Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Systemdienlicher Ausgleich der jahreszeitlichen Schwankungen des Energiebedarfs durch saisonal flexibilisierte Biogaserzeugung am Praxisbeispiel der Nutzung von Extensiv- und Biotopgrünland; Teilvorhaben 3: Gasproduktionsprofile und Prozessanalyse - Akronym: BioSaiFle

Anschrift
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB)
Max-Eyth-Allee 100
14469 Potsdam
Projektleitung
Dr. Christiane Herrmann
Tel: +49 331 5699-231
E-Mail schreiben
FKZ
2219NR310
Anfang
01.01.2020
Ende
30.04.2023
Ergebnisverwendung
Die Trockenmasseerträge der ausgewählten Flächen feuchter Standorte in zwei FFH-Gebieten des Naturparks "Nuthe-Nieplitz" in Brandenburg lagen über die Jahre 2020 bis 2022 zur Mahd zwischen 13 und 67 dt TM/ha. Im Mittel wurden auf den Flächen bei einschüriger Mahd Erträge von 39 dt TM/ha erzielt. Erträge sind stark witterungsabhängig. Bei einer sehr trockenen Witterung in 2022 wurden niedrigere Erträge als bei kühler und feuchter Witterung im Untersuchungsjahr 2021 ermittelt. Hohe Niederschlagssummen in den Sommermonaten erschweren die Pflegemahd auf den feuchten Standorten jedoch erheblich, so dass Teile der Flächen auch mit angepasster Erntetechnik nicht befahrbar sind. Der anaerobe Abbau der Schnittgüter aus den FFH-Gebieten erfolgt aufgrund der Lignifizierung der Biomassen nur langsam. Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten bei Annahme einer Reaktion erster Ordnung liegen für die Biomassen der feuchten Standorte bei 0,04 bis 0,07 d-1. Die Schnittgüter der Streuobstwiesen sind schneller umsetzbar mit Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten von 0,09 bis 0,14 d-1. Der Ligningehalt der Biotopgrünland-Biomassen der Feuchtwiesen und feuchten Standorte wies eine Spanne von 5 bis 13 %TM auf. Mit steigendem Ligningehalt nahmen die spezifischen Gaserträge ab. Insgesamt wurden auf den untersuchten Flächen der FFH-Gebiete in Brandenburg mit einschüriger Pflegemahd über alle Untersuchungsjahre Methanhektarerträge im Bereich von 327 bis 1586 Nm3 Methan/(ha a) und durchschnittliche Methanhektarerträge von 928 Nm3 Methan/(ha a) erreicht. Aufgrund der langsamen Abbaubarkeit der Biotopgrünland-Biomassen hat eine Verringerung der hydraulischen Verweilzeit im Biogasprozess einen erheblichen Effekt und reduziert die spezifische Methanausbeute. Bei einer hohen organischen Raumbelastung von 3 kg oTM/(m3 d) war mittels Erhöhung der Zufuhr an Biotopgrünland-Biomasse keine kurzfristige flexible Änderung der Methanproduktion mehr möglich.
Aufgabenbeschreibung
Biogasanlagen (BGA) ermöglichen eine bedarfsorientierte Strom- und Wärmeproduktion und können in Ergänzung zu fluktuierenden erneuerbaren Energien (fEE) zur Deckung der Residuallast beitragen und systemdienlich betrieben werden. Dabei sind sowohl der Ausgleich kurzfristiger Schwankungen im Tages- und Wochenbereich, als auch die Bedienung saisonaler Profile im Strom- und Wärmebedarf aufgrund der jahreszeitlichen Witterung von Bedeutung. Ziel des Vorhabens ist es, ein saisonales Flexibilisierungskonzept für Biogasanlagen basierend auf einer flexiblen Gaserzeugung zu entwickeln, im Labor- und Praxismaßstab zu untersuchen, und Effekte in ökonomischer, ökologischer Sicht auf Anlagenebene und auf Energiesystem-Ebene zu analysieren. Für die Erzeugung des saisonalen Gasbildungsprofils wird die Nutzung hochwertiger Silage vorrangig in den Winter verschoben, und die Anlagenleistung im Sommer durch eine verminderte Gasproduktion bei Verwertung schwer abbaubarer Substrate reduziert. Im Forschungsprojekt soll die Eignung von Schnittgut aus Extensiv- bzw. Biotopgrünland (z.B. FFH-Mähwiesen) für die saisonale Flexibilisierung (Saisonalisierung) der Bioenergie geprüft werden. In den Sommermonaten soll schwer abbaubares Schnittgut verwertet und für diesen Zweck adäquat aufbereitet werden. In den Wintermonaten soll dann durch die Zufuhr leicht umsetzbarer Substrate die Anlagenleistung wieder gesteigert werden. Zusätzlich zur Saisonalisierung kann durch Gas- und Wärmespeicherkapazitäten eine kurzfristige Bereitstellung von Flexibilität in der Gasnutzung erfolgen. Die Betriebskonzepte werden für verschiedene Landschaften und Naturräume anhand von Beispielen aus Baden-Württemberg und Brandenburg geprüft und ihre Transferpotenziale für andere Bundesländer bestimmt. Dazu wird mit Praxisakteuren zusammengearbeitet. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen werden Umsetzungspotenziale für Biogasanlagen in Deutschland abgeleitet.

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