Mitteleuropäische Biomassekonferenz Graz 2005 Raab, Rösch, Stelzer, Johann / FZK-ITAS Seite 1 Perspektiven einer nachhaltigen Grünlandnutzung zur Energieerzeugung

Mitteleuropäische Biomassekonferenz Graz 2005 • Raab, Rösch, Stelzer, Johann / FZK-ITAS Seite 1

Perspektiven einer nachhaltigen Grünlandnutzung zur Energieerzeugung

Raab, Rösch, Stelzer, Johann

Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft

Mitteleuropäische Biomassekonferenz Graz

26. - 29.01.2005


Einleitung

38 % der landwirtschaftlich genutzten Fläche sind in Baden-Württemberg als Dauergrünland ausgewiesen (D: 30 %); die Grünlandnutzung ist jedoch rückläufig. Die wichtigste Ursache hierfür ist die Verringerung des Rinderbestandes.

Dies hat Folgen nicht nur für die Land- und Agrarwirtschaft, sondern auch für den Natur- und Umweltschutz, die Kulturlandschaft, den Tourismus und die regionale Wirtschaft.

Im Projekt des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württemberg „Energie aus dem Grünland – eine nachhaltige Entwicklung?“ werden die Perspektiven einer Grünlandnutzung zur Energieerzeugung untersucht. Vorläufige Ergebnisse werden hier vorgetragen.


Einleitung

60%

70%

80%

90%

100%

110%

120%

130%

140%

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Milcherzeugung

AnzahlMilchkühe

Milchleistungpro Kuh


Einleitung

38 % der landwirtschaftlich genutzten Fläche sind in Baden-Württemberg als Dauergrünland ausgewiesen (D: 30 %); die Grünlandnutzung ist jedoch rückläufig. Die wichtigste Ursache hierfür ist die Verringerung des Rinderbestandes.

Dies hat Folgen nicht nur für die Land- und Agrarwirtschaft, sondern auch für den Natur- und Umweltschutz, die Kulturlandschaft, den Tourismus und die regionale Wirtschaft.

Im Projekt des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württemberg „Energie aus dem Grünland – eine nachhaltige Entwicklung?“ werden die Perspektiven einer Grünlandnutzung zur Energieerzeugung untersucht. Vorläufige Ergebnisse werden hier vorgetragen.


Untersuchungsgebiet


Grünlandflächenanteil

Kreisgrenzen

Legende

Grünlandanteil an Bodenfläche

0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70

> 70 - 80

Daten: Statistisches Landesamt B.-W. 2002

Kreisgrenzen

LegendeGrünlandanteil an LNF

0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70

> 70 - 80

> 80 - 90

> 90 - 100


Ermittlung des Grünlandüberschusses

PferdeSchafeMilchkühe MutterküheKälberBullen Färsen

Heu

Maissilage

Grassilage/Frischgras Grassilage

Weide Weide

Hutung

Gesamtfutterbedarf

Grünland-Flächenbedarf

Tierart

Grund-futter-ration pro Tier

Anzahl der Tiere

Ertrag pro Hektar

tatsäch-liche Grün-land-flächen

Überschussflächen

Grünland-Flächenbedarf


Grünlandüberschuss

Quelle:eigene Berechnungen

Grünlandüberschuss: ca. 130.000 ha im Landesdurchschnitt 20% des Gesamtgrünlandes

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis

Böblingen Göppingen

Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis

Neckar-Odenwald-Kreis

Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Stuttgart

Freiburg

Mannheim

Karlsruhe, Stadt

Baden-Baden

Heidelberg

Pforzheim

Heilbronn, Stadt

LegendeGrünlandüberschuss am Gesamtgrünland

0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70

Schwarzwald-Baar-KreisBreisgau-

Hochschwarzwald

Tübingen

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Stuttgart

Freiburg

Mannheim

Karlsruhe, Stadt

Baden-Baden

Heidelberg

Pforzheim

Heilbronn, Stadt


0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Stuttgart

Freiburg

Mannheim

Karlsruhe, Stadt

Baden-Baden

Heidelberg

Pforzheim

Heilbronn, Stadt


0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70


Hochschwarzwald

Tübingen


Grünlandüberschuss und Energiepotenzial

Quelle:eigene Berechnungen

Grünlandüberschuss: 130.000 ha

Energiepotenzial: bis zu 10.000 TJ

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Stuttgart

Freiburg

Mannheim

Karlsruhe, Stadt

Baden-Baden

Heidelberg

Pforzheim

Heilbronn, Stadt


0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70

Energiepotenzial (TJ/a)

500


Hochschwarzwald

Tübingen

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Stuttgart

Freiburg

Mannheim

Karlsruhe, Stadt

Baden-Baden

Heidelberg

Pforzheim

Heilbronn, Stadt


0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70


500

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Calw

Biberach

Ortenaukreis

Ravensburg

Ostalbkreis

Heilbronn

Rastatt

Waldshut

Karlsruhe

Lörrach

Reutlingen

Rottweil

Sigmaringen

Konstanz

Schwäbisch-Hall

Alb-Donau-Kreis

Tuttlingen

Main-Tauber-Kreis

Enzkreis

Esslingen

Freudenstadt

Zollernalbkreis


Rhein-Neckar-Kreis

Ludwigsburg

Heidenheim

Rems-Murr-Kreis

Hohenlohekreis


Emmendingen

Bodenseekreis

Ulm

Stuttgart

Freiburg

Mannheim

Karlsruhe, Stadt

Baden-Baden

Heidelberg

Pforzheim

Heilbronn, Stadt


0 - 10

> 10 - 20

> 20 - 30

> 30 - 40

> 40 - 50

> 50 - 60

> 60 - 70


500


Hochschwarzwald

Tübingen


Agrarpolitische Rahmenbedingungen – EU-Agrarreform

Zukünftige Prämienrechte in Baden-Württemberg

2005 - 2009

2010 2011 2012 2013

Ackerprämie €/ha 317 316 313 308 302

Grünlandprämie €/ha 56 81 130 204 302

Betriebsindividueller Betrag (Top-up)

100% 90% 70% 40% 0%

Energiepflanzen-beihilfe

€/ha 45 45 45 45 45

Näherungswerte ohne Berücksichtigung der Modulation und Nationalen Reserve Quelle: BMVEL


Energiepolitische Rahmenbedingungen – EEG-Novellierung

Mindestvergütungen für Strom aus Biomasse

11,5 9,9 8,9 8,4

22

2

22

2

2

66

4

0

5

10

15

20

25

≤ 150 kW > 150 - 500 kW > 500 kW - 5 MW > 5 - 20 MW

Leistung

Eu

ro-C

t/kW

h

Brennstoffbonus

KWK-Bonus

Technologiebonus

Grundvergütung


Energetische Verwertungsmöglichkeiten

Grünlandaufwuchs

überständig, rohfaserreich

Vergasen

Nassfermentation• marktreif

Trockenfermentation• Entwicklungsbedarf

Kleinanlagen• Entwicklungsbedarf

Großanlagen• für Stroh marktreif• für Heu

Anpassungenerforderlich

Anlagen für Holz bedingt verfügbar

für Halmgüter erheblicher Entwicklungsbedarf

Vergären

jung, energiereich

Verbrennen

Grünlandaufwuchs

überständig, rohfaserreich

Vergasen

Nassfermentation• marktreif

Trockenfermentation• Entwicklungsbedarf

Kleinanlagen• Entwicklungsbedarf

Großanlagen• für Stroh marktreif• für Heu

Anpassungenerforderlich

Anlagen für Holz bedingt verfügbar

für Halmgüter erheblicher Entwicklungsbedarf

Vergären

jung, energiereich

Verbrennen


Wirtschaftlichkeit der Grasvergärung (1)

Vollkostenrechnung für 5 ha Schlag, ohne Lohnkosten und ohne Wärmeerlös

Flächenbezogene Gewinnrechnung der Stromerzeugung aus Grassilage

51

69

102

158

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Allgäu4-schnittig9 t TM/ha


Albvorland3-schnittig

7,25 t TM/ha

Schwarzwald2-schnittig

5,75 t TM/ha

EU

R/h

a

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Kosten Biogasanlage

Bereitstellungskosten Grassilage

Stromvergütung



0

2

4

6

8

10

12

14

16



Albvorland3-schnittig

7,25 t TM/ha

Schwarzwald2-schnittig

5,75 t TM/ha

h/h

a

0

2

4

6

8

10

12

14

16

EU

R/h

Arbeitszeit Biogasanlage (h/ha)

Arbeitszeit Bereitstellung (h/ha)

Arbeitsverwertung (EUR/h)

Arbeitszeitbedarf und Arbeitsverwertung



hoher Ertrag pro Schnitt (3 t TM/Schnitt)

hohe Biogasausbeuten (550 m³/t oTS)

geringe Substrat-Bereitstellungskosten (30 EUR/t FM)

günstige Pachtkosten (unter 100 EUR/ha)

freie Arbeitskapazität (13 h/kW und a)

Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Grasvergärung


Nachhaltigkeitsbewertung

Erhalt der kulturellen Funktion der Natur

Nachhaltigkeit

Sicherung der menschlichen

Existenz

Erhaltung des gesellschaftlichen

Produktivpotenzials

Bewahrung der Entwicklungs- und

Handlungsmöglichkeiten

Selbständige Existenzsicherung

Nachhaltige Nutzung erneuerbarer Ressourcen

Nachhaltige Nutzung nicht erneuerbarer Ressourcen

Nachhaltige Nutzung der Umwelt als Senke

Erhalt des kulturellen Erbes und der kulturellen Vielfalt

Das Integrative Konzept Nachhaltiger Entwicklung


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Abschluss


Wirtschaftlichkeit

Standort Allgäu Albvorland Schwarzwald

4-schnittig 3-schnittig 3-schnittig 2-schnittig

Ertrag t TM/ha 9,00 9,00 7,25 5,74

Energieertrag kWhel/ha 8383 8094 6519 4980

Bereitstellungskosten Grassilage €/ha

780 694 617 473

Kosten Biogasanlage €/ha 554 534 430 329

Stromvergütung €/ha 1436 1386 1117 853

Gewinn €/ha 102,25 158,38 68,79 51,33

Arbeitszeit Bereitstellung

h/ha 10,45 9,14 8,33 6,37

Arbeitszeit Biogasanlage

h/kW 4,62 4,53 3,65 2,84

Arbeitszeit gesamt h/ha 15,07 13,67 11,98 9,21

Arbeitsverwertung €/h 6,79 11,58 5,74 5,57

Flächenbezogene Gewinnrechnung der Stromerzeugung aus Grassilage (ohne Lohnkosten)

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