Agrarforschung
Erhebung von verfahrenstechnischen Daten an landwirtschaftlichen Biogasanlagen in Baden-Württemberg

Universität Hohenheim/ Landesanstalt für landwirtschaftliches Maschinen- und Bauwesen
H. Oechsner und D. Weckenmann                                     
August 1995 bis August 1996

Problemstellung

Baden-Württemberg ist eines der Bundesländer mit der höchsten Dichte an landwirtschaftlichen Biogasanlagen. Inzwischen sind ca. 80 landwirtschaftliche Biogasanlagen in Betrieb und die meisten dieser Anlagen wurden vom Land finanziell gefördert. Anfang der 80er Jahre wurden von der Landesanstalt im Auftrag des Landes an 5 Pilotanlagen umfangreiche, zum Teil mehrjährige Untersuchungen durchgeführt. Leider ist über die übrigen Anlagen bisher noch sehr wenig bekannt. Beispielsweise wurde noch nicht zusammenfassend ermittelt, welche Bauarten die bestehenden Biogasanlagen haben, welche Baukomponenten Verwendung finden und welche Systeme und Bauteile sich in der Praxis bewährt haben bzw. zu Problemen führten.

Seit einigen Jahren versuchen Landwirte, die Wirtschaftlichkeit ihrer Biogasanlagen durch die Aufnahme von organischen Reststoffen zu verbessern. Es liegen bisher noch keine Daten vor, welche Substrate in welchen Mengen Verwendung finden. Auch über die Leistungsfähigkeit der landwirtschaftlichen Biogasanlagen in Baden-Württemberg ist bisher nur sehr wenig bekannt. Zum Teil widersprechen die aus der Praxis genannten Daten den Erfahrungen aus wissenschaftlichen Untersuchungen.

Ziel

Die Evaluierung trägt dazu bei, daß die Datenbasis im Bereich der landwirtschaftlichen Biogasanlagen für Baden-Württemberg vervollständigt wird. Durch eine Erfassung und Auswertung von Erfahrungswerten der Anlagenbetreiber wird für die Zukunft eine gezieltere Beratung möglich. Auch die Planung landwirtschaftlicher Biogasanlagen soll durch die Erfahrungen aus dieser Erhebung erleichtert werden. Bauwillige Landwirte können mit diesen Daten eine genauere Wirtschaftlichkeitsabschätzung vornehmen, wodurch Fehlinvestitionen sowie falscher Einsatz von Fördergeldern vermieden werden können. Ein weiteres Ziel der Erhebung ist, zu ermitteln, in welchen Bereichen der Biogastechnologie noch Forschungsbedarf zur Weiterentwicklung und Verfahrensoptimierung besteht.

Untersuchungsmethode

Um möglichst umfassende Daten von den Biogasanlagenbetreibern zu erhalten, wurden alle uns bekannten Biogasanlagen besucht. Anhand eines Erhebungsbogens wurden die jeweiligen Anlagendaten vor Ort aufgenommen und die ermittelten Leistungsdaten erfragt. Bei Betrieben mit unregelmäßiger Leistungskontrolle versuchten wir, die Betriebsleiter zu Datenaufschrieben zu bewegen.

Zusätzlich wurde die Gasqualität (Methan-, Kohlendioxid- und Schwefelwasserstoffgehalt) mit Hilfe von Meßgeräten ermittelt. Soweit vorhanden sind Pläne kopiert bzw. Skizzen erstellt worden. Für den Betrieb von Biogasanlagen wichtige Bauteile wurden fotografiert. Mit diesem Vorgehen sollte erreicht werden, daß von jeder derzeit existierenden Biogasanlage im Land Baden-Württemberg in Form eines Datenpools Planunterlagen zur Verfügung stehen sowie eine zusammenfassende Auswertung der verschiedenen Betriebe hinsichtlich Betriebsstruktur, Anlagenleistung und Wirtschaftlichkeit möglich wird.

Ergebnis

Nach unserer Erhebung existieren derzeit in Baden-Württemberg 79 landwirtschaftliche Biogasanlagen. An 66 Anlagen wurden von uns verfahrenstechnische Daten erhoben, 4 Anlagen befinden sich in einem sehr frühen Baustadium, 7 Anlagen sind vorübergehend außer Betrieb und 2 Betriebsleiter haben einen Besuch verweigert.

Es zeigte sich ein deutlicher Einfluß der Gesetzgebung auf die Bereitschaft von Landwirten, im Bereich Biogas zu investieren. So wurden fast 70 % aller Biogasanlagen im Land nach dem Inkrafttreten des Stromeinspeisegesetzes in Betrieb genommen. Seit Inkrafttreten des Agrarinvestitionsförderprogramms (AFP) im Jahr 1995 wurden 35 % der Biogasanlagen installiert.

Erfreulicherweise wirkte sich die verstärkte Offizialberatung im Bereich Biogas in den vergangenen Jahren förderlich aus. Die Landwirte sind eher bereit, Biogasanlagen zu bauen und es zeigt sich recht deutlich, daß fast ausschließlich Betriebe in diesem Bereich investieren, die eine ausgeglichene Wirtschaftlichkeit erwarten können bzw. die mit den Biogasanlagen Gewinn erwirtschaften wollen.

Dies spiegelt sich in der Tatsache wieder, daß ca. 45 % der Anlagenbetreiber einen höheren Viehbestand als 100 Großvieheinheiten (GV) haben. In Baden-Württemberg wird zur Zeit ein Kot-Harn-Gemisch von ca. 8000 Großvieheinheiten in Biogasanlagen vergoren. Der durchschnittliche Viehbesatz der landwirtschaftlichen Betriebe mit Biogasanlagen liegt bei 90 GV.

Die Erhebung hat gezeigt, daß die Kofermentation in der landwirtschaftlichen Praxis inzwischen eine bedeutende Rolle einnimmt. Mehr als 60 % der Biogasanlagen werden mit Zusatz von Kosubstraten betrieben. Dabei handelt es sich zum Teil um fundiert geplante Kofermentationsanlagen mit der erforderlichen peripheren Aufbereitungstechnik und entsprechenden Lagermöglichkeiten. Diese Betriebe verfügen in der Regel über eine Betriebsgenehmigung für die verwendeten Substrate. Zum Teil ist der Betrieb der Biogasanlage vom landwirtschaftlichen Betrieb finanziell abgekoppelt. Es existieren aber auch Anlagen, in die nur unbedenkliche Kosubstrate wie z.B. Frittierfett in sehr geringen Mengen und in unregelmäßigen Abständen zugesetzt werden.

Die meisten Biogasanlagen in Baden-Württemberg (mehr als 60 %) sind als Durchflußanlagen konzipiert. Ca. 30 % der Biogasanlagen sind Speicher-Durchfluß-Anlagen und bei den restlichen 10 % der Anlagen handelt es sich um Speicher-Biogasanlagen. Als Baumaterialien werden sowohl Beton als auch Stahl verwendet. Etwa 2/3 der Biogasanlagen bestehen aus Beton, wobei vor allem in den vergangenen 5 Jahren eine starke Zunahme dieses Baumaterials zu verzeichnen ist.

Die Verwertung des Biogases erfolgt bei fast allen Betrieben über die Verstromung in Blockheizkraftwerken. Dabei hat sich in den vergangenen Jahren vorwiegend der Zündstrahlmotor mit einem Anteil von ca. 70 % durchgesetzt. Seine Vorteile liegen im höheren Wirkungsgrad sowie der größeren Flexibilität beim Betrieb. Die in den Anfängen der Biogastechnologie übliche Methode der chemischen Entschwefelung mit Eisenhydroxyd wurde inzwischen fast vollständig von der biologischen Entschwefelung durch Eintrag von Umgebungsluft abgelöst. Erstaunlich ist, daß ca. 15 % der Betriebe keinerlei Entschwefelung des Biogases vornehmen. Der Schwefelwasserstoffgehalt im Biogas liegt bei den meisten Betrieben unter 2000 ppm. Der Methangehalt im Biogas schwankte bei den Stichprobenmessungen zwischen 43 und 69 %. Es wurde ein Durchschnitt von 58 % Methangehalt im Biogas ermittelt.

Als äußerst schwierig zeigte sich die Ermittlung der Gasproduktion aus den Biogasanlagen, da die Betriebe zum Teil nicht über geeignete Meßeinrichtungen verfügen, oder die vorhandenen Meßeinrichtungen nicht abgelesen werden. Im Rahmen der Erhebung ist es dennoch gelungen, von den meisten Betrieben Daten zu bekommen. Es zeigte sich dabei, daß bei einem Bezug des spezifischen Gasertrages auf den Tierbesatz bei Betrieben ohne Kofermentation in der Regel weniger als 2 m3 Biogas pro GV und Tag erzeugt werden. Bei Rinderbetrieben sind es durchschnittlich 1,6 m3/GV/d, bei Schweine- und Hühnerbetrieben 1,7 m3/GV/d. Der Zusatz von Kosubstrat steigert die spezifische Gasausbeute deutlich.

Die Investitionen, die für eine Biogasanlage nötig sind, wirken sich direkt auf die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen aus. Die spezifischen Investitionen je m3 Faulraumvolumen ergaben eine sehr breite Spanne. Es wurden im Durchschnitt 1.025 DM pro m3 Faulraum an Investitionen erforderlich. Bei den meisten Biogasanlagen wurden staatliche Fördermittel gewährt, die zwischen 5 und 35 % der Investitionssumme lagen. Als besonders erfreulich zeigte sich bei der Erhebung, daß vor allem die Betriebe mit hohem Kofermentationsanteil sehr schnell einen Rückfluß der Investitionen haben, wenn sie den aus Biogas erzeugten Strom verkaufen und für die Abnahme des Abfalles eine Entsorgungsgebühr erhalten.

Konsequenzen für die Praxis

Die Erhebung hat gezeigt, daß es in der Regel von großem Vorteil ist, wenn sich Landwirte, die Biogasanlagen planen, vor dem Schritt zur Investition erst von unabhängiger Stelle beraten lassen. Vor allem eine fundierte, betriebsspezifische Wirtschaftlichkeitsbetrachtung kann hier Fehlinvestitionen verhindern.

Die hier zusammengestellte Erhebung wird in Form eines Agrartechnischen Berichtes der landwirtschaftlichen Beratung und Praxis zur Verfügung gestellt.

Literatur:

• Abschlußbericht, voraussichtlich 1997
• Oechsner, H.: Kofermentation von Flüssigmist und Speiseabfällen.
  Landtechnik Heft 4, 1996, S. 216-217
• Rüprich, W. und Oechsner, H.:
  Verfahrensübersicht zur Biogasproduktion.
  Tagungsband zur ALB-Fachtagung am 09/10. März 1995 in Hohenheim, S. 39-54

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