Biogas aus Zuckerrüben Dipl.-Ing. agr. (FH) Stephan Loock Betriebsspiegel • Sickertshofen, Lkr. Dachau • Niederschlag 800 mm • Jahresdurchschnittstemperatur 7,8 °C • 490 – 510 m ü. NN • 80 % leicht hügelig • Ackerzahlen 55 – 75 Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 2 Sickertshofen Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 3 Betriebsspiegel • Ca. 120 ha Ackerbau: Mais, WW, GPS-Trit, ZR • Schweinemast: 700 Plätze • Bullenmast: 80 Plätze Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 4 Betriebszweige • Direktvermarktung Kürbisse • Hoffest „Kunst & Kürbis“ www.kürbis-paradies.de • Vermietung Gewölbesaal für Hochzeiten und Firmenevents www.hofgut-sickertshofen.de Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 5 Gewölbesaal Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 6 Gewölbesaal Garten Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 7 Betriebszweig - BGA • Biogas: 250 kW el. & flex. Leistung: 170 kW • IBN 2011 • Momentan noch keine flexible Fahrweise • Aktuell: Bau eines Endlagers mit zusätzlichem Gasspeicher Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 8 Wärmenutzung • Wärmeabnahme: ca. 40 % d. erzeugten th. Leistung • 5 Wohnhäuser • Veranstaltungsraum „Gewölbesaal“ • Schweinestall • Werkstatt • Getreide-Trocknung Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 9 Einsatzstoffe in [t] 6t 6,89 t Mais GPS Triticale ZR Grassilage WW 1,26 t Gülle 1,17 t 0,20 t 0,28 t Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 10 Einsatzstoffe in [%] 38% 44% Mais GPS Triticale ZR Grassilage WW 8% 1% 7% Gülle 2% Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 11 Zuckerrübeneinsatz • seit 2012 (ca. 100 t/J, Versuch Diplomarbeit) • seit 2013 ( 300 - 400 t/J) • I.d.R. von November bis März • Ca. 3t / Tag 30 % Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 12 Vorteile der Zuckerrübe • Hohe Methanausbeute • Hohe Methanerträge pro Hektar • Kurze Verweildauer im Fermenter Erzeugung von Gasspitzen möglich • Verbesserte Vergärung von Co-Substraten • Bessere Rührfähigkeit • Geringerer Strombedarf • Verbesserte Pumpfähigkeit des Fermenterinhaltes • Nutzung vorhandener Logistik / Technik Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 13 Vorteile der Zuckerrübe • Günstige Verwertung von Überrüben • Auflockerung der Fruchtfolge • Abbau von Arbeitsspitzen • Verteilung des Anbaurisikos Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 14 Nachteile der Zuckerrübe • Steinabtrennung evtl. notwendig • Erdanhang • Eingeschränkte Transportwürdigkeit • Bei Spätrodung Sommerung als Nachfrucht • Höhere Standortansprüche • Spätfrostgefahr • Höhere Anforderungen an das ackerbauliche Management • Hackfrucht wie Mais • Bei Vorfrucht Mais Maisstoppeln gut einarbeiten um Rhizoctoniaübertragung zu minimieren Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 15 Biogasrüben - Anbau • Vertragsanbau • „Normale“ Zuckerrübensorte • TM-Gehalt ist entscheidend • TM/ha und Zuckerertrag korrelieren stark • Bestandsdichte etwa 90.000 Pfl./ha • Düngung wie zur Zuckerproduktion • Zu hohe N-Düngung senkt den TM-Ertrag Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 16 Biogasrüben - Ernte - Bei herkömmlicher Köpfung entsteht in etwa 6 % Massenverlust - Entblätterung ausreichend Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben Darstellung: KWS Saat AG, 2012 17 Biogasertrag Vergleich Biogasrüben - Maissilage Silomais Rübe ZR Blatt1) Blatt + Rübe 132,8 Ertrag FM Einheit t/ha 52,3 78,1 54,7 TS Gehalt TS Ertrag % t/ha 35% 18,3 23% 18 16%1) oTS Gehalt1) % 96% 92% 92% Biogasertrag1) Biogasertrag Biogasertrag Verhältnis Nm³/ t TS Nm³/ t FM Nm³/ ha % 576 201 696 160 590 94 10.527 12.499 5.161 17.660 100% 119% 49% 168% 8,7 26,7 1) Biogashandbuch Bayern, 2009 Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 18 Zuckerrüben-Blatt Ernte Bild: Ropa 2011 Gleichzeitige Abfuhr von Blatt und Rübe erfordert hohe logistisch Ansprüche Transportwürdigkeit bei 16 % TM nur sehr eingeschränkt Nur Beimischung in Silage möglich Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 19 Diplomarbeit: Versuch 2012 • Versuchsdauer: 42 Tage (Februar – Mitte März) • Durchgehende Auslastung 96 % in Versuchsphase sowie in regulärer Zeit (Ø 182,4 kW el.) • Ca. 5 Tage um gleichwertige Ration zu erhalten ausreichend Gas zur Auslastung des BHKW´s Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 20 Transport & Lagerung • Normale Rodung der Rüben und Mietenlagerung am Feldrand • Verladung mit Zuckerrübenmaus, Transport mit Schlepper ins Silo (November) • Lagerung im alten Fahrsilo • Einlagerung als Frischrübe • Andere Verfahren zu aufwändig (Silage, Rübenmaus, etc.) • Einlagerung 91,6 t, Auslagerung 84,6 t => Verlust 7,6 % (November–März) • Abdeckung mit Vlies Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 21 Einsatz • Rübenschnitzeln mit Schaufel „Alligator“ (Fa. Schmiehing) • Schnitzelgröße einstellbar (ca. 3-10 cm) • Durchsatz: etwa 1 t/min • Keine Entsteinung notwendig (bei einzelnen Steinen springt die Überdrucksicherung an) • Erdanhang gering (ca. 4-5 %) • Reinigung/Waschen zu aufwändig für geringe Menge Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 22 Versuch Übersicht Einsatzstoffe: Versuchsphase - regulärer Einsatz Substrat Einsatzmenge Biogasausbeute Gasausbeute FM t/d m³/t FM m³/d Regulär: Mais Gülle* Mais (35 % TS) Summe 6,00 t 26 m³/t FM 155 m³/d 9,20 t 15,20 t 196 m³/t FM 1803 m³/d 1958 m³/d 6,00 t 26 m³/t FM 155 m³/d 7,20 t 2,01 t 15,21 t 196 m³/t FM 195 m³/t FM 1411 m³/d 392 m³/d 1958 m³/d Versuch: Mais + Zuckerrüben Gülle* Mais (35 % TS) Zuckerrüben Summe Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 23 Biogasausbeute Übersicht Einsatzstoffe: Regulärer Einsatz Fütterungs- phase Substrat Einsatzmenge FM t/d TM t/d Biogaserzeugung m³/t TM m³/t FM m³/d Ausbeute grad % Gülle* + Mais Gülle* Mais Summe 6,00 t 9,20 t 15,20 t 0,30 t 3,31 t 3,61 t 323 m³/t 560 m³/t 26 m³ 196 m³ 155 m³/d 1803 m³/d 1958 m³/d 72% Übersicht Einsatzstoffe: Versuchsphase Fütterungsphase Substrat Gülle Zuckerrüben Benötigte Gasmenge Gülle* Zuckerrüben Summe: Nm³ Maissilage Summe Einsatzmenge FM to/d TM t/d 6,00 t 2,01 t 8,01 t 7,20 t 7,20 t 0,30 t 0,46 t 2,59 t 3,35 t Biogaserzeugung m³/t TM m³/t FM m³/d 323 m³/t 26 m³/t FM 696 m³/t 160 m³/t FM 588 m³/t 206 m³/t FM * Zusammensetzung Gülleanteil: 60 % Schweinegülle, Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben Ausbeute grad % 155 m³/d 322 m³/d 477 m³/d 1958 m³/d 1482 m³/d 76% 40% Bullengülle 24 Auswirkungen auf BGA • Einsatz von 2,01t ZR ersetzte 2t Maissilage • Methangehalt stieg gering (49,5% auf 50 %) • Kein geringerer Eigenstromverbrauch der BGA (Eigenstrombedarf liegt bei etwa 5 %, davon 2 % auf RW, Einbringung, sonst. Pumpen u. Motoren, 3 % BHKW und Leitungsverluste) • Substrat war davor auch schon gut rührfähig • Nutzung vorhandener Lagerungskapazitäten • Wirtschaftliche Nutzung der Überrüben Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 25 Biogasertrag ZRMais Biogasertrag Einheit Hektarertrag FM Lagerungsverluste Silageertrag FM TS Gehalt TS Ertrag t/ha % t/ha t/ha t/ha Biogasertrag Biogasertrag Biogasertrag lN /kg oTM ZR 84 7% 78,1 23% 18 Mais 55 5% 52,3 35% 18,3 696 Nm³ /t FM 160 Nm³ /ha 12.499 576 201 10.527 Stromerlös Einheit ZR Biogasertrag m³N /ha erzeugbare Leistung erzeugbare Leistung erzeugbare Leistung Stromerlös, netto Stromerlös Stromerlös kWhel./t FM 349 kWhel./t TM 1.516 kWhel./ha 27.234 ct/kWh 20,14 €/t FM 70,28 € €/ha 5.485 € Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 12.499 Maissilage 10.527 452 1.291 23.613 20,14 91,03 € 4.756 € 26 Erzeugungskosten Ertrag FM Ertrag TM Silageertrag Saatgut Düngung Pflanzenschutz var. Maschinenkosten var. Maschinenkosten fremd (Ernte) Hagelversicherung proportionale Spezialkosten Erzeugungskosten pro ha Erzeugungskosten pro t Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben Mais 55 t/ha 19 t/ha 52 t/ha ZR 84 19,32 78 179 € 681 € 65 € 93 € 250 € 494 € 323 € 174 € 56 € 69 € 1.074 € 1.309 € -1.074 € -21 € -1.309 € -17 € 27 Kosten ab Ernte €10,00 €9,00 €8,00 €7,00 €6,00 €5,00 €4,00 €3,00 €2,00 €1,00 €- €8,93 €5,43 Pro Tonne Biogasrüben €3,27 €3,05 €1,52 €1,29 €- Ernte Silomais €2,86 €1,99 Abfuhr + Einlagerung Überladen + Reinigen €0,39 Entnahme + Einbringung 800 € Summe: 750 € 700 € 600 € 500 € Pro Hektar 400 € 300 € 200 € 299 € 274 € 168 € Silomais 240 € 128 € Biogasrüben 108 € 100 € - € 22 € - € Ernte Abfuhr + Einlagerung Überladen + Reinigen Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben Entnahme + Einbringung Summe: 28 Variable Kosten Ertrag FM Ertrag TM Silageertrag Saatgut (incl. 7 % MwSt) Düngung Pflanzenschutz var. Maschinenkosten Silounterhalt Hagelversicherung proportionale Spezialkosten Erntekosten Erzeugungskosten pro ha Erzeugungskosten pro t FM Erzeugungskosten pro Nm³ Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben Mais 55 t/ha 19 t/ha 52 t/ha ZR 84 19,32 78 179 € 681 € 65 € 93 € 28 € 56 € 250 € 494 € 323 € 174 € 39 € 69 € 1.102 € 1.349 € 299 750 1.401 € 27 € 0,15 € 2.099 € 27 € 0,15 € 29 Fazit • Erzeugungspreis pro t FM (Mais/ZR) in etwa gleich • Biogasertrag pro ha bei Rüben um etwa 15 -20 % höher • Biogasrübe passt gut in den betrieblichen Ablauf • Bisher keine Probleme mit Erdanhang • Vermarktungsalternative v.a. bei zukünftig stärker schwankenden Rübenpreise • Biogaserträge aus Zuckerrüben schwanken von Jahr zu Jahr Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl. Ing. agrar (FH) Stephan Loock - Biogas aus Zuckerrüben 31
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