Das Projekt "Optimierung der Biogaserzeugung aus Energiepflanzen Mais und Kleegras" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landtechnik durchgeführt. Mais und Kleegras haben für die Biogaserzeugung eine zentrale Bedeutung. Für die Wirtschaftlichkeit sind entscheidend: Methanausbeute aus den Gärrohstoffen, Methanertrag pro Hektar und richtige Fermentergröße. Die Kenntnis über den spezifischen Methanertrag und den Methanhektarertrag von Kleegrasmischungen und Mais sind daher für Investitionsentscheidungen und für die Leistungsauslegung von Biogasanlagen vordringlich wichtig. Der Stoff- und Energieumsatz bei der anaeroben Vergärung von Kleegrasmischungen und Mais wurde im Eudiometer-Batch-Experiment bei 40 Grad C untersucht. Zum Einsatz kamen früh bis spätreife Silomaissorten vom Trockenstandort Groß-Enzersdorf und vom Gunststandort Ludersdorf/Steiermark. Bei Kleegras wurden Feldfutter-Intensivmischung (IM) und Kleegrasmischung (KM) vom Standort Gumpenstein/Ennstal verwendet. Ernte und Ertragsermittlung erfolgten zu drei verschiedenen Vegetationszeitpunkten. Der Einfluss der Silage- und Heubereitung auf das Methanbildungvermögen wurde untersucht. Zur praktischen Kalkulation des Methanbildungsvermögens und des Energiestoffwechsels der Gährrohstoffe wurde ein neues System - das Methanenergiewertsystem (MEWS) - entwickelt. Es basiert auf der Kenntnis des Methanbildungsvermögens von Biomasse bei bekannten Gehalten der Inhaltsstoffe Rohprotein (XP), Rohfett (XF), Rohfaser (XL) und N-freie Extraktstoffe (XX). Mit dieser, für die Biogaserzeugung neuen Methode wird die Bewertung des Methanbildungsvermögens von Gärrohstoffen anhand der Konzentration ihrer Inhaltsstoffe möglich. Das Methanbildungsvermögen der Maissorten war wesentlich vom Gehalt und dem Verhältnis der Nährstoffkomponenten zueinander abhängig. Dies wird am stärksten vom Stadium der Vegetationsentwicklung der Pflanzen beeinflusst. Besonders gut eignen sind Sorten mit hohem Eiweiß- und Fettgehalt und hohem standortspezifischem Biomassebildungsvermögen. Die Silomaissorten des Standortes Ludersdorf zeigten in Bezug auf die Ertragsfaktoren Biomasseertrag, spezifisches Methanbildungsvermögen und Methanhektarertrag zum optimalen Erntezeitpunkt Werte zwischen 20,76 t oTS/ha und 34,57 t oTS/ha, 205,83 Nl CH4/kg oTS und 261,05 Nl CH4/kg oTS, 5.288 Nm3 CH4/ha und 8.529 Nm3 CH4/ha. Der optimale Erntetermin war im Vegetationsstadium Teigreife der Körner erreicht (Ausnahme Ribera und Phönix: Milchreife der Körner). Bis zum Vegetationsstadium Vollreife der Pflanzen nahm der Methanhektarertrag im Vergleich zum Optimum durch Bruchverluste und Rückgang der spezifischen Methanbildung um bis zu 40 Prozent ab. Bei Mais bewirkte die Silagebereitung im Vergleich zur Nutzung frischer, nicht konservierter Biomasse einen Mehrertrag an Methan von 15 Prozent. Nach 39 bis 42 Gärtagen waren 95 Prozent der maximal erreichbaren Methanmenge aus den Silomaissilagen gebildet worden. Bei den untersuchten Kleegrasmischungen gab es nur geringe Unterschiede im spezifischen Methanbildungsvermögen, in den Rohnährstoffgehalten und im Nährstoffmuster. U.s.w.
Das Projekt "Biogaserzeugung aus Energiepflanzen von nachhaltigen Fruchtfolgesystemen in der Steiermark und Ermittlung der Wirtschaftlichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landtechnik durchgeführt. Das Ziel des Projektes war es, optimale Gärrohstoffmischungen aus Energiepflanzen von typischen Standort- und Erzeugungsbedingungen der Steiermark für die Biogasproduktion zu ermitteln. Dazu wurden fünf verschiedene Energiepflanzenarten eingesetzt: (1) Zuckerrüben, (2) Mais (Silo- und Körnermais), (3) Sonnenblumen, (4) Ackerfutter (Kleegras) und (5) Getreide (Grünroggen). Alle Energiepflanzenarten wurden in Landessortenversuchen der Landeskammer für Land- und Forstwirtschaft Steiermark angebaut, geerntet und der Biomasseertrag ermittelt. Für die nachfolgenden Untersuchungen im Labor wurden alle Energiepflanzen als Silagen konserviert. Eine Ausnahme bildete der Körnermais, er wurde als CCM (Corn-Cob-Mix) eingesetzt. Neben den Energiepflanzen wurden als weitere Gärrohstoffe Schweinegülle und Rohglyzerin (Nebenprodukt der Bioethanolerzeugung) verwendet. Alle Gärrohstoffe wurden alleine und in Mischungen untersucht. Die eingesetzten Mischungen unterschieden sich in ihrem Eiweiß-Energie-Verhältnis. Es gab drei Blöcke: Block 1 - energie-betonte Mischungen (Mischungen 2 bis 5), Block 2 - eiweißbetonte Mischungen (Mischungen 6 bis 9) und Block 3 - Varianten mit ausgeglichenem Eiweiß-Energie-Verhältnis (Mischungen 10 bis 13). Der Mischung 1 (eine Mischung aus Maissilage, CCM und Schweinegülle) wurde zusätzlich 4 Prozent Rohglyzerin als ertragssteigernder Zusatzstoff beigemischt. In allen Gärrohstoffen wurden Inhaltstoffanalysen durchgeführt, um eine genaue Charakterisierung der Gärsubstrate zu haben. Basierend auf DIN 38414 und VDI 4630 (2006) wurden Stoff- und Energiewechsel der Gärrohstoffe und Mischungen während einer Vergärung von mindestens 40 Tagen bei 38Grad C gemessen. In den Fermentern wurde die Zusammensetzung an flüchtigen Fettsäuren bestimmt, der pH-Wert gemessen sowie der Gehalt an Methan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak im Biogas. Inhaltsstoffanalysen wurden auch in allen Gärrückständen durchgeführt, um den Düngewert feststellen zu können. Der Abbaugrad der TS und oTS sowie der energetische Wirkungsgrad der Methanbildung wurden berechnet, die hydraulische Verweilzeit aus der zeitlichen Entwicklung des gebildeten Biogases abgeleitet. Der spezifische Biogas- und Methanertrag wurde bestimmt. Bei Monofermentation der Gärrohstoffkomponenten zeigte CCM mit 344 lN/kg oTS den höchsten spezifischen Methanertrag. Durch Kofermentation wurde dieser Wert noch übertroffen. Mit vier Mischungen wurde ein spezifischer Methanertrag der über 380 lN/kg oTS lag erzielt (Mi-schung 13: 427 lN/kg oTS, Mischung mit dem höchsten Anteil an Maissilage; Mischung 8 und 9: 395 bzw. 386 lN/kg oTS, Mischungen mit hohem Anteil an Kleegras- und Grünroggensilage; Mischung 1: 383 lN/kg oTS, Mischung mit Rohglyzerinzulage). Für diese vier Mischungen konnten auch die höchsten Kofermentationseffekte von +39 bis +49 Prozent bestimmt werden. U.s.w.
Das Projekt "Biogaserzeugung aus Schilfgras und Biomasse von extensiven Naturschutzflächen des Nationalparks Neusiedlersee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landtechnik durchgeführt. Bei der gemeinsamen Vergärung von Wirtschaftsdüngern und Energiepflanzen in Biogasanlagen könnten in Österreich jährlich etwa 4900 GWh elektrischer Strom und 6700 GWh Wärme erzeugt werden. Aus der Sicht des Klimaschutzes kommt der Biogaserzeugung aus Wirtschaftsdüngern und Energiepflanzen ein hoher Stellenwert zu. Jährlich können klimarelevante Emissionen um mehr als 5 Mio. t CO2- Äquivalente vermindert werden. In der vorliegenden Untersuchung wurden folgende 4 Pflanzengruppen, nämlich Schilf, Gras von extensiven Naturschutzflächen, Makrophyten und Algen untersucht: Auf der Basis der nun vorliegenden Untersuchungsergebnisse können für die Biogaserzeugung aus Schilf, Gras, Makrophyten und Algen folgende Schlüsse abgeleitet werden: - Einfluss der Silagebereitung: Die Silierung von rohfaserreichem Schilf und Gras bewirkte eine Erhöhung des spezifischen Biogas- und Methanertrages im Vergleich zur frischen Biomasse. Im Gegensatz dazu bewirkte die Silagebereitung bei proteinreichen Makrophyten und Algen, die einen geringen Rohfasergehalt besitzen, einen leichten Rückgang im spezifischen Biogas- und Methanertrag im Vergleich zu frischer Biomasse. - Prozessparameter:Es konnten im Verlauf der Gärung keine Hemmungen des anaeroben Stoffwechsels beobachtet werden die auf die verwendeten Pflanzen zurückzuführen wären. Während des gesamten Versuches lag der pH-Wert im optimalen Bereich für den Gärungsprozess. - Gasqualität:Der Methangehalt im Biogas lag zwischen 43,3 und 53,5 Vol. Prozent. Das rohfaserreiche Schilf und Gras zeigte einen generell geringeren Methangehalt als die proteinreichen Makrophyten und Algen. - Methanertrag:Die Versuchsergebnisse zeigen, dass alle untersuchten Biomassen für eine anaerobe Vergärung in Biogasanlagen gut geeignet sind, liefern vergleichsweise hohe Biogas- und Methanerträge und stellen somit ein wertvolles Energiepotenzial dar. - Verweilzeit: Die Ermittlung der notwendigen Verweilzeit spielt bei der Dimensionierung der Biogasanlagen eine bedeutende Rolle. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass für die Vergärung von Schilf und Gras eine minimale Verweilzeit von 30 Tagen erforderlich ist. Für die Vergärung von Algen und Makrophyten ist eine minimale Verweilzeit von 20 Tagen zu empfehlen. In den praktischen Biogasanlagen kommt es zur täglichen Einbringung von Substraten und somit zum Nährstoffüberschuss der sich negativ auf die Verweilzeit auswirken kann. Daher sollte für die Biogasanlagen ein Zuschlag für die Verweilzeit von + 10 bis 15 Prozent verwendet werden.
Das Projekt "Optimierung der Methanerzeugung aus Energiepflanzen mit dem Methanenergiewertsystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Landtechnik durchgeführt. Das vorliegende Projekt untersucht den Methanertrag der Energiepflanzen Sonnenblumen, Wiesengras, Weizen, Triticale, Roggen und Mais. Alle Energiepflanzen wurden im Verlauf der Vegetation zu vier bis sechs verschiedenen Zeitpunkten geerntet. Zu jedem Erntezeitpunkt wurden Ertragsmessungen durchgeführt, sowie Biomasseproben zur Silagenbereitung und späteren Inhaltsstoffanalyse gewonnen. Die spezifische Methanausbeute wurde mit Hilfe von Eudiometer-Messzellen bestimmt. Für alle untersuchten Energiepflanzen wurden der Methanhektarertrag und der optimale Erntezeitpunkt ermittelt. Von den untersuchten Energiepflanzenarten zeigte Mais die höchsten Biomasse- und Methanerträge je Hektar (bis 31 t TM ha-1 und bis 12.657 Nm3 CH4 ha-1). Mit Sonnenblumen wurden rund 30 Prozent des Methanhektarertrages von Mais erzielt und mit Getreide oder intensiv bewirtschafteten Wiesengras ca. 26,5 Prozent. Innerhalb der Energiepflanzenarten zeigten sich Variationen im Methanhektarertrag von 6 bis 38 Prozent, abhängig von Sorte, Anbaustandortes, Bewirtschaftungsintensität oder Erntezeitpunktes. Der richtigen Sortenwahl und dem optimalen Erntetermin kommt für eine wirtschaftliche Biogaserzeugung eine große Bedeutung zu. Die Wirkung von Vorbehandlungsmaßnahmen (Ansäuerung, Hitzebehandlung, Mikrowellenbestrahlung, Tonmineralenzugabe) auf die spezifische Methanausbeute wurde untersucht. Die Hitze, Mikrowellen und Säure sollen einen Voraufschluss der Rohfaserfraktion bewirken und so die Verfügbarkeit der Nährstoffe verbessern. Die Ergebnisse deuten an, dass diese Wirkung nur bei Wiesengras und Sonnenblumen zu erreichen ist, nicht aber bei Getreide. Durch Tonmineralzusatz wurde die spezifische Methanausbeute aller Energiepflanzen gesteigert. Die im ermittelten optimalen hydraulischen Verweilzeiten lagen zwischen 20 (Getreideganzpflanzensilagen) und 42 Tagen (Sonnenblumensilagen). Diese Ergebnisse müssen in weiterführenden Untersuchungen mit dynamischen Systemen verifiziert werden. Mit den Daten aus dem vorliegenden Projekt konnte das Methanenergiewertmodell für Mais soweit fortgeführt werden, dass es nun in der Praxis eingesetzt werden kann. Die Datengrundlage für die Schätzung des Methanenergiewertes von Getreide, Sonnenblumen und Wiesengras erfordert für die Praxisreife weitere Untersuchungen. Der Einfluss des Eiweiß:Energie-Verhältnisses auf das spezifische Methanbildungsvermögen und auf die Biogasqualität wurde mit Hilfe von Mischungen aus eiweißreicher Kleegrassilage und energiereicher Maissilage untersucht. Es zeigte sich, dass je höher der Anteil an Maissilage in der Mischung lag, desto höher war der spezifische Methanertrag und je höher der Einweißgehalt bzw. der Anteil an Kleegrassilage in der Gärgutmischung, desto niedriger lag der Methangehalt im produzierten Biogas und desto höher der Schwefelwasserstoff- und Ammoniakgehalt. usw.