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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?


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

> ….


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


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


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


Biogasanlage Güterglück - Substrataufnahme


Biogasanlage Güterglück - Vogelperspektive


Biogasanlage Güterglück – Rohstofflager


BGA Güterglück - RohstoffmixMonatlicher Rohstoffinput der BGA Güterglück in Prozent Frischmasseanteil

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Jul 0

9Sep

09

Nov 0

9Ja

n 10

Mrz

10

Mai

10

Jul 1

0Sep

10

Nov 1

0Ja

n 11

Mrz

11

Mai

11

Jul 1

1Sep

11

Nov 1

1Ja

n 12

Mrz

12

Gülle

Hähnchenmist

GPS

Hirse

Grassilage

Maissilage


BGA Güterglück - Rohstoffmix

Neben Maissilage, vor allen

Dingen

> Ganzpflanzensilage,

> Grassilage,

> Hirse und

> Wirtschaftsdünger

(Hähnchenmist, Gülle)

Außerdem Testanbau der

Durchwachsenen Silphie.


Das rheinische Braunkohlerevier mit seinen Betriebsbereichen


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


Biogasanlage Neurath - Rohstofflager

Lagerbestand zum 01.01.2012:

> 18.163 t Silomais

> 1.644 t LKS


BGA Neurath - RohstoffmixMonatlicher Rohstoffinput der BGA Neurath in Prozent Frischmasseanteil

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Jun

09Aug

09

Okt 09

Dez 0

9Feb

10

Apr 1

0Ju

n 10

Aug 1

0Okt

10Dez

10

Feb 1

1Apr

11

Jun

11Aug

11

Okt 11

Dez 1

1Feb

12

Hähnchenmist

Schweinegülle

Rindergülle

LKS

CCM

Grünroggen

GPS

Maissilage


Biogasanlage Paffendorf

> äquiv. 3,0 MWel

> Gaseinspeisung

> kommerzielle Rahmenbedingungen


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.“


… 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


Biogasanlage Neurath

Silagelager Technikgebäude Fermenter

Nachgärer Gärrestelager BHKWSammelgrube, Gülle

Zugboden, Tagesvorlage


> verschiedene Technik am Markt (Prallreaktor, Extruder, Querstromzerspaner)

> schnellere Gasbildung / geringere Verweilzeit

> Geringere technische Beanspruchung (Pumpen, Förderschnecken, …)

Prozessoptimierung durch Substrataufschluss


… 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


Rohstoffbasis: landwirtschaftliches Umfeld im Raume Neurath


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.


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)


… 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


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 !“


Mais

> Körnermais

– Klasse statt Masse !

> Silomais

– Klasse und Masse !

> Biogasmais

– Mehr Masse als Klasse?

– Maiscocktail: SM, LKS, CCM


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.


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


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


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


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


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


Sonnenblume

> Ziel:


– 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


… mehrjährige Kulturen

> Ackerland

– Grünland

• Industriebrachen etc.

– Grenzflächen

• …..


Durchwachsene Silphie

> Ziel:


> 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


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


Terra nova science: FuE-Modul „Biomasse“

Untersuchte Agrarsysteme:

1: Monokultur-Fruchtfolgen;

2: Intensivwirtschaft Gemische;

3: Extensivwirtschaft Gräser und Wildkräuter;

4: Extensivwirtschaft Energiepflanzen


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


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]

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