Thiel Mehrjährige-Energiepflanzen

Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg 

Mehrjährige Energiepflanzen – 

Alternativen für die Praxis? 

Max Thiel, LTZ Außenstelle Rheinstetten-Forchheim 

Bioenergiedorf Lampertsweiler, 29. Juni 2011, im Rahmen der Bioenergie- 

Ländertour 2011 der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.


Gliederung 

1. Mais – Hauptkulturart für Biogasanlagen 

2. Mehrjährige Energiekulturen: 

3. Fazit 

a) Durchwachsene Silphie 

b) Topinambur 

c) Wildpflanzen 

d) Miscanthus 

e) Kurzumtriebshölzer 

Gasförmige 

Bioenergieträger 

Feste 

Bioenergieträger


Mais - Hauptkulturart für Biogasanlagen 

Überwiegend werden derzeit folgende NawaRo-Substrate 

eingesetzt: (Quellen: EEG-Monitoring 2008 und Biogas-Kongress Weimar, 09/2009) 

-rd. 80 % Energiemais 

- 9 % Grassilage 

- 8 % Getreideganzpflanzensilage (GPS) 

- 4 % Sonstige (darunter 2 % Sorghum!) 

Energiemaisfläche für die Biogasnutzung:(Quelle: FNR 2011) 

- 0,5 Millionen Hektar (von 11,7 insgesamt), 

das entspricht 4,3 % der Ackerfläche in D. 

Problematik Energiemais: 

- Monokultur 

- Maiswurzelbohrer 

- Erosion 

- ... 

Suche nach Alternativkulturen 

Folie (verändert): K. Stolzenburg


Gesamtpflanzenertrag in t TM/ha 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

CSM 6523 

Mais: Gesamtpflanzenerträge 

(2006-2010, Rheinstetten und Ettlingen ) 

TM-Ertrag t/ha TS % 

Versuchsstandort Mittel: 22,9 t TM/ha 

Jahr 

45 

40 

Ertrag in t 

Rheinstetten- 

Forchheim 

Ettlingen 

30 

25 2009 

Mittel: 21,7 t TM/ha 

0 

unberegnet 

50 

45 

40 22,9 

20 

35 

CSM 6530 

CSM 7504 

MAS 33A 

Clariti 

Bredero 

Cadurci CS 

PR38V12 

Montoni 

Taranis 

Crazi 

Agro Gas 

Ettlingen 

15 

2010 unberegnet 

30 

25 

20 21,7 

Mittel 

LG 35.20 

Gesamtpflanzenertrag in t TM/ha NK Silotop 

Gavott 

DKC 4604 

LG 33.91 

Gibsi 

ES Fortress 

LG 33.95 

Franki 

Skandi 

DKC 5542 

Simao 

PR36K67 

Estori 

Puyol 

PR35M23 

PR32F73 

Pardi 

Valdez 

Poncho 

PR34B39 

Seiddi 

Sundi 

Cannavaro 

10 

5 

0 

Ambrosini 

PR39B56 

Ronaldinio 

Agro Yoko 

Fernandez 

LG3216 

2006- 

2008 

2006- 

2010 

PR38H20 

Seiddi 

Agro Gas 

Puyol 

Cannavaro 

Scandi 

50 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

TS-Gehalt in % 

Starki 

PR34B39 

Sundi 

Lynxx 

Montoni 

PR32F73 

Poncho 

DKC6903 

15 

10 

5 

0 


TM/ha 

beregnet 23,1 

22,6 

Folie: K. Stolzenburg


Methanertrag in m³/ha 

Mais: Methangaserträge 

(Arten- und Sortenvergleich 2006 – 2008, alle Standorte) 

10000 

9000 

8000 

7000 

6000 

5000 

4000 

3000 

2000 

1000 

0 

Methan-Ertrag (m³/ha) Methan-Ausbeute (l/kg oTS) TM-Ertrag (t/ha) 

6554 

24,6 

Boxberg 

7879 

21,3 

6179 

21,4 

299 279 297 299 293 

Rheinstetten 

Ladenburg 

4872 

16,6 

Krauchenwies 

6371 

21 

Mittel 

30 

25 

20 

15 

10 

Folie (verändert): K. Stolzenburg 

5 

0 

Gesam tpflanzenertrag in t TM /ha


Vorteile Mais 

� ertragsstark in der Biomasseproduktion und der 

Methangasausbeute (leistungsstärkste Kultur, LSV 2006-09) 

� „gut silierbar, gut im handling, gut verkaufbar“ 

� hohe CO 2-Bindung 

Bild: K. Stolzenburg


2. Mehrjährige Energiepflanzen 

(gasförmige Bioenergieträger)


Durchwachsene Silphie 







Botanik: 

• auch Kompass- oder Becherpflanze genannt 

• ausdauernder Korbblütler (Nutzungsdauer ca. 20 Jahre) 

• An 1,8 - 2,5 m hohen, vierkantigen Stängeln sitzen ungeteilte 

gegenständige, an der Basis verwachsene Blätter 

• 3 bis 5 Stängel je Pflanze; Blütezeit ab Juli 

Klima- und Bodenansprüche: 

• Herkunft: gemäßigte Regionen Nordamerikas; 

nach Europa eingeschleppt 

• Gedeiht unter hiesigen Bedingungen hervorragend; stellt keine 

besonderen Ansprüche an das Klima 

• hinsichtlich des Bodens relativ anspruchslos; wächst am besten auf 

humosen Standorten mit guter Wasserführung; keine Staunässe 

Fruchtfolge: 

• keine besonderen Ansprüche an Vorfrucht 

• langsames Wachstum im ersten Jahr, deshalb unkrautunterdrückende 

Eigenschaften der Vorfrucht beachten 

• Getreide als Nachfrucht gut geeignet (Durchwuchsbekämpfung) 




Bodenbearbeitung: 

• Herbstfurche 

• feuchtigkeitsbewahrende Saatbettbereitung im Frühjahr 

• feinkrümeliges Saat- bzw. Pflanzbett 

Aussaat / Pflanzung: 

• Samen benötigen zum Keimen längere Kühlphase. 

Jungpflanzen entwickeln sich nur langsam, sodass es bei Direktsaat 

mit unbehandeltem Saatgut zu Problemen durch mangelnde 

Konkurrenzkraft gegenüber Unkräutern kommen kann. 

• Aussaat vorbehandelten Saatgutes mit Einzelkorndrillmaschinen 

sowie Pflanzung vorkultivierter Jungpflanzen sind möglich. 

• Aussaat/Pflanzung: ab Mitte April bis Ende Juni 

• Saatstärke/Pflanzdichte: 8 keimfähige Samen/m² bzw. 4 Pflanzen/m² 

• Reihenabstand: 50 cm 

• Pflanzgutkosten: ca. 16 Cent/Pflanze 




Pflanzenschutz: 

• Entwicklung im Jungpflanzenstadium relativ langsam; im Pflanzjahr 

lediglich Bildung einer grundständigen Blattrosette. 

Unkrautbekämpfung unbedingt notwendig 

• Maschinenhacke problemlos möglich 

• Ab dem 2. Standjahr Bestandesschluss, rasches Längenwachstum; 

Unkrautbekämpfungsmaßnahmen nicht mehr erforderlich 

• Krankheiten/Schädlinge wurde bisher nicht beobachtet 

Düngung: 

• Der N-Sollwert zur Pflanzung und zu Beginn jeden Vegetationsjahres 

beträgt in Abhängigkeit der Ertragserwartung 140-180 kg N/ha. 

• Die Phosphor- , Kalium- , Magnesium- und Kalziumdüngung sollte 

nach Entzug erfolgen. Je nach Ertragsniveau ist mit folgenden 

Entzügen zu rechnen: 

P = 20 - 30 kg/ha 

K = 100 - 200 kg/ha 

Mg = 50 - 70 kg/ha 

Ca = 200 - 250 kg/ha 




Ernte: 

• Ernte bei 25-30 % TS-Gehalt mit Feldhäcksler (reiheneunabhängiger 

Vorsatz) 

• Je nach Anbauregion erreicht Silphie dieses Entwicklungsstadium 

Anfang bis Ende September (ab Vollblüte). 

• Ertrag: ca. 13 - 20 t Trockenmasse/ha ab dem 2. Anbaujahr 

Verwertung: 

• Viehfutter bzw. Koferment für Biogasanlagen; letztgenannte 

Verwertungsart wird gegenwärtig favorisiert. 

• Pflanze besitzt guten Futterwert und weist gute Siliereignung auf. 

• Versuche der TLL zur Biogaseignung haben gezeigt, dass die 

Methanausbeuten denen von Mais vergleichbar sind. 



Gesamtpflanzenertrag in t TM /ha 

25 

20 

15 

10 

5 

0 


(Gesamtpflanzenertrag, Standort Rosenberg, 2010) 

12,2 

Wdh.1 Wdh.2 Wdh.3 Mittel 

13,7 

13,2 

13,1 

18,7 

20,0 

17,3 

18,7 

20,5 

Mittel: 15,6 t TM/ha 

25.08.2010 09.09.2010 22.09.2010 06.10.2010 

13,2 

15,3 

16,4 

15,3 

12,6 

14,5 

Folie: K. Stolzenburg 

14,1



26 

26 

25 

25 

24 

24 

23 

23 

22 

22 

21 

21 

22,5 


(TS-Gehalt, Standort Rosenberg - Baden, 2010) 

Wdh.1 Wdh.2 Wdh.3 Mittel 

23,1 

23,5 

23,0 

22,7 

22,3 

22,3 

22,4 

Mittel: 23,0 % 

25.08.2010 09.09.2010 22.09.2010 06.10.2010 

24,5 

23,1 

25,4 

24,3 

22,2 

22,5 

22,4 

Folie: K. Stolzenburg 

22,4


Alternativen-Check 


Standort Relativ anspruchslos aber 

keine Staunässe 

Ertrag Biomasse 12-18 t TM/ha*a 

erscheinen möglich 

Ertrag Biogas ? ? 

Pflanzgutkosten Hoch, 16 Ct/St, bei 4 

St/m² � 6.400 €/ha 

Verfügbarkeit 

Saat-, Pflanzgut 

+ + 

+ + 

Begrenzt - 

� Der Versuch „Dauerkulturen zur Biogasnutzung“ 

(ab 2011) wird umfangreiche Ergebnisse liefern. 

--


Topinambur 

Herkunft: vermutlich Nordamerika, 

durch französische Seefahrer 

entdeckt und zu Beginn des 17. 

Jh. nach Europa gebracht, seit 

Mitte des 17. Jh. Anbau in 

Deutschland 

Botanik: Helianthus tuberosus L. 

Familie: Korbblütler (Asteraceae, 

Compositae) 

Morphologie: starkes Krautwachstum (Stängel 

bis 5 m), Bildung von Sprossknollen 

an unterirdischen Seitentrieben 

(Stolonen), Speicherung des 

Reservekohlenhydrates Inulin in 

den Sprossknollen (Stängel fungieren 

als Zwischenspeicher) 



Pflanzung, Jugendentwicklung 



Bestand, Blüte, Knollen 



Krautertrag (Mittel über 8 Jahre) 



Topinambur zur Biogasgewinnung 



Topinamburpellets 

Die getrocknete Biomasse von Topinambur eignet sich auch 

gut als Brennstoff. Topinamburpellets können in 

Hackschnitzel- oder Pelletheizungen verwertet werden. 

Man rechnet mit einem Heizöläquivalent 

von 3,1 kg Topinamburkrautpellets für 1 kg Heizöl. 

Beispielrechnung: 

15 t/ha Topinamburkraut –> ca. 4800 l Heizöl 

20 t/ha Topinamburkraut –> ca. 6400 l Heizöl 




Topinambur 

Standort Bevorzugt leichtere 

Böden, wärmeliebend 

und trockenempfindlich 

Ertrag Biomasse 

(Krautertrag) 

12-18 t TM/ha*a 

erscheinen möglich 

Ertrag Biogas ? ? 

Pflanzgutkosten ? ? 


Saat-, Pflanzgut 

+/- 

+ + 

vorhanden + 

� Der Versuch „Dauerkulturen zur Biogasnutzung“ 

(ab 2011) wird umfangreiche Ergebnisse liefern.


Wildpflanzenmischungen in B.-W. 

Versuchsbeschreibung: 

• Dauerkulturen für die Biogasgewinnung - Optimierung der 

Erntezeitpunkte 

Versuchsziel: 

• Prüfung des Aufwuchses gestaffelter Erntezeitpunkte bei 

verschiedenen Dauerkulturen hinsichtlich Ertrag, Nährstoffbedarf und 

Gärausbeute im Hinblick auf eine Nutzung in der Biogasanlage 

Standorte: 

• Rheinstetten-Forchheim 

• Krauchenwies, Öhringen 

und Döggingen 

• Aulendorf 

Folie (verändert) und Bild: K. Stolzenburg


2. Mehrjährige Energiepflanzen 

(feste Bioenergieträger)


Miscanthus


Einführung: 

• weitere Namen: Chinaschilf, Riesenschilfgras, Japanisches Seidengras 

• ausdauerndes Süßgras 

Miscanthus 

• hauptsächliche Verbreitung: China, Korea und Japan 

• C 4-Pflanze, hohe photosynthetische Leistung bei optimaler 

Lichtsättigung, dabei trockentolerant (250 l Wasser/kg TS) 

• Energetische Nutzung: Verbrennung des Miscanthus-Häckselguts


Günstig sind: 

Standort 

- tiefgründige, gut durchwurzelbare, humose Lehmböden mit guter 

Wasserführung und gutem Nährstoffspeichervermögen. 

- Niederschläge zwischen 500 und 600 mm in der Vegetationszeit 

- mittlere Jahrestemperaturen > 8° C (Körnermaisklima) mit hohen 

Tagesdurchschnittstemperaturen während der Vegetationszeit 

- Standorte mit häufigen Spätfrösten, Frühfrostgebiete, kältestauende 

Tallagen und Nordhänge scheiden aus. 

- zügige, gleichmäßige Abreife im Herbst (Einlagerung von 

Reservestoffen)


Pflanzung: 

Anbau I 

- Zur Vorbereitung der Pflanzung flache Bodenlockerung (ca. 20 cm); 1- 

2maliges Eggen zur vorbeugenden Unkrautbekämpfung 

- Faustzahl: 1 Pflanze/m² 

- Pflanztermin: Mitte April bis Mitte Mai; optimale Bodentemperatur: 10° C 

- Pflanzung erfolgt in einer Ablagetiefe von ca. 5-8 cm mit einer 

modifizierten Kartoffellegemaschine 

Unkrautregulierung: 

• im Pflanzjahr konkurrenzschwach, intensive Pflege notwendig!


Nährstoffbedarf: 

Anbau II 

-Im Pflanzjahr keine N-Düngung, da diese Abreife und Nährstoffeinlagerung 

in das Rhizomsystem verzögert und die Gefahr des Auswinterns erhöht. 

- nur geringe bis keine (humusreiche Böden mit starker Mineralisierung) N- 

Düngung 

- Düngungsmaßnahmen nach der Ernte (März bis April) und vor dem 

Neuaustrieb


Ernte 

• Optimaler Erntezeitpunkt für energetische Nutzung sind Monate Februar 

bis April. 

• Um möglichst hohe TS-Gehalte im Erntegut zu erhalten ist eine trockene 

Frostperiode abwarten. Die Blätter sollten größtenteils abgefallen sein. 

• jährliche Ernte (ab dem zweiten Auswuchs)


Erträge in BW 

Standort Boden Pflanzjahr Erntejahre Mittel t TS/ha 

M. g., Klon 1 R.-Fochheim leicht, anl. Sand 1994 96 - 01, 06 - 08 24,50 




M. Goliath R.-Fochheim leicht, anl. Sand 1994 96 - 01, 06 - 08 14,80 

M. grazillimus R.-Fochheim leicht, anl. Sand 1994 96 - 01, 06 - 08 13,80 

M. g. 

Elchesheim, Rheintal, 

Tiefgestade 

mittel bis schwer, mit 

Grundwasseranschluss 1995 97 - 02 21,40 

M. g. Müllheim (Rheintal) leicht - mittel 1995 1999 - 2008 16,50 

M. g. 

Neckarmühlbach 

(Neckartal) 

mittel bis schwer, zeitweise 

Grundwasseranschluss 1994 1996 - 1999 17,50



Miscanthus 

Standort Wärmeliebend +/- 

Ertrag Biomasse 15-25 t TM/ha*a + + 

Zustand Biomasse 

bei Ernte 

80-85% TS + + 

Pflanzgutkosten Hoch, 16 Ct/St, bei 1 

St/m² � 1.600 €/ha 


Pflanzgut 

Nutzung / 

Vermarktung 

vorhanden + 

Eigennutzung / Vermarktungsmöglichkeiten 

regional unterschiedlich 

- 

+/-


Kurzumtriebshölzer


Kurzumtriebshölzer 

Einführung: 

• KUP: Kurzumtriebsplantage (auch Energiewald) 

• Anbau und Nutzung von Bäumen auf landwirtschaftlichen Flächen 

innerhalb kurzer Zeitintervalle Umtriebszeitraum von 2 bis 20 Jahren 

• Eingesetzt werden Baumarten mit einem starken Jugendwachstum 

• Regeneration über Stockausschläge oder Wurzelbrut 

• Energetische Nutzung: Verbrennung des Holzhackguts bzw. auch 

Pelletierung möglich


Günstig sind: 

Standort 

- frische bis feuchte und gut durchlüftete Standorte 

- ein Boden-pH von 5,5 – 6,5 

- ca. 30 cm durchwurzelbarer Oberboden 

- �300 mm Niederschlag in der Vegetationsperiode 

- Jahresmitteltemperaturen > 7°C 

Diese Anforderungen werden auf den meisten 

Standorten in Baden-Württemberg erfüllt.


Anbauverfahren 

Pflanzung 

• Bodenvorbereitung: 

• Herbstfurche (evtl. Zwischenfrucht) 

• Ackerland: feinkrümelige Auflockerung des Bodens (20cm), evtl. 

Rückverdichtung 

• Grün- und Brachflächen: Umbruch und Einebnen im 

Herbst, bzw. je nach Standort im Frühjahr 

• Handpflanzung mit Locheisen 

• auf größeren Flächen maschinelle Pflanzung 

• Bodenschluss für Anwuchserfolg wichtig 

• Pflanzzeitpunkt Anfang März bis Ende April Bilder:Seidl, LTZ 

Unkrautregulierung: 

• im Pflanzjahr konkurrenzschwach, intensive Pflege notwendig, 

danach sehr extensive Bewirtschaftungsform


0,5 –0,7m 

1,5 - 

2,00m 

Pflanzgut 

•Baumarten: v.a. Pappeln, Weiden, 

Robinien, Erlen, u.a. 

�Vielzahl unterschiedlicher Sorten 

und Klone vorhanden 

Pflanzzahlen 

abhängig von Nutzungsart, energetische 

Nutzung: 

Pappel: 

• Einzelreihe (6.000-10.000 St/ha) 

Weide: 

• Doppelreihe (10.000-14.000 St/ha) 

� Reihenabstand auf 

Maschinenbreiten anpassen!


Erntetechnik (vollmechanisiert) 

Anbaumähhacker (Prototyp) 

Feldhäcksler mit Holzerntevorsatz (0,6 – 1,6 ha/h) 

(Prototypen und Kleinserien diverser Hersteller) 

Stemster (Mäh-Sammler), Prototyp 

Bilder: Seidl, LTZ


Bezeichnung 

Erträge 

tel (1998/2 

TM/ha 

t/Jahr 

Salix vim. Klon 78-021 7,0 

Salix vim. Klon 78-183 4,4 

Salix vim. "Björn" 10,9 

Salix vim. "Tora" 11,3 

Salix vim. "Ulv" 7,9 

Salix vim. "Rapp" 7,5 

Salix vim. "Orm" 7,5 

Salix vim. Gutenzell 7,8 

Populus trichocarpa "Weser 6" 11,0 

Balsampappel-Hybride "Rap" 10,6 

Pappel "Max 5" 10,9 

Links: Ernteergebnisse 

(Mittel) schnellwachsender 

Baumarten mit drei 

Umtrieben (Ernten: 1998, 

2001 und 2005) am Standort 

Rheinstetten-Forchheim 

� Versuch „Biomasse aus 

„Kurzumtrieb“ mit verschiedenen 

Standorten in BW: erste 

Zwischenergebnisse nach Ernte 

des 1. Umtriebs 2012 erwartet



Kurzumtriebshölzer 

Standort vielfältiges Spektrum ++ 

Ertrag Biomasse 7-11 t TM/ha*a + 

Zustand Biomasse 

bei Ernte 

Pflanzgutkosten 

(Stecklinge) 


Pflanzgut 

Nutzung / 

Vermarktung 

ca. 50% Wasseranteil - 

mittel:Weide 7-8 Ct/St 

hoch: Pappel 15-25 Ct/St 

vorhanden + 

Eigennutzung / Vermarktungsmöglichkeiten 

regional unterschiedlich 

- 

+/-


Fazit I 

(Gemeinsamkeiten) 

• Einmal anbauen, mehrmals ernten 

• Erst arbeitsintensiv, dann extensive Bewirtschaftungsform 

• mehrjährige Flächenbindung 

• derzeit hohe Anlagekosten 

• hohe Erträge bei extensiver Landbewirtschaftungsform möglich 

• Vorteile Ökologie 

• derzeit geringe Anbauflächen


Fazit II 

(gasförmige Bioenergieträger) 

• „Neue“, mehrjährige Energiepflanzen zur Biogaserzeugung 

können nach derzeitigem Kenntnisstand bezüglich Biomasse- und 

Methangasertrag an warmen und ausreichend mit Wasser 

versorgten Standorten in der Regel (noch) nicht mit Mais 

mithalten. 

• Bezüglich der Thematiken „Nutzungszeitraum“ (mit ausreichend 

hohem Ertragsniveau) und „Biogasausbeute“ besteht noch 

Forschungsbedarf. 

• Praktische Hemmnisse sind die hohe Kosten und die begrenzte 

Verfügbarkeit von Pflanzgut. 

•Vorteile dieser Arten sind aber in jedem Fall in der Ökologie, in 

der Biodiversität (auch als Bienenweide) und gegebenenfalls 

hinsichtlich eines extensiveren Anbaus zu sehen.


Fazit III 

(feste Bioenergieträger) 

• Miscanthus und Kurzumtriebsholz können hohe Biomasse- 

Erträge erzielen. 

• Auch hinsichtlich der Ökologie (Biodiversität, C-Anreicherung 

im Boden) erzielen Festbrennstoffe vom Acker gute Ergebnisse. 

• Aufgrund der regional sehr unterschiedlichen 

Hackschnitzelmärkte und der begrenzten Transportwürdigkeit, 

liegt das Hemmnis hierbei derzeit in den Vermarktungsmöglichkeiten.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 

Kontakt: 

Max Thiel Steffen Kaiser 

max.thiel@ltz.bwl.de steffen.kaiser@ltz.bwl.de 

Tel. 0721 / 9518 - 225 Tel. 0721 / 9518 – 224 

LTZ Augustenberg 

Außenstelle Rheinstetten-Forchheim 

Kutschenweg 20 

76287 Rheinstetten 

www.bioenergie-portal.info 

www.ltz-augustenberg.de

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