Dezentrale Energieversorgung in der Landwirtschaft

04/2020 - 12/2022

• Evaluierung und Entwicklung von Konzepten für optimale energetische Versorgungsstrategien und Wertschöpfungsketten für die Landwirtschaft und den ländlichen Raum unter Verwendung vorhandener Ressourcen wie Sonne, Wind und Biomasse
• umfassende Bewertung verschiedener Systeme der Erzeugung und Nutzung erneuerbarer Energien (Systemkopplung und Defossilisierung) für die Anwendung im ländlichen Raum
• umfassende Bewertung verschiedener Speichersysteme und deren optimierte Nachladung
• umfassende Bewertung zu Mobilitätskonzepten für Landwirtschaft und ländlichen Raum
• Entwicklung einiger umsetzungsreifer Konzepte

Konkrete Zielstellung war die Ermittlung und Bewertung von Verfahrenskonzepten, welche potenziell einen Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz, der Emissionsminderung und der wirtschaftlichen Wertschöpfung im landwirtschaftlichen Betrieb und dem angrenzenden Bilanzraum leisten.

• Zielstellung des Vorhabens war die Ermittlung und Bewertung von Verfahrenskonzepten, welche potenziell einen Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz, der Emissionsminderung, der Defossilierung und der wirtschaftlichen Wertschöpfung im landwirtschaftlichen Betrieb und im ländlichen Raum leisten.
• Dazu wurde eine umfangreiche Technologierecherche durchgeführt und unzählige Daten von landwirtschaftlichen Betrieben ermittelt.
• Auf Basis intensiver fachlicher Abstimmungen zwischen den Projektbeteiligten und dem Fachbeirat, bestehend aus Wissenschaft, Verwaltung und Wirtschaft, wurden folgende acht Schlüsseltechnologien für eine weitere Bewertung identifiziert:
  • Stromspeicherung, -management mit Akku
  • Methanerzeugung und weitere Nutzung
  • Holzvergaser
  • Pyrolyse und Synthesegaserzeugung
  • Kombination Elektrolyse und Methanisierung (Sabatier)
  • H₂-Produktion mit direkter Mobilität
  • H₂-Produktion Elektrolyse/SOEC
  • SOFC-Brennstoffzelle statt BHKW
• Für die Schlüsseltechnologien wurden die Jahresflüsse von Energie und Energieträgern, welche intern im Betrieb und extern im ländlichen Raum zur Verfügung stehen, sowohl für den IST-Zustand (ohne Schlüsseltechnologie) als auch für den SOLL-Zustand (mit Schlüsseltechnologie) bilanziert sowie optimiert und in Sankey-Diagrammen visualisiert
• Bezüglich der Vermeidung von CO2-Emissionen kann festgehalten werden, dass ein Ausbau von Erzeugungskapazitäten wie PV- und Windkraftanlagen immer zu einer deutlichen Verbesserung führt. Dies wurde aber innerhalb der Studie bewusst nicht einbezogen, da ausschließlich neue Wege der Wandlung und Speicherung von Energie bewertet werden sollten.
• Im Zusammenhang mit den ermittelten Gestehungskosten für die verschiedenen Energieformen und Energieträger konnten wertvolle Ableitungen getroffen werden. Für den Bereich der Stromerzeugung liegen die Gestehungskosten aus PV, Wind und Biogas deutlich unter dem in der Studie verwendeten Bezugspreis für Netzstrom von 20 ct/kWh. Für den Bereich der Wärmebereitstellung können die Energieträger Roh-Biogas sowie BHKW-Abwärme (Biogas, Vergasung) in Konkurrenz zu fossilen Brennstoffen vergleichbar günstige Wärme bereitstellen. Im Bereich der grünen Kraftstoffe für die Nutzung in Verbrennungsmotoren kann festgehalten werden, dass zu den Bedingungen im Jahr 2021 (Dieselpreis = 1,10 EUR/L in der Landwirtschaft) nur Biomethan zu ähnlichen Preisen hergestellt werden kann. Der direkte Einsatz von elektrischem Strom aus erneuerbaren Quellen in batterieelektrischen Fahrzeugen und Landmaschinen ist mit den geringsten Kosten verbunden und daher empfehlenswert. Die Nutzung von stationären Batterien für einen flexibleren Einsatz von Strom aus fluktuierenden Quellen erhöht die Kosten deutlich und verringerte den CO₂-Ausstoß nicht.
• Die Einspeisung von Wasserstoff in ein geeignetes Gasnetz von entstehenden H2-Clustern und die Nutzung für ausgewählte Anwendungen, welche nicht mit Strom defossiliert werden können, ist die derzeit beste Möglichkeit zur Nutzung von Wasserstoff.
• Generell ist die Kostenbilanz für Methan im Mobilitätssektor als positiv zu bewerten, da zukünftig mit weiteren Preissteigerungen im fossilen Kraftstoffmarkt sowie einer zusätzlichen Vergütung für CO₂-Einsparzertifikate zu rechnen ist. Der Direktersatz von Erdgas mit aufbereitetem Biomethan spart dabei mehr CO₂ ein als der Ersatz von Diesel als Treibstoff.
• Im Landwirtschaftsbetrieb sollte die direkte Nutzung als Eigenstrom/ -energie Vorrang haben, da hierfür die größten wirtschaftlichen Effekte zu erwarten sind.
• Vor allem aus wirtschaftlichen Gründen, konnte nicht für alle Schlüsseltechnologien ein interessierter Betrieb gefunden werden. Andere Schlüsseltechnologien waren für mehrere Betriebe interessant.