Planung des Substratbedarfs: Jahresbilanz und Anbaufläche

Der jährliche Substratbedarf wird „vom Ende her“ berechnet: Aus der Leistung des Blockheizkraftwerks und der Laufzeit erhält man die Energiemenge, daraus das Methanvolumen und aus dem Methanpotenzial der einzelnen Substrate deren Massen; erst danach werden Verluste und Reserve hinzugerechnet. Im typischen Beispiel für ein CHP mit 500 kW elektrischer Leistung ergeben sich etwa eine Million m³ CH₄ pro Jahr, also einige bis über zehn Tausend Tonnen Maissilage oder eine gleichwertige Menge anderer Substrate. Die folgende Rechnung hat illustrativen Charakter; eigene Daten müssen auf Analysen beruhen.

Schritt 1: Methan aus der CHP-Leistung

Annahmen: elektrische Leistung 500 kW, elektrischer Wirkungsgrad 40%, Betrieb 8.000 h/Jahr, Heizwert von Methan ca. 10 kWh/m³ (Näherung).

• Brennstoffleistung: 500 / 0,40 = 1.250 kW,
• Methanverbrauch: 1.250 / 10 = 125 m³ CH₄/h,
• jährlich: 125 × 8.000 = 1.000.000 m³ CH₄.

Beträgt der Wirkungsgrad 38%, steigt der Bedarf um ca. 5%. Bedenken Sie, dass ein Teil der Energie für den Eigenbedarf verbraucht wird und ein Teil des Biogases zur Fackel gehen kann.

Schritt 2: Methanpotenzial der Substrate

Der Kennwert je Tonne Frischmasse (FM) = TS × oTS × Ausbeute aus oTS. Die Werte in der Tabelle sind für das Beispiel angenommen, nicht als Referenzdaten.

Schritt 3: Mix und Massen

Nehmen wir an, es stehen jährlich 15.000 t Gülle zur Verfügung, was 15.000 × 13 ≈ 195.000 m³ CH₄ ergibt. Die übrigen 805.000 m³ soll die Silage liefern: 805.000 / 107 ≈ 7.500 t. Bei der Tagesgabe: Silage ca. 20,5 t/d, Gülle ca. 41 t/d — das sind Werte, die den Beispielen aus den Artikeln zu OLR und HRT ähneln.

Schritt 4: Verluste und Reserve

Die Verluste der Silage von der Ernte bis zur Dosierung hängen von der Qualität der Silierung und dem Management des Haufens ab; in der Praxis setzt man einige bis über zehn Prozent an. Nehmen wir 12% an: Die Silage muss mit 7.500 / 0,88 ≈ 8.520 t geerntet werden. Zusätzlich empfiehlt es sich, eine Reserve für einen schlechteren Ertrag einzuplanen, z. B. 10%, was ca. 9.400 t ergibt, die kontrahiert oder angebaut werden müssen.

Schritt 5: Fläche und Lager

• Frischmasseertrag von Mais für die Silage: beispielsweise 45 t/ha; 9.400 / 45 ≈ 209 ha. In einem trockenen Jahr kann der Ertrag um einige Dutzend Prozent sinken, sodass dieselbe Fläche deutlich weniger Rohstoff liefert.
• Silokapazität: Bei einer Dichte der verdichteten Silage von ca. 0,65–0,75 t/m³ sind das ca. 12.500–14.500 m³ Volumen der Silage allein, plus Zuschlag für die Form des Haufens und das Manövrieren der Maschinen.

Risikofaktoren

Checkliste für den Planer

1. Sammeln Sie die Analysen von TS, oTS und Potenzial der Substrate (eigene BMP-Untersuchungen oder Referenzdaten unter Berücksichtigung der Streuung).
2. Berechnen Sie die Bilanz auf drei Ebenen: durchschnittliches, schwaches, sehr schwaches Jahr.
3. Prüfen Sie die C/N- und die Ammoniumstickstoff-Bilanz für den festgelegten Mix.
4. Verifizieren Sie die Lagerkapazität im Hinblick auf die Kontinuität der Lieferungen über 12 Monate plus Reserve.
5. Berücksichtigen Sie die Logistik: Transport, Erntezeit, Maschinenauslastung.
6. Planen Sie die Gärrestverwertung (Felder, Stickstoffbilanz).
7. Besprechen Sie das Ergebnis mit einem landwirtschaftlichen Berater oder Substratlieferanten.

Zum Schluss lohnt es sich, das Ergebnis mit den Betriebsdaten zu vergleichen: Weicht der tatsächliche Substratverbrauch je MWh über zwei Jahre um mehr als einige Prozent vom Plan ab, sind die Ursache oft falsche Annahmen zu TS oder Verlusten, nicht der Gärprozess selbst.

Lieferplan im Jahresverlauf

Die Jahresbilanz reicht nicht aus, weil die Anlage Substrat gleichmäßig verbraucht, die Silage aber einmalig im Herbst anfällt. Deshalb erstellt man eine Monatsbilanz: Lagerbestand zu Monatsbeginn, Verbrauch gemäß Tagesgabe, gegebenenfalls Lieferungen von Gülle und anderen Materialien. Bei einer Gabe von 20,5 t/d Silage beträgt der Monatsverbrauch ca. 620 t; für die neun Monate zwischen den Ernten werden also ca. 5.600 t im Silo benötigt, und weitere ca. 1.900 t müssen aus der laufenden Ernte oder aus Zukauf stammen. Die Monatsübersicht zeigt, ob das Silo mit der geplanten Kapazität tatsächlich ausreicht.

Was zu tun ist, wenn es zu wenig ergibt

1. Den Anteil von Gülle oder anderen lokal verfügbaren Substraten erhöhen.
2. Silage oder Getreide von außen in festgelegten Mengen kontrahieren.
3. Die Belastung der Anlage für die Dauer der Knappheit verringern (geringere Leistung, längere HRT).
4. Zwischenfrüchte oder Zweitfrüchte als Ergänzung in Betracht ziehen. Jede Option hat ihre Kosten; vorausschauende Planung ist günstiger als eine Reaktion im April, wenn die Vorräte zur Neige gehen.