Transcript Dr. Bernhard Widmann - Straubing-Sand

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
P 10 L Wi 010
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Technologie- und Förderzentrum (TFZ)
Forschung, Förderung und Transfer
für Nachwachsende Rohstoffe
Widmann • Thuneke • Emberger
P 10 L Wi 010
08 L Wi 107
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
Widmann
P 10 L Wi 010
08 L Wi 093
Traktorprüfstand
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen
Nachwachsende Rohstoffe
energetische Nutzung
biogene
Festbrennstoffe
biogene
Festbrennstoffe
Holz, Cellulose
Biotreibstoffe
Stärke
Biogas
Fasern
Energieumformung
Wärme
Kraft
Strom
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 022
stoffliche Nutzung
Eiweiß
Pflanzenöle
Mobilität
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik der biogenen Festbrennstoffe
biogene Festbrennstoffe
Holzbrennstoffe
Scheitholz
Hackschnitzel
Waldhackschnitzel
Pellets
Reststoffe (z.B. aus Sägewerk)
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 117
Pellets
Scheitholz
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik der biogenen Festbrennstoffe
biogene Festbrennstoffe
Holzbrennstoffe
Scheitholz
Stroh
Waldhackschnitzel
Energiepflanzen (Miscanthus)
Pellets
Getreidekörner
Reststoffe (z.B. aus Sägewerk)
Reststoffe (z.B. aus Mühle)
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 012
halmgutartige Brennstoffe
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik der biogenen Festbrennstoffe
biogene Festbrennstoffe
halmgutartige Brennstoffe
Stroh
Miscanthus
Energiepflanzen (Miscanthus)
Getreidekörner
Getreide
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 118
Stroh
Reststoffe (z.B. aus Mühle)
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen
Nachwachsende Rohstoffe
energetische Nutzung
stoffliche Nutzung
biogene Festbrennstoffe
Holz, Cellulose
Biotreibstoffe
Biotreibstoffe
Stärke
Biogas
Fasern
Energieumformung
Wärme
Kraft
Strom
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 022
Eiweiß
Pflanzenöle
Mobilität
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik der biogenen Kraftstoffe
Biokraftstoffe
„erste Generation“
Biodiesel
Rapsölkraftstoff
Bioethanol
auf Basis Zucker und Stärke
„zweite Generation“
Bioethanol
auf Basis Lignozellulose
Biomass to Liquid-Kraftstoffe
(BtL)
Biowasserstoff
Biogas/Biomethan
umsetzbar
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 023
im Forschungsstadium
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Rohstoffe für die Biokraftstoffproduktion
Pflanzenöle und Biodiesel:
Ölpflanzen
Ethanol: zucker- und
stärkehaltige Pflanzen
LCB-Ethanol und BtL:
Stroh, Energiepflanzen, (Holz)
Biogas:
Energiepflanzen
und Gülle
Getreide Zuckerrübe Kartoffel
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 019
Bildquellen: TFZ, www.schule-bw.de, www.wwf.de,
www.bayerischer-wald-ferien.de
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Biogene Kraftstoffe
Rapsölkraftstoff
Biodiesel
Widmann
P 10 L Wi 010
06 L Wi 096
Biogas
Bioethanol
BtL
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen
Nachwachsende Rohstoffe
energetische Nutzung
stoffliche Nutzung
biogene Festbrennstoffe
Holz, Cellulose
Biotreibstoffe
Stärke
Biogas
Biogas
Fasern
Energieumformung
Wärme
Kraft
Strom
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 022
Eiweiß
Pflanzenöle
Mobilität
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Produktion von Biogas
Gülle
Biogas
Biogasanlage
Energiepflanzen
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 020
Bildquellen: TFZ, www.bayerischer-wald-ferien.de, ljm.dk,
www.fam.weihenstephan.de
Gärrest (org. Dünger)
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Nutzungsmöglichkeiten von Biogas
Kraft-Wärme-Kopplung
KWK
(Strom, Wärme)
Einspeisung ins Gasnetz
Mobilität
KWK
Mobilität
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 021
Bildquellen: TFZ, www.ooeferngas.at, www.stadtwerke-buehl.de,
www.heiztechnikshop.de
Wärme
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Primärenergie aus erneuerbaren Energieträgern D. 2008
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
Widmann
P 10 L Wi 010
09 L Wi 124
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Anteil der Nachwachsenden Rohstoffe an der Ackerfläche
Deutschland 2008
NaWaRo
17%
Ackerfläche:
ca. 12 Mio ha
Ca.2 Mio ha
Nahrungs-/
Futterzwecke
83%
Ca. 10 Mio ha
Quelle:
Widmann
P 10 L Wi 010
09 L Wi 133
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
FNR 2009
Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland
Gliederung nach Einsatzbereichen 2008
Gesamtfläche 2008:
2,026 Mio ha (17 % der AF)
davon 86 % energet. Nutzung
Pflanzen für
stoffliche Nutzung
276.000 ha
14 %
Pflanzen für
Biogas
500.000 ha
25 %
1.000.000 ha
49 %
Raps
(Biodiesel/
Rapsölkraftstoff)
Pflanzen für
Bioethanol
Widmann
P 10 L Wi 010
09 L Wi 134
250.000 ha
12 %
Quelle:
nach Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. 2009
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Entwicklung der Anbaufläche von Silomais in Deutschland
1800
Silomais inkl. Liesch-Kolben-Schrot
Tsd.
ha
1600
Körnermais inkl. Corn-Cob-Mix
1400 1365
1200
1471
1346
1326
1235
Anbaufläche
1647
1567
1248 1263
1173
1203 1154
1119
1000
800
600
400
200
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Quellen: eurostat 2009 und Statistisches Bundesamt
Fritz, Widmann
P 10 L Wi 010
10 P Fr 001
Jahr
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Maisanbaufläche in Bayern 2008
Quelle:
LfL-IPZ 4a,
Landessortenversuch
Silomais mittelfrüh 2008
Fritz
P 10 L Wi 010
09 P Fr 123
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Anbau und Nutzung von Mais in Bayern
500.000
ha
450.000
400.000
Anbaufläche
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
Energiemais
Futter- o. Energiemais
Körnermais + CCM
Silomais
0
2006
Quelle: DMK
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 007
2007
2008
2009
Jahr
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Biogas-Substrate in Bayern
1,1
8,9
nur
Wirtschaftsdünger
5,0
7,8
nur Nawaros
Nawaros und
Wirtschaftsdünger
Kofermente
77,2
Quelle:
Röhling & Wild
Biogasproduktion in Bayern 2007, LfL
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 005
Kofermente,
Wirtschaftsdünger
und/oder Nawaros
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Einsatzhäufigkeit von Nawaros als Biogas-Substrat
100
Einsatzhäufigkeit
90
%
83,6
Angaben nur von 403
von 1.231 befragten
Biogasanlagen
80
70
59,3
60
42,7
50
37,7
40
30
20
10,7
10
0
Mais
Getreide-GPS Grassilage
Körner
sonstiges
Quelle:
Substrat
Röhling & Keymer
Biogasproduktion in Bayern 2006 – Ergebnisse einer Umfrage, LfL
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 006
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
P 10 L Wi 010
10 P Fr 018
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Klimaänderung – Auswirkungen des Trockenjahres 2003
100
Entwicklung der Flächenerträge
von Körnermais und CCM
in Deutschland 1999 - 2005
Ertrag
dt/ha
80
60
40
20
0
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Jahr
500
Entwicklung der Flächenerträge
von Silomais
in Deutschland 1999 - 2005
FM-Ertrag
dt/ha
400
300
200
100
0
Quelle: Deutsches Maiskomitee 2006
Widmann
P 10 L Wi 010
07 L Wi 076
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Jahr
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Sorghum: Vorteile bei Sommertrockenheit
• wurzelt bis 2 m tief
• enormes
Wasseraneignungsvermögen
Mais im Trockenstress
• kann Bodenwasservorrat
ausschöpfen
• hohe Trockenheitstoleranz
• etagenweise Blattreduktion
• Wachstumsstopp statt Absterben
• Risiko Kulturverlust vermindert
• Wassernutzungseffizienz
ähnlich Mais
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 008
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
P 10 L Wi 010
10 L Wi 028
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
P 10 L Wi 010
10 P Fr 022
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Sorghum-Sortenscreening seit 2006: insgesamt 278 Sorten
Beerntung mit reihenunabhängigem Maishäcksler
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 012
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Sorten- und produktionstechnische Versuche
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 014
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
P 10 L Wi 010
10 P Fr 011
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Energiepflanzen-Fruchtfolgen
• regional „traditionelle“ Konzentration • hohes Interesse an Zweitkulturen:
auf eine/wenige Kulturen
zusätzliches Biogassubstrat oder
Humusmehrung
• Bewusstsein der Landwirtschaft für
nachhaltige und mehrgliedrige
Fruchtfolgen wächst
• Schädlingsdruck nimmt zu
(z.B. Westlicher Maiswurzelbohrer)
• Getreide-GPS in Praxis etabliert
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 009
• Ackergräser interessant wg.
Humusreproduktion und
Verwertbarkeit von Gärresten
• teilweise hohe Nährstoffüberschüsse
in Bilanzen
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
P 10 L Wi 010
10 P Fr 015
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Mehr Biodiversität durch Kulturen mit ökologischem Nutzen
Nutzungsmöglichkeiten
 Humusmehrung
 Bienenweide
 Biogassubstrat
Amarant
Fritz
P 10 L Wi 010
10 P Fr 017
nur geringere Flächenerträge, aber
 kurze Vegetationszeit
 können Substratmangel ausgleichen
 vermeiden Erosion und Auswaschung
 Unkrautunterdrückung
Buchweizen
Quinoa
Saflor
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
P 10 L Wi 010
10 P Fr 004
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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
Fritz
schwierig
P 10 L Wi 010
10 P Fr 016
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Schriftenreihe „Berichte aus dem TFZ“
Download unter www.tfz.bayern.de
Widmann, Sporrer
P 10 L Wi 010
08 L Wi 039
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Technologie- und Förderzentrum im Internet
Besuchen Sie uns im
Internet:
www.tfz.bayern.de
Widmann
P 10 L Wi 010
06 L Wi 043
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Fritz
P 10 L Wi 010
09 P Fr 142
Technologie- und Förderzentrum
im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe