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Fachartikel
21. Juni 2022

Energiequelle

Biogas aus Hofdügner - Das ungenutze Potenzial

Das nachhaltige Potenzial von Schweizer Hofdünger für die energetische Nutzung ist beträchtlich. Obwohl die Vergärung von Hofdünger technisch ausgereift ist, wird sie nur sehr beschränkt eingesetzt. Das im Dezember 2021 publizierte White Paper «Biogas aus Hofdünger in der Schweiz» hat sich das Ziel gesetzt, die Nutzung von Hofdünger (der hauptsächlich aus Gülle und Mist besteht) als Energiequelle zu fördern.
Hubert Palla 

Trotz der beträchtlichen Menge anfallenden Hofdüngers und obwohl die Biogastechnologie hoch entwickelt und am Markt etabliert ist, wird Hofdünger als Energiequelle in der Schweiz noch sehr begrenzt eingesetzt. Aktuell gewinnen in der Schweiz rund 110 landwirtschaftliche Biogasanlagen jährlich rund 400 GWh Biogas, wobei ein beträchtlicher Teil auf die Vergärung von Co-Substraten zurückzuführen ist. Somit werden nur rund 5 Prozent des verfügbaren Hofdüngers energetisch verwertet.

Unter Hofdünger werden alle Ausscheidungen aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung verstanden. Je nach Stallsystem können diese in flüssiger Form als Gülle oder in fester Form als Mist anfallen.

Theoretisches Potenzial 

Das theoretische Potenzial von Schweizer Hofdünger beträgt knapp 14 TWh Primärenergie pro Jahr (siehe Abb. 1). Primärenergie bezeichnet die gesamte in der Ressource enthaltene Energie ohne Verluste infolge Umwandlung in Sekundärenergie. Dieses theoretische Potenzial entspricht der Gesamtmenge an Hofdünger, die pro Jahr in der Schweiz anfällt. Rund 7,5 TWh des Hofdüngers könnten pro Jahr nachhaltig für die Energiegewinnung genutzt werden (Burg et al. 2018a; Thees et al. 2017). Dieses nachhaltige Potenzial berücksichtigt die Verluste, die entstehen, wenn die Tiere auf der Weide sind, und die technisch-ökonomischen Restriktionen der Nutzung, die mit der räumlichen Verteilung des Hofdüngers verbunden sind.

Hofdünger wird vorwiegend aus wirtschaftlichen Gründen kaum energetisch genutzt. Daher besitzt Hofdünger ein grosses ungenutztes Potenzial von rund 6,8 TWh pro Jahr – was etwa 20 Prozent des gesamten Gasverbrauchs der Schweiz entspricht (33 TWh Erdgas Hi Bruttoenergie [VSG 2021]). Das Hofdünger-Potenzial ist über die gesamte Schweiz verteilt. Diese Streuung erschwert neben der Kleinteiligkeit der Bauernhöfe (durchschnittlich 27 Grossvieheinheiten) die Hofdüngersammlung und -verwertung für die energetische Nutzung. Die grössten Hofdüngermengen sind im Mittelland (Kantone Bern, Luzern und St. Gallen) verfügbar, wo sich auch die grossen Tierbestände befinden.

Verfügbarkeit

Um einen effektiven Einsatz des Hofdüngers zur Energiegewinnung zu fördern, ist es wichtig, diejenigen Regionen zu identifizieren und zu priorisieren, in denen sowohl die Verfügbarkeit von genügend Hofdünger als auch die sozioökonomischen Voraussetzungen für den Aufbau einer Biogasinfrastruktur gegeben sind. Im Jahr 2050 wird erwartet, dass die für die Energienutzung verfügbare Hofdüngermenge ähnlich hoch sein wird wie die aktuellen Werte (Burg et al. 2019). Das zukünftige theoretische Potenzial bleibt mit rund 14 TWh pro Jahr gleich hoch. Das nachhaltige Potenzial dagegen reduziert sich leicht auf rund 6,9 TWh pro Jahr, da die Tiere mehr Zeit auf der Weide verbringen, wo der Hofdünger nicht eingesammelt werden kann.

Das erwartete Potenzial im Jahr 2050 berücksichtigt diverse Treiber wie beispielsweise das Bevölkerungswachstum und den Konsum, aber keine unvorhersehbaren Ereignisse und Veränderungen. So könnte ein plötzlich starker Rückgang des Fleisch- und Milchkonsums die Verfügbarkeit von Hofdünger drastisch reduzieren. Die langfristige Schätzung des Hofdünger-Potenzials in der Schweiz geht davon aus, dass auch zukünftig genügend Mist und Gülle aus der landwirtschaftlichen Viehwirtschaft für energetische Zwecke zur Verfügung stehen werden. Mit Blick auf die ambitionierten Ziele der Energiestrategie der Schweiz muss das ungenutzte Potenzial des Hofdüngers zur Gewinnung von Biogas zwingend besser genutzt werden.

White Paper

Ziel dieses White Paper ist es, Entscheidungsträgern, Verwaltungen und Stakeholdern die aktuellen Forschungsergebnisse zur Verfügung zu stellen, um die optimale Nutzung von Bioenergie aus Hofdünger in der Schweizer Energiewende zu fördern. Zu diesem Zweck werden die Ergebnisse des Schweizer Kompetenzzentrums für Bioenergieforschung – SCCER BIOSWEET – zusammengefasst und in einem breiteren Kontext dargestellt. Wenn nichts anderes erwähnt wird, beziehen sich die Ergebnisse auf die Schweiz und im Fall der Ressourcen auf die heimischen Biomassepotenziale (Quelle: White Paper «Biogas aus Hofdünger in der Schweiz», 12/2021).

 

Fazit

Hofdünger, der in der Schweiz in beachtlichen Mengen anfällt, kann in der zukünftigen Energieversorgung der Schweiz eine wichtige Rolle einnehmen. Denn die Vergärung von Hofdünger zu Biogas bietet einige gewichtige energetische und ökologische Vorteile. Das bedingt aber einen möglichst flächendeckenden Ausbau der Biogasinfrastruktur. Nachfolgend sind die wichtigsten Aspekte von Biogas aus Hofdünger zusammengefasst.


Trotz der beträchtlichen Menge an anfallendem Hofdünger und obwohl die Biogastechnologie hoch entwickelt und am Markt etabliert ist, wird Hofdünger als Energiequelle in der Schweiz noch sehr begrenzt eingesetzt. Das nachhaltige Potenzial von Schweizer Hofdünger (Gülle und Mist) zur Gewinnung von Biogas beträgt aktuell jährlich rund 7,5 TWh. Auch für das Jahr 2050 wird mit knapp 7 TWh gerechnet. Die Schätzung des Hofdünger-Potenzials in der Schweiz zeigt, dass auch langfristig genügend Hofdünger für die energetische Nutzung zur Verfügung stehen wird.


Die Gewinnung von Biogas aus Hofdünger kann einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung der Schweiz leisten und ermöglicht in Kombination mit anderen einheimischen erneuerbaren Energien eine grössere Unabhängigkeit von Energieimporten, insbesondere von fossilen Brennstoffen.


Die Vergärung von Gülle reduziert sowohl die Treibhausgasemissionen (THG) als auch die Umweltauswirkungen (UBP) im Vergleich zur direkten Gülle-Ausbringung erheblich. Aus einem Kubikmeter Gülle lassen sich rund 30 m3 Biogas gewinnen und pro m3 Biogas können rund 1,4 kg CO2-eq. und 1750 UBP eingespart werden. Allein durch die Vergärung des nachhaltig verfügbaren Hofdüngers und die damit verbundene Methanreduktion könnten rund 3 Prozent der landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen der Schweiz vermieden werden. Aktuell trägt die Landwirtschaft etwa 12 Prozent zu den gesamten anthropogenen THG-Emissionen der
Schweiz bei.


Die Charakteristiken des Hofdüngers erschweren die potenzielle Nutzung für andere nachhaltige Produkte wie zum Beispiel Chemikalien oder Werkstoffe. Dagegen ist die energetische Nutzung von Hofdünger etabliert und bietet zudem den Vorteil, dass die Nährstoffe nicht nur vollständig erhalten bleiben und als Dünger eingesetzt werden können, sondern deren Pflanzenverfügbarkeit noch erhöht wird. Das heisst, die energetische Nutzung trägt dazu bei, Mineraldünger zu ersetzen. Daher sollte der Hofdünger als eine wichtige und wertvolle lokale Ressource betrachtet werden, die zur Nährstoffrückgewinnung (Düngung) und Energieversorgung genutzt werden kann. Des Weiteren führt die Vergärung zu einer erheblichen Reduktion der Treibhausgasemissionen.

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