I

Inhaltsverzeichnis

ABK  ÜRZUNGSVERZEICHNIS.  III

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   IV

TABELLENVERZEICHNIS V   

1  EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG.  1

2  RAHMENBEDINGUNGEN  3

2.1  RECHTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN.  3

2.1.1  Zu Grunde liegendes Prämiensystem  4

2.1.2  Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)  5

2.1.3  Marktanreizprogramm der Bundesregierung  7

2.1.4  Düngemittelgesetz / Düngemittelverordnung / Düngeverordnung  9

2.1.5  Bioabfallverordnung (BioAbfV) und Biomasseverordnung (BiomasseV)  10

2.1.6  Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)  14

2.2  DER BETRIEB  16

2.3  BIOLOGIE UND TECHNIK VON BIOGASANLAGEN  19

2.3.1  Der Biogasprozeß.  20

2.3.2  Verfahrenstechnik Biogas  22

2.3.3  Meß- und Betriebsgrößen und Reaktionskinetik  29

2.3.4  Integration in den landwirtschaftlichen Betrieb  32

2.3.5  Die Verwertung von Biogas  33

2.3.6  Mögliche Einsatzstoffe in einer landwirtschaftlichen Biogasanlage und ihre  

Biogasausbeuten   40

II

3  MATERIAL UND METHODEN  44

3.1  METHODEN DER NÄHRSTOFFBILANZIERUNG.  44

3.2  ÖKONOMISCHE METHODEN.  49

3.2.1  Investition und Rentabilität  49

3.2.2  Liquidität und Finanzplan.  53

3.2.3  Deckungsbeitrag.  55

3.2.4  Risiko bei der Planung  57

3.2.5  Auswahl von Investitionsalternativen.  58

4  ERGEBNISSE AM BEISPIELBETRIEB  61

4.1  NÄHRSTOFFBILANZIERUNG  61

4.2  ÖKONOMISCHE BETRACHTUNG  63

4.2.1  Investitionsrechnungen für Variante 1  63

4.2.2  Investitionsrechnung für Alternative 2  67

4.2.3  Liquidität und Finanzplan.  69

4.2.4  Deckungsbeiträge einzelner Einsatzstoffe.  69

5  GESAMTBEWERTUNG  73

5.1  STOFFLICHE BEWERTUNG  73

5.2  ÖKONOMISCHE BEWERTUNG.  74

5.2.1  Investitionsrechnung  74

5.2.2  Finanzplan und Liquidität  76

5.3  RISIKO UND AUSSAGESICHERHEIT DER ERGEBNISSE  77

5.4  AUSBLICK FÜR DEN BETRIEB.  80

6  ZUSAMMENFASSUNG  81

7  LITERATUR  83

ANHANG 90   

Abkürzungsverzeichnis

BHKW Blockheizkraftwerk BImSchG Bundesimmisionsschutzgesetz BImSchV Bundesimmisionsschutzverordnung BioAbfV Bioabfallverordnung BiomasseV Biomasseverordnung

CSB Chemischer Sauerstoffbedarf

DB Deckungsbeitrag DüMG Düngemittelgesetz DüngemittelVO Düngemittelverordnung DüngeVO Düngeverordnung

EEG Erneuerbare Energien Gesetz EZEE Equal Zero Emission Engine ( = Niedrigst-Emissions-Motor) FM Frischmasse

GV(E) Großvieheinheiten

HEKUL Hessisches Kulturlandschaftsprogramm

KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau

MGT Mikrogasturbine

oTS organische Trockensubstanz

RGV rauhfutterfressende Großvieheinheit

SWM Schwermetall

TA-Luft Technische Anweisung Luft TierKBG Tierkörperbeseitigungsgesetz TM Trockenmasse TS Trockensubstanz

IV

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Verfahrensschritte bei der Vergärung.  

Abbildung  2: Schema verschiedener Anlageverfahren  

Abbildung  3: Schema einer Biogasanlage  

Abbildung  4: Biogasfermenter zur kontinuierlichen Vergärung von Festmist.  

Abbildung  5: Grund-, Belastungs- und Bemessungsparameter landwirtschaftlicher  

Biogasanlagen.   

Abbildung  6: Allgemeine Beziehung zwischen Verweilzeit, Biogasausbeute und  

Biogasrate  in landwirtschaftlichen Biogasanlagen.  

Abbildung  7: Nährstoffkreislauf im landwirtschaftlichen Betrieb mit Biogasanlage  

Abbildung  8: Komplexität bei der Brenngasaufbereitung.  

Abbildung  9: Kofermente zur Vergärung in Biogasanlagen  

Abbildung  10: Jahresüberschuß im Zeitablauf der Investition 1.  

Abbildung  11: Jahresüberschuß im Zeitablauf der Investition 2  

V

Tabellenverzeichnis   

Tabelle 1:  Vergütungssätze für Strom von Biogasanlagen  6

Tabelle 2:  Umrechnungsfaktoren zur Ermittlung des Teilschulderlasses.  8

Tabelle 3:  BioAbfV und notwendige Kontrollen.  13

Tabelle 4:  Genehmigungen nach BImSchV.  15

Tabelle 5:  allgemeine Betriebsdaten  17

Tabelle 6:  Merkmale verschiedener Motorentypen  34

Tabelle 7:  Notwendigkeit der Biogasreinigung in Abhängigkeit vom Verwendungszweck  

   34

Tabelle 8:  Merkmale verschiedener Brennstoffzellen-Typen.  37

Tabelle 9:  Methan- und Biogasausbeuten von Wirtschaftsdüngern, Silage und Obsttrester  

   42

Tabelle 10:  Gasbildungsrate und Methangehalt.  43

Tabelle 11:  Durchschnittswerte für Biogasertrag und Methangehalt für Futtermittel.  43

Tabelle 12:  Deckungsbeiträge für Grünland und Kleegras bei Einsatz in der Biogasanlage  

   70

Tabelle 13:  Deckungsbeitrag für den Mehreinsatz von Obsttrester.  71

Tabelle 14:  Gegenüberstellung der Investitionsrechnungen  74

Tabelle 15:  Spezifische Kennwerte der beiden Investitionsalternativen  75

1 Einleitung und Problemstellung 1

1 Einleitung und Problemstellung

Am 1. April 2000 trat das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) in Kraft. Mit diesem Gesetz wird die Nutzung sogenannter regenerativer Energien durch eine Festschreibung der Stromeinspeisevergütung auf 20 Pf/kWh unterstützt. Parallel dazu gibt es seit September 1999 das Marktanreizprogramm der Bundesregierung. Neben Unterstützungen für den privaten Haushalt und für Firmen z.B. durch die Nutzung von Sonnenenergie mit Hilfe von Photovoltaik-Modulen zur Stromerzeugung oder von solarthermischen Anlagen wird auf Grundlage des Marktanreizprogramms auch ein speziell für die Landwirtschaft interessanter Bereich unterstützt: der Bau von Biogasanlagen.

Für einen ökologisch bewirtschafteten Betrieb im Main-Kinzig-Kreis in Hessen soll in dieser Arbeit die Möglichkeit des Einsatzes der Biogastechnologie als weiterer Betriebszweig erörtert werden. Eine Erweiterung der bewirtschafteten Ackerfläche ist für den Betrieb nur durch Zupacht möglich. Um aber Ackerland pachten zu können, muß man von den meisten Verpächtern auch Grünlandflächen pachten. Viele Landwirte in der Umgebung geben ihre Höfe auf und wollen ihre gesamte Fläche und nicht nur die Ackerfläche abgeben. Aus dem Gras, das von diesem Grünland gewonnen wird, Strom zu gewinnen, bietet dem Landwirt eine neue Möglichkeit, sowohl seine Grünlandflächen zu nutzen als auch aus dem Verkauf von Strom weiteres Einkommen zu erzielen. Dieser kann im eigenen Betrieb verwertet und durch das Erneuerbare Energien Gesetz auch mit großer Sicherheit zu stabilen Konditionen verkauft werden.

In Biogasanlagen ist es möglich, neben Gülle als Grundsubstrat weitere Stoffe, sogenannte Kofermente, zu vergären oder diese sogar in unterschiedlichen Verfahren ganz ohne Gülle zu vergären. Als Kofermente eignen sich viele organische Substanzen, seien es pflanzliche Produkte oder auch Abfälle aus der Ernährungsindustrie. Gras (bzw. um eine ganzjährige Versorgung mit Gärsubstrat zu gewährleisten Grassilage) eignet sich ebenfalls zur stofflichen Verwertung. Neben dem Einsatz von Gras soll der Einsatz von Obsttrester als Koferment statt der Fütterung an Tiere untersucht werden.

Die wesentlichen Rahmenbedingungen dafür werden in Kapitel 2 behandelt. Gesetzliche Rahmenbedingungen werden unter 2.1 beschrieben. In Kapitel 2.2 wird der Betrieb näher erläutert. Für die Vergärung von Gras als Koferment gibt es unterschiedliche technische Ansätze. Es werden unter 2.3 nach einer Einführung in den Prozeß und die allgemeinen Charakteristika von Biogasanlagen die technischen Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt, die derzeit als Stand der Technik gelten.

1 Einleitung und Problemstellung 2

In Kapitel 3 werden die notwendigen Methoden erläutert, um die Veränderungen, die sich durch den Bau einer Biogasanlage ergeben, herauszuarbeiten und monetär zu bewerten. Abschnitt 3.1 zeigt Ansätze für eine Betrachtung der Änderungen im Nährstoffkreislauf innerhalb des Betriebes. Es folgt eine Zusammenstellung ökonomischer Methoden zur Entscheidungsfindung, um sehen zu können, ob es rentabel ist, in eine solche Anlage zu investieren. Anschließend werden Investitionsalternativen nach den betrieblichen Vorgaben und den technischen Möglichkeiten ausgewählt.

Die Berechnungen anhand des Beispielbetriebes werden in Kapitel 4 beschrieben. Nach einer Betrachtung der Veränderungen des betrieblichen Nährstoffkreislaufs in den Investitionsalternativen im Vergleich zu der Ist-Situation in Abschnitt 4.1 erfolgt die Beschreibung der Durchführung der Berechnungen für die Investitionsalternativen. Es werden die einzelnen Kosten und Erlöse zusammengestellt. Neben der Rentabilitätsbetrachtung findet auch eine Bewertung der Liquidität mit Hilfe der Aufstellung von Finanzplänen statt.

Es folgt die Darstellung und Bewertung der Ergebnisse und eine Risikoanalyse sowie einige Anmerkungen zur Aussagesicherheit der Ergebnisse. Eine Zusammenfassung der gewonnenen Ergebnisse findet sich in Kapitel 6.

2 Rahmenbedingungen 3

2 Rahmenbedingungen

Für eine Entscheidung zur Verwertung von Gras und anderen Kofermentationsstoffen sind die Rahmenbedingungen für deren Einsatz genauer zu analysieren. Das betrifft sowohl die Rechtslage als auch die betriebliche Situation wie Lage, Bundesland, Flächenausstattung und besonders auch bebaubare Flächen, die für eine Biogasanlage nötig sind.

2.1 Rechtliche Rahmenbedingungen

Ein landwirtschaftlicher Betrieb ist heute sehr stark von Gesetzen und Verordnungen abhängig, die ihn direkt oder auch indirekt betreffen. Darunter gibt es das Prämiensystem, das allgemein für landwirtschaftliche Betriebe gilt. Speziell beim Bau einer Biogasanlage gelten viele weitere Regelungen, die beachtet werden müssen. Dazu zählen das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG), welches die Einspeisevergütung und -regularien für Strom aus regenerativen Energien festlegt und das Marktanreizprogramm der Bundesregierung (Förderung regenerativer Energien). Das Düngemittelrecht greift bei allen Fragen, bei denen es um die Verwendung oder die Veräußerung von Düngemitteln geht. Die Bioab-fallverordnung (BioAbfV) regelt den Umgang mit zur Kompostierung geeigneter Abfallstoffe. Wenn Abfälle aus Schlachthöfen verwertet werden sollen, findet das Tierkörperbeseitigungsgesetz (TierKBG) Anwendung. Bei der Errichtung einer größeren Biogasanlage wird das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) wirksam, bei kleineren Anlagen reicht meist eine Genehmigung nach Baurecht aus.

Darüber hinaus sind bei dem Betrieb einer Biogasanlage auf einem biologisch wirtschaftendem Betrieb weitere Regelungen zu beachten. Beim Einsatz von Kofermenten ist es wichtig zu wissen, ob diese auch nach den EU-Verordnungen oder den Verbandsrichtlinien einsetzbar sind. Eine weitere Einschränkung bilden manche länderspezifischen Extensivierungsprogramme. Dabei sind die genauen Bedingungen für den Einsatz von Kofermenten aus pflanzlicher Produktion des eigenen Betriebes zu beachten.

2 Rahmenbedingungen 4

2.1.1 Zu Grunde liegendes Prämiensystem

Es sollen in diesem Abschnitt kurz die maßgeblichen Prämien zusammengestellt werden, die bei dem Bau einer Biogasanlage auf einem landwirtschaftlichen Betrieb in Anspruch genommen werden können. Die Höhe der Prämien differiert teilweise von Bundesland zu Bundesland stark. Es gibt zum einen die Flächenprämien, die unterteilt werden in Getreideflächen, Mais, Ölsaaten, Eiweißpflanzen und Stillegungsflächen. Die hier genannten Werte beziehen sich auf Hessen für die Ernte 2001 (KTBL, 2000). Für Stillegungs- und Getreideflächen wird ein Betrag von 678,-- DM/ha ausgezahlt, während für Ölsaaten 855,-- DM/ha gezahlt werden. Die Flächenprämien werden beim Landwirtschaftsamt beantragt. Zusätzlich gibt es in Hessen das „Hessische Kulturlandschaftsprogramm“ (HEKUL), dessen Ziel es ist, die Umwelt und den ländlichen Lebensraum zu schützen. Das Programm ist in zwei Kategorien eingeteilt (MULF, 2000):

a) Förderung des ökologischen Landbaus b) Förderung extensiver Grünlandnutzung

Unter a) wird eine Unterstützung nach den Kriterien des ökologischen Landbaus gezahlt, sofern ein Betrieb die EU Verordnungen 2092/91 und 1804/99 einhält, welche die Kennzeichnung von Lebensmitteln aus ökologischem Landbau und die Voraussetzungen dafür regeln. Es wird je Hektar ein Betrag von 350,-- DM für Ackerkulturen, Dauergrünland sowie Feldgemüse- und Spargelanbau gezahlt. Für Dauerkulturen liegt der Betrag bei 1.200,-- DM.

Alternativ gibt es eine Unterstützung für extensive Grünlandnutzung (b), die grundsätzlich einen Tierbesatz von weniger als 1,4 rauhfutterfressenden GVE (RGV)/ha, mindestens jedoch 0,3 RGV/ha fordert. Hier liegt der Betrag zwischen 175,-- und 250,-- DM, je nach zusätzlicher Umweltleistung wie z.B. dem eingeschränkten Einsatz von chemisch-synthe- tisch hergestellten Stickstoff oder dem Verzicht auf Pflanzenschutzmittel.

2 Rahmenbedingungen 5

2.1.2 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Das wohl wichtigste Gesetz, wenn es um erneuerbare Energien in Deutschland geht, ist das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), das im März 2000 verabschiedet wurde. Darin ist einerseits die Pflicht der Stromversorger zur Abnahme und andererseits die Vergütung des Stromes aus regenerativen Energiequellen geregelt. Dazu zählt die Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserkraft, Windkraft, solarer Strahlungsenergie, Geothermie, Deponiegas, Klärgas, Grubengas und Biomasse. Unter den letzten Punkt fällt auch der Bereich Biogas. Dabei ist zu berücksichtigen, daß Anlagen zur Gewinnung von Strom aus Wasserkraft, Deponiegas- oder Klärgasanlagen, sowie aus Biomasse eine elektrische Anschlußleistung von 20 MW nicht übersteigen dürfen ¹ . Berücksichtigung finden weiterhin nur Neuanlagen, die ab dem 1. April 2000 in Betrieb genommen wurden oder „in wesentlichen Teilen erneuert worden“ sind ² .

Der lokale Netzbetreiber wird verpflichtet, Strom aus o.g. Energiequellen entsprechend dem EEG abzunehmen und zu vergüten. Dazu gehört der Anschluß der Energieerzeugungsanlage an das öffentliche Netz. Verhandlungspartner ist der Netzbetreiber, der die kürzeste Entfernung zur Anlage hat. Er ist verpflichtet, einen Netzanschlußpunkt für die Anlagen zur Verfügung zu stellen und trägt hierfür auch die Kosten sowie die weiteren Kosten für einen Ausbau des Netzes, der erforderlich werden kann. Besonders bei größeren Biogasanlagen, die eine Anschlußleistung über 40 kW besitzen sind die Betreiber von einem möglichen Netzausbau betroffen, da die Anschlüsse für landwirtschaftliche Betriebe meist nicht größer ausgelegt sind.

Das bedeutet, daß der Übergabepunkt mehr oder weniger Verhandlungssache zwischen dem Anlagenbetreiber und dem Netzbetreiber ist und dabei im ungünstigen Fall auf den Betreiber einer Stromerzeugungsanlage enorme Kosten zukommen können. Seit kurzem ist für die Vermittlung zwischen dem Anlagen- und dem Netzbetreiber eine Clearingstelle beim Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie eingerichtet worden. Sie soll Streitfälle schlichten und zwischen den beiden Parteien vermitteln ³ .

¹ EEG (2000), § 2, Abs. 2

² EEG (2000), § 2, Abs. 3

³ Diskussionsforum der 10. Jahrestagung des Fachverbandes Biogas e.V. am 09.01.2001 in Borken (Hessen)

2 Rahmenbedingungen 6

Die Vergütung für Strom aus Biomasse beträgt dem Gesetz nach im Jahr 2000 und 2001 0,20 DM/kWh bei Anlagen bis einschließlich 500 kW installierter elektrischer Leistung, über 500 kW bis zu 5 MW 0,18 DM/kWh und über 5 MW 0,17 DM/kWh, wie in Tabelle 1 ersichtlich. Die Vergütungen für Energie aus Biomasse werden beginnend mit dem 1. Januar 2002 um jährlich 1 % reduziert. So ergibt sich folgende Tabelle für die Mindesterlöse aus dem Stromverkauf:

Tabelle 1: Vergütungssätze für Strom von Biogasanlagen

Für Energie aus anderen Quellen wie z.B. bei Windkraftanlagen sind unterschiedliche Preise maßgebend. Der Netzbetreiber muß jedoch nicht alleine für die Kosten der Vergütungen aufkommen. Diese werden über eine Ausgleichsregelung auf alle deutschen Netzbetreiber verteilt und wiederum auf alle Energieversorgungsunternehmen, die anteilig ihrer abgenommenen Gesamtenergie für die Mehrkosten aufkommen müssen. Eine Ausnahme besteht für die Energieversorger, die mindestens 50 % des verkauften Stromes aus regenerativen Energien entsprechend dem EEG verkaufen. Sie müssen sich an den Ausgleichszahlungen nicht beteiligen. Zusammenfassend kann festgehalten werden, daß das EEG eine Mindestvergütung für regenerativ erzeugten Strom festlegt und den Anschluß an das öffentliche Stromnetz regelt.

2 Rahmenbedingungen 7

2.1.3 Marktanreizprogramm der Bundesregierung

Die Bundesregierung hat im August 1999 ein Marktanreizprogramm aufgesetzt, mit welchem die Entwicklung von Anlagen zur Nutzung regenerativer Energiequellen gefördert und deren Einsatz verbreitet werden soll. Die „Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien vom 20. August 1999“ stellen das Programm vor. Unterstützt werden der Einsatz von Solarkollektor-, Biomasseheiz-, Biogas-, Wasserkraft-und Photovoltaikanlagen sowie Wärmepumpen und Maßnahmen zur Energieeinsparung an Gebäuden.

Von 2000 bis 2003 werden für die Förderung Mittel in Höhe von etwa 1 Mrd. DM eingesetzt (BMWI, 2000). Die Förderung wird als Zuschuß oder als Darlehen gewährt. Es ist zu berücksichtigen, daß ein Kumulierungsverbot besteht, d.h. es dürfen außer dieser keine weiteren öffentlichen Förderungen in Anspruch genommen werden. Als Ausnahme gelten hier nur Darlehen aus öffentlichen Mitteln oder private Förderprogramme. Weitere wichtige Aspekte zur Förderung von Biogasanlagen:

• Die Anforderungen der TA-Luft müssen auch im Teillastbetrieb des BHKW eingehalten werden.

• Die Sicherheitsrichtlinien für landwirtschaftliche Biogasanlagen in der jeweils gültigen Fassung des Fachverbandes Biogas e.V. sind einzuhalten. • Eine Bestätigung durch das Landwirtschaftsamt über bewirtschaftete Flächen und Großvieheinheiten, für die eine Förderung beantragt wird, muß vorliegen.

Die Investitionskosten für die Maßnahme werden in einem zinsgünstigen Darlehen von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) durch das „Programm zur Förderung erneuerbarer Energien“ (Programm Nr. 128) bereitgestellt. Die Laufzeit beträgt 20 Jahre, wobei der Zinssatz für die ersten 10 Jahre festgelegt ist und anschließend neu verhandelt wird. Der derzeitige Zinssatz beträgt p.a. effektiv 5,18 % (Stand Februar 2001). Die ersten 3 Jahre sind tilgungsfrei, was zu einer deutlichen Verbesserung der finanziellen Situation nach der Inbetriebnahme beiträgt. Die Förderung wird über die Hausbank des Anlagenbetreibers abgewickelt. Zusätzlich zu dem Darlehen gibt es einen Teilschulderlaß, der maximal 30 % der Investitionskosten sowie maximal 300.000,-- DM (153.387,56 €) betragen kann und über einen Schlüssel errechnet wird. Er wird bei Aufnahme des Kredites sofort von der Kreditsumme abgezogen und somit zu Beginn der Laufzeit ausgezahlt.

2 Rahmenbedingungen 8

Die Höhe des Teilschulderlasses richtet sich nach den vorhandenen Großvieheinheiten der jeweiligen Tiere, von denen Gülle oder Mist vergoren werden soll, sowie nach der für die Biogaserzeugung genutzten Fläche.

Tabelle 2: Umrechnungsfaktoren zur Ermittlung des Teilschulderlasses

Nutzung erneuerbarer Energien vom 20. August 1999“

Multipliziert man den Wert in Tabelle 2 mit der Anzahl der Großvieheinheiten, bzw. der Größe der Stillegungsfläche, auf der nachwachsende Rohstoffe angebaut werden sollen, so erhält man eine theoretische Anlagengröße. Man kann nun in der Tabelle des KfW-Programms den Betrag des Teilschulderlasses ablesen. Mit steigender theoretischer Anlagenleistung steigt somit auch die Höhe des Teilschulderlasses bis zur maximalen Förderungssumme von 30 % der Investitionssumme oder maximal 300.000,-- DM. Nach den neuen Richtlinien vom 23. März 2001 (BAFA, 2001) werden keine Energieeinsparungen an Gebäuden mehr gefördert, wenn sie nicht mit einer Heizungsmodernisierung einhergehen. Weitere Änderungen betreffen die Höhe Förderungen bei Solarkollektoranla- gen und Biomasseverbrennungsanlagen.

2 Rahmenbedingungen 9

2.1.4 Düngemittelgesetz / Düngemittelverordnung / Düngeverordnung

Das Düngemittelgesetz (DüMG) und die zugehörigen Verordnungen Düngemittelverordnung (DüngemittelVO) sowie Düngeverordnung (DüngeVO) regeln die Anwendung und das Inverkehrbringen von Abfällen und Wirtschaftsdüngern. In der Düngemittelverordnung werden zugelassene Düngemittel aufgeführt. Wenn Biogasgülle als Sekundärnährstoff in Verkehr gebracht werden soll, so muß sie

• einem zugelassenen Düngemitteltyp entsprechen, • ordnungsgemäß aufbereitet sein und

• eine Zusammensetzung und Deklarierung entsprechend dem jeweiligen Düngemitteltyp aufweisen (nach ARENDS, 2000).

Werden betriebsfremde Kofermente eingesetzt, so muß ebenfalls die Bioabfallverordnung (siehe Kapitel 2.5) eingehalten werden. Nach DüngemittelVO ist es nicht möglich, Biogasgülle auf fremden Flächen auszubringen oder die Gülle an andere Betriebe zu verkaufen, da Biogasgülle derzeit noch keine eigene Deklarierung nach DüngemittelVO besitzt. Werden Düngemittel und damit auch Biogasgülle auf landwirtschaftlich genutzte Flächen ausgebracht, so gilt die DüngeVO. Sie beschreibt die „gute fachliche Praxis“, durch die maximale Ausbringmengen und angestrebte Nährstoffgehalte im Boden festgelegt werden. Grundsätzlich ist nach dem Bedarf der Pflanzen zu düngen, d.h. in Abhängigkeit von Bodenreserven und dem erwarteten Ertrag mit der dazu nötigen Menge an Düngemitteln (KTBL, 2000).

Bei flüssigen, N-haltigen Düngemitteln (TM-Gehalt kleiner als 20 %) sind zudem Sperrfristen für die Ausbringung einzuhalten. Das Ausbringen von Gülle ist zwischen dem 15. November und dem 15. Januar verboten. Die Ausbringung muß mit geeigneter Technik zur Vermeidung von Nährstoffverlusten erfolgen und ist auf unbestellten Böden unmittelbar nach der Ausbringung einzuarbeiten.

2 Rahmenbedingungen 10

2.1.5 Bioabfallverordnung (BioAbfV) und Biomasseverordnung (BiomasseV)

Die Bioabfallverordnung (auch „Verordnung über die Verwendung von Bioabfällen auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden“) regelt die Verwertung von Bioabfällen, die mit der Einführung des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes vorgeschrieben wurde. Bioabfälle sind wie folgt definiert:

„Abfälle tierischer oder pflanzlicher Herkunft zur Verwertung, die durch Mikroorganismen, bodenbürtige Lebewesen oder Enzyme abgebaut werden können; hierzu gehören insbesondere die in Anhang 1 Nr. 1 genannten Abfälle; Bodenmaterial ohne wesentliche Anteile an Bioabfällen gehört nicht zu den Bioabfällen; Pflanzenreste, die auf forst- oder landwirtschaftlich genutzten Flächen anfallen und auf diesen Flächen verbleiben, sind keine Bioabfälle“ (BIOABFV, 1998, §2 Abs. 1).

Die Bioabfallverordnung enthält notwendige Nachweisverfahren über die Verwendung und Verwertung von organischen Abfällen und die entsprechenden Überwachungsmethoden. Bioabfälle sollen so behandelt werden, daß sie unbedenklich in Hinsicht auf Phyto- und Seuchenhygiene sowie Schadstoffe auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Böden ausgebracht werden können. Dafür sind verschiedene Überwachungsrichtlinien zur Einhaltung der vorgeschriebenen Standards zu beachten. Die Verwertung von Bioabfällen in einer Biogasanlage unterliegt grundsätzlich den Bestimmungen der Bioabfallverordnung. Betreiber einer Abfallbehandlungsanlage für Bioabfälle müssen die Unbedenklichkeit der Endprodukte durch direkte Prozeßprüfung, indirekte Prozeßprüfung und eine Endproduktprüfung nachweisen. Grundsätzlich müssen die Stoffe, deren Wassergehalt über 40 % und deren pH-Wert um 7 liegen soll, entweder über 2 Wochen auf eine Temperatur über 55 °C, bei einer Temperatur von über 65 °C über mindestens eine Woche oder bei einer Temperatur von über 70 °C eine Stunde behandelt werden. Für Anaerobanlagen sind eine gesicherte hydraulische Verweilzeit (siehe auch Kapitel 2.3.2) von 20 Tagen und eine Mindesttemperatur von über 55 °C über 24 Stunden vorgeschrieben. Biogasanlagen, die in einem Temperaturbereich unter 55 °C betrieben werden, bedürfen einer vorgeschalteten Hygienisierung, um den Anforderungen der BioAbfV zu entsprechen.

2 Rahmenbedingungen 11

Es gibt mehrere Methoden der Überprüfung bei Biomassebehandlungsanlagen:

• Die direkte Prozeßprüfung fordert die Mitbehandlung eines Test- oder Indikatororganismus. Die Anforderungen sind in der Verordnung detailliert aufgeführt ⁴ .

• Die indirekte Prozeßprüfung beinhaltet die kontinuierliche Messung der Temperatur in der Anlage und die Aufzeichnung mindestens eines Meßwertes am Tag. Die Messung muß an mindestens drei repräsentativen Meßstellen erfolgen. • Eine Endproduktprüfung soll die Sicherheit der aus der Anlage gelangenden Stoffe gewährleisten. Untersucht werden hier eine unterschiedliche Anzahl Proben je Jahr auf Salmonellen, keimfähige Samen und austriebsfähige Pflanzenteile. • Es sind eine Endproduktprüfung auf Schwermetalle sowie Messungen auf den Feldern, auf denen ausgefaultes Substrat ausgebracht werden soll, erforderlich.

Es können Ausnahmen besonders in Bezug auf eine direkte Prozeßprüfung beantragt werden, da diese Art der Prüfung in einer Biogasanlage schwierig ist. Dazu müssen aus dem Gärraum jederzeit Proben entnommen werden können, was durch den Luftabschluß nur mit einer technischen Einrichtung möglich ist.

Auch nach der neuen Biomasseverordnung (BiomasseV) - in der vom Bundeskabinett verabschiedeten Fassung vom 07. März 2001 - regelt der §2 Abs. 1 der Bioabfallverordnung die Definition von Biomasse. Nur der aus diesen Eingangsmaterialien produzierte Strom wird nach den Sätzen des EEG vergütet.

In der Biomasseverordnung werden z.B. folgende Stoffe als Biomasse im Sinne der Ver-ordnung ausgeschlossen ⁵ :

• fossile Brennstoffe sowie daraus hergestellte Neben- und Folgeprodukte • Torf • gemischte Siedlungsabfälle • Altholz (näher erläutert) • Papier, Pappe, Karton • Klärschlamm im Sinne der Klärschlammverordnung

⁴ vgl. BIOABFV, 1998, Anhang 2, Punkt 2.2.1

⁵ vgl. BIOMASSEV, 2001, §3

2 Rahmenbedingungen 12

• Hafenschlick und sonstige Gewässerschlämme und -sedimente • Textilien • Deponiegas • Klärgas • Tierkörper, Tierkörperteile und Erzeugnisse im Sinne des

Tierkörperbeseitigungsgesetzes

Es gelten auch nach der neuen Biomasseverordnung die gleichen Einsatzstoffe und die entsprechenden Begriffsbestimmungen wie in der BioAbfV. Einer Eigenverwertung von Biomasse auf betriebseigenen Flächen, wie die Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen, ist demnach weiterhin ohne Einschränkungen möglich. Für den Landwirt als Biogasanlagenbetreiber ist die BioAbfV nur maßgebend, sofern er betriebsfremdes Material und nicht nur eigene Silage in der Anlage vergären will. Nicht unter die Bestimmungen fallen auch Futtermittel und Futterreste, da diese nicht als Abfall behandelt werden müssen. Werden in einer Anlage Bioabfälle mitvergoren, so ist auch zu beachten, daß das gesamte Endprodukt den Bestimmungen des Abfallrechtes unterliegen. Somit wird auch die eingesetzte Gülle und eingesetzte eigene Biomasse zwangsläufig zu Abfall und muß vor der Ausbringung auf die Felder entsprechend der Bioabfallverordnung untersucht werden.

Für den in der Einleitung erwähnten Obsttrester gibt es in der BioAbfV die Einschränkung, daß das Produkt daraus nicht auf Dauergrünlandflächen ausgebracht werden darf (BIOABFV, 2000, Anhang 1), obwohl Obsttrester als Futtermittel anerkannt ist und in der Landwirtschaft verfüttert werden darf. Nach der Biomasseverordnung ist der Einsatz von Obsttrester in Energieanlagen jedoch eindeutig erlaubt, wie die Einzelbegründung zu § 2, Abs. 1 Satz 2 in der BiomasseV erklärt (BIOMASSEV, 2001). Die Biomasseverordnung wurde auch vom Budestag am 1.06.2001 beschlossen und wird in den nächsten Tagen in Kraft treten ⁶ .

Tabelle 3 gibt Aufschluß über die Bedeutung der Bioabfallverordnung bei unterschiedlichen Bioabfällen.

⁶ siehe BIZ (2001) oder Pressemeldungen unter www.boxer99.de vom 01.06.2001.

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Tabelle 3: BioAbfV und notwendige Kontrollen

-nicht relevant (1) Werte der BioAbfV müssen trotzdem eingehalten werden

Quelle: nach HELM (2001), eigene Darstellung

2 Rahmenbedingungen 14

2.1.6 Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG)

Das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) findet beim Bau von Gebäuden und Anlagen Anwendung, von denen Emissionen in hohen Konzentrationen zu erwarten sind, wie z.B. im landwirtschaftlichen Betrieb von größeren Mastställen und größeren Güllelagern. Beim Bau von Biogasanlagen gilt es ebenfalls, wenn die Lagerkapazität 2500 m³ übersteigt (vgl. Tabelle 4).

Ziel des Gesetzes ist der Schutz von Mensch und Tier vor gefährdenden Umwelteinwirkungen und die Gefahrenabwehr durch Betriebsstätten, Produktionsstätten und Einrichtungen. Dabei steht der Schutz durch geeignete Wahl von Sicherheitsmaßnahmen im Vorder-grund. Durch einen Mindeststandard an Sicherheitseinrichtungen wird versucht, das Risiko, welches solche Anlagen beinhalten, auf ein Minimum zu beschränken. In den Bundes-Immissionsschutzverordnungen werden die Auflagen für das Errichten und Betreiben solcher Einrichtungen geregelt. Grundsätzlich bedarf es einer Genehmigung durch die Genehmigungsbehörde.

Es gibt verschiedene Verordnungen, die im Zusammenhang mit dem Bundes-Immisionsschutzgesetz erlassen wurden. Die 4. BImSchV (4. BIMSCHV, 1999) regelt, ab welchen Grenzen eine Anlage genehmigungsbedürftig ist. Die Verordnung gilt sowohl für aerobe Biomassebehandlungsanlagen wie Kompostierungsanlagen als auch für anaerobe wie z.B. Biogasanlagen.

Biogasanlagen sind nach der 4. BImSchV genehmigungsbedürftig, wenn ihre Feuerungswärmeleistung (d.h. die thermische und elektrische Leistung zusammen) 350 kW übersteigt. Zusätzlich darf die Menge an Bioabfall als Kosubstrat 10 t/d nicht übersteigen. Darüber kommt ein förmliches Verfahren mit Einbeziehung der Öffentlichkeit und Grundbelastungsmessungen am Standort zur Anwendung. In Tabelle 4 sind für ausgewählte Anlagen im Sinne der 4. BImSchV die Schwellenwerte und die Art des Genehmigungsverfahrens dargestellt.

Vorteil einer Genehmigung nach 4. BImSchV ist, daß über den Genehmigungsantrag innerhalb von drei Monaten entschieden wird ⁷ , was bei einer Genehmigung nach Baurecht nicht gewährleistet ist.

⁷ vgl. BImSchG, §10, 6a

2 Rahmenbedingungen 15

Tabelle 4: Genehmigungen nach BImSchV

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2.2 Der Betrieb

Der ökologisch wirtschaftende landwirtschaftliche Betrieb liegt im nördlichen Main-Kinzig-Kreis in Hessen. Die Höhenlage reicht von 180 m bis 320 m über n.N. Die Landschaft ist durch ein schmales Tal und umliegende Bergkuppen gekennzeichnet. Durch die Ausläufer von Rhön, Vogelsberg und Spessart sind viele verschiedene Bodenarten vorhanden und die Flächen bestehen jeweils etwa zur Hälfte aus mittelschweren und schweren, vielfach sehr steinigen Böden. Die mittlere Jahresdurchschnittstemperatur beträgt 8,5 °C und die mittlere jährliche Niederschlagsmenge liegt bei 810 mm. Die Ackerzahlen der bewirtschafteten Flächen reichen von 25 bis 65 und die Grünlandzahlen von 30 bis 67.

Die Agrarstruktur der Gegend ändert sich in den letzten Jahren rasant. So gibt es in der Umgebung nur noch wenige kleinere Betriebe. Da viele Betriebe die Milchviehhaltung aufgeben, aber nur einige von ihnen auf Mutterkuhhaltung umsteigen, werden Grünlandflächen frei. Da die meisten Verpächter sowohl Ackerland als auch Grünland besitzen und hauptsächlich Ackerland zur Pacht nachgefragt wird, ist Grünland sehr günstig. Oder es gibt, wie eingangs erwähnt, zusätzliches Ackerland nur zusammen mit Grünland zu pachten. Die Pachtpreise liegen derzeit bei etwa 120,-- DM/ha für Grünlandflächen und 150,--DM/ha für Ackerland ⁸ .

Der untersuchte Betrieb umfaßt derzeit eine landwirtschaftliche Nutzfläche (LN) von etwa 280 ha. Davon entfallen rund 110 ha auf Grünland. Der Betrieb benötigt nicht die gesamte Grünlandfläche zur Versorgung der Tiere, so daß Heu von etwa 30 ha der Fläche verkauft wird. Zur Bindung von Stickstoff wird auf der vorgeschriebenen Flächenstillegung 2-jährig Kleegras angebaut. Über die vorgeschriebene Stillegung hinaus sind Leguminosen in die Fruchtfolge integriert. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Ackerbohnen und Erbsen. Die Trockenmasseerträge bei Gras liegen bei rund 5 t/(ha*a), die durch eine Düngung mit Gülle noch zu steigern sind, da die genutzten Flächen derzeit nicht mit Stickstoff oder schnell wirkenden Düngemitteln versorgt werden. Bei Kleegras ist mit einem Ertrag von 6,5 t TM/(ha*a) zu rechnen.

Auf dem Betrieb bestehen derzeit 280 Mastschweineplätze auf Tiefstreu. Es ist eine Erweiterung der Schweinemast geplant, an die eine Biogasanlage angeschlossen werden kann. Nach der Planung wird ein Außenklimastall mit Auslauf und einem außenliegenden

⁸ mündliche Auskunft des Betriebsleiters am 20.02.2001

2 Rahmenbedingungen 17

Teilspaltensystem mit Güllekanal für weitere 370 Mastplätze sowie 84 Zuchtsauen gebaut. Der Ferkelaufzuchtbereich wird 300 Plätze für Ferkel von 10 kg Absetzgewicht bis 35 kg Umstallgewicht umfassen.

Weiterhin werden zur Zeit 55 Mutterkühe mit Nachzucht gehalten. Die Mast von 70 Ochsen und Färsen findet in einem Boxenlaufstall statt, der in eine Güllegrube abgeschoben wird. Während der Wintermonate (November bis April) befinden sich die Mutterkühe ebenfalls in dem Boxenlaufstall. Dieser Stall befindet sich etwa 5 km von der Hauptbetriebsstätte entfernt. Das Güllelager dort umfaßt eine Lagerkapazität von etwa 1.500 m³. Die wichtigsten betrieblichen Daten sind in Tabelle 5 zusammengefaßt.

Tabelle 5: allgemeine Betriebsdaten

Für Sommer und Winter entstehen unterschiedliche Güllemengen in dem Stall für Ochsenmast und Mutterkuhhaltung. Es fallen in den 6 Wintermonaten etwa 1015 m³ Gülle an, während im Sommer nur 412 m³ anfallen. ⁹ Da auf dem Gelände etwa 1500 m³ Güllelager

⁹ errechnet nach Daten aus KTBL (2000)