LfL Fritz 10 P Fr 005

  22. Einsatzhäufigkeit von Nawaros als Biogas-Substrat % Angaben nur von 403 von 1.231 befragten Biogasanlagen Quelle: Röhling & KeymerBiogasproduktion in Bayern 2006 – Ergebnisse einer Umfrage, LfL Fritz 10 P Fr 006

  23. Warum ist Mais die überragende Biogas-Kultur? • höchste Biomasseerträge je Hektar  höchste Methanerträge • weites Sortenspektrum je nach Standort und Fruchtfolgestellung verfügbar z.B. etwas spätere Sorten für Biogasnutzung empfohlen auch als Zweitfrucht nutzbar • bekannte und optimierte Produktionstechnik mit hoher Schlagkraft verfügbar • gute Verwertbarkeit von Wirtschaftsdüngern • flexible Nutzbarkeit • selbstverträglich Fritz 10 P Fr 018

  24. dt/ha Ertrag Jahr dt/ha FM-Ertrag Jahr Klimaänderung – Auswirkungen des Trockenjahres 2003 Entwicklung der Flächenerträgevon Körnermais und CCMin Deutschland 1999 - 2005 Entwicklung der Flächenerträge von Silomaisin Deutschland 1999 - 2005 Quelle: Deutsches Maiskomitee 2006 Widmann 07 L Wi 076

  25. Sorghum: Vorteile bei Sommertrockenheit • wurzelt bis 2 m tief • enormes Wasseraneignungsvermögen • kann Bodenwasservorrat ausschöpfen • hohe Trockenheitstoleranz • etagenweise Blattreduktion • Wachstumsstopp statt Absterben • Risiko Kulturverlust vermindert • Wassernutzungseffizienz ähnlich Mais Mais im Trockenstress Fritz 10 P Fr 008

  26. Sorghumhirse • Verwertungsmöglichkeiten Biogassubstrat Ethanol aus zuckerhaltigen Stängeln (Ethanol aus stärkehaltigen Körnern) stoffliche Nutzung (Besenhirse) Futtermittel (Silage, Grünschnitt, Beweidung) Nahrungsmittel (Melasse, glutenfreie Körner, Bier) • Züchtungziele  Frühreife für höhere Trockensubstanz  bessere Standfestigkeit bei hohen Typen Kühletoleranz für frühere Saat noch höhere Trockenheitstoleranz • Produktionstechnik flexibler Anbau mit vorhandenen Geräten, z.B. Einzelkorn- sowie Drillsaat, Maishäcksler Saatstärken je nach Art und Typ Fritz, Widmann 10 L Wi 028

  27. Sorghum – aktuelle Forschungsarbeiten • Optimierung der nachhaltigen Produktionstechnik Versuche unter bayerischen Bedingungen z.B. Einordnung als Zweitfrucht, Düngung mit Gärresten, Sätechnik • Erhöhung der Diversität des Energiepflanzenspektrums deutschlandweites Verbundprojekt u.a. sommertrockene Standorte und Rekultivierungsflächen  Lysimeterversuche zur Wassernutzungseffizienz • Züchterische Optimierung der Kühletoleranz und Wassernutzungseffizienz genetische Diversität von Sorghumlinien im Fokus umfangreiche Erhebungen zu phänotypischen Merkmalen Beregnungs- und Trockenstress-Varianten Projektpartner vTI: FACE-Anlage für erhöhtes CO2-Angebot • Zuckerhirse für Ethanolproduktion hohe Zuckergehalte im Stängel direkt für alkoholische Vergärung nutzbar Reststoffe für LCB-Ethanol und thermische Verwertung Prüfung der dezentralen Verwertung unter bayerischen Bedingungen Fritz 10 P Fr 022

  28. Sorghum-Sortenscreening seit 2006: insgesamt 278 Sorten Beerntung mit reihen-unabhängigem Maishäcksler Fritz 10 P Fr 012

  29. Sorten- und produktionstechnische Versuche Fritz 10 P Fr 014

  30. Versuche zu Kühle- und Trockentoleranz von Sorghum frühe Saat späte Saat in 2010 und 2011 Vergleich von 65 Sorghumlinien und 1 Maissorte auf insgesamt 2,4 ha Fritz 10 P Fr 011

  31. Energiepflanzen-Fruchtfolgen • regional „traditionelle“ Konzentration auf eine/wenige Kulturen • Bewusstsein der Landwirtschaft für nachhaltige und mehrgliedrige Fruchtfolgen wächst • Schädlingsdruck nimmt zu (z.B. Westlicher Maiswurzelbohrer) • Getreide-GPS in Praxis etabliert • hohes Interesse an Zweitkulturen:zusätzliches Biogassubstrat oder Humusmehrung • Ackergräser interessant wg. Humusreproduktion und Verwertbarkeit von Gärresten • teilweise hohe Nährstoffüberschüsse in Bilanzen Fritz 10 P Fr 009

  32. Forschungsgebiet Stoffkreisläufe bei Gärrestverwertung • Gärreste sind Wirtschaftsdünger mit hoher Nährstoffkonzentration geringem TS-Gehalt geringer Humusrückführung hohem pH-Wert • verlustarme Ausbringtechnik • Ersatz von Mineraldüngern weitgehend möglichUnterfuß- und Spätdüngung tw. problematisch Kurz- und Langzeitwirkung noch in Forschung • Kostenfaktor Gärresttransporte beachten beeinflussbar über TS-Gehalt Biogassubstrat • im Anlagenumkreis hoher Anfall von Gärresten nicht-proportionale Ausbringung auf Flächen Grenzwerte für Nährstoffüberschüsse beachten Fritz 10 P Fr 015

  33. Mehr Biodiversität durch Kulturen mit ökologischem Nutzen nur geringere Flächenerträge, aber  kurze Vegetationszeit können Substratmangel ausgleichen vermeiden Erosion und Auswaschung Unkrautunterdrückung Nutzungsmöglichkeiten Humusmehrung Bienenweide Biogassubstrat Amarant Buchweizen Quinoa Saflor Fritz 10 P Fr 017

  34. Langzeiterhebungen und Modellvorhaben zu Miscanthus • Dauerkultur mit über 20-jähriger Nutzung • Anlagejahr kosten- und pflegeaufwändig, im 3. Jahr erster Ertrag • geringer Dünge- und PSM-Aufwand • Ernte mit vorhandener Maishäcksel- oder Mähtechnik • geringe Schüttdichte hoher Transport- oder Verdichtungsaufwand • vorzügliche Verwertungsrichtung noch unklar etablierter Absatzmarkt für Rhizome Brennstoff, Einstreu, Mulchmaterial • Problematik halmgutartiger Brennstoff beachten • nach neuesten Erkenntnissen Wirtspflanze für Westlichen Maiswurzelbohrer (Spencer & Ragu, PLoS ONE, 2009) Einschätzung Risiko als Käferreservoir Fritz 10 P Fr 004

  35. Unter Beobachtung: IGNISCUM® • Riesenknöterich • spezielle Züchtung exklusiver Vertrieb durch Fa. Conpower angeblich keine horizontale Ausbreitung • eingetragene Sorte • Nutzungsmöglichkeiten thermische Verwertung (Ernte im Frühjahr) Biogassubstrat (Sorte CANDY) • sehr hohe Flächenerträge möglich ungenaue Hochrechnung in Broschüre hohle Stängel: optisch üppig ... • Tiefwurzler Beseitigung nach Nutzungsende schwierig Fritz 10 P Fr 016

  36. Schriftenreihe „Berichte aus dem TFZ“ Download unter www.tfz.bayern.de Widmann, Sporrer 08 L Wi 039

  37. Technologie- und Förderzentrum im Internet Besuchen Sie uns im Internet: www.tfz.bayern.de Widmann 06 L Wi 043

  38. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fritz 09 P Fr 142

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