Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Bei der Lagerung unvergorener Gülle wird Methan freigesetzt. Durch die Verwertung in einer Biogasanlage wird die Gülle ausgefault und das entstehende Methan verbrannt, wodurch seine klimaschädliche Wirkung deutlich reduziert wird.

Das bei der Verbrennung des Methans freigesetzte Kohlendioxid stammt nicht aus fossilen Quellen vergangener Erdzeitalter, sondern aus dem sich ständig wiederholenden Prozess der Kohlendioxidentnahme aus der Luft, dem Aufbau von Pflanzenmaterial und seiner Zersetzung bei abbauenden Prozessen (hier Vergärung, Verbrennung). Da sich diese Vorgänge innerhalb eines Kreislaufs befinden, ist die energetische Nutzung von Biogas CO2-neutral. Durch die anaerobe Vergärungstechnik werden zudem viele unangenehmv wirkende Geruchsstoffe im Substrat zerstört. Somit trägt die Biogasanlage zur deutlichen Senkung von Geruchsemissionen bei der Lagerung und auch der Ausbringung bei. Vergorene Gülle führt bei der Ausbringung zu weniger Ätzschäden an den Kulturpflanzen sowie an den Bodenlebewesen. Durch die Vergärung wird der Anteil an mineralischem Stickstoff in der Gülle erhöht, welcher bei der Ausbringung leichter pflanzenverfügbar ist. Dies führt bei sachgemäßer Handhabung zu weniger Auswaschung von Stickstoff ins Grundwasser. Die Einsatzstoffe, die Technik und die Verwendungsmöglichkeiten bei Biogas sind sehr vielfältig. Daher ist auch die energetische und ökologische Bilanz von Biogas stark vom Konzept abhängig. Grundsätzlich sind die Umweltwirkungen umso positiver, je mehr Reststoffe und Gülle eingesetzt werden und je mehr Wärme verwertet werden kann. Aber auch beim gezielten Anbau von Energiepflanzen ist eine deutliche CO2-Einsparung gegenüber dem Strommix in Deutschland zu erreichen. Auch die Energiebilanz fällt positiv aus. Wird Mais zur Vergärung in Biogasanlagen angebaut und das Biogas anschließend verstromt, so er gibt sich, laut einer Studie des Instituts für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung der bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, ein Faktor von Output zu Input von ca. 2,3:1. Durch eine Nutzung der Wärme kann dieser Faktor auf über 4:1 angehoben werden. Dieser Beitrag steht hier zur Verfügung.

Treibhausgas-Emissionen in bayerischen landwirtschaftlichen Betrieben

Im Februar 2017 veröffentlichte die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) seine Vorstudie zum Thema „Treibhausgas-Emissionen in bayerischen landwirtschaftlichen Betrieben – Verknüpfung von erhobenen Betriebsdaten, Modellen und Geodaten als Grundlage für die Bewertung von Treibhausgas-Vermeidungsoptionen“.

Ziel der Bundesregierung ist es, die nationalen Treibhausgas (THG)-Emissionen bis 2020 gegenüber dem Referenzjahr 1990 um 40 Prozent zu senken. An den jährlichen Gesamtemissionen hat die Landwirtschaft, je nach Zuordnungsgrundlage, einen Anteil von ca. 8 bis 13 Prozent. Aus diesem Grund wird zukünftig auch im Landwirtschaftssektor vermehrt die Forderung nach Maßnahmen zur THG-Senkung laut werden.

Eine Verminderung des THG-Ausstoßes in der Landwirtschaft ist jedoch eine besondere Herausforderung, da sie in den meisten Fällen mit einer Veränderung der Produktions- und Wirtschaftsweisen einhergeht und zudem einen negativen Einfluss auf das Produktionsniveau haben kann. Daher ist es notwendig, die THG-Emissionsquellen der landwirtschaftlichen Betriebs- und Produktionssysteme möglichst praxisnah abzubilden, die Einflussfaktoren zu identifizieren und die Nebenwirkungen von Vermeidungsoptionen zu zeigen. Auf diesem Weg wird es möglich, das THG-Vermeidungspotenzial zu bewerten, einzuordnen und möglichst geringe negative Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion auszulösen.

Bei der Studie der LfL ist hervorzuheben, dass bei der Identifikation von THG-Vermeidungsoptionen verschiedene Ebenen betrachtet wurden („Multi-Skalen-Modell“): Betrieb, Produkt bzw. Produktionsverfahren und Fläche.

Die gesamte Studie zum Download finden Sie unter: http://www.lfl.bayern.de/mam/cms07/publikationen/daten/schriftenreihe/treibhausgas-emissionen-bay-landwirtschaft_lfl-schriftenreihe.pdf

 

Methan-Emissionen bei Biogasmotoren verhindern

Gasmotoren werden in Biogasanlagen für die Umwandlung von Biogas in erneuerbaren Strom und Wärme eingesetzt. Als Produkt des Verbrennungsprozesses entsteht dabei CO2 und unverbranntes Methan, dessen Treibhausgas-Potenzial erheblich höher zu bewerten ist. Forscher der Technischen Universität München (TUM) und der Leibniz Universität Hannover haben die Methan-Emissionen in Biogasmotoren detailliert untersucht. Ziel der Forschung war eine Optimierung der Verbrennung von Gasmotoren, eine Steigerung des Wirkungsgrades und die Reduzierung der Kohlenwasserstoff-Emissionen im Motor.

Mit experimentellen Motorenversuchen wurden Daten zur Methanemission erfasst und Maßnahmen zur Reduzierung untersucht. Dabei erfolgte die Modellierung und Berechnung der innermotorischen Vorgänge durch eine dreidimensionale Strömungsberechnung (CFD) und durch eine reaktionskinetische Modellierung.

Abschließend zeigte sich, dass das Verbrennungs-Luftverhältnis den größten Einfluss auf die Emission von Kohlenwasserstoff hat, gefolgt von der Wandtemperatur, dem Volumen der Brennraumspalte, dem Zündsystem und der Gemischbildung als weitere wichtige Einflussfaktoren.

Als Maßnahmen zur THC-Reduzierung, welche weder den Wirkungsgrad verringern noch die Stickoxid-Emissionen erhöhen, sind hier Abgasnachbehandlung, hohe Kühlmitteltemperaturen und niedrige Ladelufttemperaturen zu nennen.

Auf Basis der umfangreichen Untersuchungsergebnisse wurde eine Bewertungsmatrix entwickelt, welche der Motorenindustrie ermöglicht, THC-Reduktionsmaßnahmen abzuleiten und diese Erkenntnisse in die Entwicklung neuer Motoren einfließen zu lassen.

Im Rahmen des Energie- und Klimafonds (EKF) der Bundesregierung förderte das Bundeslandwirtschaftsministerium (BMEL) das Verbundvorhaben „Ursachen und Reduzierung der CH4-Emissionen in Biogasmotoren“ über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR).

Weitere Informationen finden Sie unter http://www.fnr.de/

 

Produktionsintegrierter Naturschutz mit Nachwachsenden Rohstoffen ist reif für die Praxis – IfaS veröffentlicht Leitfaden

Das Institut für angewandtes Stoffstrommanagement (IfaS) der Hochschule Trier untersucht seit 2007 die Möglichkeit, Eingriffe in Natur und Landschaft durch den extensiven Anbau Nachwachsender Rohstoffe zu kompensieren. Dafür wurden vier Modellregionen etabliert und bewertet. Das letzte von vier Projekten wurde nun mit einem Praxisleitfaden abgeschlossen.

Die Arbeit der Forscher widmete sich dem Ansatz „Extensive Landnutzungskonzepte für die Produktion nachwachsender Rohstoffe als Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen (ELKE)“. Gefördert wurde das Vorhaben vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).

Werden Flächen durch den Bau von Straßen oder Gebäuden versiegelt oder umgewidmet, ist der Bauherr dazu verpflichtet, Naturschutz-Ausgleichsflächen, sogenannte Kompensationsmaßnahmen zu finanzieren. Häufig werden beispielsweise Hecken oder Bäume gepflanzt bzw. Acker in Grünland umgewandelt, um die Ausweisung eines neuen Baugebiets zu kompensieren. In Kombination mit der hohen Flächenversiegelung geht so deutschlandweit eine Vielzahl produktiver Flächen verloren. Diese stehen dann nicht mehr für die Produktion von Nahrung, Futtermittel oder nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung.

Laut dem ELKE- Konzept führen Landwirte die ökologischen Ersatzmaßnahmen an Stelle des Ausgleichsverpflichteten durch. Die Landwirte verfügen dann weiter über ihre Flächen und bauen dort extensiv Energiepflanzen oder Pflanzen für die stoffliche Nutzung zum Beispiel als Energiehecke an. Die Verringerten Einnahmen des Landwirts werden durch ein Ökokonto oder Fonds ausgeglichen. In dieses Konto zahlen die Bauherren als Verursacher bereits jetzt ein, heute werden diese Mittel jedoch meist für den Ankauf von Flächen verwendet. Der produktionsintegrierte Naturschutz kann mittelfristig nicht nur ökonomische, sondern auch ökologische Vorteile bieten. Zum einen bietet sich hierdurch die Möglichkeit größere und vernetzte Flächen anzulegen. Zum anderen sind Naturschutzmaßnahmen mit Nutzung auch langfristig gesichert, da die Landwirte auch ein betriebliches Interesse an ihnen haben. Da unsere heutige Kulturlandschaft größtenteils aufgrund menschlicher Nutzung entstanden ist, kann die damit einhergehende biologische Vielfalt wiederum nur durch eine kontinuiertliche Nutzung gewährleistet werden. Wird daher nach der Etablierungsphase die Pflege aus Kostengründen aufgegeben, kann sich bei Hecken oder Streuobstwiesen der ökologische Wert stark verringern. Beispielsweise dünnen ungeschnittene Hecken im unteren Bereich aus und bieten damit weniger Schutz für Wildtiere. Bei Obstbäumen besteht die Gefahr der Vergreisung, sie sind dann anfälliger für Windbruch. Auch die gewünschten Baumhöhlen, die durch Insekten und Vögel angelegt werden, bleiben aus.

Der ELKE-Ansatz wurde in vier Modellregionen praktisch erprobt. Bayerische und hessische Landwirte und eine Gemeinde in Niedersachsen haben Energiehecken angelegt. Die erzeugten Hackschnitzel werden hier zur Wärmeerzeugung genutzt. Außerdem erprobt eine Stiftung im Saarland den Anbau von Wildkraut- und Getreidegemengen für eine Biogasanlage. Die regionale Wertschöpfung aus der Rohstofferzeugung und -verwertung mindert auf diesem Weg die reinen Naturschutzkosten und leistet zudem einen Deckungsbeitrag in landwirtschaftlichen Betrieben.

Zwischenzeitlich haben sich außerdem erste Regionen dazu entschieden, dass ELKE-Konzept mit eigenen finanziellen Mitteln umzusetzen. Denn es wird immer deutlicher, dass die strikte Trennung von Kompensation und landwirtschaftlicher Produktion immer näher an ihre Grenzen kommt. Es wird immer schwieriger Flächen zu erwerben, des Weiteren werden die angebotenen Flächen immer teurer. Ein integrierter Ansatz ist daher in vielen Regionen eine praktikable und langlebige Lösung.

Alle Projektergebnisse stehen Ihnen auf landnutzungsstrategie.de zur Verfügung.


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