„Grüne Energie" aus Landschaftspflege

Die Erhaltung traditioneller Agrarlandschaften und der Ausbau dezentraler, CO2-neutraler Energiesysteme gelten als bedeutende Zielsetzungen der aktuellen österreichischen Politik ländlicher Regionen. Vor allem in Berggebieten erwachsen durch den fortschreitenden Rückzug der viehhaltenden Klein- und Nebenerwerbslandwirtschaft Herausforderungen der Offenhaltung von Siedlungs- und Landschaftsräumen. Eine mögliche Alternative zur viehwirtschaftlichen Nutzung der frei werdenden Kulturflächen stellt die Verwertung von Heu und Schnittgut aus der Flächenmahd zur Erzeugung von Biogas dar. Allerdings haben bislang Versuche, die Pflege von Wiesenflächen mit der Produktion von Bioenergie zu verknüpfen, häufig nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt. Wie einschlägige Forschungen gezeigt haben, sind die gängigen (Groß-) Systeme zur Bio-Methanisierung nur sehr bedingt für den Einsatz in der Landschaftspflege geeignet (vgl. Graß 2008; Kruska & Emmerling 2008; Schulze & Koppel 2007). Bereits Hasselmann und Bergmann (2007) haben darauf hingewiesen, dass Biogastechnologien für den Einsatz in der Landschaftspflege besser an die spezifischen Anforderungen anzupassen wären. Zentrale Fragen betreffen die Möglichkeit der Verarbeitung von

• Materialien mit niedriger Energiedichte,
• in verhältnismäßig kleinen Mengen und
• unter starken jahreszeitlichen Qualitätsschwankungen (Prochnow et al. 2007).

Aufgrund der geringen, zu erwartenden Erträge sollten die Investitionskosten für Anschaffung, Wartung und Betrieb der Anlage möglichst gering und der Einsatz flexibel sein. Die beschriebenen Rahmenbedingungen decken sich - speziell in den Berggebieten, wo Mahd und Bringung unter erschwerten Gegebenheiten erfolgen - freilich nicht notwendigerweise mit den wirtschaftlichen Ansprüchen von Energieunternehmern. Deshalb sind über technische Fragen hinaus auch Überlegungen darüber anzustellen, wie ein System die unterschiedlichen Erfordernisse von Landbesitzern, Bewirtschaftern, Pflegeunternehmen, Naturschützern, Anlagenbetreibern, Kommunen und potenziellen Abnehmern für die erzeugte Energie in einer Region miteinander zu vereinbaren vermag. Die Einbettung in regionale Strukturen wird dabei eine wichtige Rolle spielen.

Im Folgenden wird eine Pilotstudie vorgestellt, bei der die Anwendungsmöglichkeiten einer kleinen, mobilen Biogastechnologie zum Einsatz im Offenhaltungs-Management ausgelotet werden. Im Mittelpunkt des Projektes "Klima-, Energie- und Kulturlandschaftsmodell Sauwald Donautal" steht das System Mobigas, beruhend auf dem 3A-Biogas-Verfahren. Dieses System ermöglicht die kombinierte Verwertung von Material aus der Landschaftspflege und organischen Abfällen. Hinter dem Projekt steht die Idee, die Kompostierung von biogenen Abfallprodukten mit der Organisation der Pflege der regionalen Kulturlandschaft und der regionalen Versorgung mit elektrischer und thermischer Energie zu verbinden. Das Projekt wurde in einem "bottom-up"-Prozess im Rahmen des regionalen Leader-Managements aufgesetzt. Die Erarbeitung der Grundlagen und die Begleitung erfolgt durch ein Team von Fachleuten aus Landschaftsplanung, Abfalltechnik und Energietechnik.

3A-Biogas-Technologie und das System Mobigas

Die 3A-Biogas-Technologie wurde zur Verarbeitung von organischem Material mit hohem Trockenmasseanteil entwickelt. Das Verfahren kombiniert die Herstellung von Biogas und Kompost in einem geschlossenen Kreislauf (Container-System), bei gleichzeitigem Effekt der Sanierung des biogenen Materials. Eingebettet in einen Batch-Prozess, erfolgt der Abbau in drei Umsetzungsphasen (aerob - anaerob - aerob) ohne zwischenzeitliche Umlagerung des Substrates (MÜLLER et al. 2006):

• . In der anfänglichen aeroben Phase wird das eingebrachte Substrat belüftet und die mikrobiologische Aktivität unter Sauerstoffeinfluss begründet eine Erhöhung der Temperaturen im System. In diesem Stadium werden leicht abbaubare Bestandteile reduziert (Abnahme des Säuregehaltes), die Substrate werden saniert (Reduktion pathogener Bestandteile) und das Material wird für die zweite Phase erwärmt. Kohlendioxid und Wasser sind die in der initialen Phase entstehenden Produkte.
• Die zweite Phase wird unter mesophilen anaeroben Bedingungen durchlaufen. In dieser Phase beginnt die Methanproduktion, Fäulnisprozesse finden statt, und es erfolgt eine sukzessive Reduktion des Substratvolumens.
• Die dritte Phase startet mit einer erneuten Belüftung. Das organische Material wird stabilisiert und ist nun weitestgehend geruchsfrei. Das Ergebnis dieser Phase ist Kompost, der in weiterer Folge außerhalb der Fermentationsanlage weiter kompostiert und gereift werden kann.

Während bei der Verarbeitung in den konventionellen Biogasanlagen große Mengen von Wasser benötigt werden - die folglich zumeist als Abwasser zu entsorgen sind - wird mit der 3A-Biogas-Technologie die bestmögliche Synergie zwischen Kompostierungs- und Fermentationsprozessen erreicht.

Die Vorteile gegenüber den gängigen Biogas-Systemen liegen in:

• der geringen erforderlichen Energiedichte des verarbeiteten Materials,
• der Kombinationsmöglichkeit von biologischen (Küchen-)abfällen, Grünschnitt und Heu von unterschiedlicher Qualität, und
• der kleinen und mobilen Anlage, mit verhältnismäßig geringen Investitionskosten.

Die 3A-Biogas-Technologie wird von einem in Oberösterreich ansässigen Unternehmen in einem integrierten, bausteinartig erweiterbaren Containersystem ("Mobigas") erzeugt. Die minimale Verarbeitungsmenge in dem verwendeten, von einer oberösterreichischen Firma erzeugten Containersystem liegt bei 500 Tonnen/Jahr, eine optimale Nutzung wird bei 2000 Tonnen/Jahr erreicht. Der mittlere Biogasertrag beträgt 120 Kubikmeter/ Tonne bei einem Methangehalt von 60Prozent. Als Energieertrag sind drei Kilowatt (elektrisch) und sechs Kilowatt (thermisch) je Kubikmeter CH4 zu erwarten (Müller et al. 2006). Die Umwandlung des Gases in Energie erfolgt mittels Kraft-Wärme-Kopplung, entweder über einen Gasmotor oder eine Mikrogasturbine (Stainmair 2012). Dieser ist in einem der Container installiert.

Klima-, Energie- und Kulturlandschaftsmodell Sauwald-Donautal

Bereits in vorangegangenen Feldversuchen, in denen die 3A-Biogas-Technologie zur Verarbeitung von biologischen Abfällen getestet wurde, konnten positive Effekte auf den Abbauprozess durch die Beigabe strukturreicher Materialien wie Grünschnitt und Heu dokumentiert werden (vergleiche Müller et al. 2006). Auf Grundlage dieser Erfahrungen wurde das Projekt "Klima-, Energie- und Kulturlandschaftsmodell Sauwald-Donautal" konzipiert.

Die Modellregion, das Donautal zwischen Passau und der Schlögener Schlinge, ist eine tief in die Böhmische Masse eingeschnittene Tallandschaft, die bis heute durch kleinteilige landwirtschaftliche Strukturen gekennzeichnet ist. Grünland- und Forstwirtschaft sind die bestimmenden Landnutzungsformen. Während Radtourismus eine wichtige Einnahmequelle der Donautalgemeinden bildet, werden die Aufgabe der agrarischen Bewirtschaftung und Verwaldungstendenzen als massive Probleme für die Region wahrgenommen. Der Rückgang der Landbewirtschaftung bedeutet nicht nur einen Verlust an landschaftlicher Vielfalt und vertrauter Landschaftsbilder, sondern zieht auch Veränderungen im Mikroklima sowie zunehmende Verschattung mit sich. In weiterer Folge wird ein allgemeiner Rückgang der Grundstückswerte befürchtet. Seitens der örtlichen Kommunen werden seit mehreren Jahren Anstrengungen zur Offenhaltung der landwirtschaftlichen Flächen im Talraum unternommen. Während viehgebundene Systeme aufgrund der kleinteiligen und zerstreuten Parzellen- und Besitzstruktur als nicht praktikabel erkannt wurden, hat sich auch die Pflegemahd als problematisch erwiesen. Die Aufwendungen sind nicht nur kostenintensiv, sondern es stellt sich zunehmend auch die Frage nach dem Umgang mit dem anfallenden Mahdgut: Während eine zentrale Entsorgung teuer und platzintensiv ist, wird derzeit das Material auf den gepflegten Flächen belassen. Damit sind Tendenzen zur Eutrophierung der Standorte, zur floristischen Verarmung und standörtlichen Degradation verbunden. Die Suche nach Verwertungsalternativen führte zu der hier vorgestellten Technologie. Für das Pilotprojekt mit Machbarkeitsstudie und Umsetzungskonzept wurde schließlich eine Förderung vom Österreichischen Klima- und Energiefond genehmigt. Als Zielsetzung wurde die planvolle Offenhaltung örtlicher Grünlandflächen unter Verwertung des anfallenden Mahdgutes bei weitest möglicher Deckung der anfallenden Pflegekosten definiert. Nebeneffekte sollten Beiträge zur Schließung regionaler Stoffkreisläufe und zur regionalen Energieversorgung sein (Müller 2012).

Inhalte der Machbarkeitsstudie

Eine in der ersten Phase des Projektes durchgeführte Machbarkeitsstudie richtete die Aufmerksamkeit auf technische, logistische und ökonomische Rahmenbedingungen für den Einsatz von 3A-biogas in der Pflege der Grünlandflächen des Donautales. Im Zentrum standen dabei die Fragen nach den zu erwartenden Mengen an biogenen Substraten und deren jahreszeitliche Verteilung, Kosten für Ernte und Bringung sowie die ihnen gegenüberstehenden möglichen Erlöse aus der erzeugten thermischen und elektrischen Energie.

Die dazu durchgeführten Untersuchungen umfassten mehrere Bereiche:

• Erhebung der aktuellen und potenziellen Pflegeflächen, deren Lage, Größe, Neigung, Erschließung, ihrer Vegetationsbestände, Ertragspotentiale, Erntezeitpunkte und -frequenzen. Weiter wurde für die betreffenden Flächen die Förderkulisse aus Agrar- und Naturschutzprogrammen ausgewertet und vorhandene Nutzungsauflagen recherchiert. Die Erhebung dieser Daten bildete die Grundlage zur Analyse der Ertragsleistung und der Kostenstruktur für jede Einzelfläche sowie für das gesamte Gebiet. Die Flächenuntersuchung lieferte in weiterer Folge die Basis zur Erstellung eines Bewirtschaftungs- und Pflegekonzeptes.
• Auswertung der Bioabfalldaten der privaten und kommunalen Haushalte (anfallende Mengen im Jahresverlauf, Entsorgungsgebühren) und Analyse der Bedingungen der Verfügbarkeit dieser Materialien zur Verwertung in der 3A-Biogas-Anlage. Diese Daten wurden mit jenen zur Landschaftspflege zusammengeführt. Ergänzend wurden Daten zum Materialanfall aus der Straßenpflege bei den zuständigen Straßenverwaltungen angefordert und in die Analyse integriert.
• Auf Output-Seite wurde eine Kalkulation der Erträge auf Basis der oben genannten Input-Daten durchgeführt und anhand der aktuellen Netz-Einspeistarife die zu erwartende Brutto-Wertschöpfung berechnet. Darüber hinaus wurde eine Sondierung möglicher regionaler Abnehmer für elektrische und thermische Energie durchgeführt. Auf dieser Basis wurden Vorschläge für mögliche Anlagenstandorte ausgearbeitet.

Ergebnisse aus der Machbarkeitsstudie

Eine Kernfrage beim Einsatz der 3A-Biogas-Technologie in der Landschaftspflege bezieht sich auf die zu erzielende Kosten-Effizienz. Im günstigsten Fall - so die Annahme zu Beginn des Projektes - sollten die Aufwendungen für die landschaftspflegerischen Aktivitäten über die zu erwartenden Erlöse aus der Stromerzeugung abgedeckt werden können.

Zur Modellierung der Arbeits- und Maschinenkosten für die Projektregion wurden die Preise des örtlichen Maschinenringes als Pflegedienstleister herangezogen. Diese liegen bei 30 Euro/angefahrenem Grundstück + 5 Cent/Quadratmeter. Kalkulationen der zu erwartenden Einnahmen gründen in den Ergebnissen von Testläufen bei einem in Österreich üblichen Stromnetz-Einspeistarif von 18 Cent/Kilowattsunde. Daraus ist ein geschätzter Ertrag von 50 Euro/Tonne organischen Materials abzuleiten. Zusätzlich wurden die bereits jetzt für die Bewirtschaftung der zu pflegenden Flächen erhaltenen Förderungen aus Agrar-Umweltprogrammen und Naturschutz-Pflegefonds in die Berechnung mit einbezogen. Bei den rund 70 Hektar Pflegeflächen im Projektgebiet wurde ein Gesamtertrag von 470 Tonnen Pflegeheu, rund 24.000 Euro Einnahmen aus produziertem Strom bei Ausgaben von 37.000 Euro berechnet. Einnahmen durch Förderungen liegen bei rund 10.000 Euro. So ist aus dem laufenden Betrieb ausschließlich auf Basis der Grünland-Pflegeflächen ein Defizit von 3500 Euro ableitbar. Dieses Defizit kann über die aus dem Bioabfall zusätzlich zu erwirtschafteten Stromerträge sowie die von privaten Haushalten zu entrichtenden Kompostierungsgebühren ausgeglichen werden, sodass das Projekt zumindest eine positive "Rohbilanz" erwirtschaften kann. Berücksichtigt sind in der Gegenüberstellung allerdings weder die Anschaffungs- und laufenden Wartungskosten für die Anlage, noch die Personalkosten für den laufenden Betrieb. Diese Kosten müssen im normalen Regelbetrieb durch zusätzliche Finanzquellen aufgebracht werden. In unserem Modell sind dazu etwa Zahlungen von Grundbesitzern für die Pflege ihrer Flächen vorgesehen. Hier besteht in erster Linie bei Bauerwartungsland eine Zahlungsbereitschaft, während dies bei der Pflege von landwirtschaftlich gewidmeten Grundstücken nur sehr eingeschränkt der Fall ist. Darüber hinaus wird derzeit zwischen und mit regionalen Akteuren über ein Sponsoring-Modell, zum Beispiel seitens von Tourismusbetrieben, die vom gepflegten Landschaftsbild indirekt profitieren, verhandelt.

Weitere Folgerungen aus der Pilotphase

Die Erfahrungen aus der Arbeit am Umsetzungskonzept haben verdeutlicht, dass ein wichtiger Erfolgsfaktor darin besteht, einen regionalen Abnehmer für die erzeugte thermische und elektrische Energie zu finden. Im Idealfall stellt dieser auch die Fläche für den Anlagenstandort und die Lagerung des zu verarbeitenden Materials bereit. Nahe liegend ist eine kommunale oder eine andere öffentliche Einrichtung. In unserem Beispiel konnte ein kirchlicher Träger (Stift) in der Region als optimaler Partner für denAnlagenstandort und als Abnehmer gefunden werden. Neben den vorhandenen Flächen besteht hier sowohl der Bedarf an Strom für den zugehörigen Beherbergungsbetrieb, vor allem aber auch für die (schwerpunktmäßig auch in den Sommermonaten anfallende) Wärme im Rahmen der angegliederten Brauerei.

Eine weitere Crux für die regionale Verankerung des Projektes ist dessen institutionelle, ökonomische und vertragsrechtliche Absicherung für alle beteiligten Seiten. Es bedarf eines organisatorischen Rahmens, innerhalb dessen Bewirtschaftungsverträge mit den Grundbesitzern, die Klärung der förderrechtlichen Grundlagen, vertraglichen Vereinbarungen mit dem pflegeverantwortlichen Maschinenring, Verträge und Richtlinien für die Verwertung der biologischen Hausabfälle, die Verantwortung für den Maschinenbetrieb, sowie die abnehmerseitigen Nutzungsrechte geregelt werden. Als Rahmen für diese Fragen wurde im Umsetzungskonzept ein Modell erarbeitet, das in Form eines Verbandes, dem Landschaftspflegeverband Sauwald Donautal, strukturiert ist. Darüber sollen in weiterer Folge auch alle wirtschaftlichen Belange, die das Projekt betreffen, abgewickelt werden können.

Zusammenfassung

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die 3A-Biogas-Technologie zukünftig ein praktisches Werkzeug für die kombinierte und integrierte Verarbeitung von Landschaftspflegematerial und organischen Abfällen bereitstellen kann. Die Stärke des von uns untersuchten Systems liegt in dessen Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an lokale Gegebenheiten. Als wesentlicher Aspekt erwies sich im betrachteten Fall die Möglichkeit zur Kombination der unterschiedlichen Substratquellen. Während Landschaftspflegematerial etwa mit starken saisonalen Spitzen verfügbar ist und gegebenenfalls unter zusätzlichem Kostenaufwand konserviert werden muss, kann mittels des organischen Abfalls der Materialbedarf balanciert und kompensiert werden. Auf diesem Weg bietet das vorgestellte Konzept die Möglichkeit, das Thema der Landschaftspflege stärker in regionale Ökonomie und regionale Kreisläufe einzubinden.

Die Machbarkeitsstudie hat allerdings verdeutlicht, dass ein kostendeckendes Management der Landschaftspflege auch unter Einbindung der Agrar- und Naturschutz-Flächenprämien auf Basis der 3A-Biogas-Technologie nicht realistisch ist. Unter den aktuellen Preisstrukturen ist nur eine teilweise Refundierung der Kosten für Pflegearbeit und Anlagenbetrieb über die erzeugte Energie möglich. Nicht unerwähnt bleiben sollte aber auch die Wirkung des Projektes über die rein betriebswirtschaftliche Ebene hinaus: Das Bewusstsein für Arbeit, Leistungen und Kosten zur Herstellung der offenen, gepflegten Kulturlandschaft wurde bei den Beteiligten durch das Projekt mit Sicherheit gefördert und entwickelt. So kann auf einer transparenten Grundlage über Kosten(-wahrheit) weiter diskutiert werden. Derzeit wird an den finanziellen und vertragsrechtlichen Rahmenbedingungen gearbeitet, um das Projekt in einen regional abgesicherten Regelbetrieb zu überzuführen.

Danksagung

Wir danken dem Österreichischen Klima- und Energiefond sowie dem Regionalverband Sauwald für die Unterstützung des Projektes.

Literatur und Quellen

www.yumpu.com/de/document/view/23873733/und-kulturlandschaftsmodell-donautal-abersichtskarte-der-klima-/34

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Müller, H., Schmidt, O. & Hinterberger, S. (2006): 3A-biogas. Three step fermentation of solid state biowaste for biogas production and sanitation (online, download am 3. 4. 2012).

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