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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
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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 [email protected] Dr. Hans HochbergThüringer Landesanstalt für [email protected]
Naturschutz und Landwirtschaft im Dialog -Grünland im Umbruch –
Bundesamt für Naturschutz- Internationale Naturschutzakademie Insel Vilm