DBFZ Report Nr. 17 Grünlandenergie Havelland Entwicklung von übertragbaren Konzepten zur naturverträglichen energetischen Nutzung von Gras und Schilf am Beispiel der Region Havelland - Endbericht - Philipp Sauter, Eric Billig, Frank Döhling, Andreas Pilz, André Brosowski, Claudia Kirsten, Jakob Bosch, Daniel Büchner, Stefan Majer, Nadja Weller, Janet Witt, Thilo Seidenberger (DBFZ) Sven Schicketanz, Wolfgang Peters (Bosch & Partner), Yulia Lochmann, Annette Prochnow (ATB) In Kooperation mit: Gefördert durch: Impressum / Anfahrt Leipzig- Leipzig Radefeld Mitte Messegelände TauCha A 14 A 9 Leipzig-Nordost Taucha ThekLa 87 2 GOhLiS SChöNefeLd 6 Leipzig- Permoserstr. Ost Torgauer Straße PauNSdORf HBF eisenbahnstr. 6 181 zeNTRuM eNGeLSdORf 87 ReudNiTz GRüNau 2 STöTTeRiTz CONNewiTz Impressum herausgeber: Copyright: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieser GmbH, Leipzig, mit Förderung des Bundesministeriums für Broschüre darf ohne die schriftliche Genehmigung des Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz aufgrund Herausgebers vervielfältigt oder verbreitet werden. Unter eines Beschlusses des Deutschen Bundestages dieses Verbot fällt insbesondere auch die gewerbliche Vervielfältigung per Kopie, die Aufnahme in elektronische Datenbanken und die Vervielfältigung auf CD-ROM Verantwortlich im Sinne des Presserechts: Paul Trainer autoren des Berichts: Philipp Sauter, Eric Billig, Frank Döhling, Andreas Pilz, André Brosowski, Claudia Kirsten, Jakob Bosch, Daniel Büchner, kontakt: Stefan Majer, Nadja Weller, Janet Witt, Thilo Seidenberger (DBFZ) DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum Sven Schicketanz, Wolfgang Peters (Bosch & Partner), gemeinnützige GmbH Yulia Lochmann, Annette Prochnow (ATB) Torgauer Straße 116 04347 Leipzig datum der Veröffentlichung: Telefon: +49 (0)341 2434 - 112 Juli 2013 Fax: +49 (0)341 2434 - 133 [email protected] www.dbfz.de Anfahrt Geschäftsführung: ... mit dem zug: Prof. Dr. mont. Michael Nelles Ankunft Leipzig Hauptbahnhof; Straßenbahn Linie 3/3E (Wissenschaftlicher Geschäftsführer) (Richtung Taucha/Sommerfeld) bis Haltestelle „Bautzner Daniel Mayer Straße“; Straße überqueren, Parkplatz rechts liegen lassen (Administrativer Geschäftsführer) und geradeaus durch das Eingangstor Nr. 116, nach ca. 100 m links. dBfz Report Nr. 17 ... mit dem auto: iSSN: 2190-7943 Über die Autobahn A 14; Abfahrt Leipzig Nord-Ost, Taucha; Bilder: DBFZ, Peter Reinäcker/pixelio.de, (Titel links), Richtung Leipzig; Richtung Zentrum, Innenstadt; nach bft- Lehmannmaschinenbau GmbH (Titel rechts) Tankstelle links einfahren (siehe „... mit dem Zug“). druck: Osiris Druck … mit der Straßenbahn Linie 3/3E Richtung Taucha/Sommerfeld bis zur Haltestelle DBFZ, Leipzig 2013 „Bautzner Straße“ (siehe „... mit dem Zug“). Grünlandenergie Havelland Entwicklung von übertragbaren Konzepten zur naturverträglichen energetischen Nutzung von Gras und Schilf am Beispiel der Region Havelland FKZ: 03KB035 Endbericht DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Tel.: +49 (0)341 2434-112 Fax: +49 (0)341 2434-133 www.dbfz.de [email protected] Datum: 21.02.2013 Grünlandenergie Havelland Zuwendungsgeber Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU 11055 Berlin Projektträger Jülich Forschungszentrum Jülich GmbH Zimmerstraße 26-27 10969 Berlin Ansprechpartner: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Tel.: +49 (0)341 2434-112 Fax: +49 (0)341 2434-133 E-Mail: [email protected] Internet: www.dbfz.de M.Sc. Philipp Sauter Tel.: +49 (0)341 2434-552 E-Mail: [email protected] Prof. Dr.-Ing. Daniela Thrän Tel.: +49 (0)341 2434-436 E-Mail: [email protected] Projektpartner ATB Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V. Max-Eyth-Allee 100 14469 Potsdam Bosch & Partner GmbH Streitstraße 11-14 13587 Berlin Aufsichtsrat: Geschäftsführung: Sitz und Gerichtsstand: Leipzig Bernt Farcke, BMELV, Vorsitzender Prof. Dr. mont. Michael Nelles (wiss.) Amtsgericht Leipzig HRB 23991 Berthold Goeke, BMU Daniel Mayer (admin.) Steuernummer: 232/124/01072 Anita Domschke, SMUL USt.-IdNr.: DE 259357620 Dirk Inger, BMVBS Deutsche Kreditbank AG Karl Wollin, BMBF Kto.-Nr.: 1001210689 BLZ: 120 300 00 III Grünlandenergie Havelland Projektleitung Philipp Sauter Projektbearbeiter Eric Billig Frank Döhling Andreas Pilz André Brosowski Claudia Kirsten Jakob Bosch Daniel Büchner Stefan Majer Nadja Weller Janet Witt Thilo Seidenberger Sven Schicketanz Wolfgang Peters Yulia Lochmann Annette Prochnow Erstelldatum: 21.02.2013 Projektnummer DBFZ: 3330009 Förderkenzeichen PTJ: 03KB035 Gesamtseitenzahl + Anlagen 389 Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. IV Danksagung Danksagung Die Bearbeitung des Projektes wäre nicht möglich gewesen ohne die Unterstützung aus der Region. Wir möchten unseren Dank insbesondere den Herren Dr. Neubert und Dr. Priebe vom Landesamt für Ländliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung (LELF) sowie den Wasser- und Bodenverbänden des Havellandes, hier besonders Herrn Glase vom Wasser- und Bodenverband Rhin-/ Havelluch aussprechen. Außerdem bedanken wir uns bei Herrn Engel, vom Amt für Landwirtschaft des Landkreises Havelland und den Landwirten der Region, allen voran Herrn Kaim vom Havellandhof in Ribbeck. Großer Dank gilt auch Frau Pfeiffer, Frau Stur und Frau Gröber von der Programmbegleitung „Energetische Biomassenutzung“ am DBFZ für die vielfältige Unterstützung. Dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) danken wir insbesondere für die finanzielle Unterstützung. Frau Neumann und Herrn Matura vom Projektträger Jülich (PTJ) danken wir für die administrative Begleitung dieses Vorhabens. Das Projektteam V Zusammenfassung Zusammenfassung Im Rahmen des Projekts „Grünlandenergie Havelland“ untersuchte das Deutsche Biomasseforschungszentrum in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V. und der Bosch & Partner GmbH am Beispiel der Modellregion Havelland (Landkreis Havelland und umliegende Gebiete) mögliche Konversionspfade zur Energiegewinnung von halmgutartigem Grüngut. Im Fokus stand die Verwertung von überschüssigem Gras von extensiv bewirtschafteten Grünlandflächen sowie von halmgutartiger Biomasse aus der Gewässerunterhaltung und Biotoppflege. Als Reststoffe lässt die energetische Nutzung dieser Substrate eine besonders gute Treibhausgasbilanz erwarten. Aufgrund der stofflichen Eigenschaften sowie der dezentralen und häufig sehr heterogenen Aufkommen ist die energetische Nutzung dieser Substrate jedoch mit besonderen technischen und logistischen Herausforderungen verbunden. Ziel des Projekts war die Entwicklung von übertragbaren Konzepten zur Nutzung der betrachteten Grüngutsortimente für die Wärme- und Stromerzeugung. Ausgehend von der Analyse der entsprechen- den Biomassepotenziale sowie geeigneter Standorte und Technologien wurden vollständige Bereistellungsketten verschiedener Nutzungskonzepte untersucht. Die abschließende Bewertung der Nutzungskonzepte erfolgt anhand der Parameter: Wirtschaftlichkeit, Treibhausgas- emissionsminderungspotenzial und Umsetzbarkeit. Im Ergebnis werden für die regionalen Akteure anwendungsreife Analysemethoden bereitgestellt, Empfehlungen für einzelne Nutzungskonzepte ausgesprochen und weitergehender Forschungsbedarf benannt. Als Grundlage der Entwicklung der Nutzungskonzepte wurde mit Hilfe einer eigens dazu entwickelte Analysemethode zunächst das für die energetische Nutzung verfügbare Grüngutpotenzial im Untersuchungsgebiet ermittelt. Während sich die Methodik der Potenzialanalyse in den Grundzügen auch auf andere Regionen übertragen lässt, hängt die Aussagegenauigkeit stark von den zugänglichen Datengrundlagen ab. Das verfügbare Gesamtpotenzial an Biomasse von Grünlandflächen, aus der Gewässerunterhaltung sowie der Biotoppflege umfasst im Untersuchungsgebiet rund 40.800 t TM jährlich. Unter den angenommenen technischen Rahmenbedingungen der möglichen Verwertung sind, aufgrund der Substrateigenschaften, 15.600 t TM/a davon vorrangig für die Verwendung in Biogasanlagen und 25.200 t TM/a für die Verwendung in Verbrennungsprozessen geeignet. Nach einer systematischen Ableitung geeigneter Technologien ist davon auszugehen, dass bei nahezu allen möglichen Nutzungskonzepten Wärme erzeugt wird. Um diese wirtschaftlich nutzten zu können, wurden die Wärmenutzer im Untersuchungsgebiet erfasst, indem in der Regionsanalyse die Befragung der Wärmenutzer mit der Auswertung einschlägiger regionaler Bestandsdaten gekoppelt wurden. Der ermittelte Wärmebedarf der betrachteten Branchen im Untersuchungsgebiet beläuft sich dabei auf ca. 5,2 TWh/a. Um Aussagen über geeignete Standorte für Biomasseanlagen treffen zu können, wurden Bereiche mit konzentriertem Biomasseaufkommen ermittelt und anschließend mit den Wärmesenken räumlich überlagert. Für eine Auswahl gut geeigneter Standorte (hohes Biomassepotenzial, großer Wärmebedarf) wurden anschließend die typischen Prozessschritte der Bereitstellungsketten modelliert. Entsprechend den regionalen Voraussetzungen und der technischen Möglichkeiten für den Substrat- einsatz in Verbrennungs- und Biogasanlagen wurden fünf Nutzungskonzepte entwickelt. Es wurde der Einsatz von Heupellets in monovalenten Heizkesseln (150 kWth) und in bivalenten Heizkesseln, mit VI Zusammenfassung kombinierten Heizölkesseln,