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Optimierung einer betrieblichen Biogasanlage zur Erzeugung von Elektro- und Thermoenergie aus Guelle und nachwachsenden Rohstoffen

Die 1993 in Kraft getretene TA Siedlungsabfall schreibt fuer anfallende Bioabfaelle eine biologische Behandlung durch die entsorgungspftichtige Koerperschaft vor. Eine weitgehende Inertisierung wird bei gleichzeitigem Energiegewinn mit Hilfe von Biogasverfahren erreicht. Diese regenerative Energieerzeugung soll durch Einsatz nachwachsender Rohstoffe als Zuschlagstoff von unregelmaessig anfallenden Abfallzuschlagstoffen unabhaengig werden. Die nachwachsenden Rohstoffe koennen im Rahmen des Flaechenstillegungsplanes auf stillgelegten Iandwirtschaftlichen Flaechen angebaut und zur Verbesserung der Lagerfaehigkeit sowie zur Erhoehung der Biogasausbeute siliert werden. Durch Anreicherung von Guelle mit Lebensmittelabfaellen laesst sich von einer Freiland-Biogasanlage die Raumbelastung von 1,5 auf 7 kg OTS/m3 steigern und die erzeugte Elektro- und Thermoenergie um etwa das Sechsfache erhoehen. Die aus zwei einstufigen 500 mn Biogasreaktoren bestehende Anlage entsorgt 50 mn/d Guelle und 10 mn/d kommunale und gewerbliche Abfaelle. Zur weiteren Optimierung der Guelleanreicherung sowie zur kontinuierlichen Auslastung der Anlage und Energieerzeugung werden als Zuschlagstoffe nachwachsende Rohstoffe wie Knaulgras und geeignete Silierungsverfahren untersucht. Die Freiland-Biogasanlage ist von der Fa. Biophil durch eine Abfallvorbehandlungsanlage erweitert worden und wird in Kooperation mit der TFH weiter optimiert. Die Versuche zur Auswahl und Vorbehandlung der Guellezuschlagstoffe werden in Biogaslaboranlagen durchgefuehrt und ausgewaehlte Ansaetze in der Freilandanlage ueberprueft.

De-Methanisierung von Flüssigmist, Teilvorhaben 2: Entwicklung intelligenter Digitalisierunstechnologien

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionenverantwortlich. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Das Vorhaben zielt daher auf die Entwicklung von hochgradig standardisierten und automatisierten Güllekleinanlagen für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 150 Großvieheinheiten (GV) ab, um die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig auch die Gerüchsbelästigung zu mindern. Diese Güllekleinanlagen beruhen auf dem Konzept der Hohenheimer zweistufigen Güllevergärung, bestehend aus einem Rührkessel- und einem Festbettreaktor mit einer Rückführung nicht abgebauter Faserstoffe zwischen den beiden Prozessstufen. Diese standardisierten Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Diese Anlagen können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Die Integration eines Festbettreaktors in das Gesamtkonzept ermöglicht durch dessen hohe Prozessstabilität und Lastflexibilität eine Biogasproduktion, die jederzeit exakt dem Bedarf angepasst werden kann. Zudem soll das BHKW der Anlagen auf eine durchschnittliche Laufzeit von ca. 14 Stunden je Tag ausgelegt werden, so dass Strom und Wärme zu den Bedarfszeiten produziert werden kann. Das Teilvorhaben der TU Dortmund wird mit Hilfe neuartiger, kapazitiver in-situ Sensorik die Möglichkeit schaffen, dass die Anlage autark gesteuert werden kann. Hierzu wir eine kontinuierliche Prozessüberwachung und -kontrolle implementiert wird und alle relevanten Parameter werden digitalisiert und automatisch verarbeitet. Die TU Dortmund wird die entsprechenden intelligenten Algorihmen im Rahmen der Arbeiten entwickeln.

Verringerung der Umweltbelastung durch Guelle

Pruefung der Auswirkung mechanischer Lufteinbringung und chemischer Zusaetze auf Umweltbelastung und Naehrstoffwirkung von Rinderguelle.

Recht der Duengung

Die Rechtsgrundlagen fuer die Duengung (Handelsduenger, Wirtschaftsduenger, Klaerschlamm, Biokomposte) auf der Ebene des Rechts der Europaeischen Gemeinschaft und des deutschen Rechts sollen untersucht werden. In die Untersuchung sollen die niederlaendischen Vorschriften ueber Guelle mit einbezogen werden.

Nitrataustrag bei Guelleduengung auf Dauergruenland

Einfluss von mineralischer Duengung sowie von Guelleduengung auf den Nitrataustrag mit dem Sickerwasser und Auswirkung von Guelleverduennung und Nachregnen auf die NH4- Verluste sowie auf die Bedeckung des Aufwuchses mit Guelle.

Bioenergieanlagen (Landkreis Göttingen)

Standorte der vorhandenen Bioenergieanlagen im Landkreis Göttingen. Es handelt sich um Anlagen zur Erzeugung regenerativer Energien (Biogas) aus Biomasse durch Vergärung. Biogas stellt eine wichtige und vielseitige Form der Bioenergie aus der Landwirtschaft dar. Die neuen Anlagen setzen fast ausnahmslos nachwachsende Rohstoffe (NaWaRo) wie Mais, Getreide, Hirse, Zuckerrüben, Sonnenblumen und teilweise Aufwuchs von Grünland mit oder ohne Gülle ein. Biogas wird derzeit überwiegend dezentral produziert und als Strom- und Wärmelieferant genutzt. Aufgrund dieser Dezentralität der Anlagen, die dadurch begründet ist, dass das primäre Ausgangsmaterial für die Biogaserzeugung wie Gülle oder Energiepflanzen aufgrund der niedrigen Energiedichte aus ökonomischen Gründen in der Regel nicht über längere Distanzen transportiert werden kann, ist die Integration guter Wärmenutzungskonzepte nicht immer möglich.

Düngung - Was ist erlaubt? Was nicht? Das Düngerecht Wer ist für was zuständig? Wohin mit der Gülle? – Meldeprogramm zum Verbleib von Wirtschaftsdünger Zusatzvorschriften für mit Nitrat belastete Gebiete Betriebliche Daten als Grundlage für die Evaluierung der Düngeverordnung nutzen

Die Düngung ist eine der ältesten Maßnahmen im Acker- und Pflanzenbau. Schon in früheren Jahrhunderten nutzten die Bauern ohne Detailkenntnis die ertragssteigernde Wirkung der Nährstoffe. Heute ist die bedarfsgerechte Düngung unverzichtbarer Bestandteil einer nachhaltigen Landwirtschaft. Die Düngung versorgt Kulturpflanzen mit notwendigen Nährstoffen, um Qualität und Gesundheit der Kulturpflanzen und damit der Ernteprodukte verbessern sowie die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten und zu fördern. Bei der Anwendung von Düngemitteln sind jedoch nicht nur Ertragssteigerung und ökonomisch-effizienter Düngereinsatz von Interesse. Es müssen auch Aspekte der Umweltwirkung und Umweltverträglichkeit der Düngungsmaßnahmen beachtet werden. Bei der Anwendung von Düngemitteln gelten für Landwirte die Grundsätze der "guten fachlichen Praxis". Dies soll gewährleisten, dass die Nährstoffzufuhr bedarfsgerecht und verlustarm erfolgt und die Gesundheit von Menschen und Tieren und der Naturhaushalt nicht gefährdet werden. Das Düngegesetz (DüngG) ist die gesetzliche Grundlage für die nachfolgenden Verordnungen. Mit den rechtlichen Vorgaben wird die Düngung geregelt. Damit sollen die Effizienz der Düngung erhöht, mögliche Beeinträchtigungen von Grundwasser und Oberflächengewässern verringert und Ammoniakemissionen aus landwirtschaftlichen Quellen vermindert werden. Düngeverordnung (DüV) Düngemittelverordnung (DüMV) Verordnung über das Inverkehrbringen und Befördern von Wirtschaftsdünger (WDüngV) Landesverordnungen: Verordnung über Aufzeichnungs- und Meldepflichten zum Verbleib von Wirtschaftsdünger des Landes Sachsen-Anhalt (WDüngVerbleibVO LSA) Verordnung über düngerechtliche Mitteilungspflichten (DüngeMitteilungsVO) Verordnung über zusätzliche düngerechtliche Vorschriften (DüngeRZusVO) Zuständig für den Vollzug der Düngeverordnung (DüV) und der Verordnung über das Inverkehrbringen und Befördern von Wirtschaftsdünger (WDüngV) sind die Landkreise und kreisfreien Städte. Die Fachaufsicht liegt beim Landesverwaltungsamt, Referat Agrarwirtschaft, Ländliche Räume, Fischerei, Forst- und Jagdhoheit . Auf der Internetseite des Landesverwaltungsamtes stehen weiterführende Informationen zum Inverkehrbringen und Befördern von Wirtschaftsdünger sowie eine Liste der Ansprechpartner in den Landkreisen zur Verfügung. Fachliche Grundlagen und Handlungsempfehlungen zur Umsetzung der rechtlichen Vorgaben werden von der Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau zur Verfügung gestellt. Die Düngemittelverkehrskontrolle (Überwachung der Herstellung und des Inverkehrbringens entsprechend der Regelungen in der Düngemittelverordnung) obliegt dem Landesverwaltungsamt, Referat Agrarwirtschaft, Ländliche Räume, Fischerei, Forst- und Jagdhoheit. Die am 13. Juli 2018 erlassene Landesverordnung verpflichtet jeden Betrieb, der in der Summe mehr als zweihundert Tonnen Wirtschaftsdünger jährlich abgibt und/oder aufnimmt, in das vom Land Sachsen-Anhalt bereitgestellte Meldeprogramm Wirtschaftsdünger zu melden. Weitere Informationen zum Programm sowie die Kontaktdaten der Ansprechpartner werden von der Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau zur Verfügung gestellt. Gemäß § 13a der novellierten Düngeverordnung vom 28. April 2020 sind die Bundesländer verpflichtet, mit Nitrat und Phosphor belastete Gebiete auszuweisen und in diesen zusätzliche düngerechtliche Anforderungen festzulegen. Die Ausweisung dieser Gebiete erfolgt auf Grundlage der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur Ausweisung von mit Nitrat belasteten und eutrophierten Gebieten (AVV GeA) vom 10. August 2022. Die Gebietskulissen sind im webbasierten Geodaten-Viewer des Landesamtes für Vermessung und Geoinformation (LVermGeo) veröffentlicht worden. Mit der Verordnung über zusätzliche düngerechtliche Vorschriften (DüngeRZusVO) vom 21. März 2023, die mit Wirkung vom 30. März 2023 in Kraft getreten ist, setzt Sachsen-Anhalt den § 13a der Düngeverordnung um, in dem sie für die ausgewiesene Gebietskulisse zusätzliche Anforderungen festlegt. Folgende zusätzliche Anforderungen haben Landwirte mit Flächen in mit Nitrat belasteten Gebieten umzusetzen: verpflichtende Nährstoffuntersuchung von Wirtschaftsdüngern (Ausnahme: Festmist von Huf- und Klauentieren) und Gärrückständen sowie verpflichtende jährliche Nmin-Bodenuntersuchungen (Ausnahme: Dauer-, Grünlandflächen, Flächen mit mehrschnittigem Feldfutterbau). Die Sperrfristverlängerung für Gemüse, Erdbeeren und Beerenobst entfällt. Eine Ausweisung der durch Phosphor eutrophierten Gebiete erfolgt nicht mehr. Dafür gelten landesweit auf Flächen an Gewässern erweiterte Gewässerabstände beim Einsatz von stickstoff- bzw. phosphathaltigen Düngemitteln. Weitere Informationen bietet die Internetseite der Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau Im Rahmen des Vertragsverletzungsverfahrens zur Nitratrichtlinie hat die Europäische Kommission Deutschland aufgefordert, ein Monitoringprogramm einzurichten, das in kurzen Zeiträumen Aussagen über die Wirkung der Düngeverordnung (DüV) zulässt. Dieses Monitoring soll auch die regelmäßige Überprüfung der mit Nitrat belasteten bzw. durch Phosphor eutrophierten Gebiete ("Rote Gebiete") ermöglichen. Die Landesregierungen können mittels Rechtsverordnung Vorlage-, Melde- oder Mitteilungspflichten über die Aufzeichnungen zur Düngung festlegen. Mit der "Verordnung über düngerechtliche Mitteilungspflichten im Land Sachsen-Anhalt" von 2021 regelt Sachsen-Anhalt die Mitteilungspflichten zur Düngung für landwirtschaftliche Betriebe, die Flächen in Sachsen-Anhalt bewirtschaften. Gleichzeitig wird mit der vorliegenden Verordnung die Datenbasis für die Evaluierung der Düngeverordnung geschaffen, unter anderem zu den aktuellen Stickstoffemissionen aus der Landwirtschaft. Das Emissionsmonitoring als Teil des Monitoringprogramms hat eine besondere Bedeutung für die Dokumentation kurzfristiger Auswirkungen der DüV. Mit Hilfe der mitzuteilenden betrieblichen Daten lässt sich das Risiko einer Austragsgefährdung für Nitrat bzw. Phosphor in Gewässer abschätzen. Die Mitteilung der landwirtschaftlichen Betriebe an die Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau (LLG) umfasst die Aufzeichnungen nach § 10 DüV, u. a. den gesamtbetrieblichen Düngebedarf und Nährstoffeinsatz sowie schlagbezogene Aufzeichnungen zur Düngebedarfsermittlung und zur aufgebrachten Nährstoffmenge. Die Übermittlung der Mitteilungen erfolgt ausschließlich in elektronischer Form nach den Vorgaben der LLG. Der Mitteilungspflicht ist jeweils bis zum Ablauf des 30. April nachzukommen. Weiterführende Informationen sind auf der Internetseite der Landesanstalt für Landwirtschaft und Gartenbau abrufbar.

Minimierung von Methanemissionen bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern, Teilvorhaben 1: Anlagenauswahl, Emissionsmessungen und Bewertung

Unbehandelt gelagerte Gülle verursacht hohe Methanemissionen, höher als beispielsweise Gärreste aus der anaeroben Güllevergärung . Obwohl verstärkt Anreize geschaffen wurden, Wirtschaftsdünger einer anaeroben Vergärung zuzuführen und über diesen Weg die Emissionen zu senken, ist die Vergärung von Gülle nicht für alle Standorte ökonomisch realisierbar. Die fehlende Wirtschaftlichkeit der vorhandenen Förderungen zeigt sich in dem sehr verhaltenen Zubau in der Klasse der kleinen Anlagen ('75 kW'). Daher sind kostengünstige alternative Lösungen zu entwickeln. Das im Vorhaben zu untersuchende Konzept beinhaltet eine Fassung der entstehenden Emissionen und eine Oxidation des enthaltenen Methans. Die geringen und saisonal stark schwankenden Volumenströme mit teilweise niedrigen Methankonzentrationen stehen einer wirtschaftlichen energetischen Nutzung entgegen. Aus anderen Branchen sind verschiedene Technologien bekannt, die für die Behandlung von schwach methanhaltigen Gasen geeignet sind. Eine Übertragung dieser Technologien auf die Nachbehandlung von Abgasen aus der Güllelagerung erfordert jedoch detaillierte Daten bezüglich Menge und Qualität der Abgase und vor allem zum zeitlichen Verlauf dieser Größen. Das hier beschriebene Vorhaben hat zum Ziel, Emissionen aus Güllelagern unter Praxisbedingungen über mindestens einen kompletten Jahreszyklus zu ermitteln und mögliche Technologien für die Nachbehandlung der Abgase hinsichtlich der Kosten, der energetischen Effizienz, der Leistungsfähigkeit, der Emissionsminderung und den vorhandenen Betriebserfahrungen zu bewerten. Aufbauend darauf soll die Funktionalität geeigneter Technologien praktisch (biologischer Methanoxidationsfilter) und in Form einer Simulation (RTO) demonstriert werden.

Ansäuerung von Gülle und Gärrückständen während der Aufbringung in wachsende Bestände, Ansäuerung von Gülle und Gärrückständen während der Aufbringung in wachsende Bestände

Biogasanlagen im Landkreis Osnabrück

Eine Biogasanlage dient der Erzeugung von Biogas durch Vergärung von Biomasse. In landwirtschaftlichen Biogasanlagen werden meist tierische Exkremente (Gülle, Festmist) und Energiepflanzen als Substrat eingesetzt. In nicht-landwirtschaftlichen Anlagen wird Material aus der Biotonne verwendet. Als Nebenprodukt wird ein als Gärrest bezeichneter Dünger produziert. Bei den meisten Biogasanlagen wird das entstandene Gas vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.

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