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Minderungspotenziale zu Treibhausgas- und Luftschadstoff-Emissionen aus der Nutztierhaltung unter besonderer Berücksichtigung ernährungsbezogener Faktoren (MiNutE)

Zielsetzung: Das übergeordnete Ziel des Projektes umfasst die Analyse von Minderungspotenzialen, die für Treibhausgas- und Luftschadstoff- Emissionen aus der Nutztierhaltung realisiert werden können. Wegen ihrer substanziellen Veränderungen in den letzten zwei Jahrzehnten sollen ernährungsbezogene Faktoren besonders berücksichtigt werden. Neben einer Optimierung von Fütterungsaspekten sind vor allem auch damit verbundene Veränderungen in der Nährstoffeffizienz und den Ausscheidungen an Stickstoff und potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen relevant. Die Ergebnisse des gegenständlichen Vorhabens sollten dahingehend entwickelt werden, dass sie für die folgende Implementierung in die Österreichische Luftschadstoffinventur (OLI; für Luftschadstoffe und Treibhausgase) genutzt werden können. Durch die Zusammenführung relevanter Datengrundlagen und anschließender Modellierung der Minderungspotenziale nach Emissions-Stoffgruppen und Maßnahmen(paketen) entsteht eine konsolidierte Datenbasis unter Berücksichtigung diverser internationaler und nationaler Richtlinien zur Ermittlung von Emissionen, die nationale statistische Daten, den Stand des Wissens in der (inter-) nationalen Fachliteratur, repräsentative Daten von Erzeugerverbänden (z.B. ZAR, Efficient cow), Daten von Futtermittelanalysen und Rationsberechnungen von Praxisbetrieben durch einen Konsortialpartner aus der Futtermittelwirtschaft (Fa. Fixkraft) inkludiert. In Folge kann diese Datenbasis im Bedarfsfall durch Expert/inn/en-Interviews mit u.a. Fütterungsberater/inne/n der Landwirtschaftskammern, Arbeitskreis-Betreuer/inne/n und zusätzliche Datenerhebungen auf landwirtschaftlichen Betrieben um spezifische Aspekte erweitert werden. Erwartete Ergebnisse umfassen aktualisierte und repräsentative Werte zu aufgenommenen Stickstoff (N)- und Futterenergiemengen, ausgeschiedenen N-Mengen (nitrogen excreted, Nex) und ausgeschiedenen Mengen an potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen (volatile solids excreted, VSex). Ebenso werden zu ausgesuchten Parametern und relevanten Tierkategorien Entwicklungen über die Zeitreihe (inklusive Trendprognosen) durch einen Vergleich mit vorangegangen Ergebnissen (siehe z.B. Gruber und Steinwidder 1996) abgeleitet. Minderungspotenziale für NH3-, NOX-, N2O- und CH4-Emissionen aus Wirtschaftsdüngern und enterogener Fermentation werden abgeschätzt. (Text gekürzt)

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Entwicklung, Errichtung und Erprobung eines modularen Biogasanlagenkonzeptes im Containerrastermaß

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Errichtung und Erprobung eines modularen Biogasanlagenkonzeptes, welches den Aufbau von robusten, funktionssicheren und einfach zu betreibenden Kleinst-Biogasanlagen bis zu einer Leistung von kleiner als 30kWel für die energetische Nutzung von Wirtschaftsdünger ermöglicht. Eine Herausforderung und wesentlicher Grund dafür, dass bei den Kleinst- Biogasanlagen bisher die energetischen Potentiale bei der Substratverwendung von Wirtschaftsdünger nur unzureichend genutzt werden konnten, ist die Wirtschaftlichkeit; mit sinkender Anlagenleistung steigen die spezifischen Anlagenkosten. Hier setzt das Anlagenkonzept des angedachten Vorhabens an, in dem es eine konsequente Umsetzung einer seriellen Fertigung von Anlagenmodulen im Containerraster verfolgt. Die damit verbundenen Möglichkeiten, wie: - Reduzierung der Installationskosten beim Anlagenbetreiber durch einen hohen Vorferti-gungsgrad - Reduzierung der Anlagenkosten durch die Entwicklung von standardisierten Modulen und den Möglichkeiten der Serienfertigung - Kalkulierbare Logistikkosten durch den Bau der Module im standardisierten Containerraster bieten die Chance, die Kostennachteile kleiner Anlagen zum Teil zu kompensieren. Die Modularisie-rung und die damit verbundene Möglichkeit der Entwicklung von Produktvarianten in kurzer Zeit erlaubt es, auch in diesem Leistungssegment auf unterschiedliche Standortanforderungen (z.B. Substratmenge und - zusammensetzung) zu reagieren. Bei erfolgreicher Entwicklung der Module sind hier gegenüber der traditionellen projektorientierten Entwicklung Kostenvorteile möglich. Die zusätzliche Orientierung der kleinen Anlagen auf die Eigennutzung der erzeugten Energie ermöglichen bei derzeit steigenden Strompreisen bis zu 30 Cent/KWh und möglicher Nutzung der Abwärme für den Betreiber wirtschaftlich tragfähige Lösungen.

Development of a modelling system for prediction and regulation of livestock waste pollution in the humid tropics

Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.

Danpower GmbH – Wesentliche Änderung der Biogasanlage Meßdorf

Die Danpower Energie Service GmbH betreibt in der Altmark, Sachsen-Anhalt, zehn fast identische Biogasanlagen (BGA). Acht dieser zehn Anlagen sollen an ein geplantes Biogasleitungsnetz angeschlossen werden, welches am Standort Garlipp I im Gewerbegebiet „Der kurze Hagen“ in einer zentralen Biogasaufbereitungsanlage (BGAA) mündet. Die neu geplanten Maßnahmen werden am Standort der bestehenden Biogasanlage im Bereich des ursprünglichen Areals durchgeführt. Aus verfahrenstechnischen Erwägungen sowie aus Optimierungsgründen ergeben sich die nachfolgend beschriebenen technischen Änderungen am Standort Meßdorf. Die BGA wird im Rahmen der vorgenannten Modifikation des Verwertungswegs ebenfalls dem verfahrenstechnischen Stand der Technik angepasst. Bauteile, die der TA Luft unterliegen und vom aktuellen Antrag nicht betroffen sind, werden im Allgemeinen nach Ende der Standzeit auf den Stand der Technik gebracht bzw. bis zur entsprechenden Sanierungspflicht ausgetauscht. Dabei wird der bestehende Grubenspeicherfermenter mit einem neuen Gasspeichersystem (Trachluftdach - TLD) ausgestattet. Der zweite bestehende Rundbehälter mit neuer Rührwerkstechnik sowie erstmalig mit einem Gasspeichersystem (TLD) versehen. Durch diese Maßnahmen überschreitet die Anlage erstmalig einen Grenzwert des Anhangs I der 12. BImSchV. Bevor eine Einleitung in das neu geplante Biogasleitungsnetz erfolgen kann, muss das Biogas getrocknet und entschwefelt werden. Hierfür soll am Standort Meßdorf eine zusätzliche Gaskonditionierung installiert werden, welche eine Gastrocknung, Aktivkohlefilter, Verdichter und einen Steuerungscontainer umfasst. Des Weiteren soll der Mix an nachwachsenden Rohstoffen größtmöglich flexibilisiert werden, um die bestmögliche Auslastung der Anlage zu gewährleisten. Zukünftig sollen daher bis zu 14.000 t/a Substrat eingesetzt werden, welche nach der Stoffliste Anlage 2 der Einsatzstoffe nach Biomasseverordnung vom LfL Bayern genannt werden. Die genehmigte Rohbiogas-menge von 2,2 Mio. Nm³/a soll nicht geändert werden. Ferner soll zukünftig Wirtschaftsdünger in Form von Festmist als Einsatzstoff eingesetzt wer-den. Der Festmist wird in freien Bereichen des Fahrsilos entladen, zwischengelagert, wobei insgesamt eine Manipulationsfläche von 150 m² nicht überschritten wird. Die Lagerung erfolgt auf ca. 59 m² in einem mobilen Unterstand. Zur Erhöhung der Anlagenflexibilität wird außerdem ein Wärmepufferspeicher zur temporären Speicherung der bei dem BHKW-Verbrennungsmotor anfallenden thermischen Energie installiert.

Bebauungsplan Nr. 29 , "Biogasanlage Wathlingen", Urschrift, Gemeinde Wathlingen

Östlich der Ortslage von Wathlingen wurde eine Biogasanlage zur Erzeugung regenerativer Energie aus nachwachsenden Rohstoffen und Wirtschaftsdünger durch landwirtschaftliche Betreiber errichtet und auch bereits in Betrieb genommen. Mit der Aufstellung des Bebauungsplanes Nr. 29 „Biogasanlage Wathlingen“ sollen nun über die reine baurechtliche Privilegierung hinaus die planungsrechtlichen Voraussetzungen für dieses landwirtschaftliche Vorhaben ergänzt und dadurch eine entsprechend langfristige Betriebssicherheit für die Betreiber gewährleistet werden.

Bau und Betrieb einer Biogasanlage zur gemeinsamen Vergärung von Wirtschaftsdüngern mit anschließender Aufbereitung zu Biomethan

Das Verbundvorhaben zwischen der Bioenergy Concept GmbH und des CC4E der HAW Hamburg hat zum Ziel, eine innovative Modell- und Demonstrationsanlage im Landkreis Lüneburg zu realisieren, die Wirtschaftsdünger von mehreren Landwirtschaftsbetrieben zentral zu Biogas vergärt und weiter zu Biomethan aufbereitet. Die hierfür nötige Prozesswärme wird durch den Betrieb einer Pyrolyse erzeugt. Der Einsatz ligninhaltiger Reststoffen und die Produktion von Biokohle stellen ein nachhaltiges und ökologisch zukunftsfähiges Verfahren dar. Das produzierte Biomethan soll primär im Verkehrssektor eingesetzt werden. Als potentieller Hauptabnehmer hat der Landkreis Lüneburg bereits sein Interesse bekundet, das Biomethan in der vom Landkreis betriebenen Elbfähre Bleckede - Neu Darchau und zukünftig auch im ÖPNV zu nutzen. Die als Nebenprodukt pyrolytisch erzeugte Biokohle soll zur Tierfütterung und zur Stabilisierung der Prozessbiologie im Fermenter eingesetzt werden. Sie trägt so zur Aufwertung der Gärreste und zum Humusaufbau der landwirtschaftlichen Flächen bei. Das Ziel der wissenschaftlichen Begleitung seitens der HAW ist es, die Akzeptanz zur Vergärung von Wirtschaftsdüngern zu untersuchen und ggfs. zu stärken. Für die Grundlage des dafür angestrebten Wissenstransfers in alle beteiligten Gruppen soll eine umfangreiche Ausarbeitung bestehender Forschungsergebnisse dienen. Zusätzlich wird mittels Nährstoffanalysen von Edukten und Produkten ein praxisspezifischer Kenntnisstand geschaffen, insbesondere der durch Gärung bedingten, veränderten Düngeeigenschaften von Wirtschaftsdünger. Ferner soll ein allgemeiner Leitfaden zur energetisch-stofflichen Nutzung von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen geschaffen werden. Eine Bilanzierung von Treibhausgasemissionen der Demonstrationsanlage bilden die Grundlage für mögliche Erweiterungen. Das Verbundvorhabens ist auf drei Jahre vom 07/2023 - 6/2026 ausgelegt und hat ein angestrebtes Fördervolumen von 1,38 Mio €.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 1: Wissenschaftliche Begleitung, ökonomische und ökologische Gesamtbeurteilung

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 4: Rechtliche Rahmenbedingungen

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Innerhalb des Verbundvorhabens ist renergie Allgäu e.V. dafür zuständig, die rechtlichen und insbesonderen genehmigungsrechtliichen Rahmenbedigungen zu analysieren und wesentlich dazu beizutragen die Genehmigungsfähigkeit zu erreichen. Außerdem ist renergie Allgäu e.V. als Praxispartner dafür zuständig, die spätere Übertragbarkeit in die landwirtschaftliche Praxis sicherzustellen und zu verbessern.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 3: Bau und Optimierung der KLAWIR-Anlage

Das Projekt zielt darauf ab, eine digitalisierte und standardisierte Biogasanlage zu konfigurieren, die für Betriebe mit einem Tierbestand von etwa 170 Großvieheinheiten zur Vergärung von Flüssigmist geeignet ist. Diese wird eine einstufige Güllevergärung nutzen und auf einem kostengünstigen, voll recyclebaren Rührkesselreaktor in Holz-Sandwich-Bauweise basieren. Der KLAWIR-Reaktor wird auf einer wasserundurchlässigen Betonbodenplatte mit Umfassung installiert und besteht im Wesentlichen aus einer Holzschalung mit Wärmedämmung sowie einer reißfesten Gewebefolie. Zur Kontrolle der Anlagenfunktionalität werden Umweltparameter und Gasqualität durch ein neuartiges, wartungsfreies, miniaturisiertes, energieautarkes Gas-Sensormodul überwacht, das seine Daten direkt an eine internetbasierte Plattform überträgt. In einem einzigen Sensormodul werden Sensoren für Kohlendioxid, Methan, Schwefelwasserstoff, Temperatur und Feuchte integriert und in die Anlage integriert. Die Sensorik, deren Internetanbindung sowie sämtliche sonstigen Komponenten werden standardisiert und vormontiert geliefert, so dass die KLAWIR- Fermenter in einer sehr kurzen Bauzeit von maximal 3 Wochen errichtet werden können, was einen wichtigen Beitrag zur Senkung der Baukosten liefert. Durch ein weiteres Gas-Sensormodul im Außenbereich der Anlage können die Betreiber ihren Treibhausgasausstoß nachvollziehbar überwachen und die entstehenden Einsparungen ermitteln. Insgesamt ist es das Ziel von KLAWIR, Biogasanlagen in der Leistungsklasse von ca. 30-50 kW zu einem Gesamtpreis von weniger als 8.000 Euro je kW zu realisieren, so dass ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen gegeben ist. Aufbau, experimentelle Erprobung und technisch-wirtschaftliche Bewertung eines solchen Fermenters werden im Rahmen des KLAWIR-Projekts in einer Prototypanlage im technischen Maßstab (1:10) durchgeführt.

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