Zuckerrüben für Biogasanlagen

Ökonomische Bewertung – Lohnt der
Zuckerrübenanbau für Biogas?
KT
B
L
Stefan Hartmann, Helmut Döhler, KTBL
TLL-Fachgespräch Energiepflanzen/NawaRo, Jena, 07.03.2011
Gliederung
• Einleitung
• Was kostet der Anbau?
• Konservierungsalternativen und ihre Kosten
• Substrateigenschaften
• Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben auf die Biogasanlage
• Fazit
Einleitung
• Hoher TS- und Methanhektarertrag bei Zuckerrüben
• Alternative zum Maisanbau (Verhinderung von BiogasMonokulturen)
• Nutzungsalternative für Zuckerrübenanbauflächen (Rückgang
durch Zuckermarktordnung)
Aber:
KT
B
L
• Wenig Praxiserfahrungen mit ganzjährigen
Konservierungsverfahren und Vergärung von Zuckerrüben
Mittlere Biomasse- und Methanhektarerträge
verschiedener Biogassubstrate
80
5594
6000
5535
70
5000
60
4349
4000
3626
50
40
2514
2556
30
3000
2000
20
1000
10
0
Mais (m) Mais (h) Rübe (m) Rübe (h) WW-GPS Grassilage WW-Korn
Frischmasseertrag
Methanertrag
0
Methanertrag [m³/ha]
Frischmasseertrag [t/ha]
4662
Was kostet der Anbau?
Annahmen:
• 120 kW-Mechanisierung
• 4 km Transport bis zur Biogasanlage
• Rückführung der Gärreste; 40% des N-Entzugs aus
Mineraldüngung
• Zuckerrübe:
– Mittlerer Ertrag 58 t/ha
– Hoher Ertrag 74 t/ha
– 6% Konservierungsverluste
KT
B
L
• Silomais:
– Mittlerer Ertrag 50 t/ha
– Hoher Ertrag 60 t/ha
– 12% Konservierungsverluste
Was kostet der Anbau?
spezifische Produktionskosten bei unterschiedlichem
Ertragsniveau
35
30
€/t FM
25
Gemeinkosten
Pachtansatz
20
15
10
5
0
Hohe Biomasseerträge erreichbar durch:
Ernte
- gute Standorte
Anbau
- Zuchtfortschritt
- späte Ernte (im Frühjahr?)
- Erhöhung der erntbaren Pflanzenmasse
(Entblatten hoch
statt Köpfen)mittel
mittel
- Ertragssicherung
durch Beregnung
Zuckerrübe
Mais
(zusätzliche Kosten)
-…
Transport
hoch
L
Konservierungsalternativen und ihre Kosten
KT
B
Quelle: www.ropa-maschinenbau.de
Flüssigsilierung
Konservierungsalternativen und ihre Kosten
Schlauchsilierung
Konservierungsalternativen und ihre Kosten
Annahmen
• Mobile Rübenwäsche:
– Invest 220.000 €; N=10 a
• Rübenzerkleinerung:
– Invest 25.000 €; N=5 a
• Flüssigsilierung:
– Invest Betonbehälter 50 €/t Lagerraum
– Invest Erdbecken 15 €/t Lagerraum
KT
B
L
• Schlauchsilierung:
– Einsilierung inkl. Schlauch und Flächenkosten 6,48 €/t
(Quelle: BUDISSA-BAG)
– Einbringung mit im Frontlader angebautem Rübenschnitzler
1,74 €/t
Konservierungsalternativen und ihre Kosten [€/t]
Flüssigsilierung
Betonbehälter
Schlauchsilage
Rüben frei Biogasanlage
29,47
29,47
Befüllen Waschmaschine
0,56
0,56
Waschen
1,39
1,39
Rübenzerkleinerung
1,41
Lagerkosten Flüssigsilo
4,15
Arbeitsverfahren
Beschickung Schlauchsilierung
0,56
Schlauchsilierung inkl. Flächenkosten
6,48
Umschlag Schlauch Feststoff-eintrag
inkl.Zerkleinerung
1,74
in Fermenter pumpen
0,40
Einbringen über Feststoffeintrag
Summe frei Fermenter
1,35
37,39
41,55
…im Optimalfall…
• Geringere Bereitstellungskosten Rübe
L
• Geringerer Invest bei Flüssigsilierung (Lagerung im Erdbecken
statt im Betonbehälter)
KT
B
• Keine Bodenplatte bei Schlauchsilage nötig (Ablage auf
vorhandenen Flächen)
Konservierungsalternativen und ihre Kosten [€/t]
- best case Flüssigsilierung
Erdbecken
Schlauchsilage
Rüben frei Biogasanlage
24,74
24,74
Befüllen Waschmaschine
0,56
0,56
Waschen
1,39
1,39
Rübenzerkleinerung
1,41
Lagerkosten Flüssigsilo
1,52
Arbeitsverfahren
Beschickung Schlauchsilierung
0,56
Schlauchsilierung inkl. Flächenkosten
4,43
Umschlag Schlauch Feststoff-eintrag
inkl.Zerkleinerung
1,74
in Fermenter pumpen
0,40
Einbringen über Feststoffeintrag
Summe frei Fermenter
1,35
29,98
34,77
Kosten im Vergleich zu Mais
Maissilage
Zuckerrübensilage
Zuckerrübensilage
- best case -
[€/t]
29,06
29,47
24,74
Lagerung
[€/t]
4,87
7,52
4,84
Einbringung
[€/t]
3,05
0,40
0,40
Summe
[€/t]
36,97
37,39
29,98
KT
B
L
Anbau und Ernte
Substrateigenschaften – Vergleich Mais und Zuckerrübe
Maissilage
Zuckerrübensilage
TM
[% von FM]
33
23
oTM
[% von TM]
95
90
Gasertrag
[m³/t oTM]
650
700
Methangehalt
[%]
52
52
Methanertrag
[m³/t oTM]
338
364
Methanertrag
[m³/t FM]
106
75
Es werden 1,41 t Zuckerrübensilage
benötigt um die Gasenergie von
einer Tonne Maissilage zu ersetzen.
Kosten im Vergleich zu Mais
Maissilage
Zuckerrübensilage
Zuckerrübensilage
- best case -
[€/t]
29,06
29,47
24,74
Lagerung
[€/t]
4,87
7,52
4,84
Einbringung
[€/t]
3,05
0,40
0,40
Summe
[€/t]
36,97
37,39
29,98
L
Anbau und Ernte
*
1,41
=
42,27 €
KT
B
+ 14 %
Spezifische Kosten der Substratbereitstellung
ct/m³ Methan
60
54,6
Einbringung
50
39,1
40
42,1
39,8
34,9
Lagerung
30
Ernte
20
10
Anbau inkl.
Direktkosten
0
Mais
WW-GPS
WW-Korn
ZR
Grassilage
Auswirkungen Rüben in Biogasanlagen:
– Einsparung Arbeitszeit Einbringung (Automatisierbar, in
Substratkosten berücksichtigt)
– Geringerer Fermenterraumbedarf
– Höherer Lagerraumbedarf für Gärrest
– Geringerer Rühraufwand (durch geringeren TS-Gehalt)
– Sedimenteintrag (vollständige Reinigung nicht möglich,
L
Resterdanhang von 0,5% (Sand) bis 2,5% (Ton),
KT
B
Sedimentaustrag notwendig!?!)
Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben in einer
500 kW Biogasanlage
Einheit
Mais
Mais+Rübe
Rübe
Gülle
t
3.000
3.000
3.000
Mais
t
9.200
7.200
-
Zuckerrübe
t
-
2.820
13.000
TM-Gehalt
%
26,9
25,1
20,2
+10.604
+49.616
3.656
2.200
-184
-12.610
5.963
7.659
+1.196
+5.373
130.600
105.100
€/a
-1.405
-5.230
Mehrkosten bei
Rüben
€/a
+10.211
+37.149
Gewinn
Modellanlage
€/a
75.423
48.485
Substratkosten frei
Fermenter
Benötigter
Fermenterraum
Benötigter
Gärrestlagerraum
Benötigte
Rührarbeit
€/a
m³
3.708
€/a
m³
5.496
€/a
kWh/a
140.000
85.634
Substrateigenschaften – Vergleich Mais und Zuckerrübe
Maissilage
Zuckerrübensilage
[% von FM]
33
23
oTM
[% von TM]
95
90
Gasertrag
[m³/t oTM]
650
800???
Methangehalt
[%]
52
52
Methanertrag
[m³/t oTM]
338
416
Methanertrag
[m³/t FM]
106
86
L
TM
KT
B
Es werden 1,23 t Zuckerrübensilage
benötigt um die Gasenergie von
einer Tonne Maissilage zu ersetzen.
Kosten im Vergleich zu Mais
Maissilage
Zuckerrübensilage
Zuckerrübensilage
- best case -
Anbau und Ernte
[€/t]
29,06
29,47
24,74
Lagerung
[€/t]
4,87
7,52
4,84
Einbringung
[€/t]
3,05
0,40
0,40
Summe
[€/t]
36,97
37,39
29,98
+/-
*
1,23
=
36,87 €
Auswirkungen des Einsatzes von Zuckerrüben in einer
500 kW Biogasanlage –Gasertrag 800 m³/tEinheit
Mais
Mais+Rübe
Rübe
Gülle
t
3.000
3.000
3.000
Mais
t
9.200
7.200
-
Zuckerrübe
t
-
2.470
11.300
TM-Gehalt
%
26,9
25,1
19,9
-200
-1.350
3.569
1.970
-494
-13.495
5.764
6.714
+687
+3.067
Benötigter
Fermenterraum
Benötigter
Gärrestlagerraum
Benötigte
Rührarbeit
Kostensenkung
bei Rüben
m³
3.708
€/a
m³
5.496
€/a
kWh/a
140.000
130.600
105.100
€/a
-1.405
-5.230
€/a
-1.412
-11.778
87.046
97.412
KT
B
Gewinn
Modellanlage
€/a
L
Substratkosten frei
Fermenter
€/a
85.634
Fazit
• Biogasproduktion mit Zuckerrüben derzeit nicht günstiger als mit
Mais, kann aber dennoch wirtschaftlich sein und zu weiteren
Energiefruchtfolgen beitragen
• Flüssigsilierung rentabel wenn günstig produziert werden kann und
wenn die Investitionskosten für den Lagerraum niedrig gehalten
werden können
• Schlauchsilage teurer und sehr aufwendig in der Entnahme
• Anlagen müssen speziell auf den Einsatz von Rüben ausgelegt sein
um die vorteilhaften Substrateigenschaften nutzen zu können
• Noch keine ausreichende Datenbasis für sichere Berechnungen
(Rübenwäsche und –schredder noch in der Entwicklung;
Flüssigsilierung bisher wenig realisiert)
• Höhe der Silierverluste noch nicht ausreichend geklärt
• Weitere Effizienzsteigerung in der Kette anstreben
(Trockenreinigung ausreichend?, Mehrfachnutzung Lagerkapazität,
saisonaler Einsatz)
KT
B
L
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!