SEMINAR Erneuerbare Energiequellen · 2013. 6. 28. · Źródło: T. Michalski – zestawienie wg...

Dr inż. Agnieszka Krawczyk Opolski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Łosiowie

SEMINAR

„Erneuerbare Energiequellen” Piechowice 20-21 September 2011

Seminarium „Odnawialne źródła energii” - Piechowice 20-21 września 2011r.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/POL_wojew%C3%B3dztwo_opolskie_COA.svg


Kreise:

Stadtkreise 1

Landkreise 11

Gemeinden:

städtische 3

städtisch-ländliche 32

ländliche 36

Fläche 9412,47 km²

Einwohner 1 038 300


•Ist eine ländlich-industrielle Region. ä ü ö ß

•Zu den führenden Industriebranchen zählen: Lebensmittel-, Energetik-, Chemie-,

Mineral-, Maschinenbau-, Metall- und Möbelindustrie.

•Die günstigen natürlichen Bedingungen der Woiwodschaft ermöglichen einen sehr

intensiven Landbau.

•Die höchste in Polen Effektivität des oppelner Landbaus ergibt sich aus der hohen

Landbaukultur und günstigen Klima- und Bodenbedingungen. In der Woiwodschaft

Oppeln treten hochqualitative Böden auf – ca. 60% der Flächen nehmen gute und

mittelgute Böden ein.

•Für die Region ist eine der wärmsten Klimaarten Polens charakteristisch, und die

Vegetationszeit der Pflanzen dauert 200 bis 225 Tage.

•In der Oppelner Region besteht ein hoher Anteil moderner

Landwirtschaftsbetrieben mit großem Erweiterungspotential.

•Die oppelner Landwirtschaftsbetriebe gehören zu mittelgroßen im Vergleich mit

anderen Bauernhöfen Polens. Die Größe eines durchschnittliches Betrieb (privat)

beträgt 17,8 ha.

Erneuerbare Energiequellen in der Landwirtschaft und

auf dem Land - das ist vor allem

BIOMASSE


Substanzen pflanzlicher oder tierischer Herkunft , die kompostierbar sind, von Produkten, Abfällen und Überresten aus der land- oder forstwirtschaftlichen Produktion kommen, sowie andere Teile von Abfällen, die kompostierbar sind (Amtsblatt 2003, Nr. 153, Pos. 1504, mit

spaeteren Aenderungen) w § 2. Punkt 1).


5% 10% 20%

30% 40%

50% 60%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Lata


Jahre

Auflistung Polen Oppelner Lnad

Tsd. ha Tsd. ha

Landwirtschaftlich genutze

Flächen

16119 561,4

Ackerboden 11998 493,0

Aussaat 11469,8 472,4

Brachland 528,2 20,6

Dauerhafte Grünflaechen 3179,7 61,4

Langjähriger Anbau 379,9 1,9

Sonstige landwirtschaftlich

genutzte Flächen

561,4 5,1 Quelle: GUS 2009


[Quelle: GUS 2009]

Brachland nach Woiwodschaften 2009

Tsd. ha

• Wälder

• Obstgärten

• Bestockung

• einjährige

• mehrjährige

• pflanzlicher Herkunft

• tierischer Herkunft

• aus der Industrie


Abfallholz,

Stroh,

Plantagen mit energetischen Pflanzen.

Durchschnittlicher

Waldzuwachs:

- Kiefern – 3,9 t/Jahr/ha

- Fichten– 5,1 t/Jahr/ha



Zu energetischen Zwecken erhaeltliches Stroh

in einzelnen Woiwodschaften [in tsd. Tonnen]

vielfältige Verbrauchsrichtungen (Wärmeeenergie – elektrische, Biogas,

Biokraftstoffe II und Biokraftstoffe der nächsten Generationen)

POLEN = 4 866 Tsd. Tonnen

Quelle: IUNG

Vergleich der Eigenschaften von Stroh mit anderen Brennstoffen

Eichenschaften

Einheit (des. G = des

Gewichts)

Gelbes

Stroh

Graues

Stroh Kohle Gas Holzteile

Feuchtigkeit

Aschegehalt

Kohlegehalt

Sauerstoffgehalt

Wasserstoffgehalt

Chlorgehalt

Stickstoffgehalt

Schwefelgehalt

Flüchtige Bestandteile

Heizwert

Verbrennungswärme

Ascheerweichungstemperatur

Aschekugelpunkt

Aschefliesspunkt

% des G.

% trocken

% des G.

% des G.

% des G.

% des G.

% des G.

% des G.

% des G.

MJ/ kg

MJ/ kg

oC

oC

oC

15

4

42

37

5,0

0,75

0,35

0,16

70

14,4

18,2

950

1050

1150

15

3

43

38

5,2

0,20

0,41

0,13

73

15

18,7

1100

1150

1250

12

12

59

7,3

3,5

0,08

1,0

0,8

25

25

32

1175

1225

1275

0,0

0,0

75

0,9

24

-

0,9

0,0

100

48

48

-

-

-

40

0,6-1,5

50

43

6

0,02

0,3

0,05

70

10,4

19,4

Źródło: Grzybek A., Gradziuk P., Kowalczyk K., Słoma energetyczne paliwo. Wyd. Wieś Jutra, Warszawa 2001.

Art und Form des Materials

Aufschütt

ungsgewi

cht

Heizwert

kg/m3 MW/m3 GJ/m3

Stroh:

lose

geschnitten

gepresst (Aussenmasse in cm):

Kubikform 46-36-80

Zylindrisch, Durchmesser 120-150

Kubikform 80-80-240

Kubikform 120-120-240

Brikett

20-50

40-60

90-100

110

140

165

300-450

0,07-0,16

0,13-0,19

0,29-0,32

0,35

0,45

0,53

0,99-1,48

0,25-0,58

0,47-0,68

1,04-1,15

1,26

1,62

1,91

3,56-5,33

Holz:

Stämme

Holzschnitzel

Spänne

Sägemehl

Brikett

200-500

250-350

200-300

150-200

600-800

0,86-2,15

1,07-1,51

0,86-1,29

0,65-0,86

2,53-3,44

3,09-7,74

3,85-5,43

3,09-4,64

2,34-3,06

9,11-2,38

Steinkohle

:

Grosskörnig

Feinkohle

700-825

800-925

4,86-5,73

5,56-6,43

17,50-0,63

20,00-3,13

Koks 350-570 2,92-4,75 10,50-7,10 Źródło: Tymiński J.: Wykorzystanie odnawialnych źródeł w Polsce do 2030 roku. IMBER, 1997;

Abhängigkeit des energetischen Wertes von der Strohfeuchtigkeit

0

5

10

15

20

0 50Wilgotność (%)

Wart

ość o

pało

wa (

MJ/k

g)

Słoma jęczmienna Słoma pszenna Słoma rzepakowa


Gerstenstroh Weizenstroh Rapsstroh

Feuchtigkeit

Heiz

wert

Probleme:

- keine stabile Ernte,

- Grosse Verteilung der Zulieferer

- Variable Qualitaet,

- Keine Logistikfirmen,

- In einigen Regionen fehlen grosse

Landbaubetriebe


• RAPS

• KARTOFFELN

• RUEBEN

• MAIS

• GETREIDE

• BAUMAEHNLICHE FORMEN

• MALVACEAE

• TOPINAMBUR

• GRAS



Gattung Ertrag[

t/ha]

Heizwert [GJ/t

trocken]

Ertrag,

trocken

[GJ/ha]

Feuchtigkeit bei der

Ernte[%]

Hafer 2 - 4 15,5 – 17 31 – 68 unter15

Gerste 4 – 6 15 – 16 60 – 96 unter15

Roggen 4 – 5 15 – 16 60 – 80 unter15

Quelle: IUNG


Nutzung zu energetischen Zwecken

- Ganze Pflanzen – Methangärung

- Korn– Ethanolgärung

- Stroh

Korn Biomasse Stroh Kern

Ertrag 5 – 10 t/ha 8 – 20 t

trocken/ha

3 – 6 t

trocken/ha 1 – 2 t trocken/ha

Nutzung Verbrennung - Energetik

Heizwert ca. 19 GJ/t

trocken

ca. 18 GJ/t

trocken ca. 15 GJ/t trocken

Źródło: T. Michalski – zestawienie wg różnych autorów, Kurier Rolniczy nr 10, 2010

Strohart Heizwert des

trocknen Strohs

[MJ/kg]

Feuchtigkeit des

frischen Strohs

[%]

Heizwert des

frischen Strohs

[MJ/kg]

Weizen

Gerste

Mais

17,3

16,1

16,8

12 – 22

12 – 22

40 - 60

12,9 – 14,9

12,0 – 3,9

4,3 – 8,2

Vorteile:

• geringe Bodenanforderungen

• hoher Ertrag – gruene Masse

•Nutzung: Futter- oder

Biogasherstellung

• kann nach allen Vorfruechten gepflanzt

werden

• gute Toleranz bei versauertem Boden

MAIS

Nachteile:

• grosser Waermebedarf

• hohe Feuchtigkeit bei der Ernte

• hohe Trocknungskosten

• Zuordnung und Auswahl der Sorten

• in polnischen Verhaeltnissen kann die Ernte

beim Mangel an Niederschlag begrenzt

werden

Ertrag 50–70 t trocken/ha/Jahr

Heizwert: 13 – 15 MJ/kg trocken,

4 – 6 MJ/kg frischer Biomasse

Feuchtigkeit der Biomasse waehrnd der Ernte :

60-80%


Vorteile:

• geringe Bodenanforderungen

• Duerre-, schaedlings- und

krankheitsbestaendig (beim

saisonbedingtem Auftreten)

• hoher Ertrag der gruenen Masse

•Nutzung: Futter- oder Biogasherstellung

• wenn man diese Pflanze spaet aussaeet,

kann man 2 Pflanzen auf einem Feld

anbauen

Nachteile:

•Hat die hoechsten Waermebeduerfnisse

unter allen landwirtschaftlichen Pflanzen

•Hohe Feuchtigkeit waehrnd der Ernte (es

gibt keine Moeglichkeit die direkt vom Feld

gesammelte Biomasse zu lagern)

•Hohe Trocknungskosten der Biomasse

•Geringe Energiekonzentration in der

Einheit (Volumen)

Konferencja "Biomasa pochodzenia

rolniczego - uprawa i wykorzystanie"

Langjährige Gräser Phalaris arundinacea (Phalaris arundinacea)

Andropogon gerardi Schlickgras (Spartina pectinata)

Riesen-Chinaschilf (Miscanthus sinesis gigantheus)

Rutenhirse (Panicum virgatum)

Dauerhafte Zweikeimblättrige Sida hermaphrodita

Topinambur (Helianthus tuberosus)

Sachalin-Staudenknoeterich (Polygonum sachalinense)

Bäume und ähnliche Pflanzen mit schnellem Wechsel Korb-Weide (Salix winimalis)

Pappel(Populus L.) Gewöhnliche Robinie (Robinia pseudacacia L.)


Pflanze Flaeche (ha) Durchschnittlicher Ertrag

(t/ha Jahr)

Globaler Ertrag

Energetische Weide

508 14 7112

Rohrglanzgras 213 10 2130

Riesen-Chinaschilf

5 11 55

Rutenhirse 25 10 250

Sadzonki – Czerwiec 2009 Kłącza

10 tsd. Stueck pro ha

Erster Ertrag und

Gewinn nach 1 - 2 Jahren

Ertrag 10 - 30 t trocken/ha

Heizwert 14 - 17 MJ/kg


Ernte:

15 - 30% haengt

vom Datum und den

Klimabedingungen

ab




Oktober 2010

Juni 2010 August2010

September

2010


Vorteile:

•Hohe Bestaendigkeit bei den meisten

Pathogenen

•Geringe Feuchtigkeit der Biomasse nach

der Ernte

•Bedarf nicht viel Mineralduenger

•Hat die Faehigkeit Schwermetalle aus

dem Boden zu entziehen Nachteile:

•Hohe Kosten beim Kauf von Setzlingen

•Empfindlich bei Verunkrautung im ersten

Anbaujahr

•Besteht das Risiko des Erfrierens

•Der Ertrag kann aufgrund der

Beschaedigung der Wurzelstoecke

waehrend der Ernte fallen

•Waehrend der Winterzeit kann der Ertrag

der Trockenmasse zurueckfallen, weil die

Pflanze einen Teil ihrer Blaetter verliert

Parameter

-Zustand

Arbeits- Analyse- Trocken- trockner und

ascheloser

Vergehende Feuchtigkeit[%] 10,4 - - -

Analytische Feuchtigkeit

(luft-trocken) [%] 6,6 6,7 - -

Gesamte Feuchtigkeit[%] 16,3 6,7 - -

Asche[%] 4,0 4,4 4,7 -

Brennbare Substanz[%] 79,7 88,9 95,3 -

Verbrennungswaerme

[MJ/kg] 14,9 16,7 17,9 18,7

Heizwert[MJ/kg] 13,6 15,5 16,7 17,6

Schwefel gesamt[%] 0,032 0,036 0,039 0,040

Chlor [%] 0,023 0,026 0,028 0,029

Kohle[%] 47,0 52,4 56,1 58,9


Setzlinge – Juni 2009

20-30 tsd. Stueck/ha

Dauerhaftigkeit der

Plantage 15 – 20 Jahre

Erster Ertrag und

Gewinn nach 1 Jahr

Ertrag 15 - 20 t

trocken/ha/Jahr

Heizwert 14 – 17 MJ/kg


Ernte:

15 – 30 % (abhaengig

vom Datum und den

Klimabedingungen)

Nutzung zu energetischen Zwecken :

- direkte Verbrennung – Heizwert 17,0 MJ/kg trocken

- Methangaerung – Leistungsfaehigkeit des Methans 9 840

m3/ha



Oktober 2010

Juni 2010 Juli 2010

August 2010


Vorteile:

•Hat keine grossen Bodenbedingungen

•Wird als Antierosions-Pflanze genutzt

•Hohe Bestaendigkeit bei den meisten

Pathogenen

•Bedarf keiner grossen Mengen von

Mineralduenger

•Geringe Feuchtigkeit nach der Ernte

Nachteile:

•Hohe Kosten beim Kauf von Setzlingen

•Empfindlich bei Verunkrautung im ersten

Anbaujahr

•Der Ertrag kann aufgrund der

Beschaedigung der Wurzelstoecke

wahrend der Ernte fallen

•Waehrend der Winterzeit kann der Ertrag

dr Trockenmasse zurueckfallen, weil die

Pflanze einen Teil ihrer Blaetter verliert

Konferencja "Biomasa pochodzenia rolniczego - uprawa i wykorzystanie"

Setzlinge– Juni 2009

10-30 tsd. Stueck/ha

Erster Ertrag und

Gewinn nach 2 - 3 Jahre

Ertrag 9 – 18 t trocken/ha/Jahr

Heizwert 14,5 – 17,5 MJ/kg trocken

Feuchtigkeit bei der Ernte:

Oktober

Dezember

35 - 45%

16 - 28%

Nutzung fuer energetische Zwecke: -Direkte Verbrennung- dicker Stiel– 11,9 MJ/kg, duenner Stiel– 14,5 MJ/kg


Setzling aus einem Trieb und einer Wurzel

Generative Fortpflanzung – im Fruehling Im sorgfaeltig vorbereiteten, gejaeteten Boden - Getreidesaemaschine - 5-6 kg Samen/ha - Reihenabstand 60-70 cm - Aussaattiefe 1-1,5 cm

Vegetative Fortpflanzung - Wurzelsetzlinge (8-10 cm Wurzelabschnitte) bei einer Tiefe von 6-8 cm - 15-20 cm Triebabschnitte - Anbau 15-20 Jahre



Juni 2010

Oktober 2010

August 2010

September

2010

Parameter

-Zustand


ascheloser

Vergehende

Feuchtigkeit[%] 8,8 - - -


(luft-trocken) [%] 6,0 6,1 - -


Asche[%] 2,0 2,2 2,3 -


Verbrennungswaerme

[MJ/kg] 15,8 17,3 18,4 18,9

Heizwert[MJ/kg] 14,4 16,1 17,3 17,7

Schwefel gesamt[%] 0,030 0,033 0,035 0,036

Chlor [%] 0,019 0,021 0,022 0,022

Kohle[%] 46,1 50,5 53,8 55,0

Nachteile:

• Bei seiner ersten Wachstumsphase sehr

enpfindlich gegen Verunkrautung

• Veraenderbarer Ertrag, abhaengig von der

Bodenklasse

• Geringe Faehigkeit des Samenkeimens

• Empfindlich gegen Bodenverkrustung –

erschwerter oder kein Wachstum

• Krankheitsanfaellig (Rapskrebs)

Sida hermaphrodita Vorteile:

• Langjaehrigkeit der Plantage -15 – 20 Jahre

• Diese Pflanze kann vielseitig eingesetzt werden:

als Futter-, Heil-, Rekultivierungs- sowie

nektargebende und energetische Pflanze,

• Geringe Feuchtigkeit waehrend der Ernte (16 –

28%)

• Duerrebestaendig,

• Hohe Winterbestaendigkeit

• Bedarf keiner speziellen Erntemaschienen

Konferencja "Biomasa pochodzenia rolniczego - uprawa i wykorzystanie"

Setzlinge – Juni 2009

3-4 Knolle/m²

Nutzung zu energetischen Zwecken:

- direkte Verbrennung– Brikett

- Methangaerung –Leistungsfaehigkeit von Ethanol

8 320 m3/ha

- Ethanolgaerung der Knollen – Leistungsfaehigkeit von

Ethanol 2 610 l/ha

Erster

Ertrag und

Gewinn

nach

1 Jahr

Ertrag

150 - 180 t frischer Biomasse/ha

(gesamte Knollen – Feuchtigkeit

74 - 86% + oberirdischer Teil –

Feuchtigkeit 45 - 50%),

das heisst 20 - 25 t trocken/ha

Heizwert 15 - 16 MJ/kg trocken



Juni 2010 August 2010

September

2010

Oktober 2010

Vorteile:

•Kann gut variable Klimabedingungen und niedrige Temepraturen ertragen

•Sehr hohes Produktionspotential

• Erhoeht die mikrobiologische Aktivitaet im Boden

• Man kann die Plantage erneuern, was die Notwendigkeit jaehrlicher Pflanzungen

eliminiert

•Dient als Rohstoff fuer die Bio-Kraftstoff-Produktion

Nachteile:

•Grosse Gefahr seitens Waldtieren

•Schwacher Ertrag bei sumfigen und sauren Boeden

•Verunkrautet das Feld

•Wenn man die Plantage nicht erneuert, wird die

Pflanze kleinwuechsig

Topinambur

Korb-Weide

Nutzung zu energetischen Zwecken:

- Direkte Verbrennung- Weidenteile

- Brikett

Die Planzen kann man in Abstaenden ernten: 1, 2, 3, und 4 – jaehlichen,

Lebensdauer einer Plantage 15 - 25 Jahre

Heizwert ok. 15-17 MJ/kg trocken

Feuchtigkeit der Pflanze bei der Ernte : 45-60%.

Parameter

-Zustand


ascheloser

Vergehende Feuchtigkeit[%] 40,0 - - -


(luft-trocken) [%] 2,6 3,1 - -


Asche[%] 1,0 1,6 1,7 -


Verbrennungswaerme

[MJ/kg] 10,9 18,2 18,7 19,1

Heizwert[MJ/kg] 9,3 17,0 17,6 17,9

Schwefel gesamt[%] 0,127 0,210 0,217 0,221

Chlor [%] 0,005 0,008 0,008 0,008

Kohle[%] 31,4 52,1 53,8 54,7

Nachteile:

• Unkraut ist sehr konkurrenzfaehig, besonders an

Plantagen, die auf Brachfeldern gepflanzt wurden

• Es besteht die Notwendigkeit chemische Schutzmittel zu

verwenden, was die Produktionskosten erhoeht

• Die Ernte von Korb-Weide bedarf spezieller Maschinen

und Werkzeuge, oder viel Personalaufwand

• Feuchtigkeit der Biomasse nach der Ernte betraegt ca.

50%

• Es kann Brachland fuer den Anbau von schnell

wachsender Korb-Weide verwendet werden

Vorteile:

•Geringe Anbaukosten – weniger Bedaf an

Pastiziden und Duengemitteln

•Einfache vegetative Fortpflanzung (aus

geschnittenen Trieben)

•Als Duenger koennen Klaerschlaemme

verwendet werden

Bedeutende Menge der Biomasse

Irrationale Nutzung

Natuerliche Nachfolge

RESUMEE

Gegenwaertig besteht der Basisrohstoff fuer die Industrieenergetik aus Holzschnitzel und Holzabfaellen. Die Nutzung dieser Rohstoffe wird sich stufenweise im Zusammenhang mit rechtlichen Einschraenkungen reduzieren

Stroh ist ein breit zugaenglicher Rohstoff. Die energetische Nutzung wird durch seine geringe Aufschuettungsdichte, ziemlich grosse Kosten der Zerkleinerung und Zerstreung der Quellen beschraenkt. Es treten auch saisonbedingte Ertragsunterschiede auf

Entwicklung des Biomasse-Marktes haengt von der Rentabilitaet der Produktion im Verleich zu Basispreisen von landwirtschaftlichen Produkten, von Staats- und EU-Foerdermitteln ab

Bei polnischen Klima- und Bodenverhaeltnissen besteht die Moeglichkeit sowohl polnische als auch an unsere Klimaverhaeltnisse angepasste Sorten von energetischen Pflanzen anzubauen

Es treten grosse Unterschiede bei den Kosten einer Plantagengruendung auf, sogar im Falle der gleichen Pflanzensorte

Hilfreich waere die Gruendung von Unternehmen – Logistikzentren fuer Biomasse

http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/pelny/47a84a1b8ab83105.html

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