Ein praxisorientiertes Modell für die Analyse der Treibhausgas- und Energiebilanz landwirtschaftlicher Biogasanlagen
DOI:
https://doi.org/10.15150/lt.2019.3214Abstract
Im vorliegenden Artikel stellen wir eine Anwendung für die Abschätzung und Bewertung der Treibhausgas (THG)- und Energiebilanz landwirtschaftlicher Biogasketten vor, die sich insbesondere an Betreiber von Biogasanlagen richtet. Die Entwicklung erfolgte mit dem vorrangigen Ziel, verständlich zu machen, welches die wesentlichen Quellen für THG entlang der Biogaskette sind und wie diese vermindert werden können. Erst an zweiter Stelle stand die möglichst verlässliche Berechnung eines Zahlenwertes für die betriebsspezifischen CO2-Äquivalent(CO2e)-Emissionen der Energiebereitstellung aus Biogas. Im Modell werden die wesentlichen Quellen für Treibhausgase entlang der Biogas-Prozesskette berücksichtigt und zueinander ins Verhältnis gesetzt. Hierbei sind die Bilanzierung der Substratbereitstellung und der energetischen Verwertung des Biogases rechnerisch entkoppelt. Anhand der Daten von zehn Biogasbetrieben aus dem Bayerischen Biogas-Monitoring werden die Möglichkeiten und Grenzen der Anwendung diskutiert.
Literaturhinweise
AGEB (2018): Auswertungstabellen zur Energiebilanz Deutschland 1990 bis 2017. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (AGEB), Berlin/Köln. https://ag-energiebilanzen.de/index.php?article_id=29&fileName=ausw_30jul2018_ov.pdf, acessed on 8 Apr 2019
Aschmann, V.; Effenberger, M. (2012): Verlauf des elektrischen Wirkungsgrades Biogas betriebener BHKW über die Betriebsdauer. Abschlussbericht an das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, FKZ: K/08/01. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising
Bacenetti, J.; Negri, M.; Fiala, M.; González-García, S. (2013): Anaerobic digestion of different feedstocks: Impact on energetic and environmental balances of biogas process. Sci. Total Environ. 463-464C: pp. 541-551, http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.06.058
Bachmaier, H.; Effenberger, M.; Gronauer, A.; Boxberger, J. (2013): Changes in greenhouse gas balance and resource demand of biogas plants in southern Germany after a period of three years. Waste Manag. Res. 31(4), pp. 368-375, http://dx.doi.org/10.1177/0734242X12465460
Bachmaier, J.; Effenberger, M.; Gronauer, A. (2010): Greenhouse gas balance and resource demand of biogas plants in agriculture. Eng. Life Sci. 10(6), pp. 560-569, http://dx.doi.org/10.1002/elsc.201000073
Bachmaier, H.; Effenberger, M.; Lehner, A.; Gronauer, A. (2008): Klimabilanz von Praxis-Biogasanlagen. In: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL) (Hrsg.): Bewertung nachwachsender Energieträger, KTBL-Vortragstagung, Aschaffenburg: 08./09.10.2008, S. 194-200
Bachmaier, J. (2012): Treibhausgasemissionen und fossiler Energieverbrauch landwirtschaftlicher Biogasanlagen. Eine Bewertung auf Basis von Messdaten mit Evaluierung der Ergebnisunsicherheit mittels Monte-Carlo-Simulation. Dissertation, Universität für Bodenkultur Wien, Department für Nachhaltige Agrarsysteme, http://permalink.obvsg.at/bok/AC07814917, acessed on 8 Apr 2019
Dong, H.; Mangino, J.; McAllister, T.A.; Hatfield, J.E.; Johnson, D.E. et al. (2006): Chapter 10: Emissions from Livestock and Manure Management. In: International Panel on Climate Change (IPCC) (Hrsg.) (2006): IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 4: Agriculture, Forestry and Other Land Use, Kanagawa
Dreher, M.; Memmler, M.; Rother, S.; Schneider, S.; Böhme, D. (2012): Bioenergie - Datengrundlagen für die Statistik der erneuerbaren Energien und Emissionsbilanzierung. Ergebnisbericht zum Workshop vom Juli 2011. Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau
Ebertseder, F.; Lichti, F. (2015): Entwicklung einer Methode zur Abschätzung der tatsächlichen Restgasbildung von Gärrestlagern und dessen Validierung in der Praxis. Abschlussbericht an das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising
Ebertseder, F.; Kissel, R.; Lehner, A.; Rivera Gracia, E.; Bachmaier, H. et al. (2012): Monitoring und Dokumentation von Praxis-Biogasanlagen. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) (Hrsg.), Schriftenreihe der LfL, Nr. 8/2012, Freising
Effenberger, M.; Gronauer, A.; Bachmaier, J. (2006): Biogastechnologie zur umweltverträglichen Flüssigmistverwertung und Energiegewinnung in Wasserschutzgebieten. Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) (Hrsg.), Schriftenreihe der LfL, Nr. 23/2006, Freising
Effenberger, M.; Maze, M.; Zerhusen, B. (2014): Klassifizierung der Treibhausgas- und Energiebilanz landwirtschaftlicher Biogasanlagen („THG-Rechner Biogas“). Abschlussbericht an das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten. FKZ: N/11/33. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising
Forster, P.; Ramaswamy, V.; Artaxo, P.; Berntsen, T.; Betts, R. et al. (2007): Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In: Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (Hrsg.) (2007): Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Cambridge/New York
Hijazi, O.; Munro, S.; Zerhusen, B.; Effenberger, M. (2016): Review of life cycle assessment for biogas production in Europe. Renew. Sustain. Energ. Rev. 54, pp. 1291-1300, http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.013
IINAS (2017): GEMIS - Globales Emissions-Modell integrierter Systeme/Global Emissions Model for Integrated Systems. Version 4.8. International Institute for Sustainability Analysis and Strategy (IINAS), http://iinas.org/gemis-de.html, acessed on 10 Feb 2017
IPCC (2013): Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I. In: Stocker, T.F.; Qin, D.; Plattner, G.-K.; Tignor, M.; Allen, S.K. et al. (Hrsg.) (2013): Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Cambridge, UK/New York, USA
Kissel, R.; Adikaram, K.K.L.B.; Pohl, A.; Rivera Gracia, E.; Effenberger, M. (2015): Betriebs-Monitoring: Vergleichende Untersuchung für die Einwerbung und Vergärung von Grünlandaufwüchsen - Schwerpunkt Anlagen-Monitoring. Abschlussbericht an das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten. FKZ K/11/05. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising
KTBL (2014): KTBL-Feldarbeitsrechner. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), http://daten.ktbl.de/feldarbeit/entry.html, acessed on 1 Dec 2014
Lansche, J.; Müller, J. (2011): Ökobilanz der Biogaserzeugung auf dem Unteren Lindenhof der Universität Hohenheim/Life cycle assessment of biogas production at the research plant Unterer Lindenhof of the Universität Hohenheim. Landtech./Agric. Eng. 66 (3), pp. 216-219, http://dx.doi.org/10.15150/lt.2011.400
Lehner, A.; Effenberger, M.; Gronauer, A. (2010): Optimierung der Verfahrenstechnik landwirtschaftlicher Biogasanlagen. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) (Hrsg.), Schriftenreihe der LfL, Nr. 2/2010, Freising
Lehner, A.; Effenberger, M.; Kissel, R.; Gronauer, A. (2009): Restgaspotenzial in Gärresten aus landwirtschaftlichen Biogasanlagen/Residual biogas yield of digestate from agricultural biogas plants. Landtech./Agric. Eng. 64(5), pp. 330-332, http://dx.doi.org/10.15150/lt.2009.686
Lichti, F.; Tappen, S. (2019): Innovations- und Forschungsprojekt Intervallbetrieb Biogasanlage Grub: Einrichtung und Erprobung des Intervallbetriebs der Biogasanlage an der Versuchsstation Grub. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), https://www.lfl.bayern.de/ilt/umwelttechnik/biogas/096137/index.php, acessed on 12 Feb 2019
Lichti, F.; Tappen, S.; Schober, J. (2018): Einrichtung und Erprobung des Intervallbetriebs der Biogasanlage an der Versuchsstation Grub. Abschlussbericht zum Vorhaben N/14/13 an das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising
Maze, M.; Zerhusen, B.; Effenberger, M. (2017): Database Approach for Simulating the Produced Greenhouse Gas Emissions from Biogas Plants. Chem. Eng. Trans. 58, pp. 595-600, http://dx.doi.org/10.3303/CET1758100
Neeft, J.; Muisers, J.; Gerlagh, T.; Calderón, C.; Jossart, J.-M. et al. (2015): BioGrace-II Publishable final report. Project funded by the Intelligent Energy Europe Programme, Contract number: IEE/11/733/SI2.616371, http://biograce.net/app/webroot/biograce2/img/files/BioGrace-II_-_Final_publishable_report.pdf, acessed on 8 Apr 2019
Normenausschuss Grundlagen des Umweltschutzes (NAGUS) im DIN (2016): Umweltmanagement – Ökobilanz – Anforderungen und Anleitungen (ISO 14044:2006); Deutsche und Englische Fassung EN ISO 14044:2006. Berlin, Beuth-Verlag
Oechsner, H.; Ruile, S; Schmitz, S. (2015): Abbauleistung von landwirtschaftlichen Biogasanlagen - Restgaspotenzialuntersuchung an 25 Anlagen. In: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL) (Hrsg.): Biogas in der Landwirtschaft - Stand und Perspektiven, Potsdam: 22.-23.09.2015
Reinhold, G. (2013): Biogaserzeugung in Regionen mit niedrigem Tierbesatz. Verfahrenstechnische, ökonomische und umweltseitige Einordnung und Wirkungen der Biogaserzeugung in Thüringen - Abschlussbericht Projekt Nr. 96.08. Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL)
Schmehl, M.; Hesse, M.; Geldermann, J. (2012): Ökobilanzielle Bewertung von Biogasanlagen unter Berücksichtigung der niedersächsischen Verhältnisse. Research Paper Nr. 11. Georg-August-Universität, Göttingen
Scholwin, F.; Michel, J.; Schröder, G.; Kalies, M. (2006): Ökologische Analyse einer Biogasnutzung aus nachwachsenden Rohstoffen. Institut für Energetik und Umwelt GmbH, Leipzig
Streicher, G.; Kliche, R.; Buschmann, A.; Pohl, A.; Effenberger, M. (2016): Monitoring von Biogasanlagen - Diversifizierung der Einsatzstoffe und Verfahrenstechnik. Abschlussbericht an das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (FKZ: EW/12/03). Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising
UBA (2019): Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen 1997-2017 – Endstand zur Berichterstattung 2019. Umweltbundesamt (UBA), Dessau-Roßlau, https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/treibhausgas-emissionen, acessed on 18 Sept 2019
VDI (2012): VDI 4600 - Kumulierter Energieaufwand (KEA) Begriffe, Berechnungsmethoden. Verein Deutscher Ingenieure (VDI), Düsseldorf
Vetter, A.; Arnold, K. (2010): Klima- und Umwelteffekte von Biomethan: Anlagentechnik und Substratauswahl. Wuppertal Institut für Klima - Umwelt - Energie GmbH, Wuppertal
Vogt, R.; Gärtner, S.; Münch, J.; Reinhardt, G.; Köppen, S. (2008): Optimierungen für einen nachhaltigen Ausbau der Biogaserzeugung und -nutzung in Deutschland. Endbericht mit Materialband. Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH (ifeu), Heidelberg/Leipzig/Berlin/Darmstadt
