Nachfolgend sind die ausgewählten Biomethanerzeugungspfade bis zum Punkt der Biogaserzeugung beschrieben. Ziel bei der Auswahl der Erzeugungspfade war es, das in Österreich vorzufindende Größenspektrum der existierenden Anlagen, eine breite Substratvielfalt, sowie standörtliche Gegebenheiten zu analysieren. Ausge-hend von fünf real existierenden und gegenwärtig am Stand der Technik
befindli-chen Biogasanlagen wurden jeweils ein bis zwei Referenzanlagen auch in Hinblick auf zukünftige Entwicklungen erstellt. Aufgrund der Betrachtung von real existie-renden Anlagen kann auf tatsächliche Zahlen und Werte zurückgegriffen werden.
Ausnahme stellen die Erzeugungspfade 1a, 1b und 2 mit einer Größenordnung von 1.500 Nm3 Biogas pro Stunde dar. Eine Anlage dieser Größe ist in Österreich nicht existent, wurde dennoch um das Größenspektrum zu erweitern in die Bewertung aufgenommen. In der Tabelle 20 sind die untersuchten Anlagenszenarien und deren eingesetzte Substratmengen angeführt.
Tabelle 20 – Ausgewählte Anlagenszenarien sowie Art und Menge eingesetzter Substrate
Pfad Bezeichnung Rohbiogas [Nm3/h]
Region Substrat Menge [t]
1a 1b
Energiefruchtfolge 1500 OÖ Mais-GPS Triticale-GPS 2 Integrierte
Frucht-folge 6 Mais&Rohglycerin 450 Stmk Mais-GPS
CCM
7a
Wiesengras 45 Sbg Wiesengras
Rindergülle
GPS…Ganzpflanzensilage, SB…Sonnenblume, GR…Grünroggen, WR…Wickroggen, LM…Lebensmittel, ZR…Zuckerrübe, CCM…Corn-Cob-Mix, RPK…Rapspresskuchen
Varianten a und b unterschieden sich in der Art der Prozesswärmebereitstellung
Den Biomethanerzeugungspfaden, bei denen Energiepflanzen als Substrat für die Biogaserzeugung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen anbaut werden, wurde eine entsprechende Fruchtfolge unterstellt, anhand derer der Flächenbedarf ersichtlich wird. Die Biomasseertragsdaten stammen aus persönlichen Mitteilungen der Anla-genbetreiber oder aus Erhebungen des Instituts für Landtechnik (ILT), an der BOKU Wien. Die Gaserträge entsprechen Literaturwerten (KTBL, 2005a) bzw. entstammen aus Gärversuchen des ILT.
Biomethanerzeugungspfad 1a/1b: Energiefruchtfolge - Oberösterreich Der Biomethanerzeugungspfade 1a/1b bildet eine übliche Energiefruchtfolge im Raum nördliches Alpenvorland ab. Die zur Bewertung herangezogenen Ertragsdaten der Fruchtfolge sind in der Tabelle 21 dargestellt. In einer 3-jährigen Fruchtabfolge werden Mais, Wintertriticale, Grünroggen und Sonnenblume angebaut. Die Kulturen werden als Ganzpflanzensilage in der Biogasanlage vergoren. Bei dem erzielbaren Methanhektarertrag von ca. 10.000 m3 Biogas bedarf es einer Anbaufläche von 1.300 ha. Zusätzlich werden 12.000 m3 Schweinegülle pro Jahr eingesetzt.
Tabelle 21 – Fruchtfolge Biomethanerzeugungspfade 1a/1b Jahr Kultur Ertrag Biogasertrag Fruchtfolge gesamt 30.100 Biogasertrag pro Jahr ~ 10.000
Biomethanerzeugungspfad 2: Integrierte Fruchtfolge - Oberösterreich Dieser Erzeugungspfad stellt ein Alternativszenario zum Erzeugungspfade 1a/1b dar. Wie in Tabelle 22 ersichtlich erlaubt diese Fruchtfolge eine gleichzeitige Erzeu-gung von Lebensmitteln und Rohstoffen für die BiogaserzeuErzeu-gung. Bei dieser 4-jährigen Fruchtabfolge werden Mais, Wickroggen, Winterweizen, Grünroggen und Sonnenblume angebaut. Im 2. und 3. Jahr wird Körnermais und Winterweizen zur Lebensmittelerzeugung angebaut. Aufgrund der integrierten Produktion sinkt der Methanhektarertrag im Vergleich zum Erzeugungspfade 1a/1b auf ca. 6.500 m3 Biogas pro Hektar, wodurch sich der Flächenbedarf auf ca. 2.000 Hektar erhöht.
Zusätzlich zu den Nawaro´s werden wiederum 12.000 m3 Schweinegülle pro Jahr eingesetzt.
Tabelle 22 – Fruchtfolge Biomethanerzeugungspfade 2 Jahr Kultur Ertrag Biogasertrag Fruchtfolge gesamt 26.500 Biogasertrag pro Jahr ~ 6.500
Biomethanerzeugungspfad 3a/3b: Reststoffe - Niederösterreich
Biomethanerzeugungspfad 3a/3b entspricht einer Abfallverwertungsanlage, die aus Reststoffen der Lebens- und Futtermittelindustrie eine Biogasmenge von 800 Nm3 pro Stunde erzeugt. Zum Einsatz kommen vorwiegend überlagerte Lebensmittel, Gemüse-, Küchen- und Kantinenabfälle. Zusätzlich werden fetthaltige Reststoffe wie Lecithin und Fettabscheiderrückstände eingesetzt.
Biomethannutzungspfad 4: Zwischenfrüchte und Stroh - Niederösterreich Diese Anlage stellt ein Alternativ- bzw. Zukunftsszenario zum Biomethanerzeu-gungspfade 3a/3b (800 Nm3 Biogas pro Stunde) in der Marchfeldregion dar. Aus einer standortangepassten und ökologisch ausgerichteten Fruchtfolge (Tabelle 23) werden die nach heutigem Stand noch nicht bzw. wenig eingesetzten Rohstoffe Stroh bzw. Zwischenfrüchte für die Biogaserzeugung entnommen. Das Stroh von Winterweizen, Wintergerste und Körnermais wird, um es für die Biogaserzeugung nutzbar zu machen, mittels Thermodruckhydrolyse vorbehandelt. Aufgrund dieser im Praxismaßstab noch nicht erprobten Technologie wird der schwer abbaubare Lignozellulosekomplex aufgebrochen und somit die Inhaltsstoffe für den Abbau durch die Mikroorganismen in der Biogasanlage verfügbar gemacht. Die Zwischenf-rucht- und Luzernebiomasse wird als Ganzpflanzensilage in der Biogasanlage ver-wertet.
Tabelle 23– Fruchtfolge Biomethanerzeugungspfad 4 Jahr Kultur Ertrag
[t oTS]
Biogasausbeute [lN kg oTS-1]
Biogashektarertrag [m3 ha-1]
1 Winterweizen* 4,5 700 3.150
2 Wintergerste* Zwischenfrucht
4,5 8,0
700 600
3.150 4.800
3 Luzerne 10,0 600 6.000
4 Körnermais* 8,0 700 5.600
Biogasertrag Fruchtfolge gesamt 22.700 Biogasertrag pro Jahr 5.675
* Hauptprodukt (Getreide- bzw. Maiskörner) zur Lebens- und Futtermittelerzeu-gung, Nebenprodukt (Stroh) zur Biogaserzeugung; Ertragsdaten für Strohbiomasse angegeben
Biomethanerzeugungspfad 5: Mais - Steiermark
Bei diesem Erzeugungspfade wird als überwiegendes Substrat Mais in Form von Ganzpflanzensilage sowie in Form eines sog. Corn-Cob-Mixes (CCM, = Körner und Spindel des Maiskolbens) eingesetzt. Für die Erzeugung von Mais werden insgesamt ca. 500 ha landwirtschaftliche Nutzfläche beansprucht. Zusätzlich werden 15.000 m3 Schweinegülle verwertet. Diese Anlage erzeugt eine Biogasmenge von 450 Nm3 pro Stunde.
Biomethanerzeugungspfad 6: Mais und Rohglycerin - Steiermark
Bei diesem Biomethanerzeugungspfad wird neben denselben Substraten des Erzeu-gungspfads 5 noch Rohglycerin, als Nebenprodukt der Biodieselherstellung, einge-setzt. Durch das sehr energiereiche Rohglycerin kann die Substratmenge von Mais, und dadurch die benötigte landwirtschaftliche Nutzfläche (ca. 50 ha) deutlich redu-ziert werden.
Biomethanerzeugungspfad 7: Integrierte Fruchtfolge und Stroh - Steier-mark
Als weiteren Biomethanerzeugungspfad für den Standort Steiermark wurde ein Zu-kunftsszenario mit Rohstoffen einer integrierten Fruchtfolge und deren Reststoffe zur Untersuchung ausgewählt (Tabelle 24). Die Hauptprodukte des 2. und 4. An-baujahres (Sonnenblumenkerne und Maiskörner) werden für die Lebens- und Fut-termittelerzeugung verwendet werden, während die Restpflanze nach einer Vorbe-handlung energetisch genutzt wird. Kleegras, Grünroggen und Silomais werden in Form von Ganzpflanzensilagen der Fermentation zugeführt. Durch den Züchtungs-fortschritt sollte in den nächsten Jahren ein Biomasseertrag von 25 t oTS ha-1 bei Mais üblich sein. Zur Erzeugung der Rohstoffe gemäß dieser Fruchtfolge wird eine Fläche von ca. 450 Hektar benötigt.
Tabelle 24 – Fruchtfolge Biomethanerzeugungspfad 7 Jahr Kultur Ertrag
[t oTS]
Biogasausbeute [lN kg oTS-1]
Biogashektarertrag [m3 ha-1]
1 Kleegras 10,0 500 5.000
2 Sonnenblume* 3,5 560 1.960
3 Grünroggen Silomais
10,5 25,0
570 620
5.985 15.500
4 Körnermais* 9,0 600 5.400
Biogasertrag Fruchtfolge gesamt 33.845 Biogasertrag pro Jahr 8.460
* Hauptprodukt (Sonnenblumenkerne und Maiskörner) zur Lebens- und Futtermit-telerzeugung, Nebenprodukt (Stroh) zur Biogaserzeugung; Ertragsdaten für Stroh-biomasse angegeben
Biomethanerzeugungspfad 8a/8b: Wiesengras - Salzburg
Im Biomethanerzeugungspfade 8a/8b werden die Rohstoffe Wiesengras und Rin-dergülle eines Salzburger Grünlandbetriebes zur Biogaserzeugung verwendet. Um 45 Nm3 Biogas pro Stunde zu erzeugen, wird eine Grünlandfläche von 65 Hektar und die Gülle von 125 Großvieheinheiten (GVE) benötigt.
Biomethanerzeugungspfad 9a/9b: Rinder- und Schweinegülle - Oberöster-reich
Für Biomethanerzeugungspfad 9a/9b wurde eine Anlage gewählt, die aus 10.000 m3 Rinder- und 3.000 m3 Schweinegülle 45 Nm3 Biogas in der Stunde er-zeugt. Um diese Güllemenge für diese Anlagengröße zu produzieren, bedarf es ca.
500 Rindern und ca. 1.000 Schweine.
Biomethanerzeugungspfad 10: Hühnermist - Oberösterreich
Biomethanerzeugungspfad 10 stellt die kleinste Anlagengröße mit einer Biogaser-zeugung von 11 Nm3 Biogas pro Stunde dar. Als Substrat wird der Wirtschaftsdün-ger von ca. 10.500 Lege- und Masthühnern bzw. von 50 Schweinen eingesetzt.