Viele Anlagenbetreiber peppen ihren Substratmix mit Rüben auf. Knackpunkt ist dabei oft die Lagerung. Hier die neuesten Erkenntnisse.

Feldmiete, Erdbecken oder doch das Hochsilo? Derzeit ist die Lagerung von Energierüben wenig erforscht. Um hier Licht ins Dunkel zu bringen, hat Paul Schattschneider von der FH Südwestfalen zusammen mit der KWS die Lagerungsverfahren Feldmiete, Siloschlauch, Fahrsilo, Hochsilo, Lagune, Mischsilagen aus Rübenbruchstücken mit Silomais bzw. Lieschkolbenschrot (LKS) im Rahmen seiner Masterarbeit unter die Lupe genommen. Neben Arbeitswirtschaft, Verlust an organischer TS (oTS) und der Möglichkeit, große Mengen ganzjährig zu lagern, standen vor allem die Kosten im Fokus (siehe Kasten auf Seite 96).

Prinzipiell gibt es 2 verschiedene Verfahren: Das aerobe (Luftzufuhr) und das anaerobe (Luftabschluss). Nach der Ernte werden die in den Rüben gespeicherten Kohlenhydrate abgebaut und Hefen vergären sie zu Ethanol. Dadurch bildet sich CO2 und Gärsaft mit hohem Methangaspotenzial. Bei aerober Lagerung (z. B. Feldmiete) fließt das CO2 ungehindert ab. Im Silo begünstigt das Fäulnis und die Zersetzung der Rüben. Diese Systeme eignen sich daher nur für kurze Lagerzeiten.

Unter anaeroben Bedingungen (z. B. Fahrsilo) bleibt das CO2 dagegen im Silo und konserviert die Rüben. Weil das Substrat siliert, ist eine ganzjährige Lagerung möglich. Eine Besonderheit: Durch die Zellgewebe-Eigenschaften silieren auch ganze Rüben. Eine Zerkleinerung ist sogar kontraproduktiv. Denn je höher der Zerkleinerungsgrad ist, desto mehr Zellsaft tritt aus. Die geprüften Lagerverfahren haben folgende Stärken und Schwächen:

Feldmiete: Niedrige Kosten, aber kurze Lagerdauer

Energierüben können Sie, genauso wie Zuckerrüben, in Feldmieten lagern. Vor dem Eintrag in den Fermenter müssen sie zerkleinert werden (Häckselschaufel).

Das System Feldmiete ist sehr flexibel und bei 1 000 t und 5 000 t gelagerter Rübenmenge mit 3,65 bzw. 3,03 €/t das kostengünstigste Verfahren (siehe Übersicht 1). Die Kosten pro m3 Methan betragen 0,05 bzw. 0,04 €. Neben dem Mietenplatz plus einem geringen Ertragsverlust der Folgefrucht an dieser Stelle fallen geringe Kosten für den Mietenschutz und die Zerkleinerung an. Anders als bei den übrigen Verfahren beziehen sich die Kosten hier allerdings auf eine Lagerdauer von nur 90 Tagen und nicht auf ein Jahr.

Die leicht niedrigeren Kosten bei höherer Rübenmenge liegen an den Kostendegressionen bei der Rübenentnahme. Der Aufwand für die im Lohn durchgeführte Mietenabdeckung und der Lagerplatz bleibt dagegen konstant.

Die Feldmiete kann weitere Lagerungs­systeme ergänzen oder als Einstieg in die Rübenvergärung dienen. Nachteil ist jedoch, dass während der Lagerung keine Silierprozesse ablaufen. Daher sind die Rüben weder ganzjährig lagerstabil noch weisen sie ein ähnlich hohes Methanbildungspotenzial wie in silierter Form auf.

Siloschlauch: Gute Silierung, hohe Verfahrenskosten

Beim Siloschlauch drückt und verdichtet eine Presse unzerkleinerte Rüben in einen Polyethylenschlauch. Weil der Schlauch nach dem Befüllen luftdicht verschlossen wird, findet eine Silierung unter anaeroben Bedingungen statt. Die Entnahme erfolgt per Rad- oder Teleskoplader wiederum mit einer Häckselschaufel.

Vorteil der flexibel einsetzbaren Siloschläuche ist die gute Silierqualität. Zudem lassen sich damit die jährlichen Lagermengen bedarfsgerecht anlegen.

Allerdings ist eine Schlauchsilage teuer und mit viel Arbeit verbunden. So kostet das Verfahren im Lohnbetrieb bei niedrigen Mengen von 1 000 t knapp 14 €/t bzw. 0,17 €/m3 Methan. Bei Eigenmechanisierung wird‘s teurer. Mit wachsender Menge sind aber Kostendegressionen möglich.

Ursache für die hohen Kosten ist vor allem die Siloplatte, die zum Auffangen der Sickersaftmengen notwendig ist. Zudem benötigt der Schlauch eine Grundfläche von 1,2 m2/t Rüben, da sich die Folienschläuche nicht stapeln lassen. Hinzu kommen die umständlichen Arbeitsabläufe. So lassen sich Siloschläuche mit geringem Durchmesser nur mühsam mit groß dimensionierten Ladern entleeren. Die Stundensätze verteilen sich demnach nur auf geringe Tonnagen – das erhöht die Kosten pro Mengeneinheit. Das Verfahren eignet sich daher allenfalls für Einsteiger mit kleinen Mengen.

Mischsilage: Einfach, aber hohe Ertragsverluste

Viele Anlagenbetreiber steigen mit Mischsilage aus Rübenbruchstücken und Mais in die Rübenvergärung ein. Dabei zerkleinern sie die Rüben in der Regel mit Häckselschaufeln und verteilen sie schichtweise im Wechsel mit Mais auf das Silo. Einige Betriebe verzichten mittlerweile auf das Zerkleinern und silieren ganze Rüben ins Silo.

Vorteile der Mischsilage sind die einfache Entnahme und dass die meisten Biogasbetriebe bereits über Fahrsiloanlagen ver­fügen. Zusätzlicher baulicher Aufwand oder Investitionen entfallen somit. Einzige Investition ist eine Häckselschaufel.

Zu beachten ist, dass bei Mischsilage aus Rüben + Silomais der Rübenanteil bei maximal rund 40 % liegen darf. Bei Silage aus Rüben + LKS erhöht sich der Anteil dagegen auf ca. 70 %. Der Grund: Weil sich die TS-Gehalte von Silomais (Erntezeitpunkt Teigreife) und LKS (Erntezeitpunkt Vollreife) unterscheiden, binden sie auch unterschiedlich viel Sickersaft.

Die Kosten für die Lagerung von Rüben + Mais liegen bei 7,32 €/t bzw. bei Rüben + LKS bei 8,43 €/t (0,09 bzw. 0,1 €/m3 Methan). Bei beiden Verfahren treten mit steigenden Substratmengen (5 000 t/Jahr) unterschied­lich starke Kostendegressionen auf. Diese hängen mit den Gesamtmassen der Misch­silagen zusammen. Weil LKS mehr Sickersaft aufnehmen kann, braucht dieses System bei steigenden Rübenmengen weniger Siloraum. Umgekehrt ist bei hohen Rü­ben­mengen entsprechend mehr Mais nötig.

Ein erheblicher Nachteil der Mischsilagen sind die unterschiedlichen Erntetermine. Werden Rüben zusammen mit Mais geerntet, reagieren die Rüben wegen zu früher Ernte mit bis zu 15 % Ertragsverlust. Soll hingegen LKS als Silierpartner der Rübe dienen, leidet der Maisertrag.

Zudem sind für Mischsilagen zwei separate Ernteketten notwendig. Am Engpass Silo muss nicht nur die komplette Ton­nage angenommen und verdichtet wer­den, sondern zusätzlich die Zerkleinerung der Rüben erfolgen. Auch moderne, leistungsfä­hige Häckselschaufeln erreichen nicht die Leistung praxisüblicher Häckselketten.

Fahrsilo: Arbeits- und kostenextensiv

Beim Lagerverfahren Fahrsilo werden ganze Rüben in einen mit Silofolie ausgekleideten Flachsilo gekippt, nach Bedarf aufgeschoben und mit einer weiteren Silofolie abgedeckt. Wichtig ist, dass die Rüben komplett von Silofolie umgeben sind und die Folie weit genug unter die Rübenmiete reicht. Ist die Abdeckung zu knapp, kann das während des Siliervor­gangs entstehende und im Silo absin­kende CO2 am Silogrund entweichen. Das darf auf keinen Fall passieren, weil aerobe Bedingungen keine Silierung zulassen und durch Nacherwärmungen etc. die Silage verdirbt.

Zu beachten ist weiterhin, dass der Sickersaftaustritt die Lagerungsdichte der Rüben verändert. Dadurch kann sich die Silohöhe halbieren. Zudem sollte das Lager wegen des niedrigen pH-Wertes des Sickersaftes von 3,5 säurebeständig sein.

Vorteil von Fahrsilos ist, dass sich dort auch andere Substrate, wie z. B. Mais, einlagern lassen. Das lastet den Bauraum besser aus und senkt die Lagerkosten. Zudem verfügen die meisten Anlagenbetreiber bereits über ein Flachlager, so dass sie mit den Rüben die Auslastung weiter steigern können. Auch eignen sich Fahrsilos für große Substratströme. Der Arbeitsaufwand beim Einlagern ist gering.

Nachteil, vor allem bei alten Fahrsiloan­lagen, ist die fehlende Möglichkeit, den anfallenden Sickersaft aufzufangen. Die Folge: Es geht mit jedem m3 Gärsaft erhebliches Methanbildungspotenzial verloren. Ziel muss es sein, möglichst den gesamten Gärsaft dem Fermenter zuzuführen.

Mit 9,95 €/t oder 0,12 €/m3 Methan für die Lagerung von 1 000 t und 6,62 €/t bzw. 0,08 €/m3 Methan für 5 000 t Rüben pro Jahr liegen die Kosten im Fahrsilo höher als bei den Mischsilagen. Grund ist vor allem das Gesamtvolumen. So ist der benötigte Siloraum einer Mischsilage aus Rüben + Mais größer als bei einer Silage aus Rüben ohne Mais. Das führt zu unterschiedlichen Baukosten pro t Rüben und zu anderen Kostendegressionen.

Hochsilo: Arbeitsextensiv, aber teuer

Die Lagerung im Hochsilo erfolgt als pumpfähiger Brei. Für die Einlagerung sind Verdrängerpumpen, wie z. B. Exzenterschneckenpumpen, verfügbar. Die Praxis verwendet oft Edelstahl-Hochbehälter wie sie in der Tierfütterung (CCM, Feuchtgetreide) verwendet werden. Wichtig ist, dass alle mit dem Substrat in Kontakt kommenden Teile hoch korrosionfest gegen den aggressiven Rübenbrei sind.

Weil der Rübenbrei gut pumpfähig ist, lassen sich viele Verfahrensschritte mecha­nisieren, bis hin zur Automatisation der gesamten Prozesskette. Weiterer Vorteil der Flüssiglagerung ist, dass sich der Sickersaft zusammen mit dem Brei ohne Verluste direkt in den Fermenter pumpen lässt.

Allerdings sind die Anschaffungskosten eines Hochsilos gegenüber alternativen Systemen hoch. So fallen für 1 000 t Rüben jährliche Kosten von 13,31 €/t (0,15 €/m3 Methan) an, für 5 000 t reduzieren sich die Kosten auf 10,45 €/t (0,12 €/m3 Methan). Im Gegensatz zu anderen Systemen können Hochbehälter aber jederzeit problemlos mit frischem Rübenbrei nachgefüllt werden. Durch diese Mehrfachnutzung lassen sich Hochbehälter kleiner dimensionieren. Interessant ist das Hochsilo somit für Betriebe, die hohe Mengen zeitversetzt einlagern und das Silo gut auslasten.

Sollen Rüben in Eigenmechani­sierung zerkleinert werden, schnellen die Lagerkosten bei 1 000 t Rüben auf 17,51 €/t oder 0,2 €/m3 Methan hoch, bei 5 000 t liegen sie bei 9,45 €/t oder 0,11 €/m3 Methan. Eine Kostendegression gegenüber der Variante Lohnbetrieb tritt somit erst bei 5 000 t Rüben auf. Die Eigenmechanisierung für 1 000 t Rüben/Jahr lohnt sich nicht.

Lagune: Günstig, aber unbekannte Verluste

Auch in der Lagune lagert pumpfähiger Brei. Auf eine Eintragspumpe verzichten viele Betreiber, wenn die Beckenkrone den Substrateintrag nicht behindert. Innerhalb des Erdbeckens verteilt sich der Brei gleichmäßig. Durch die offene Lagerung des Rübenbreis kommt es an der Oberfläche zu Oxidationsvorgängen. Dadurch bildet sich eine 5 bis 10 cm dicke Schwimmschicht. Bei diesem Vorgang treten gasförmige Verluste in unbekannter Höhe auf. Nach kurzer Zeit macht die Schwimmschicht jedoch dicht und schützt den darunter liegenden Brei. Nach ersten Erkenntnissen halten sich die Verluste in Grenzen. Sinkschichten oder Entmischungen treten auch nach monatelanger Lagerung nicht auf, berichten Praktiker.

Die Vorteile der Lagune sind mit dem Hochsilo vergleichbar. So lässt sich die Entnahme über Pumpen und Schnecken vollständig mechanisieren, der Sickersaft ist problemlos nutzbar und der Siloraum lässt sich mehrfach nutzen. Günstig gegenüber dem Hochsilo sind die erheblich geringeren Investitionskosten. So fallen für 1 000 t Rüben jährlich 5,90 €/t und für 5 000 t Rüben jährliche Kosten von 4,25 €/t an.

Für große Substratmengen lohnt sich die Eigenmechanisierung. Erfolgt das Zerkleinern in Eigenregie, fallen bei einer jährlichen Menge von 1 000 t Rüben ca. 10,10 €/t und bei 5 000 t Zuckerrüben Kosten in Höhe von 3,25 €/t an. Das liegt vor allem am hohen Festkostenanteil der Zerkleinerung. Die Kos­tendegression zeigt, dass sich eine Lagune + eigener Zerkleinerungstechnik nur für große Substratmengen eignet.

Fazit

Immer mehr Landwirte setzen auf Rüben als Biogassubstrat. Ein Knackpunkt war bisher die Lagerung. Mittlerweile stehen aber Systeme zur Verfügung, um Anlagen zu arbeitswirtschaftlich und ökonomisch vertretbaren Bedingungen mit Rüben zu versorgen (Übersicht 2).

Mit den Konzepten Fahrsilo, Hochsilo und Lagune lassen sich große Rübenmengen ganzjährig lagern. Diese Verfahren zeichnen sich durch starke Kostendegressionen bei steigenden Substratmengen aus. Am besten schnitten das Fahrsilo zur Lagerung ganzer Rüben und die Lagune für Rübenbrei ab. Beim Hochsilo und Siloschlauch waren die Silierqualitäten zwar gut, diese Verfahren weisen jedoch die höchsten Kosten auf.