Praxisbeispiel im Fokus: Thermische Verwertung von ... · -0,79%-13,22% ges. BRD (C)opyright...

Praxisbeispiel im Fokus:

Thermische Verwertung von Schnittgut aus extensivem

Grünland

Naturschutz und Landwirtschaft im Dialog - Grünland im Umbruch – Bundesamt für Naturschutz-

Internationale Naturschutzakademie Insel Vilm

Dr. Katja GödekeThüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

29. April 2009

Projekt „GNUT“

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Gliederung

„Bestandsaufnahme Grünland“

Möglichkeiten der Verwertung von Grünlandaufwüchsen

Projekt „GNUT“

Erste Ergebnisse zur thermischen Verwer-tung von extensiven Grünlandaufwüchsen

Ausblick

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

„Bestandsaufnahme Grünland“

Flächenentwicklung von 1950 bis 2007 in Deutschland

Anmerkungen: * Infolge der Einführung einer unteren Erfassungsgrenze bei der Bodennutzungshaupterhebung sind die

Ergebnisse ab 1979 mit denen der Vorjahre nicht voll vergleichbar.** Ab 1992 wurde der Anteil Stilllegungsfläche als Brache aus der LN genommen, wurden NaWaRo‘s angebaut

zählte es zur LN . ***Im Jahr 1999 wurde die Erfassungsgrenze von 1 ha auf 2 ha heraufgesetzt.

20.711.618

16.954.329

13.000.10211.877.013

6.916.2054.874.745

0

5.000.000

10.000.000

15.000.000

20.000.000

25.000.000

1950

1953

1956

1959

1962

1965

1968

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

Fläc

he (i

n ha

)

LNAFGL-19,59%

-29,52%

-8,64%

(C)opyright Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2009 und Statistisches Amt der DDR (bis 1989); Werte sind von 1950 bis 1989 addiert (DDR+alte BRD)

Grafik: Dr. Katja Gödeke, TLL 2009

* *****

*

* **

**

***

***

Flächenentwicklung von 1950 bis 2007 in Deutschland (bis 1989 getrennt)

Grafik: Dr. Katja Gödeke, TLL 2009Anmerkungen: siehe vorige Folie

0

2.000.000

4.000.000

6.000.000

8.000.000

10.000.000

12.000.000

14.000.000

16.000.000

18.000.000

20.000.000

1950

1953

1956

1959

1962

1965

1968

1971

1974

1977

1980

1983

1986

1989

1992

1995

1998

2001

2004

2007

Fläc

he (i

n ha

)

LN-BRD LN-DDRAF-BRD AF-DDRGL-BRD GL-DDR

-16,21%

-5,44%-8,90%

-6,80%

-2,59%

-21,66%

-5,98%

-0,79%

-13,22%

ges. BRD

(C)opyright Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2009 und Statistisches Amt der DDR (bis 1989)

*

*****

*

*****

***

***

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

„Bestandsaufnahme Grünland“

aus: Situationsbericht 2009, Deutscher Bauernverband

Quelle: Statistisches Bundesamt GENESIS online 2009

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Nutzung der Grünlandflächen

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2007

Fläc

he (h

a)

GLWiMäWWiMäwAlmenStrW HuStill Bra

* *keine Erhebung

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

60

70

80

90

100

110

120

130

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 20200,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

LSU totalLSU total trend (r2 = 0.97)permanent grasslandpermanent grassland trend (r2 = 0.67)permanent grassland per LSUpermanent grassland per LSU trend (r2 = 0.99)

GVE [Mill.] /Dauergrünland [Mill.ha]

Grünland [ha/GVE]

GVE gesamtGVE gesamt (Trend R²=0,97)DauergrünlandDauergrünland (Trend R²=0,67)Dauergrünland pro GVEDauergrünland pro GVE (Trend R²=0,99)

60

70

80

90

100

110

120

130

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 20200,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

LSU totalLSU total trend (r2 = 0.97)permanent grasslandpermanent grassland trend (r2 = 0.67)permanent grassland per LSUpermanent grassland per LSU trend (r2 = 0.99)

GVE [Mill.] /Dauergrünland [Mill.ha]

Grünland [ha/GVE]

GVE gesamtGVE gesamt (Trend R²=0,97)DauergrünlandDauergrünland (Trend R²=0,67)Dauergrünland pro GVEDauergrünland pro GVE (Trend R²=0,99)

Quelle: Prochnow et al. 2008

Zukünftiger Bedarf an Futterfläche (EU 27)

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Möglichkeiten der Verwertung von

Grünlandaufwüchsen

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Energetische Verwertung

Stoffliche Verwertung

Biogas

Bioethanol

BTL-Kraftstoff

Verbrennung

Chemikalien

Fasern

Futter

Weide

Wiese

Verwertungspfade von Grünlandaufwüchsen

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Material ist aufbereitet

Anforderungen an Grünlandaufwüchse

gering

hoch

gering

gering

hoch

hoch

Intensität

-

X

X

X

-

X

getrocknet

1-2--Verbrennung

mind. 3(X)XChemikalien

1-2--Kraftstoff

Fasern

Biogas

Viehfutter

Nutzung für Schnittesiliertfrisch

X

X

X mind. 3X

1-2-

mind. 3X

Um wirtschaftlich zu sein, muss nicht nur die Qualität erreicht, sondern auch die nötige Masse geerntet werden!

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Projekt „GNUT“

Das Verbundprojekt „GNUT“ wird vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über die Fachagentur

Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert.

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Biomassebereitstellung von repräsentativen Dauergrünlandtypen

Projekt „GNUT“

Grünlandnutzung: (GNUT)

Futter

BiogasNaturschutz

Thermische Verwertung

Bestandesführung Biogasproduktion

Verbrennungs-eigenschaften

Versuch/Praxis

Ökonomische Produktionsbewer-

tung anhand der Bereitstellungskosten

Ökonomische Bewertung der Verfahrensketten

Ökonomische Bewertung der Verfahrensketten

Hochrechnungen des ver-fügbaren Dauergrünlandaufwuchses

zur energetischen Verwertung

Hochrechnungen des ver-fügbaren Dauergrünlandaufwuchses

zur energetischen Verwertung

Ökologische Bewertung der Biomassebereit-stellung und Verwertungsverfahren

BiomassebereitstellungErtrag und Qualität

zur Biogasproduktion

zur Verbrennung

Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL)

Biogas- und Methanaus-beuten

Biogas- und Methanaus-beuten

Analytik

Gesamtbewertung Dr. Katja Gödeke, TLL 2009

„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Biomassebereit-stellung von

repräsentativen Dauergrünlandtypen

Gesamtkonzept

zur

„GNUT“

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Erste Ergebnisse zur thermischen

Verwertung von extensiven

Grünlandaufwüchsen

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

- Thermische Verwertung – „GNUT-Verbrennung“

Standorte:Niedersachsen: Feuchtwiese (Wiesenbrütergebiet)

SeggenRied (artenarm)

Sachsen: KohlDistelwiese (mit Mädesüß überprägt)

Thüringen: GoldHaferwiese (typische Ausprägung)

Bayern: StreuWiese (sehr artenreich)

Brandenburg: Niedermoor RohrglanzGraswiese (Dominanzbestand)

FKZ 22005808; Laufzeit 2008 – 2011

Parzellenversuche auf Praxisflächen!

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Versuchsanlage GNUT-Verbrennung

S. Alle 2 J. (Sept.)

2 Schnitte(Juli+Sept.)

1 Schnitt(MSept.)

1 Schnitt(MAug.)

BYSW

S. alle 2 J. (MSept.)

2 Schnitte(EJuni+MSept.)

2 S. (PK)(EJuni+MSept.)

2 S. (NPK)(EJuni+MSept.)

THGH

S. alle 2 J. (MAug.)

1 Schnitt(MAug.)

2 Schnitte(EJuli/MOkt.)

2 Schnitte(EJuni+MSept.)

SNKD

S. alle 2 J. (MSept.)

1 Schnitt(MSept.)

2 Schn. (K)(MJuni+MSept.)

2 Schnitte(MJuni+MSept.)

BBRG

S. alle 2 J. (ESept.)

1 Schnitt(M/ESept.)

1 Schnitt(EJuli/AAug.)

2 Schnitte(AJuli+MSept.)

NISR

Var. 4Var. 3Var. 2Var. 1Standort

Varianten mit Düngung

0

2

4

6

8

10

12

SW SR GH KD RG

Tem

pera

tur (

in °C

)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Nie

ders

chla

g (in

mm

)

durchschn. Niederschlagssumme (lM) Niederschlagssumme 2008durchschn.Temperatur (lM) durchschn. Temperatur 2008

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

*

* Beim DWD fehlt der Niederschlagswert für April 2008, deshalb ist von einer höheren Menge auszugehen

Klimatische Bedingungen am Standort

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

0

20

40

60

80

100

120

140G

H (N

PK) 2

S

GH

(PK

) 2S

GH

2S

GH

(RS)

SR 2

S

SR fr

üh (A

ug.)

SR s

pät (

Sept

.)

KD

früh

2S

KD

spä

t 2S

KD

KD

(RS)

RG

2S

RG

(K) 2

S

RG

spä

t

RG

(RS)

SW fr

üh 1

1.08

.

SW s

pät 1

5.09

.

SW 2

S

SW (R

S)Troc

kenm

asse

ertra

g (in

dt/h

a)

0

10

20

30

40

50

60

Troc

kens

ubst

anzg

ehal

t (in

% d

er F

M)TM-Ertrag

TS-Gehalt

Jahres-Erträge 2008 (einjährig!)

0102030405060708090

GH

(NPK

)G

H (P

K)

GH

GH

(RS)

SR (J

uli)

SR fr

üh (A

ug.)

SR s

pät (

Sept

.)K

D fr

üh 0

8.07

KD

spä

t 06.

08.

KD

20.

08.

KD

(RS)

20.

08.

RG

RG

(K)

RG

spä

tR

G (R

S)SW

früh

11.

08.

SW s

pät 1

5.09

.SW

1

6.07

.SW

(RS)

24.

09.

GH

(NPK

)G

H (P

K)

GH

SR (S

ept.)

KD

früh

25.

09.

KD

spä

t 23.

10.

RG

RG

(K)

SW

15.

09.

1.AW 2.AW

Troc

kenm

asse

ertra

g (in

dt/h

a)

0

10

20

30

40

50

60

Troc

kens

ubst

anzg

ehal

t (in

% d

er F

M)TM-Ertrag

TS-Gehalt

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Erträge je Aufwuchs (einjährig!)

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

5,4

5,5

5,6

5,7

5,8

5,9

6,0

6,1

6,2R

G

RG

(K)

RG

spä

t

RG

(RS) RG

RG

(K)

SW fr

üh 1

1.08

.

SW s

pät 1

5.09

.

SW

16.

07.

SW (R

S) 2

4.09

.

SW

15.

09.

SR (J

uli)

SR fr

üh (A

ug.)

SR s

pät (

Sept

.)

SR (S

ept.)

KD

früh

08.

07

KD

spä

t 06.

08.

KD

20.

08.

KD

(RS)

20.

08.

KD

früh

25.

09.

KD

spä

t 23.

10.

GH

(NPK

)

GH

(PK

)

GH

GH

(RS)

GH

(NPK

)

GH

(PK

)

GH

Hol

z

1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW

H-G

ehal

t in

% d

er T

M

0

10

20

30

40

50

O-G

ehal

t in

% d

er T

M

H %TS O

Wasserstoff- und Sauerstoffgehalt in den Pflanzen

Berechnung Heizwert (Hu(wf)) nach GEMISHeizwert = [(Corg (TM)/100) * 34,8] + [(H (TM)/100) * 93,8] + [(St (TM)/100) *

10,46] + [(Nt (TM)/100) * 6,28] – [(O2 (TM)/100) * 10,8]

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0R

GR

G (K

)R

G s

pät

RG

(RS) RG

RG

(K)

SW fr

üh 1

1.08

.SW

spä

t 15.

09.

SW

16.

07.

SW (R

S) 2

4.09

.SW

1

5.09

.SR

(Jul

i)SR

früh

(Aug

.)SR

spä

t (Se

pt.)

SR (S

ept.)

KD

früh

08.

07K

D s

pät 0

6.08

.K

D 2

0.08

.K

D (R

S) 2

0.08

.K

D fr

üh 2

5.09

.K

D s

pät 2

3.10

.G

H (N

PK)

GH

(PK

)G

HG

H (R

S)G

H (N

PK)

GH

(PK

)G

H

1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW 1.AW 2.AW

Geh

alte

in m

g/kg

TM

Cr Hg As Cd Pb Tl Cr-Wert 8,18 mg/kg TMCr-Grenzwert: 8 mg/kg TM

Schwermetallgehalte in der Biomasse (1)

Grenzwerte nach DIN 51731

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Schwermetallgehalte in der Biomasse (2)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

RG SW SR KD GH Holz

Geh

alte

in m

g/kg

TM

CrHgAsCdPbTl

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Zitat zu „Erfahrungen beim Pelletieren von Stroh bzw. anderer halmgutartiger Biomasse“

„Beachte:

Jedes Bündel Stroh hat seine eigenen, speziellen Eigenschaften!

Besonders zu beachten von Pelletierern, Ofenherstellern,

Analysten und Behörden“

Aus: Praxiserfahrung bei der Kompaktierung von halmgutartiger BiomasseVortrag zur „1. Internationalen Fachtagung - Strohenergie 2008“ am 3. und 4. April 2008 auf dem Beutenberg-Campus Jena von Dipl.agr.Ing. B. Pilz, PTG Pelletier- und Transportgesellschaft mbH Flurstedt

Fazit

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Ausblick

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

y = 600,09x0,4605

R2 = 0,9669

0

300

600

900

1200

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00StickstoffgehaltBrennstoff [% d.TM]

NOx [

mg/

Nm3 , t

r.;13

% O

2]WWSPGTPMP WWSP/HPMP GTP/HPHP

Praxisverbrennungsversuche, Emissionsmessungen…

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Projektteil Vergärung

Standorte: Niedersachsen: intensive Weidelgrasweide Nord-WestBayern: intensive Weidelgrasweide Süd

(Allgäu)Sachsen: Auen-Fuchsschwanzwiese (Mulde-

Aue)Thüringen: frische GlatthaferwieseBrandenburg: Niedermoorgrünland Nord-Ost

„GNUT-Biogas“

Dr. Katja Gödeke, TLL 2009„Grünland im Umbruch“, BfN, Vilm

Verfügbarkeit von Grünland

Hochrechnung anhand von tatsächlich

erhobenen Daten und Übertragbarkeit auf andere Regionen da

Grünlandtyp-gebunden!

Verbrennung

Standorte/Modellregionen

Vergärung

Bestandesführung Vergärung

Vielen Dank!

Projekt „GNUT“

Kontakt: Dr. Katja GödekeThüringer Landesanstalt für Landwirtschaftkatja.goedeke@tll.thueringen.dePD Dr. Hans HochbergThüringer Landesanstalt für Landwirtschafth.hochberg@wandersleben.tll.de

Naturschutz und Landwirtschaft im Dialog -Grünland im Umbruch –

Bundesamt für Naturschutz- Internationale Naturschutzakademie Insel Vilm