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Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Aktuelle Entwicklungen im Energie- und Rohstoffpflanzenanbau
Dr. Bernhard WidmannDr. Maendy Fritz
Technologie- und Förderzentrum (TFZ)
Netzwerktreffen Nachwachsende RohstoffeStraubing, 25. März 2010
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Technologie- und Förderzentrum (TFZ)
Widmann • Thuneke • Emberger
Forschung, Förderung und Transferfür Nachwachsende Rohstoffe
08 L Wi 107
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
08 L Wi 093
Widmann
Forschung am TFZ – Auswahl wichtiger Schwerpunkte
Energiepflanzen• Neue Anbausysteme und Fruchtfolgen• Neue Energiepflanzen (z.B. Hirsen)• Stoffstromanalyse (z.B. Biogasgärrest) ExaktparzellenExaktparzellen
TraktorprüfstandTraktorprüfstand
Biogene Kraftstoffe• Optimierung der Herstellungsverfahren• Normung von Rapsölkraftstoff (RK)• Emissionsprüfung an RK-Traktoren
FeuerungsprüfständeFeuerungsprüfstände
Biogene Festbrennstoffe• Brennstoffnormung und Methodik• Emissionsprüfung an Feuerungen• Feinstaubminderung
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen
07 L Wi 022
Widmann
Nachwachsende Rohstoffe
energetische Nutzung
biogene Festbrennstoffe
Biotreibstoffe
Biogas
stoffliche Nutzung
Holz, Cellulose
Stärke
Fasern
Eiweiß
Pflanzenöle
Energieumformung
Wärme Kraft
MobilitätStrom
biogene Festbrennstoffe
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik der biogenen Festbrennstoffe
07 L Wi 117
Widmann
biogene Festbrennstoffe
Holzbrennstoffe
Scheitholz
Waldhackschnitzel
Pellets
Reststoffe (z.B. aus Sägewerk) ScheitholzScheitholz
HackschnitzelHackschnitzel
PelletsPellets
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik der biogenen Festbrennstoffe
07 L Wi 012
Widmann
biogene Festbrennstoffe
Holzbrennstoffe halmgutartige Brennstoffe
Scheitholz
Waldhackschnitzel
Pellets
Reststoffe (z.B. aus Sägewerk)
Stroh
Energiepflanzen (Miscanthus)
Getreidekörner
Reststoffe (z.B. aus Mühle)
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik der biogenen Festbrennstoffe
07 L Wi 118
Widmann
biogene Festbrennstoffe
halmgutartige Brennstoffe
Stroh
Energiepflanzen (Miscanthus)
Getreidekörner
Reststoffe (z.B. aus Mühle)StrohStroh
MiscanthusMiscanthus
GetreideGetreide
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen
07 L Wi 022
Widmann
Nachwachsende Rohstoffe
energetische Nutzung
biogene Festbrennstoffe
Biotreibstoffe
Biogas
Energieumformung
Wärme Kraft
MobilitätStrom
Biotreibstoffe
stoffliche Nutzung
Holz, Cellulose
Stärke
Fasern
Eiweiß
Pflanzenöle
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik der biogenen Kraftstoffe
07 L Wi 023
Widmann
Biokraftstoffe
„erste Generation“ „zweite Generation“
Biodiesel
Rapsölkraftstoff
Bioethanolauf Basis Zucker und Stärke
Biogas/Biomethan
Bioethanolauf Basis Lignozellulose
Biomass to Liquid-Kraftstoffe(BtL)
Biowasserstoff
umsetzbar im Forschungsstadium
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Rohstoffe für die Biokraftstoffproduktion
07 L Wi 019
Widmann
Pflanzenöle und Biodiesel:Pflanzenöle und Biodiesel:ÖlpflanzenÖlpflanzen
Ethanol: zucker- undEthanol: zucker- undstärkehaltige Pflanzenstärkehaltige Pflanzen
GetreideGetreide ZuckerrübeZuckerrübe KartoffelKartoffel
Bildquellen: TFZ, www.schule-bw.de, www.wwf.de, www.bayerischer-wald-ferien.de
LCB-Ethanol und BtL:LCB-Ethanol und BtL:Stroh, Energiepflanzen, (Holz)Stroh, Energiepflanzen, (Holz)
Biogas:Biogas:EnergiepflanzenEnergiepflanzenund Gülleund Gülle
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
06 L Wi 096
Biogene Kraftstoffe
RapsölkraftstoffRapsölkraftstoff BiogasBiogas
BtLBtLBioethanolBioethanolBiodieselBiodieselWidmann
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Systematik von Nachwachsenden Rohstoffen
07 L Wi 022
Widmann
Nachwachsende Rohstoffe
energetische Nutzung
biogene Festbrennstoffe
Biotreibstoffe
Biogas
Energieumformung
Wärme Kraft
MobilitätStrom
Biogas
stoffliche Nutzung
Holz, Cellulose
Stärke
Fasern
Eiweiß
Pflanzenöle
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Produktion von Biogas
07 L Wi 020
Widmann
GülleGülle
EnergiepflanzenEnergiepflanzen
BiogasBiogas
Gärrest (org. Dünger)Gärrest (org. Dünger)
Bildquellen: TFZ, www.bayerischer-wald-ferien.de, ljm.dk,www.fam.weihenstephan.de
BiogasanlageBiogasanlage
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Nutzungsmöglichkeiten von Biogas
07 L Wi 021
Widmann
Kraft-Wärme-KopplungKraft-Wärme-KopplungKWKKWK(Strom, Wärme)(Strom, Wärme)
Bildquellen: TFZ, www.ooeferngas.at, www.stadtwerke-buehl.de,www.heiztechnikshop.de
MobilitätMobilität
MobilitätMobilität
Einspeisung ins GasnetzEinspeisung ins Gasnetz
WärmeWärme
KWKKWK
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Primärenergie aus erneuerbaren Energieträgern D. 2008
09 L Wi 124
Widmann
Verbrauch: 14.003 PJdavon ern.E.: 979 PJ
(7,0 %)Biomasse: 5,1 %
Quelle:BMU 2009: Erneuerbare Energien in Deutschland
Biomasse gesamt:73,3 %
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
09 L Wi 133
Widmann
Nahrungs-/ Futterzwecke
83%
NaWaRo17%
Anteil der Nachwachsenden Rohstoffe an der Ackerfläche
Deutschland 2008
Ca. 10 Mio ha
Ca.2 Mio ha
Ackerfläche:ca. 12 Mio ha
Quelle: FNR 2009
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
09 L Wi 134
Widmann
Nachwachsende Rohstoffe in DeutschlandGliederung nach Einsatzbereichen 2008
Quelle: nach Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. 2009
Raps(Biodiesel/Rapsölkraftstoff)
Pflanzen fürBiogas
Pflanzen fürstoffliche Nutzung
1.000.000 ha49 %
500.000 ha25 %
276.000 ha14 %
Gesamtfläche 2008:2,026 Mio ha (17 % der AF)davon 86 % energet. Nutzung
Pflanzen fürBioethanol
250.000 ha12 %
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 001
Fritz, Widmann
Quellen: eurostat 2009 und Statistisches Bundesamt
Entwicklung der Anbaufläche von Silomais in Deutschland
13651326
123512031154
11191173
1248 1263
1346
1471
15671647
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
An
ba
ufl
äc
he
Jahr
Silomais inkl. Liesch-Kolben-Schrot
Körnermais inkl. Corn-Cob-Mix Tsd. ha
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Maisanbaufläche in Bayern 2008
09 P Fr 123
Fritz
Quelle: LfL-IPZ 4a,
Landessortenversuch Silomais mittelfrüh 2008
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 007
Fritz
Anbau und Nutzung von Mais in Bayern
Quelle: DMK
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
400.000
450.000
500.000
2006 2007 2008 2009
An
ba
ufl
äc
he
Jahr
Energiemais
Futter- o. Energiemais
Körnermais + CCM
Silomais
ha
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 005
Fritz
Biogas-Substrate in Bayern
5,0
7,8
77,2
1,1 8,9nur Wirtschaftsdünger
nur Nawaros
Nawaros und Wirtschaftsdünger
Kofermente
Kofermente, Wirtschaftsdünger und/oder Nawaros Quelle:
Röhling & Wild Biogasproduktion in Bayern 2007, LfL
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 006
Fritz
Einsatzhäufigkeit von Nawaros als Biogas-Substrat
83,6
42,7
59,3
37,7
10,7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Mais Getreide-GPS Grassilage Körner sonstiges
Ein
sa
tzh
äufi
gk
eit
SubstratQuelle:Röhling & KeymerBiogasproduktion in Bayern 2006 – Ergebnisse einer Umfrage, LfL
% Angaben nur von 403 von 1.231 befragten Biogasanlagen
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 018
Fritz
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
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Klimaänderung – Auswirkungen des Trockenjahres 2003
07 L Wi 076
Widmann
Entwicklung der Flächenerträgevon Körnermais und CCMin Deutschland 1999 - 2005
Entwicklung der Flächenerträge von Silomais
in Deutschland 1999 - 2005
Quelle: Deutsches Maiskomitee 2006
0
20
40
60
80
100
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Jahr
Ert
rag
dt/ha
0
100
200
300
400
500
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Jahr
FM
-Ert
rag
dt/ha
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 008
Fritz
Sorghum: Vorteile bei Sommertrockenheit
• wurzelt bis 2 m tief
• enormes Wasseraneignungsvermögen
• kann Bodenwasservorrat ausschöpfen
• hohe Trockenheitstoleranz
• etagenweise Blattreduktion
• Wachstumsstopp statt Absterben
• Risiko Kulturverlust vermindert
• Wassernutzungseffizienz ähnlich Mais
Mais im Trockenstress
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Fritz, Widmann
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
10 L Wi 028
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 022
Fritz
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
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 012
Fritz
Sorghum-Sortenscreening seit 2006: insgesamt 278 Sorten
Beerntung mit reihen-unabhängigem Maishäcksler
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 014
Fritz
Sorten- und produktionstechnische Versuche
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 011
Fritz
Versuche zu Kühle- und Trockentoleranz von Sorghum
späte Saat
frühe Saat
in 2010 und 2011 Vergleich von 65 Sorghumlinien und 1 Maissorte
auf insgesamt 2,4 ha
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 009
Fritz
Energiepflanzen-Fruchtfolgen
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 015
Fritz
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
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 017
Fritz
Mehr Biodiversität durch Kulturen mit ökologischem Nutzennur geringere Flächenerträge, aber kurze Vegetationszeit können Substratmangel ausgleichen vermeiden Erosion und Auswaschung Unkrautunterdrückung
Nutzungsmöglichkeiten Humusmehrung Bienenweide Biogassubstrat
Amarant SaflorQuinoaBuchweizen
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 004
Fritz
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
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
10 P Fr 016
Fritz
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 schwierig
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
Schriftenreihe „Berichte aus dem TFZ“
08 L Wi 039
Widmann, Sporrer
Download unter www.tfz.bayern.de
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
06 L Wi 043
Widmann
Technologie- und Förderzentrum im Internet
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www.tfz.bayern.de
Technolog ie - und För der zent r umim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe P 10 L Wi 010
09 P Fr 142
Fritz
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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