Noch nutzen viele landwirtschaftliche Betriebe Wärme aus fossilen Quellen. Doch das muss nicht sein: Es gibt interessante erneuerbare Alternativen – auch in Eigenversorgung. Neben der Nutzung von Holz aus forstwirtschaftlicher Quelle gibt es die Möglichkeiten des Anbaus von schnell wachsenden Hölzern auf landwirtschaftlicher Fläche. Möglich ist auch der Einsatz von (selbst angebautem) Miscanthus oder von Stroh. Die elektrische Energie aus der Photovoltaik (PV)-Anlage lässt sich für den Betrieb einer Wärmepumpe nutzen und auch die Gewinnung von Wärme mithilfe der Solarthermie sollte nicht unbeachtet bleiben.
Solarthermie und Wärmepumpe
Wärmepumpen haben bei der Beheizung von landwirtschaftlichen Stallanlagen nur eine untergeordnete Bedeutung. Mithilfe von Photovoltaikanlagen und Batteriespeicher kann die Wärmepumpe bei einem ganzjährigen, quasi einer Grundlast entsprechenden Wärmebedarf, eine Lösung sein. Dagegen ist die Wärmeversorgung im Spitzenlastbereich mit dieser Technologie deutlich ineffizienter.
Über die Jahresarbeitszahl (JAZ-Zahl) lässt sich die Effizienz einer Wärmepumpe bewerten. Die JAZ-Zahl gibt das Verhältnis von zugeführter Energie und tatsächlich erzeugter Heizwärme über die Dauer eines Jahres wieder. Je mehr kWh Wärme mit 1 kWh Strom erzeugt werden, umso effizienter und damit auch wirtschaftlicher kann die Wärmepumpe betrieben werden.
Für Solarthermie spricht, dass sich die Technik stetig weiterentwickelt. Zudem gibt es interessante Förderprogramme. Allerdings besteht der Hauptwärmebedarf im Stall nicht in den Zeiten intensiver Sonneneinstrahlung. Und es kann nur eins auf dieselbe Dachfläche: Entweder Solarthermie oder Photovoltaik. Wer die Energieversorgung seines Betriebes auf eine regenerative Quelle umstellen möchte, muss seinen tatsächlichen Energiebedarf im Jahresgang kennen. Beim Strom ist zumindest der jährliche Verbrauch und bei größeren Verbrauchern durch die registrierende Lastgangmessung sogar der Jahresgang bekannt. Auch kann durch die vergleichsweise einfache Installation von Zwischenzählern mit vertretbarem Aufwand der Bedarf ermittelt werden.
Verschiedene Datenquellen
Oft kann der Verbrauch von Erdgas, Flüssiggas oder Heizöl nicht kalenderscharf zugeordnet werden. Eine Installation von Wärmemengenmessern ist aber viel aufwendiger als die von Zwischenzählern für Elektrizität. Daher wird bei der Neuplanung einer Heizungsanlage meistens versucht, mit verschiedenen Datenquellen zu arbeiten:
- Ermittlung der spezifischen Energiebedarfswerte in Kilowattstunden (kWh) pro Stallplatz.
- Hinzuziehung von aus Erfahrungswerten abgeleiteten Leistungsbedarfswerten je Stallplatz.
- Reale Abschätzung des tatsächlichen Ist-Verbrauchs aus vorliegenden Verbrauchsdaten.
Eine wertvolle Arbeitshilfe sind die KTBL-Hefte 104 „Energiebedarf in der Milchviehhaltung“ und 105 „Energiebedarf in der Schweine- und Hühnerhaltung“. In diesen Heften wurden für definierte Modellställe systematisch die spezifischen Energiebedarfswerte für Wärme und Strom abgeleitet und zusammengestellt. Für den eigenen Betrieb lässt sich so ermitteln, ob die Verbräuche über oder unter dem Durchschnitt liegen.
In der Milchviehhaltung spielt der Wärmebedarf eher eine untergeordnete Rolle, in der Schweine- und Hähnchenmast hauptsächlich zum Zeitpunkt der Aufstallung und während der ersten Wachstumsphasen.
Die Zukunft der Verbrennung von holzartigen Produkten ist ungewiss. Die Förderung wurde im August drastisch reduziert. Die Fachwelt ist sich sicher, dass der Staubwert verschärft wird, und der Rohstoffnachschub innerhalb Deutschlands hat sich durch Borkenkäfer und Trockenheit deutlich verschlechtert. Darum sind Eigenwald bzw. die langfristig gesicherte Beschaffung von Holz mit maßgebend für die Wirtschaftlichkeit einer Holzfeuerungsanlage.
KUP-Holz für die Heizung
Holz für die Heizung lässt sich mithilfe einer Kurzumtriebsplantage (KUP) gewinnen. Dazu werden stockausschlagfähige Gehölze (vorrangig Pappeln und Weiden) auf Ackerfläche ausgepflanzt. Die Ernte erfolgt in relativ kurzen Zyklen – meist alle 3 bis 15 Jahre. Im Schnitt werden 8 bis 12 t/ha und Jahr Aufwuchs geerntet.
Zum Erntezeitpunkt (November bis März) hat das Holz einen hohen Wassergehalt von über 50 %. Somit ist eine Trocknung erforderlich.
Der Beispielbetrieb (siehe „Heizen mit Holz: Mit und ohne Förderung interessant“) benötigt bei einem unterstellten Ertrag von 10 t arto (absolut trockener Ware) pro Hektar und Jahr eine Fläche von 12 ha. Diese Fläche steht in Konkurrenz zur Nahrungsmittel- oder Futtererzeugung.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass gute Erträge auch nur auf guten Standorten erzielt werden. Im Jahr 2021 wurden in Deutschland rund 6600 ha Kurzumtriebsplantagen erfasst. Der erzeugte Energieträger entspricht Holzhackschnitzeln. Die Verbrennung ist weitestgehend problemlos.
Anbau von Miscanthus
Das mehrjährige Gras Miscanthus erreicht nach einer Etablierungsphase ein Ertragsniveau von etwa 10 bis 20 t Trockenmasse pro ha. Es lässt sich mit dem Maishäcksler ernten. Der Lagerraumbedarf ist erheblich: Die mittlere Lagerdichte des Häckselgutes beträgt durchschnittlich 75 bis 100 kg/m³. Der durchschnittliche Flächenertrag ist etwa dreimal höher als bei den Kurzumtriebsplantagen. Der Flächenbedarf ist entsprechend geringer.
Infolge der vergleichsweise geringen Schüttdichte und wegen der Brennstoffeigenschaften, die sich wesentlich vom Brennstoff Holz unterscheiden, benötigt Miscanthus eine spezielle Verbrennungstechnik. Diese ist in Form der sogenannten Biomassekessel am Markt verfügbar.
In 2018 wurden in Deutschland 4600 ha Miscanthus registriert.
Stroh verbrennen?
Ein immer wieder diskutierter Energieträger aus landwirtschaftlicher Produktion ist das Stroh. Verbrannt werden kann nur die Restmenge, die zur Verfügung steht, nachdem ausreichend Stroh für die Humusbilanz auf den Flächen verbleibt und genügend für den Bedarf an Einstreu sowie als Raufutter für die Tierhaltung eingefahren wurde. Die Eigenschaften des Brennstoffs Stroh unterscheiden sich noch deutlicher vom Holz als die des Miscanthus. Besonders wichtig ist die Temperatur der Ascheerweichung. Sie liegt bei Holz bei 1300 bis 1400 °C. Bei Stroh und Miscanthus sind es nur 900 bis 950 °C.
Damit sowohl eine saubere Verbrennung als auch ein störungsfreier Betrieb gewährleistet sind, muss der Kessel spezielle technische Anforderungen (Biomassekessel) erfüllen.
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