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Bioökonomie

Biogaspotenzial der Biomasse zu wenig genutzt - wo stockt es?

BIogas-Kleinanlage-Gülle
Dr. Thomas Venus, Dr. Mathias Effenberger, LfL Landtechnik, Johannes Blattenberger, Prof. Dr. Diana Hehenberger-Risse, HAW Landshut
am Freitag, 03.06.2022 - 09:30

Die Verwertung von Wirtschaftsdünger in Biogasanlagen bringt sowohl aus betrieblicher als auch aus gesellschaftlicher Perspektive Vorteile. Dennoch stockt es bei kleinen Biogasanlagen für Mist und Gülle.

Gülle-Biogasanlagen haben eine Vielzahl an Vorteilen. Jedoch bleiben trotz wirtschaftlicher Anreizmaßnahmen (Sondervergütung, Investitionsförderung) und steigender Preise für fossile Kraftstoffe die Potenziale im Bereich der Wirtschaftsdüngervergärung weitestgehend ungenutzt und es werden nur wenige güllebasierte Biogasanlagen im unteren Leistungsbereich neu gebaut. Die Hochschule Landshut untersucht deshalb zusammen mit der LfL, welche Motive und Hindernisse bei viehhaltenden Landwirten für den Bau solcher Kleinanlagen bestehen.

Im Vergleich zur herkömmlichen Lagerung kann durch die Vergärung und anschließende energetische Verwertung von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen die Freisetzung von Treibhausgasen vermieden und zugleich Biogas als erneuerbarer Energieträger erzeugt werden. Schätzungen des Deutschen Biomasseforschungszentrums zufolge wird derzeit etwa ein Drittel der in Deutschland anfallenden Gülle in Biogasanlagen verwertet, wobei die Bundesregierung im Klimaschutzplan 2030 eine deutliche Erhöhung dieses Anteils vorsieht.

Großes Potenzial für den Klimaschutz

Besonders kleinen und mittelgroßen Betrieben der Milchvieh- bzw. Rinderhaltung wird ein großes Potenzial für synergetische Effekte im Betrieb und für die Vermeidung von Treibhausgasemissionen aus dem Wirtschaftsdüngermanagement beigemessen. Diese Betriebe lagern Gülle oder Mist bis zur Ausbringung meist unbehandelt über mehrere Monate. Bei der offenen Lagerung werden unter anderem Ammoniak und Methan freigesetzt. Zwar lassen sich die Emissionen durch eine gasdichte Abdeckung der Lagerbehälter (z. B. Güllegruben) kurzfristig mindern, mittel- oder langfristig gelangt das unter der Abdeckung gebildete Gasgemisch jedoch in die Atmosphäre.

Die Lösung zur Vermeidung der Methanemissionen während der Lagerung klingt einfach: eine kleine Hof-Biogasanlage auf möglichst vielen viehhaltenden Betrieben. Ein Problem hierbei ist allerdings die sehr geringe Energiedichte von Mist und Gülle, insbesondere im Vergleich zu nachwachsenden Rohstoffen (z. B. Mais). Daraus resultieren wirtschaftliche Nachteile bei der Biogaserzeugung.

Sondervergütung eingeführt

Aus diesem Grund wurde mit der Novelle des EEG im Jahr 2012 eine Sondervergütungsklasse für sogenannte Güllekleinanlagen mit einem Gülleanteil von mindestens 80 Masse-% im Jahresdurchschnitt und einer installierten elektrischen Leistung von maximal 75 kW eingeführt. Diese gilt für 20 Jahre und blieb in den EEG-Novellierungen 2014, 2017 und 2021 mit Änderungen erhalten. Im aktuellen EEG 2021 beträgt die zulässige installierte elektrische Leistung für Güllekleinanlagen maximal 150 kW, wobei ab 100 kW eine doppelte Überbauung verpflichtend ist. Die Höhe der Sondervergütung beträgt aktuell 22,23 ct je eingespeister Kilowattstunde elektrischer Energie mit einer jährlichen Degression von 0,5 % ab dem 1. 7. 2022. Zusätzlich haben Güllekleinanlagen ab 100 kW einen Anspruch auf den Flexibilitätszuschlag in Höhe von 65 €/kW.

Im Entwurf des geplanten EEG 2023 soll die Festvergütung zwar für Anlagen bis 150 kW geöffnet werden, allerdings soll die Vergütung für Anlagen zwischen 75 und 150 kW auf 19 ct/kWhel abgesenkt werden. Außerdem sieht der Entwurf vor, dass der Einsatz von Kleegras bis zu 10 Prozentpunkten der Erfüllung des Gülleanteils von 80 % angerechnet werden kann. Anlagen können seit dem 1. Februar 2022 zusätzlich durch eine Investitionsförderung für Maßnahmen zur Reduzierung von Emissionen aus der Tierhaltung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft gefördert werden.

Biogasleistung hängt von vielen Faktoren ab

Trotz dieses wirtschaftlichen Anreizes betreibt derzeit nur etwa einer von hundert Rinderbetrieben in Bayern eine Kleinanlage basierend auf Mist oder Gülle, denn den Betrieben fehlen aufgrund ihrer geringen Bestandsgrößen häufig die notwendigen Mengen an Wirtschaftsdüngern zum wirtschaftlichen Betrieb einer solchen. Die Wirtschaftlichkeitsschwelle hängt neben der Herdengröße von einer Vielzahl an Faktoren ab. Je nach Haltungsform, Entmistungssystem, Art der Einstreu und Milchleistung kann die elektrische Biogasleistung, die auf Basis eines Tierbestandes von 100 Großvieheinheiten erzeugt werden kann, zwischen 8 und 25 kW schwanken.

Einzelne Beispiele aus der Praxis zeigen, dass eine reine Gülleanlage bereits auf Basis von 120 Großvieheinheiten mit einer installierten elektrischen Leistung von 30 kW profitabel betrieben werden kann. Das entspricht in etwa einem Bestand von 80 Kühen einschließlich Nachzucht. Bei einer EEG-Vergütung von 22,23 ct/kWhel und ca. 8000 Volllaststunden im Jahr liegen die Einnahmen für eine 30-kW-Anlage bei etwa 50 000 € im Jahr. Die Kosten hingegen können sehr stark variieren.

Reine Gülleanlage versus 80/20-Anlage

Zwar fällt bei reinen Mist- oder Gülleanlagen der Biogasertrag deutlich niedriger aus als bei der Zugabe von nachwachsenden Rohstoffen, jedoch ist die erforderliche Verweildauer des Substrats kürzer, sodass der Fermenter kleiner und kostengünstiger gebaut werden kann. Außerdem kann die vorhandene Güllegrube als Gärrestlager genutzt werden, wenn diese eine Leckageerkennung hat.

Im Vergleich zur ausschließlichen Vergärung von Gülle hat die Zugabe von bis zu 20 % Co-Substrat in eine sogenannte 80/20-Anlage neben einem wesentlich höheren Biogasertrag den Vorteil, dass beispielsweise auch Futtermittel von schlechter Qualität sinnvoll verwertet werden können. Für Mastschweinebetriebe bietet sich auch Körnermaisstroh als Co-Substrat an.

Daneben gibt es eine Reihe weiterer Motive, die für kleine Hofbiogasanlagen sprechen, wie der Wegfall von Festmistausbringungstechnik, die (teilweise) Deckung des betrieblichen Strombedarfs, die Reduzierung des Mineraldüngerbedarfs sowie eine finanzielle Kontinuität durch die im EEG garantierte Einspeisevergütung.

Projekt zur Kostenreduktion

Trotz der vielen Vorteile stellen die hohen Anschaffungskosten für Landwirte häufig ein erhebliches Investitionshindernis dar. In diesem Zusammenhang fördert das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Kleine Biogasanlagen aus textilen Materialien“ (Projektlaufzeit bis 12/2023).

Hauptziel in diesem Projektverbund (Landmaschinenschule Landshut-Schönbrunn, Finsterwalder Umwelttechnik, Agrotel, Institut für Landtechnik und Tierhaltung der LfL) unter der Leitung der Hochschule Landshut ist es, die Herstellungs- und Betriebskosten für kleine Hofbiogasanlagen gegenüber bestehenden Anlagen vergleichbarer Größe deutlich zu reduzieren. Hierdurch soll eine wirtschaftliche Betriebsweise von Biogasanlagen gerade für kleinere landwirtschaftliche Betriebe (ab ca. 50 bis 60 GV) ermöglicht werden.

Dazu entwickelt das Forschungsteam ein Anlagenkonzept, bei dem der Fermenter nicht wie sonst üblich als Beton- oder Stahlbehälter, sondern als Erdbecken mit einer mehrschichtigen Auskleidung aus textilen Materialien in doppelwandiger Ausführung mit Leckageerkennungssystem, externer Beheizung und Umwälzung ausgeführt werden soll. Noch in diesem Jahr soll eine Pilotanlage mit einer installierten elektrischen Leistung von 16 kW auf dem Betrieb des Ausbildungszentrums in Landshut-Schönbrunn in Betrieb gehen.

Wie viel Potenzial gibt es noch?

Teil des Projektes ist die Abschätzung des Gesamtpotenzials für kleine Hofbiogasanlagen in Bayern für eine Minderung der Treibhausgasemissionen und eine nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft. Dazu führt das Forschungsteam eine webbasierte Umfrage durch, um die Motive und Hemmnisse von Landwirten für bzw. gegen den Bau einer kleinen Gülle-basierten Hofbiogasanlage zu ermitteln.

Umfrage

Wenn Sie Interesse am Thema kleine Hofbiogasanlagen bzw. Güllekleinanlagen haben, die Forschung unterstützen möchten und erfahren möchten, was andere Landwirte von dem Thema halten, dann nehmen Sie bitte an der Befragung: „Güllekleinanlagen in Bayern – Landwirte Befragung“ teil. Zur Umfrage gelangen Sie über dlv-agrar.de/gkafrage.