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Kann der Mais durch die Rübe ersetzt werden? Ergebnisse des Groen Gas Projektes geben Antworten

Mit dem so genannten „Maisdeckel“ von maximal 60 Masseprozent Substratanteil für Maissilage in neuen Biogasanlagen versucht die Politik über das novellierte EEG 2012, gesellschaftspolitisch unerwünschten Entwicklungen, die sich aufgrund der massiven Förderung der Bioenergie aus Biogasanlagen ergeben, gegen zu steuern. Für bestehende Anlagen lässt sich die Entwicklung zwar nicht zurückdrehen, aber vielleicht werden schon bald andere Substrate ebenso attraktiv wie Maissilage. Ob Zuckerrüben inzwischen konkurrenzfähig sind, analysiert Dr. Mathias Schindler (Landwirtschaftskammer Niedersachsen) mit Berechnungen, die Auszüge aus dem Projektbericht „Zuckerrüben in Biogasanlagen“ darstellen.

Im deutsch-niederländischen Interreg-IV-A Projekt „Groen Gas“ arbeiten die KWS SAAT AG, die Nordzucker AG, die RWG Emsland-Süd, der Betrieb Ralf Otten, die Landwirtschaftskammer Niedersachsen, das 3N Kompetenzzentrum Niedersachsen Netzwerk Nachwachsende Rohstoffe, die niederländische Versuchstation KANON sowie weitere Unternehmen und landwirtschaftliche Pilotbetriebe seit 2 Jahren eng zusammen bei der Erprobung, technischen Optimierung und Implementierung einer produktionstechnischen Prozesskette für Biogasrüben im Emsland und der Ems-Dollart Region. Geprüft werden die Aufbereitung und Reinigung von Zuckerrüben sowie vergleichend drei verschiedene Lagerungsverfahren. Die ersten Ergebnisse des Projektes für  die Ganzrübenlagerung sowie die Lagerung von Rübenbrei im Hochsilo und Erdbecken werden nachfolgend vorgestellt.

Am Anfang stand die Idee

Warum eigentlich immer nur Mais? Bei der Suche nach alternativen Substraten für Biogasanlagen wurden schon viele Kulturen als interessant bezeichnet, scheitern aber bislang immer wieder an produktionstechnischen Problemen (zu geringe Erträge, hohes Ausfallrisiko, schlechte Lagerungseigenschaften) oder an der Betriebswirtschaft (zu teuer). Auch die Zuckerrüben, die ein hohes Ertragspotenzial versprechen, teilten bislang dieses Schicksal, weil insbesondere die Lagerung immer wieder von größeren Schwierigkeiten begleitet wurde.

Inzwischen haben sich aber auch bei Lagerung von Rüben drei Verfahren etabliert, die als durchaus praxistauglich angesehen werden können. Aufgrund der zu erwartenden positiven Perspektiven wurden in der Studie an drei Standorten die Bereitstellungskosten für Rüben frei Fermenter berechnet und mit denen der Maissilage vergleichend gegenüber gestellt. Weil dabei die jeweils individuellen Bedingungen in den entsprechenden Anlagen zugrunde gelegt wurden und es sich deshalb um Einzelergebnisse handelt, sind der Verallgemeinerbarkeit aber immer noch Grenzen gesetzt.

Ganzrüben-Silierung oder Lagerung als Rübenbrei?

Eine Anlage setzt auf die Ganzrüben-Silierung. Dort werden die Rüben nach der heute üblichen Grobreinigung am Feldrand ohne jegliche weitere Aufbereitung direkt in eine übliche Fahrsiloanlage eingelagert, allerdings nicht mittels Überfahrt sondern über schwenkbare Förderbänder, die Einlagerungshöhen von bis zu 10 m ermöglichen. Die von anderen Silagen bekannte Verdichtung durch Walzen unterbleibt, das Eigengewicht der Rüben dient als Verdichter. Der Verzicht auf die bislang übliche vorherige Reinigung mit Wasser (damit die Rüben sauber eingelagert werden) führt nach Einschätzung des Betreibers zu deutlich geringeren Verlusten und weniger Sickersaft. Da der Sickersaftanfall aber immer etwa 25% der eingelagerten Rübenmenge ausmacht, innerhalb von 1 bis 6 Wochen nach Einlagerung anfällt und zur Vermeidung von Verlusten entweder sorgfältig gelagert oder schnell in größeren Mengen der Biogasanlage zugeführt werden muss, ergeben sich hier neue Herausforderungen an das Anlagenmanagement, die laut Betreiber aber mit etwas Erfahrung sicher beherrschbar sind. Die auftretenden Verluste werden derzeit mit 8 bis 10% kalkuliert. Die silierten Rüben sind zwar deutlich eingetrocknet, aber fest und im mittleren und unteren Bereich des auf etwa 60% der Ausgangshöhe geschrumpften Stapels eng und fest gepackt. Sie werden nach Bedarf entnommen und dann über eine „kleine“ Reinigungs-, Entsteinungs- und Zerkleinerungsanlage per Schneckenförderung der Anlage zugeführt.
Die zweite Anlage setzt auf die Lagerung von Rübenbrei in Erdbecken. Die angelieferten ebenfalls trocken vorgereinigten Rüben werden mit einer Kapazität von etwa 100 t/h ein weiteres Mal gereinigt, entsteint, zu Brei zerkleinert und dann in ein Erdbecken mit einer Kapazität von knapp 8.000 t per Förderband am Schredder übergeben. Von dort wird der Rübenbrei dann nach Bedarf über eine Schlauchleitung direkt in den Fermenter gepumpt. Diese Lösung klingt nach günstigen Baukosten (weil Erdbecken) und geringen Betriebskosten (weil gepumpt), aber eventuell höheren Verlusten (weil „offene“ Lagerung). Weil sich schon nach kurzer Zeit eine feste Schwimmdecke bildet und der pH-Wert schnell absinkt, werden Umsetzungsprozesse deutlich verlangsamt. Es wird derzeit mit durchschnittlichen Verlusten von etwa 14 Prozent kalkuliert.
In der dritten Anlage wird ebenfalls Rübenbrei gelagert, allerdings in geschlossenen Hochbehältern. Klingt auf den ersten Blick nach einer teuren Baulösung, ist aber zumindest teilweise als Idee zur Nachnutzung inzwischen ungenutzten Lagerraumes entstanden, der ursprünglich von einem Anlagenhersteller für den Einsatz von CCM in Biogasanlagen konzipiert wurde. Da viele dieser Anlagen inzwischen aufgrund der veränderten Preisverhältnisse umorganisiert wurden, bieten sich diese Silos als Lager an. Hier werden die vorgereinigten Rüben in einer mobilen Reinigungsanlage mittels einer Wäsche und Steintrennung aufbereitet, danach gemust und dann in das Silo gepumpt. Aufgrund der im Vergleich „geringen“ Lagerkapazität von maximal etwa 1.100 t wird das Silo Ende September erstmals befüllt und dann im Dezember und im März noch einmal mit jeweils ca. 500 bis 600 t „nachgefüllt“, so dass im Prinzip eine doppelte Nutzung der Lagerkapazität möglich wird. Dies bedeutet allerdings, dass die mobile Anlage zur Aufbereitung und Musung jeweils für relativ kleine Mengen dreimal „anrücken“ muss, was deren Kosten erhöht. Zudem müssen auch die Rüben bis Dezember bzw. März auf dem Feld bleiben und dann rodbar sein. Durch die nahezu gasdichte Lagerung mit geringer Oberfläche können aber auch die Verluste mit etwa 3 bis 4% sehr gering gehalten werden.

Betriebswirtschaftliche Beurteilung

In der betriebswirtschaftlichen Analyse wird versucht, sämtliche anfallenden Kosten – angefangen von den Bereitstellungskosten der Rüben (bei Zukauf bzw. Eigenanbau als stehender Bestand) über die Rode- und Transportkosten, die Kosten der Einlagerung, des Lagers selbst bis zur Entnahme und Einbringung in den Fermenter  zu erfassen. Weil viele dieser Kostenpositionen mengenabhängig pro eingelagerter Tonnet Substrat anfallen, dann aber noch Verluste eintreten, müssen die insgesamt angefallenen Kosten am Ende verteilt werden auf die Mengen, die tatsächlich dann noch „da“ sind, also in den Fermenter eingebracht werden können. Parallel dazu erfolgt der Vergleich mit den (Standard)-Kosten für die Bereitstellung von Maissilage, um in der vergleichenden Gegenüberstellung die Wettbewerbsfähigkeit zu beurteilen.
Wie aus der Übersicht 1 ersichtlich, unterscheiden sich die Kosten für den Ankauf/die Selbsterzeugung der Rüben mit Beträgen zwischen 26,80 und 34,51 Euro pro t in den Fermenter eingebrachte Rüben deutlich. Dies resultiert aus den regional unterschiedlich hohen Nutzungskosten der Flächen an den Standorten der Anlagen. Auch bei den Kosten für das Roden, die Reinigung am Feldrand und der Anlieferung an der Anlage bestehen größere Unterschiede, wobei die hohen Transportkosten im Wesentlichen durch eine deutlich größere Transportentfernung bedingt sind.
Bei den Kosten für das Lager sind Siloanlage und Erdbecken fast gleich, die Hochbehälter jedoch trotz der doppelten Nutzung immer noch etwa doppelt so teuer wie die anderen beiden Lager. Die Kosten für die Entnahme sind plausibler weise bei den pumpbaren Substraten deutlich geringer als bei den Ganzrüben, weil bei letzteren mit jeder t Rüben auch ein Transportfahrzeug mitbewegt werden muss.
Die  geringsten Gesamtkosten werden mit 47,50 €/t Substrat frei Fermenter für die Variante mit Erdbeckenlagerung ermittelt, obwohl dort die höchsten Bereitstellungskosten für die Rüben ab Feld errechnet wurden. Weil auch das Verfahren „Hochbehälterlagerung“ mit den höchsten Gesamtkosten von 49,88 €/t Substrat nur um etwa 5% teurer ist als das preiswerteste, können alle drei Verfahren als untereinander durchaus voll konkurrenzfähig betrachtet werden.
Bei der Bereitstellung von Maissilage sind die Verfahrensabläufe so standardisiert und durchoptimiert, dass die Ermittlung der Bereitstellungskosten anhand von Pauschalbeträgen erfolgen kann. Ausgehend vom Preisniveau an den Standorten mit sehr hohen Nutzungskosten der Flächen werden aus Beschaffungskosten ab Feld von 38,19 €/t schließlich Gesamtkosten von 50,78 €/t für die Maissilage frei Fermenter. Damit liegen die spezifischen Gesamtkosten für den Rübenanbau bereits 2 bis 7% unter denen für Maissilage und sind damit pro t Substrat bereits voll wettbewerbsfähig, obwohl aufgrund der bislang noch kurzen Erprobungszeiten davon auszugehen ist, dass die Prozessoptimierung in der Rübenbereitstellung noch nicht abgeschlossen ist. Dies lässt in den nächsten Jahren noch weitere Kostensenkungen zugunsten der Rüben erwarten.

Und was kostet die Energieeinheit?

Werden nur die Kosten pro t Substrat ermittelt, greift die Berechnung eigentlich zu kurz, weil den Betreiber von Biogasanlagen es eigentlich viel mehr interessiert, wie teuer er die Energieeinheit produziert. Dazu ist über den Gehalt an organischer Trockensubstanz und die erzielbaren Gasausbeuten zu ermitteln, wie viel Methan überhaupt pro t Substrat gewonnen werden kann. Da hier sehr unterschiedliche Erfahrungswerte vorliegen, wird auf der Basis von in Laborversuchen festgestellten Gasausbeuten ermittelt, zu welchen Kosten die Energieeinheit aus den Subtraten bereitgestellt wird. Ausgehend von den Kosten pro t Substrat wird dann in der Übersicht 2 ermittelt, dass die Energieeinheit aus Rüben zwischen 5,12 und 5,38 cts/kWh an Bereitstellungskosten verursacht. Hier hat die Maissilage dann doch noch mit 4,76 cts/kWh knapp „die Nase vorn“ und ist um 7 bis 13% günstiger – jedenfalls derzeit noch. Der Rübeneinsatz sorgt im Fermenter als Cosubstrat zu Silomais oder Ganzpflanzensilage für eine geringere Viskosität und bessere Rührfähigkeit. Diese Synergien sollen in den nächsten Monaten beziffert und in späteren Berechnungen in die Kostenkalkulation mit einbezogen werden.

Fazit

Zuckerrüben in Biogasanlagen? Die Pioniere haben schon einige Jahre damit experimentiert, wurden oft belächelt und hatten einige Misserfolge zu verkraften. Inzwischen können aber die Rüben aus den drei Lagerungsverfahren „Ganzrüben-Monosilage“ in Siloanlage sowie die Rübenbreilagerung in Erdbecken bzw. Hochbehältern angesichts des inzwischen nur noch geringen Kostenrückstandes von teilweise unter 10% als durchaus ernst zu nehmende Substratalternativen zur Maissilage angesehen werden. Durch die weitere Prozessoptimierung wird sich der ökonomische Abstand aber demnächst noch verringern.

Alle Informationen und bisherigen Ergebnisse aus dem Projekt sind auf der Internetseite www.biogasruebe.3-n.info veröffentlicht. 
Das Interreg IVa -Groen Gas Projekt wird gefördert durch


 

 


Kontakt:
Dr. Mathias Schindler
Unternehmensberatung, Betriebswirtschaft
Telefon: 0511 3665-4350
Telefax: 0511 3665-994350
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Stand: 07.10.2014