DAAD
Scholz, ATB
- Curso Compacto Energias Renováveis
no Meio Rural
Plantas energéticas
PLANTAS
ENERGÉTICAS
Dr.-Ing. Volkhard Scholz
Instituto da Engenharia Agrícola (ATB)
Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V.
Alemanha
Universidade Federal de Viçosa (UFV)
com apoio do Serviço Alemão do Intercâmbio Acadêmico (DAAD)
Deutscher Akademischer Austausch Dienst, Bonn
DAAD
Scholz, ATB
Plantas Energéticas
Plantas energéticas
- Produção Introdução
Plantas convencionais
Plantas “novas“
Aspectos do meio ambiente
Custos de produção
DAAD
Scholz, ATB
Introdução
Definição de biomassa
Plantas energéticas
Bases biológicas
Definições de plantas energéticas
Estado da arte e potencial
das plantas energéticas
Biomassa como fonte de energia
DAAD
Classificação / Capítulos no curso
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Biomassa
Lenha
(Madeira)
Palha
de cereais
5, 6, 7
5, 6, 7
4
Plantas
energéticas
Resíduos,
Lixo org.
5, 6, 7
5
6
7
Biocombustíveis
sólidos
Biocombustíveis
líquidos
Biocombustíveis
gasosos
Calor
Potência
Energia elétrica
Biomassa
DAAD
Definições e vantagens
Scholz, ATB
Biomassa são materiais de origem orgânica,
como
Plantas energéticas
as plantas e animais vivos
produtos e resíduos destes
Vantagens de biomassa
e de bionergia
plantas e animais mortos,
mas ainda não fósseis
A quanditade de CO2 desprendida na combustão é a
mesma absorvida pelas plantas.
também todos os materias
orgânicos que foram
convertidos
(como papel, lixo orgânico,
óleo vegetal, álcool,
biogás, …)
A biomassa provem da agricultura e da silvicultura
própria, independente de importações.
Quais são as vantagens
A bioenergia pode ser armazenada.
de biomasa?
A biomassa economiza os recursos fósseis.
A produção da biomassa fortalece a zona rural.
Fachagentur Nachwachsende
Rohstoffe e.V.
Hofplatz 1
18276 Gülzow
Tel. 03843/6930-0
Fax 03843/6930-102
www.fnr.de
www.nachwachsende-rohstoffe.de
nach Schütte, A.: Anbau und Nutzung von Energiepflanzen in
Deutschland. Fachgespräch Energiepflanzen 25./26.02.2004,
Gülzow
3
Conversão de energia solar em biomassa
DAAD
Princípio da formação e composição da biomassa
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Composição
plantas
Compositiondas
of plants,
(%%deofmassa
seca)
dry matter
C
40-47
H
6
O
40-44
N
1-5
P
0,05-0,8
Quais
elementos
K
0,3-0,5
têm
a
maior
parte
Na
0,02-0,5
S nas plantas?
0,05-0,8
Ca
0,3-5
Si
0,05-3
Mg
0,05-1
B
0,005-0,01
Cl
0,02-1
Cu
0,0002-0,002
Fe
0,005-0,1
Mn
0,002-0,03
Zn
0,001-0,01
Fonte: Kaltschmitt, Hartmann, 2001
DAAD
Princípio da fotossíntese
Scholz, ATB
Formação de biomassa
Dark reaction
H2O
Light reaction
O2
18 ATP
light
Chlorophyll*
excite
Plantas energéticas
Chlorophyll
(Glycerin-Aldehyd-Phosphat)
12 C 3 -K.
(Fructosephosphat)
6 C6-K.
CalvinEnergy
Benson6 O2
Cycle
12 NADPH2
5 C6 -K.
+
24 H 24 e
(Phosphor-Glycerin-Acid)
12 C3 -K.
12 NADP
6 C6 -K.
12 H2O
(Ribulosediphosphat)
18 ADP+18 P
Starch
1 C6 -K.
(Glucose-Phosphat)
Saccharose
6 CO 2
H2 O
CO2
6 CO 2 + 12 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O
Conversão de energia solar em biomassa
DAAD
Eficiência energética
Scholz, ATB
C44-Pflanze
-plants (e.g.
---------p.ex. Milho
C
(z.
B.rape)
Miscanthus)
C33-Pflanze
-plants (e.g.
C
(z.B.rape)
Raps)
8
10
12
day time
14
16
18
h
Atmung
6
respiration
net photosynthesis
Globalstrahlung
global radiation
2
exchange
rate
Taxa gas
de troca
de gás
Plantas energéticas
Intensidade
da radiação
radiation intensity
BIOMASS GENERATION AND BASIC CHARACTERISTICS
Biomass is, in energy sense, transformed and accumulated energy of solar radiation.
Annual global production of biomass is 1,84⋅⋅1012 t of dry matter.
Positive effects for whole ecosphere, especially for CO2 cycle. Huge energy potential and raw
material, good eco management needed.
Efficiency of primary
production of biomass
Used solar radiation of wave
length range 400 to 700 nm can
be used for photosynthesis.
For glucose generation– theoretic
efficiency 33,2%.
Maximum 15% of radiation
energy can be used in plants.
C4 plants use 3% (maize)
to 6% (sorghum)
C3 plants 1,5 - 2% (bean)
to 2 - 4% (grass, cereals, sugar
beet)
Como medir?
Plantas energéticas
DAAD
Definições
Scholz, ATB
Plantas
Plantas
florestais
Plantas energéticas
Subproduto
Definição
Brasileira:
???
Plantas
agrícolas
Outras plantas
cultivadas
Plantas
agrestes*
Plantas energé
energéticas
Toda
planta
Produto
principal
ALEMANHA
BRASIL
Na
Naprática
prática
Milho
Cana
NaEucalipto
pesquisa
Na Trigo
pesquisa
Centeio
?
Milho
Capim
ALEMANHA
BRASIL
Miscanthus
Topimambo
Choupo
salgueiro
Na prática
Colza
Cana
Trigo
Soja
NaCenteio
pesquisa
Na
Mamona*
pesquisa
Dendé*
Beterraba
Macaúba*
Sorgo
Babaçu*
Piqui*
?
Definição Alemã:
Plantas energéticas
são plantas cultivadas
na agricultura com o
objetivo de usar toda
a planta ou a parte
principal para a
conversão energética.
Plantas energéticas
DAAD
Sistematização
Ligno-cellulosic
plant species
Oil
plant species
Seeds
Plantas energéticas
Sugar/Starch
plant species
Whole crops
Straight
vegetable oil
Biodiesel
Scholz, ATB
Energy
crops
Solid
biofuel
Syngas
Grain
Biogas
BtL, MeOH
DME (MTBE)
Bioethanol
GtL
ETBE
Heat and/or mechanical or electric Power
█ Solid biofuels
█ Liquid biofuels
 Gaseous biofuels
BtL…Biomass-to-Liquid, GtL…Gas-to-Liquid, ETBE… Ethyl tert-butyl ether,
MTBE…Methyl tert-butyl ether, MeOH…Methanol, DME…Dimethyl ether.
Pyrolysis oil, HTU-Diesel (Hydro Thermal Upgrading), ethanol and hydrogen
from ligno-cellulosic species are not considered here because of their minor
practical relevance in the near future.
DAAD
Espécies das plantas energéticas
Scholz, ATB
e condições de cultivo (1)
Plantas energéticas
Common name
Oilseed rape
Linseed
Field mustard
Hemp
Sunflower
Safflower
Castor
Olive
Groundnut
Barley
Wheat
Oats
Rye
Botanical name
Brassica napus
Linum usitatissimum
Sinapis alba
Canabis sativa
Helianthus annuus
Carthamus tinctorius
Ricinus communis
Olea europaea
Arachis hypogaea
Hordeum vulgare
Triticum aestivum
Avena sativa
Secale cereale
O…Oil; S…Sugar/Starch; L…Lignocellulose
Use
O
O
O
O/L
O
O
O
O
O
S/L
S/L
S/L
S/L
Elevation
(m)
min
0
0
0
0
0
0
100
0
0
0
0
0
0
max
800
900
950
950
950
900
1800
2000
1500
900
950
1000
950
Temperature
(°C)
months
04-07
03-09
04-08
04-09
04-09
04-09
04-08
03-11
04-08
05-09
05-09
04-08
05-09
min
6
4
7
5
15
20
17
-7
19
8
11
6
11
Rainfall
(mm y-1)
max
40
32
27
28
39
45
38
42
45
35
32
25
32
min
400
250
600
600
350
400
500
200
450
250
400
400
400
max
1500
1300
1200
1500
1500
1300
2000
1300
2000
2000
1600
1200
1600
DAAD
Espécies das plantas energéticas
Scholz, ATB
e condições de cultivo (2)
Plantas energéticas
Common name
Potato
Sugar beet
Jerus.
Artichoke
Sugarcane
Cardoon
Sorghum
Kenaf
Prickly pear
Maize (whole)
Reed canary
Miscanthus
SRC
Botanical name
Solanum tuberosum
Beta vulgaris
Helianthus tuberosus
Saccharum officinarum
Cynara cardunulus
Sorghum bicolor
Hibiscus cannabinus
Opuntia fiscus-indica
Zea mays
Phalaris arundinacea
Miscanthus spp.
Salix spp.
Populus spp.
Eucalyptus ssp. Eucalyptus globulus
E. camaldulensis
E. grandis, E. terticonis
O…Oil; S…Sugar/Starch; L…Lignocellulose
Use
S
S
S
S
L
L/S
L
L
L/S
L
L
L
L/O
Elevation
(m)
Temperature
(°C)
Rainfall
(mm y-1)
min
0
0
100
max
1000
1000
750
months
04-09
04-09
05-09
min
5
5
8
max
25
25
25
min
500
500
500
max
1500
1500
1600
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1200
500
1100
600
1500
950
1100
950
1100
1100
1500
1500
1500
03-09
11-08
04-08
02-11
12-02
05-09
04-10
04-09
04-10
05-09
10-03
04
05-09
16
-3
16
-2
6
9
1
11
1
3
-6
7
10
41
37
40
33
40
38
40
38
38
36
36
36
1000
400
300
500
350
450
600
600
600
600
400
400
400
900
700
1100
1500
1500
2000
1500
2000
2000
2500
2500
2500
DAAD
Espécies das plantas energéticas
Scholz, ATB
e condições de cultivo (Seleção Brasiliera)
Nome usual
Nome cientifico
Constituição
predominante
Plantas energéticas
Que falta?
Canola
Cânhamo
Girassol
Cártamo
Cevada
Trigo
Centeio
Batata
Beterraba
doce
Sorgo
Milho
Miscanthus
Eucalipto
ssp.
Brassica napus
Canabis sativa
Helianthus annuus
Carthamus tinctorius
Hordeum vulgare
Triticum aestivum
Secale cereale
Solanum tuberosum
Beta vulgaris
O
O/L
O
O
A/L
A/L
A/L
A
A
Sorghum bicolor
Zea mays
Miscanthus spp.
Eucalyptus globulus
E. camaldulensis
E. grandis, E.
terticonis
L/A
L/A
L
L/O
Temperature
(°C)
Months
máx
04-07
04-09
04-09
04-09
05-09
05-09
05-09
04-09
04-09
04-08
05-09
04-09
10-03
04
05-09
Indice
Pluviométrico
(mm/ano)
min
min
máx
6
5
15
20
8
11
11
5
5
40
28
39
45
35
32
32
25
25
400
600
350
400
250
400
400
500
500
1500
1500
1500
1300
2000
1600
1600
1500
1500
16
9
11
-6
7
10
40
40
40
36
36
36
300
450
600
400
400
400
700
1500
1500
2500
2500
2500
Constituição predominante: O = óleo; A = açúcar; e L = ligno-celulose
Dados segundo Bassam (1998), IIASA (2002), BioBase (2004), IENICA (2004) e Tuck et al. (2006).
Rendimento e poder calorífico
DAAD
das plantas energéticas na Alemanha
Scholz, ATB
Use
Species
Product
Plantas energéticas
-
Yield
Moisture1)
NHV2)
(tDM ha-1 y-1)
(%)
(MJ kgDM-1)
Oil
use
Rape
Sunflower
Seeds
Seeds
3.03)
2.2
12
12
26.5
-
Sugar/
Starch
use
Wheat
Winter rye
Winter triticale
Maize
Potato
Sugar beet
Grain
Grain
Grain
Grain
Tube
Tuber
6. 43)
4.63)
4.93)
7.63)
8.93)
13.5
14
14
14
14
78
77
17.0
17.1
16.9
17.0
14.3
-
Lignocellulose
use
Wheat
Winter rye
Winter triticale
Maize
Perennial rye
Grass
Miscanthus
Poplar
Willow
Whole
Whole
Whole
Whole
Whole
Whole
Whole
Whole
Whole
14.0
9.8
10.5
17.5
8.5
9.0
15.04)
10.04)
7.04)
16 or 65
16 or 65
16 or 65
65
16 or 65
16 or 65
16 or 65
54
50
17.1
17.7
17.0
17.9
17,7
16.5
17.6
18.4
18.3
crop
crop
crop
crop
crop
crop
crop
crop
crop
1) Mean moisture content of harvested products, in the case of whole haulm-type crops in form of
dry bales or chips (16%) or in form of ensilage (65%).
2) Net heating value (NHV) of absolutely dry material.
3) Mean long-term yield (2000 to 2005).
4) No statisticallly safety data.
Rendimentos das plantas energéticas
DAAD
e das árvores florestais na Europa Central
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Espécie
de planta
Colza (sem.:palha = 1:1,7)
Trigo (grão:palha = 1:1)
Milho
Beterraba
Miscanthus
Choupo (SRC)
Salgueiro (SRC)
Arvore de folha caduca
Pinheiro
Abeto
1)
2)
3)
4)
Rendimento
no campo1)
tseca/ha
5,4 - 10
9,6 - 18
12 - 19
9,0 - 16
9,0 - 20
6,0 - 14
3,0 - 12
2,0 - 4,3
1,6 - 3,2
3,0 - 4,0
Planta integral
Biodiesel dos sementes
Bioetanol dos grãos
BtL-combustível da planta integral (Cálculo)
Rendimento de energia
Por calor1)
Por transporte
GJ/ha
90 - 160
160 - 300
--160 - 340
100 - 240
50 - 210
30 - 65
25 - 50
50 - 65
tep/ha
0,8 - 1,32)
1,0 - 1,83)
1,4 - 2,23)
2,0 - 3,53)
2,5 - 4,54)
1,3 - 3,14)
0,7 - 2,74)
0,5 - 1,04)
0,3 - 0,74)
0,7 - 0,94)
1 tep = 42,6 GJ
Qual rendimento é maior?
Do calor ou do combustível líquido?
Evolução das plantas energéticas
DAAD
na Alemanha (incl. outras matérias- primas renováveis)
Scholz, ATB
Cultivo das matérias primas renováveis
Uso industrial:
Terreno
total = 11,8 Mio ha
Áreaarável
en hectares
Plantas fibrosas
Plantas medicinais e pigmentais
Açuar
Plantas oleaginosas
Plantas energéticas
Fécula
Uso energético:
Açucar e fécula para alcool
Plantas para biogás
Colza para biodiesel e óleo
DAAD
Uso da terra na Alemanha
Scholz, ATB
Total área: 35,7 Mio. ha
29 %
10,5 Mio.
18%
6,3 Mio.
6 %
2,1 Mio.
Plantas energéticas
14%
5,0 Mio.
Infra-estrutura,
Settlements, Roads
prédios etc.
Agricultural
Terreno
arávelarea
Grassland
Terreno
de pastagem
other agricultural
area
Outras
áreas
Forest
Floresta
Source: FNR and EU
33%
11,8 Mio.
Uso da terra na Europa
DAAD
em comparação com o Brasil
Scholz, ATB
EU total : 397,3 Mi. ha / 460 Mi. hab.
Alemanha: 35,7 Mi. ha / 82 Mi. hab.
Brasil: 851,2 Mio. ha / 187 Mio. habitantes
20%
81,3 Mio.
37 %
148 Mio.
25%
98,4 Mio.
Plantas energéticas
5%
20,31 Mio.
12%
49,3 Mio.
Infra-estrutura, prédios etc.
Terreno arável
Terreno de pastagem
Outras áreas
Fonte: FNR and EU
Floresta
Brasil:
6%
50,7 Mio.
Potencial das plantas energéticas
DAAD
no Brasil
Scholz, ATB
“O Brasil é o único país do mundo com grande capacidade de
expandir sua produção de cana-de-açúcar e oleaginosas para a
produção da agroenergia.”
MAMA
TO
PI
TO PI
Plantas energéticas
MTMT
BABA
GOGO MG
MG
MSMS
SPSP
Fonte:
José Geraldo Eugênio de França,
João Pessoa, Agosto 2006
Potencial das plantas energéticas
DAAD
no mundo
Scholz, ATB
Potencial (MJ/a) = Área (ha) x Rendimento (t/ha/a) x Valor calorífico (MJ/kg)
Como calcular?
considerando as diversas restrições (ver slide anterior)
Estimações:
Plantas energéticas
1) Nakicenovic et al. (1993) e Alpert et al. (1992):
350…950 Mi ha em total no mundo
incluindo 48 Mi ha nos estados industriais (7 % do terreno arável)
Compare
com o potencial técnico total
de energia renováveis
= 1094 EJ/a no mundo
2) Alexandratos (1995) e FAO (1998):
635 Mi ha → 82 EJ/a
incluindo 7 EJ nos estados de OECD
4…6 EJ na União Européia (ver o slide seguinte)
58 EJ na África !?
Potencial das plantas energéticas
DAAD
na União Européia EU25 (incl. outra biomassa)
Scholz, ATB
Fonte
primária
Consumo
2003
Mtep
Potencial
2020
Mtep
2030
Mtep
43
39-45
39-72
100
100
100
2
43-46
76-94
102-142
69
186-189
215-239
243-316
Madeira diretamente da floresta
Plantas energéticas
Lixo orgânico e resíduos
orgânicos da indústria,
agricultura e alimentação
Plantas energéticas
na agricultura
Total
2010
Mtep
671)
1) incl. 59 Mtep e de madeira e resíduos de madeira, 3 Mtep de biogás
e 5 Mtep de lixo sólido municipal
1 Mtep = 106 tep = 42,6 PJ
Restrições:
• Não influencie na produção doméstica de alimentos
• Não aumente a pressão sobre as terras agrícolas nem sobre a biodiversidade da floresta
• Não aumente a pressão ambiental, no solo e recursos d’água
• Não lavre terras de gramado (pastagens) permanente
• Mudar para agriculturas ecologicamentes corretas
• A razão de extração de biomassas das florestas considere os balanços de nutrientes e
riscos de erosão do solo.
Potencial das plantas energéticas
DAAD
na Alemanha (incl. outros tipos de biomassa)
Scholz, ATB
Massa
Fraktion
[Mio.
t atro /a]
Cont. de energia
Potencial total
1199 – **1358
Gesamtpotenzial
1199
-1358PJ/a
PJ/a
[PJ/a]
178
333
Resíduos florestais
9,8
178
Resíduos industriais
3,2
58
**
Madeira velha (usada)
4,4
80
**
Outras madeiras
15
270
58
**
80
130
**
150
Plantas energéticas
Biogás, Gás de esgoto,
Gás do depósito de lixo
Plantas energéticas*
Palha:
7,5 Mio tseca/a
130 PJ/a
0,9 % CEP
Trifft
nicht zu
150
**
- 220
Resíduos florestais
Resíduos industriais
Madeira velha (usada)
Outras madeiras
Biogás
Palha
18 - 24
333
**
– 422
Plantas energéticas
7,5
Palha
130
**
Plantas energéticas:
nos 17 % do terreno arável
2 Mio ha x 9 … 12 tseca/(ha*a)
= 18 ... 24 Mio tseca/a = 333 ... 422 PJ/a
= 2,3 ... 2,9 % Consumo de energia prim.
270
** Quelle: Hartmann, Kaltschmitt:
7
Biomasse als erneuerbarer Energieträger.
DAAD
Scholz, ATB
Plantas convencionais
Rendimentos
Plantas energéticas
Tecnologias
Nota:
As plantas convencionais para a produção
dos biocombustíveis líquidos
estão no capítulo “Biocombustíveis líquidos”
As espécies de cereais mais importantes
DAAD
no mundo conforme a FAO 2005
Scholz, ATB
Anbau 2005
in ha
Produktion
2005 in t
! Zahlen bzw. Achsen prüfen !
1.000
250
Millione n
900
Millione n
Anbauflächen
217
Produktion
800
200
702
700
600
630
618
148
154
150
Plantas energéticas
500
400
100
300
57
200
139
45
50
59
100
0
0
Ma is
W e ize n
Re is
Ge rste
Sorghum
Rendimentos dos cereais convencionais
Scholz, ATB
atualmente na Alemanha (incl. palha)
Relação
Grãos : Palha
Grãos
baixo
médio
alto
DAAD
Palha
baixo
medio
alto
Trigo*
Centeio*
Triticalo*
Plantas energéticas
Leitfaden Bioenergie. FNR Gülzow, 2000
* Cereais de inverno, quer dizer a sementeira é um ano antes da colheita
Nota:
Aproximadamente de 15 até 50 % da palha na Alemanha pode ser usada
para energia e/ou indústria. O resto é necessário para o gado (foragem e/ou
no chão) e para a produção do humus no solo dos campos.
Mas a palha é resíduo e não planta energética.
Processos e máquinas de colheita
Plantas energéticas
de cereais integrais, palha e capim
DAAD
Scholz, ATB
não na
prática
in Leitfaden Bioenergie. FNR Gülzow, 2000
Máquina para encher de cereais integrais,
Plantas energéticas
os vagões - Exemplo: Colhedeira de palha
DAAD
Scholz, ATB
Tipos de enfardadeiras
DAAD
para cereais integrais, palha e capim
Scholz, ATB
trailed baler
conventional baler
self propelled
big baler
big baler
round bales
square bales
Que densidade
pode se conseguir?
Plantas energéticas
Typ of baler
Bale form
(dimensions
in cm)
Density-straw,
kg/m³
85
50-127
30-40
30-50
80-100
< 130
60-180
120-150
< 120
80-120
70-280
< 160
120
120-250
< 160
Enfardadeira para rolos compactos
Uma novidade e opção para plantas energéticas
DAAD
Scholz, ATB
Plantas energéticas
ainda
não na
prática
Kompaktrollenpresse im Einsatz zur Ernte von Topinambur
Versuchsmuster der Fa. Welger, Braunschweig
Plantas energéticas
Processos e máquinas de prensar
DAAD
e carregar os fardos convencionais
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Efardadeira para fardos ortoédricos
DAAD
Exemplo:Fardos até 500 kg
Scholz, ATB
Máquina para levantar os fardos
Plantas energéticas
Exemplo: Empilhadeira frontal a trator
DAAD
Scholz, ATB
DAAD
Scholz, ATB
Plantas “novas“
Pesquisa do instituto ATB
Topinambo
Plantas energéticas
Chuopo e salgueiro
Rendimento
Plantação
Colheita
Derrubada
Sistemas agroflorestais
Pesquisa na área de plantas energéticas
DAAD
do Instituto de Engenharia Agrícola (ATB)
Scholz, ATB
Plantaç
Energia””
„Planta
ção de Energia
BWZ
Valor de soil 30
30
C
0,9
0,9 %
%
Corg
org
s
as
gr
pH
-Value
5,7
ot
pH
-Valor
5,7
sfo
ck
Co
im
Cap
Gram
Groundwater
+wn
gra.ss
Nivel de água 88 m
m
Vim
de.rso
Sa. l.+ Un
l. vin
lgueSairo
Sallow
Wi
.
ss
gra
am
Gr
Un5de+rsown
pã5o+ 10
Ja10
Japan
r po
ou
Chpla
Po
5 o 105
10pã
panJa
plar
PoCh
ouJapo
ass
ndersown gr
NE 42 + U42
.
am
Gr
Poplarou
+
NE
po
Ch
Centeio perene
bur
Topinampi
nambo
To
Hemp
Cânhamo
C
ko a +
oc /h h a
Bl g N paasl
k ew
75 Satrda
nz
Ci
ko B +
oc ha a
Bl g N/ dsehir
k daa
75 eoom
d
aW
nz
Ci
ko A +
oc ha esre
Bl N/ rtiblisa
g
e
0 k ins..fde
a
15 m
o. b
ubin
M
Ad
Plantas energéticas
Perenn . rye
NNã Blo
oo F cko
ader D
utbilis
o er
Rye
Centeio
invern.
caclealo
ititi
Trri
T
Sorghum - Uma nova planta na Alemanha
DAAD
de origem da África
Scholz, ATB
Was ist Sorghum?
• Sorghum ist eine alte Kulturpflanzenart,
die in vielen Regionen der Erde als
Nahrungsgrundlage und Rohstoffquelle dient.
• Sorghum gehört wie Mais zur Gruppe der
C4 – Pflanzen, die sich durch eine besonders
gute Wasser- und Nährstoffeffizienz auszeichnen.
• Wie auch andere Gräser subtropischer Herkunft
Plantas energéticas
ist Sorghum sehr wärmebedürftig.
Familie: Süssgräser (Poaceae)
Gattung: Sorghum (grosskörnige Hirsen)
Arten: S. bicolor (L.) Moench = Mohrenhirse
S. sudanense (Piper) Stapf = Sudangras
S. saccharatum = Zuckerhirse
S. halepense
S. caudatum etc.
Sorghum - Uma nova planta na Alemanha
DAAD
de origem da África
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Verbreitung:
Afrika
Arabien
Burma
Indien
Ostasien
Australien
Amerika
Südeuropa
Erste Domestikation:
Sudan
Tschad
Plantas energéticas
Topinambo = Margarida de Batata
DAAD
Uma nova planta de origem do Brasil
Scholz, ATB
Topinambur im 1. Vegetationsjahr
Bornim, Nov. 1994
Topinambur im 7. Vegetationsjahr
Bornim, Jan. 2001
Choupo e salgueiro - Uma opção nova
DAAD
de produção de lenha na agricultura
Scholz, ATB
Plantas energéticas
No verão
Período da vegetação
Salgueiros
no 2º ano
Choupos
no 2º ano
Árvores de crescimento rápido
DAAD
Ingles: Short rotation coppice (SRC)
Scholz, ATB
Gattung Pappel (Populus)
Gattung Weide (Salix)
Die Gattung Populus zeichnet sich durch ein ausgedehntes
natürliches Verbreitungsgebiet aus. Hauptsächlich ist die Pappel mit
ca. 40 Arten in den gemäßigten Klimazonen der gesamten
Nordhalbkugel der Erde anzutreffen. Nach der Systematik der
Internationalen Pappelkommission (FAO 1980) wird die Gattung
Populus in fünf Sektionen unterteilt (KAUTER et al., 2001). Von
praktischer Bedeutung für den gemäßigten Raum sind die Vertreter
der
drei
Sektionen:
Schwarzpappel
(Sektion
Aigeiros),
Balsampappel (Sektion Tacamahaca), Aspe/Zitterpappel (Sektion
Leuce).
Die Gattung Salix umfasst ca. 400 Arten und kommt
hauptsächlich in der nördlich gemäßigten Vegetationszone
von der arktischen Tundra über die gemäßigte Zone bis in die
Tropen vor. Weiden weisen eine für Holzgewächse einmalige
Arten- und Formenvielfalt auf. In Mitteleuropa wachsen ca. 50
Arten auf unterschiedlichsten Standorten. Die bekanntesten
Arten sind die Silberweide (Salix alba), die Salweide (Salix
caprea), die Reifweide (Salix daphnoides) und die Hanf- oder
Korbweide (Salix viminalis). Viele Weidenarten sind
Pioniergehölze,
die
auf
die
Erstbesiedelung
von
Extremstandorten spezialisiert sind. Aufgrund ihrer nahezu
100%igen Anwuchs- und Regenerationsrate sowie
geringen
Anfälligkeit
gegen
Schäden
(Frosthärte,
Krankheitsresistenz) eignen sich Weiden sehr gut für den
feldmäßigen Anbau. Die Ertragsleistung ist im allgemeinen
niedriger als bei der Balsampappel. Sie beträgt bei
maximalen Umtriebszeiten von 4 Jahren auf leichten Böden
und bei guter Wasserversorgung ca. 8 t/ha*a (HOFMANN,
1998). Für den Anbau in Kurzumtriebsplantagen hat sich die
Korbweide (Salix viminalis) mit den Sorten 'Zieverich' und
'Carmen' sowie einige schwedische Weidensorten (Björn,
Rapp, Ulv und Tora) bewährt.
Plantas energéticas
Aus der Gruppe der Balsampappeln und ihrer Hybriden können
nachfolgende amtlich zugelassene Sorten (durch das „Gesetz über
forstliches Saat- und Pflanzgut“ (FSaatG) ist die Gattung Pappel und
deren Arthybride <Kreuzungsnachkommen> geschützt) für den
Kurzumtrieb empfohlen werden (HOFMANN, 1998):
Sorte (Klon*):
Max
(Mehrklonsorte)
Muhle-Larsen
Fritzi-Pauly
Scott-Pauley
Androscoggin
Botanische Bezeichnung
P. maximowiczii x P. nigra
P. trichocarpa
P. maximowiczii x P. trichocarpa
*) Klon: vegetative, erbliche Nachkommen einer Pflanze (gr. klon = Zweig)
Standortansprüche
Für den Anbau von Balsampappeln und deren Hybriden sowie für die Korbweide sind milde Lehme mit frischem bis betont frischem
Wasserhaushalt vorteilhaft, denn maßgeblich für einen Anbauerfolg und hohe Ertragsleistung ist eine ausreichende Wasserversorgung.
Ein Jahresniederschlag von > 500 mm ist in diesem Zusammenhang günstig zu bewerten. Schnellwachsende Hölzer bevorzugen frische,
nährstoffreiche und gut durchlüftete Böden, die sich im Frühjahr rasch erwärmen. Kurzumtriebsplantagen mit schnellwachsenden Hölzern
sollten auf Standorten mit einer Bodentiefe von mindestens 70 cm, einer Bodenwertzahl von 30 bis 50 Bodenpunkte und einem pH-Wert
des Bodens von 5,5 bis 6,5 angelegt werden.
Medição do rendimento
DAAD
do choupo na “Plantação de Energia” do ATB
Como medir
sem destruir?
Scholz, ATB
Pappel Japan 105, 2 x 4a
30
Pappel Japan 105, 4 x 2a
Pappel NE 42, 2 x 4a
25
Weide Salix vin., 4 x 2a
m = 0,0013 d2,266
R2 = 0,9678
Weide Salix vin., 2 x 4a
20
15
10
5
80
800
0
10
20
30
40
Plantas energéticas
Äquivalenter BHD d in mm
Brusthöhen-Durchmesser in mm
0
50
70
60
60
70
Block90A
Block B
Block C
Block D
80
Pappel Japan 105 ohne Untersaat
4- und 2-jährige Rotation
h
700
600
h
50
500
d
40
400
30
300
d
20
10
200
1. Rot. 4a
2. Rot. 2a
100
0
0
Aug Okt Jan Mrz Jun Sep Nov Feb Mai Jul Okt Dez Mrz Jun Aug Nov Feb
94 94 95 95 95 95 95 96 96 96 96 96 97 97 97 97 98
Höhe in cm
Baum-Frischmasse m in kg
35
DAAD
do choupo e salgueiro na „Plantação de Energia”
Scholz, ATB
/(ha*a)
Trockenmasseertrag
in t seca
Rendimento
de massa
(t/(ha*a)
Plantas energéticas
Evolução do rendimento
12
Salgueiro c/ SG
(A)
Salgueiro c/ SG
(B/C)
Salgueiro c/ SG
(D)
Choupo 105 c/ SG
(A)
Choupo 105 c/ SG
(B/C)
Choupo 105 c/ SG
(D)
Choupo 105 s/ SG
(A)
Choupo 105 s/ SG
(B/C)
Choupo 105 s/ SG
(D)
Choupo NE42 c/ SG (A)
Choupo NE42 c/ SG (B/C)
Choupo NE42 c/ SG (D)
SG...Sub-graminho
10
?
8
6
4
Intervalo de colheita: 2 anos
Pappel Japan 105: ähnl. Mehrklonsorte Max (P. maximowczi x P. nigra)
Pappel NE 42: Synonym für Hybride 275 (P. maximowczi x P. trichocarpa)
Weide 83/21/12: Korbweide (Salix viminalis)
2
0
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
Rendimentos médios de choupo e salgueiro DAAD
Scholz, ATB
na Europa
45
Chuopo
n = 88 in EU
Zieverich
40
P. trichocarpa (n = 146; x50 = 11,2 t/ha)
P. max. x P. trich. (n = 62; x50 = 10,2 t/ha)
P. trich. x P. deltoides (n = 56; x50 = 5,8 t/ha)
P. nigra x P. max (n = 93; x50 = 8,0 t/ha)
Frequência relativa (%)
Plantas energéticas
40
35
n = 357 auf 25 Standorten in D
Alter der Bestände: 2 bis 18 Jahre
30
Relative Häufigkeit in %
Carmen
35
57/57
30
25
Salgueiro
20
15
10
5
25
0
0-1,5
1,6-3,3
20
3,4-5,1
5,2-6,9
7,0-8,7
8,8-10,5
Ertragsklassen in tTM/(ha*a)
15
10
5
0
0,1-3
3,1-6
6,1-9
9,1-12
12,1-15
15,1-18
18,1-21
Classes de rendimento (tseca/(ha*a)
21,1-24
10,612,3
12,414,1
14,215,9
Tipos de mudas de choupo e salgueiro
1
0,2
1,0...3,0
Galho
comprido
(vertical)
1...2
0,8...2,5
1,0...3,0
Galho
comprido
(horizontal)
1...4
1,0...3,0
1,0...3,5
20
30...50
15...20
Pedaços
de galho
Idade do galho mãe (a)
Comprimento (m)
Diâmetro (cm)
Plantas energéticas
Profundidade (cm)
Foto: Scholz, ATB
Foto: Lorbacher, ATB
DAAD
Scholz, ATB
Galho
robusto
2...4
2,0...4,0
2,5...5,0
70...100
Foto: Hofmann, ISB
Distâncias entre plantas e filas
para choupo e salgueiro
Salguei.
Plantas energéticas
Choupo
Intervalo
colheitas
Distância entre filas
1)
Fila simples
Fila dupla
DAAD
Scholz, ATB
Distância
de plantas
Número
de plantas
Máquinasde colheita
Jahre
cm
cm
cm
Stück/ha
-
1…3
90
-
50...100
11.111...22.222
AM
1…3
-
75 + 150...200
50…100
7.273...17.778
FS, (AM), (MB)
3…5
90
-
50...100
11.111...22.222
AM
3…5
150...200
-
50...100
5.000...13.334
AM, (FS)
3…5
-
50…100
7.273...17.778
(FS), (AM)
5…10
150...200
-
100…200
2.500...6.667
FB, (SH), (MM)
> 10
≥ 300
-
≥ 200
≤ 1.667
FB, MM, (SH)
1…5
90
-
50...100
11.111...22.222
AM
1…5
150...200
-
50...100
5.000...13.334
AM, (FS)
1…5
-
50…100
7.273...17.778
FS, MB, (AM)
2)
75 + 150...200
2)
2)
75 + 150...200
3)
3)
3)
Die fett gedruckten Pflanzverbände sind nach bisherigem Erkenntnis- und Mechanisierungsstand besonders geeignet.
1) Der erste Summand gibt den Reihenabstand in der Doppelreihen an und der zweite zwischen den Doppelreihen.
2) Erntetechnisch optimaler Einzelreihenabstand: 175 cm, d.h. bei 65 cm Pflanzabstand 8.791 Pfl./ha
3) Erntetechnisch optimaler Doppelreihenabstand: 75 + 175 cm, d.h. bei 75 cm Pflanzabstand 10.666 Pfl./ha
Erntetechnik: AM – Anbau-Mähhacker (Ø < 12 cm); FS - Feldhäcksler-Schneidwerke (Ø < 7 cm); MB – Mähbündler (Ø < 8 cm);
Máquinas para plantar
DAAD
diversos tipos de mudas
Scholz, ATB
Fröebbesta Planter, Fa. Bo Franzen
Plantas energéticas
Foto: State University of New York
Mod. Zuckerrohr-Planter, Fa. Henriksson Salix AB, Foto: Henriksson Salix
Energy Planter, Fa. Egedal
Maskinfabrik, Foto: Lorbacher, ATB
Step Planter, Fa. Salix Maskiner AB
Foto: Lorbacher, ATB
Dados técnicos das máquinas
para plantação de choupo e salgueiro
Máquinas para
pedaços de galhos
Plantas energéticas
Typ
Hersteller/Entwickler
Entwicklungsstand
Eigenmasse
1)
Traktor-Leistung
Stecklingslänge
Stecklingsdurchmesser
Reihenzahl
2)
Reihenabstand
Pflanzabstand
3)
Flächenleistung (HZ)
Personal, incl. Fahrer
kg
kW
cm
cm
m
cm
ha/h
-
Fröebbesta Planter
Bo Franzen
(S)
Produktion eingestellt
≥ 35
10 ... 30
≤ 2,5
2
variabel
variabel
0,25...0,6
3
DAAD
Scholz, ATB
Máquinas para galhos cumpridos
com corta integral
Step Planter
Salix Maskiner AB (S)
Kleinserie
1.400
≥ 50
20
≤3
4
0,75 + >1,0
10 ... 100
0,7 ... 1,75
3
1) Standardtraktor mit Heckzapfwelle und Dreipunktaufhängung
2) Der zweite Summand gilt für den Abstand zwischen benachbarten Doppelreihen
3) Gültig für Hauptszeit (HZ) bzw. Ausführungszeit (AZ)
Energy Planter
Egedal Maskinfabrik (DK)
Kleinserie
2.800
≥ 70
20
0,4 ... 3
4
0,75 + 1,5
variabel
1,2 ... 2,8
3
Woodpecker 601
Agrobränsle AB
(S)
Prototyp
20
6
0,75 + 1,5
4
Choupo e salgueiro na época da colheita
DAAD
entre Dezembro e Março
Scholz, ATB
Plantas energéticas
No inverno,
Período da colheita
Salgueiros
Choupos
DAAD
para choupos e salgueiros
Scholz, ATB
Hackgutlinien
Bündellinien
Stammholzlinien
de feixes Linhas
Linhas
de chips Linhas
de troncos
Plantas energéticas
Três linhas principais de colheita
Motorsäge
Forst-Harvester
Fäller-Bündler
SF-Mähbündler
Gez. Mähbündler
Motorsäge
Anbau-Säge
Anbau-Mähhacker
SF-Mähhacker
DAAD
Linhas de colheita de troncos
Ernte
Aufbereitung
Beladung
Feldtransport
4
1
Feldlagerung
Scholz, ATB
Aufbereitung
Beladung
Ferntransport
Lagerung
5
13
2
6
3
7
8
14
12
9
15
Plantas energéticas
10
1 Motorsäge
2 Zuschnitt
3 Harvester mit
Prozessor
11
8 Mobiler Greifer
4 Mobiler Greifer
9 Traktorzug
5 Traktorzug
10 Mobiler Hacker
6 Forwader mit Greifer
7 Traktorzug mit Greifer 11 Traktorzug
12 Motorsäge
13 Langholz-LKW
14 LKW mit Container
15 LKW mit Schubboden
Plantas energéticas
Máquinas das linhas de troncos
DAAD
Máquinas convencionais da silvicultura
Scholz, ATB
Harvester
Valmet 901
Harvester
Valmet 901
Foto: Lorbacher,
ATB
Foto: Lorbacher,
ATB
Forwader
Valmet 820
Foto: Woodex AG 2006
Mobiler Hacker
Jenz HEM 560 Z
Foto: Lorbacher, ATB
DAAD
Linhas de colheita de feixes
Scholz, ATB
Cortar e colher com 1 ou 2 máquinas
Ernte
Aufbereitung
Beladung
Feldtransport
Feldlagerung
Aufbereitung
Beladung
Ferntransport
Lagerung
9
Plantas energéticas
1
4
5
2
6
3
7
1 Harvester mit
Bündlerkopf
2 SF Mähbündler
10
8
3 Gez. Mähbündler
4 Frontlader
5 Traktorzug
11
6 Forwader mit Greifer
9 Langholz-LKW
7 Traktorzug mit Greifer 10 LKW mit Container
8 Großhacker mit Greifer 11 LKW mit Schubboden
Máquinas das linhas de feixes singulares
DAAD
Máquinas convencionais da silvicultura
Scholz, ATB
1
Fäller-Bündler
Fa. Timberjack
Plantas energéticas
Foto: Burger, LWF
2
3
Fäller-Bündler-Köpfe
1 TJ 720, Fa. Timberjack, Foto: Burger, LWF
2 1000-23E, Fa. Pentin Paja Oy
3 EH 220, Fa. Warath Forestry
DAAD
Dados técnicos das máquinas
colheitadeiras das linhas de feixes singulares
Scholz, ATB
Equipamento para cortar e fazer feixes
Plantas energéticas
Typ
-
Hersteller/Entwickler
-
Entwicklungsstand
Eigenmasse
Basismaschine
Leistungsbedarf
Reihenabstand
Öffnungsweite
Schnittkraft
Schnittdurchmesser
Massedurchsatz
Flächenleistung
Personal, incl. Fahrer
kg
kW
m
mm
kN
mm
tatro/h
ha/h
-
TJ 720
EH 220
Timberjack
(SF)
Kleinserie
340
Forstharvester
≥ 60
nicht begrenzt
≤ 250
3...4
0,07...0,1
1
Warath Forestry
Attachments (USA)
Kleinserie
340
Forstharvester
nicht begrenzt
115
≤ 200
1
1) Standardtraktor mit Heckzapfwelle und Anhängekupplung
Fäll-Sammler
Aggregat
Silvatec A/S
(DK)
Kleinserie
480
Forstharvester
nicht begrenzt
1150
≤ 300
1
Naarva-Koura
1000-23E
Pentin Paja Oy
(SF)
Kleinserie
300
1)
Traktor , Forstharv.
nicht begrenzt
750
95
≤ 230
1
Máquinas colheitadeiras das linhas de feixesDAAD
coletivos - Máquinas especiais (Protótipos)
Fröebbesta, Bo Franzen
Plantas energéticas
Foto: Scholz, ATB
Scholz, ATB
Seegerslätt Empire, Sten Seegerslätt
Foto: Carmen
Nordic All rounder, Nordic Biomass
Bundler, Salixphere
Foto: Nordic Biomass
Foto: Salixphere
Dados técnicos das máquinas colheitadeirasDAAD
das linhas de feixes coletivos
Scholz, ATB
Máquinas para cortar, fazer e carregar os feixes
Plantas energéticas
Typ
Hersteller/Entwickler
Entwicklungsstand
Eigenmasse
Basismaschine
Leistungsbedarf
Reihenzahl
2)
Reihenabstand
Bündelform
Schnittdurchmesser
Massedurchsatz
3)
Flächenleistung (HZ)
Personal, incl. Fahrer
-
Fröbbesta 92
Whole rod harvester Nordic All rounder
Bo Franzen
Nordic Biomass
Nordic Biomass
(S)
(DK)
(DK)
Produkt. eingestellt
Prototyp
Prototyp
kg
3.100
< 3.000
1)
1)
Traktor
Traktor
Selbstfahrer
≥ 80
≥ 50
kW
75
2
1
2
m
0,75 + 1,50
0,75 + 1,50
0,75 + 1,50
lose
lose
lose
≤ 50
≤ 70
mm
tatro/h
10 ... 20
ha/h
0,6 ... 0,9
0,2...0,25
0,25...0,5
1
1
1
1) Standardtraktor mit Heckzapfwelle und Anhängekupplung
2) Der zweite Summand gibt den erforderlichen Abstand zwischen benachbarten Doppelreihen an
3) Gültig für Hauptszeit (HZ) bzw. Ausführungszeit (AZ)
Bundler
Salixsphere
(S)
Prototyp
1)
Traktor
≥ 50
2
0,75 + 1,50
Netzbündel
≤ 80
1
DAAD
Linhas de colheita de chips
Scholz, ATB
Cortar e picar com 1 ou 2 máquinas
Ernte
Aufbereitung
BeLadung
Feldtransport
Feldlagerung
Aufbereitung
BeLadung
Ferntransport
Lagerung
5
6
1
2
Colheita de 2 etapas
1
1
8
7
9
Plantas energéticas
3
4
Colheita de 1 etapa
1 Motorsäge
2 Anbau-Säge
3 Anbau-Mähhacker
4 SF-Mähhacker
5 SF-Großhacker
mit Greifer
6 Mobiler Hacker
7 Schwadhacker
1
2
10
8 Traktorzug
9 Frontlader
10 Nach-Hacker
11 LKW mit Container
12 LKW mit Schubboden
Máquinas das linhas de chips de 2 etapas
DAAD
Máquinas especiais (Protótipos)
Scholz, ATB
Anbausäge PRINZ
Fa. Prinz GmbH Loosdorf
Foto: Luger, BLT Wieselburg
Reihenhacker RH 25
Fa. Jensen/Maasbüll
Plantas energéticas
Foto: Fa. Jensen
Jordan-Reihenhacker 25
Fa. ForstTec Rostock
Foto: Scholz, ATB
Problema da linha de chips de dois etapas DAAD
Sequência ótima de trabalho das máquinas
2. Picar
Plantas energéticas
1. Cortar
Scholz, ATB
Máquinas das linhas de chips de uma etapa DAAD
Scholz, ATB
Máquinas especiais (Protótipos)
Class-Häcksler mit
Salix-Vorsatzgerät HS-2
Foto: Scholz, ATB
Modifizierter
Zuckerrohrernter
Austoft 7700
Plantas energéticas
Foto: Burger, LWF
Krone-Häcksler
mit Woodcut 750
Foto: Scholz, ATB
Anbau-Mähhacker
nach Wieneke/Döhrer
Foto: Scholz, ATB
Aperfeiçoamento
pelo ATB,
Uni Göttingen,
e Fa. Preuss
Princípio de trabalho
DAAD
Scholz, ATB
Plantas energéticas
de colheitadeira-talhadeira para montagem no trator
Dados técnicos das máquinas promissoras DAAD
Scholz, ATB
das linhas de chips de 1 etapa
Colheidora
modif. de cana
Typ
-
Hersteller/Entwickler
-
Plantas energéticas
Entwicklungsstand
Eigenmasse
Leistungsbedarf
Basismaschine
Masse der Basismaschine
Reihenzahl/Schnittbreite
Schnittdurchmesser
3)
Reihenabstand
Mittlere Hacklänge (x50)
4)
Massedurchsatz (HZ)
4)
Flächenleistung (HZ)
Personal incl. Fahrer
kg
kW
kg
-/mm
mm
m
mm
tatro/h
ha/h
-
Máquinas
para cefeidoras de foragem
Austoft
Salix-Vorsatz7700
gerät HS-2
Austoft Industries Claas KGaA mbH
(AUS)
Harsewinkel
Prototyp
Kleinserie
12.500
1.300
175 ... 260
≥ 245
SelbstClaas-Häcksler
1)
fahrer
Jaguar
12.500
≥ 10.800
2 / 1.000
2 / 1.000
< 70
< 70
0,75 + ≥1,4
0,75 + ≥1,5
> 80
5 ... 40
≤ 18
≤ 25
0,2 ... 0,6
0,5 ... 1,3
1
1
Woodcut
750
HTM GmbH
Soltau
Prototyp
Ca. 2.000
≥ 360
Krone-Häcksler
1)
BIG X
≥ 13.500
2 / 1.300
< 70
0,75 + ≥1,5
5 ... 30
≤ 27
0,4 ... 1,2
1
Máquina
para tratores
GehölzMähhacker
Fa. Lochner,
Preuss GmbH
Prototyp
1.200
≥ 75
Landw.
2)
Traktor
≥ 4.000
1 / 560
< 120
≥ 0,9
50 ... 100
≤ 12
0,2 ... 0,5
1
1) Standard-Feldhäcksler mit Forstbereifung und Spezialvorsatz, z.T. mit verstärkter Trommel, Zusatz-Hydraulik und Unterbodenschutz
2) Standardschlepper mit Frontzapfwelle und 3-Punkt-Frontaufhängung
3) Die zweite Summand gibt den Abstand zwischen benachbarten Doppelreihen an. Mit dem Anbau-Mähhacker können ggf.
auch Doppelreihen geerntet werden, bei Reihenabständen < 1,0 m allerdings nur mit Pflegereifen.
4) Gültig für Hauptszeit (HZ) bzw. Ausführungszeit (AZ)
Máquinas de destocagem e recultivo
DAAD
Máquinas convencionais da silvicultura
Scholz, ATB
Plantas energéticas
1
2,2 m breit
50 mm tief
150 kW
1 ha/h (T1)
7.000 St./ha
2
Forstmulcher, Typ 2200
Rodefräse
Fa. Schmidt, Uchte
Fa. Schmidt, Uchte
2,5 m breit
250 mm tief
83 kW
1 ha/h (T1)
7.000 St./ha
Resultado da destocagem de um cultivo
DAAD
de choupo depois de 13 semanas
Scholz, ATB
600
24.04.2004
Trockenmasse in g/m²
Doppelreihe Innen
500
≤ 100 mm tief
400
Doppelreihe Mitte
Doppelreihe Außen
300
200
100
0
<50
51-100 101-150 151-200 201-250 251-300
Plantas energéticas
Längenklassen in mm
29.01.2004
26.05.2004
>300
Resultado da destocagem de um cultivo
DAAD
de choupo depois de 30 semanas
Scholz, ATB
15.09.2004
Wiederausschlagrate in %
40
35
30
25
20
15
10
1 x Mulchen
1 x Fräsen
2 x Mulchen
1 x Fräsen
1 x Mulchen
1 x Fräsen
Doppelreihe
Innen
Doppelreihe
Mitte
Doppelreihe
Außen
5
Plantas energéticas
0
Resultado da destocagem de um cultivo
DAAD
de choupo depois das 120 semanas
Scholz, ATB
Sorte Waldi
im 1. Jahr
13,1 tTM/ha
Plantas energéticas
09.05.2006
Sem uso de herbicidas!
Cultivo de centeio perene.
Sistemas agroflorestais
e plantações de curta rotação
DAAD
Scholz, ATB
Comparação:
• Ambas cultivam plantas de madeira (árvores, arbustos)
• Em sistemas agroflorestais, as árvores ou arbustos e as culturas agrícolas
convencionais são cultivadas juntas. Em plantações de curta rotação somente
árvores são cultivadas.
Plantas energéticas
O que é um sistema agroflorestal:
• Árvores e/ou arbustos na mesma área em conjunto com culturas agrícolas anuais ou
perenes.
• É um cultura mista com
– pelo menos duas espécies de plantas e
– pelo menos uma espécie lignificanda e pelo menos uma espécie para uso na
alimentação do homen ou do gado ou na indústria.
Fonte: www.agroforst.uni-freiburg.de
DAAD
Espécies apropiadas de árvores na Alemanha
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Sistemas agroflorestais
Quelle: www.agroforst.uni-freiburg.de
DAAD
Exemplo produtivo: Choupo + Centeio
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Sistemas agroflorestais
http://www.montpellier.inra.fr/safe/english/results/final-report/SAFE%20fourth%20Year%20Annual%20Report%20Volume%203.pdf
Plantas energéticas
Sistemas agroflorestais
DAAD
Exemplo bonito: Nogueira + Lavanda
Scholz, ATB
Quelle: www.agroforst.uni-freiburg.de
Sistemas agroflorestais
DAAD
Áreas apropiadas e vantagens ecológicas
Scholz, ATB
Wo bieten sich Agroforstsysteme aus derzeitiger Sicht an?
•
•
•
•
•
Plantas energéticas
•
Auf Weideflächen
Auf Flächen, die aufgrund mangelnder Rentabilität dauerhaft aus der Nutzung genommen
werden und auf denen nur noch eine Mindestpflege stattfinden soll.
Auf erosionsgefährdeten Standorten (Wind und Wasser).
Evtl. auch auf guten (Acker-)Standorten, wenn das Ziel ein langfristiger Kapitalaufbau
durch Wertholz und/oder die Erzeugung von Holzbiomasse ist.
Für Grundstückseigentümer, die ihre Fläche verpachtet haben und einen langfristigen
Kapitalaufbau anstreben, insbesondere bei niedrigem Pachtpreisniveau.
Wenn Umweltleistungen erbracht werden sollen, z.B. im Rahmen einer Ausgleichs- und
Ersatzmaßnahme.
Ökologischer Nutzen
•
•
•
•
•
Wind- und Erosionsschutz
Schutz vorO
Nährstoffverlusten
que é a vantagem ecológico?
Senke für Kohlendioxid
Lebensraum für Pflanzen und Tiere
Schaffung einer unvergleichlichen Landschaftsästhetik
Quelle: www.agroforst.uni-freiburg.de
DAAD
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Aspectos do meio ambiente
Indicadores ecológicos
Consumo de adubos
Substâncias nutritivas relevantes
Emissões devido ao nitrogênio
Metais pesados relevantes
Consumo de água
Consumo de carbono de solo
Consumo e rendimento de energia
Emissões totais
Parâmetros indicando os impactos sobre
DAAD
Scholz, ATB
o meio ambiente (1)
Impactos no Meio Ambiente
Parâmetros
Esgotamentos dos recursos energéticos
Consumo de gás natural, carvão, urânio (DEC)
Plantas energéticas
Esgotamento de outros recursos
Consumo de fertilizantes, água
Quais?
(coeficiente de transpiração.)
limitados
Acidificação
SO2, NOx, NH3, HCl, HF, H2S
Eutrofização
NOx, NH3, NH4+, PO43-, NO3
Degradação da molécula de ozônio
N2O
Toxicidade no meio
Pesticidas, metais pesados e particulados
Alterações na qualidade do solo
Conteúdo de matéria orgânica e de carbono
do solo
Alterações na qualidade da água
Valores críticos de substâncias que
comprometem a potabilidade da água, por
exemplo, concentrações de nitrato e pesticidas
Parâmetros indicando os impactos sobre
Scholz, ATB
o meio ambiente (2)
Impactos no Meio Ambiente
Plantas energéticas
DAAD
Parâmetros
Nutrientes lixiviados em direção
a águas subterrâneas e superficiais
Escolha e taxa de aplicação de fertilizantes;
métodos de aplicação
Alterações na Biodiversidade
Medidas de impactos na flora e fauna como
alteração de produção e período de crescimento
da biomassa nativa, distribuição geográfica de
populações
Mudanças quanto ao uso do solo
Diversidade de paisagem (por exemplo,
diversidade de colheita, de terreno cultivado);
proximidade de áreas ecologicamente imp.
Ruído e Odor
Diversas medidas
Risco de Incêndio
Temperatura, chuva, vento, umidade, seca, entre
outros
DAAD
de diferentes espécies das plantas energéticas
Scholz, ATB
Rendimento relativo da massa seca (%)
Plantas energéticas
Demanda do adubo nitrogenado
Rendimento em relação a aplicação de 150 kg N/ha
120
(uma quantidade convencional para cereias)
100
Lembra
a parte relevante do nitrogênio no DEC!
75 kg N ha-1
80
75 kg N ha- 1
Quais outras impactos ao meio ambiente
0 kgtem
N ha a adubação de nitrogênio?
60
0 kg N ha-1
-1
Centeio e Triticalo
40
Choupo e Salgueiro
20
0
2
4
6
8
Anos
10
12
14
Plantação de ATB
16
Causa possível da modéstia nitrogenada
DAAD
de choupos e salgeiros
Scholz, ATB
Block D (0 kg N/ha)
Block A (150 kg N/ha)
Quantidade
Mykorrizhierungsde mykorrhiça
grad
pouco
wenig
médio
leicht
muito
stark
Plantas energéticas
A
D
Mycorriza nos raízes de choupo
dependente de da aplicação de nitrogênio
na plantação de ATB
(Forstreuter & Ferretti, TU Berlin 2004)
Als Mykorrhiza (vom
altgriechischen µυκης (mykes) = Pilz
und ριζα (rhiza) = Wurzel; Mehrzahl
Mykorrhizae oder Mykorrhizen)
bezeichnet man eine Form der
Symbiose von Pilzen und Pflanzen,
in der ein Pilz mit dem
Feinwurzelsystem einer Pflanze in
Kontakt ist.
Die Mykorrhizapilze liefern der
Pflanze Nährsalze und Wasser und
erhalten ihrerseits einen Teil der
durch die Photosynthese der
(grünen) Pflanzen erzeugten
Assimilate. Der Anteil der
Primärproduktion, der an den Pilz
weitergegeben wird, kann bis zu 25
% betragen. Mykorrhizapilze sind
auf die Versorgung durch die
Pflanze angewiesen. Sie verfügen
über ein im Vergleich zur Pflanze
erheblich größeres Vermögen,
Mineralstoffe und Wasser aus dem
Boden zu lösen. Häufig wird die
Wasser-, Stickstoff- und PhosphatVersorgung der „infizierten“ Pflanzen
verbessert.
Substâncias nutritivas relevantes,
DAAD
suas fontes, impactos e valores limites
Scholz, ATB
Elemento
Fontes humanas
Impactos ecológicos
Valores
- limites na Alemanha
2)
3)
4)
Adubo
Solo
Planta
Emiss.
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/m³
Plantas energéticas
1)
Nitrogénio Verbrennung, Ver (N)
(N)
kehr, Düngung etc.
Gesundheitsschäden,
Klimawirkungen etc.
-
-
3000
3000*
< 500
NO x
Potássio
(K)
(K)
Abwasser,
Düngung etc.
Versalzung des
Wassers
-
8...11
-
-
-
Fósforo
(P)
Abwasser,
Düngung etc.
Eutrophierung des
Wassers
-
6...8
-
-
0,5
P xH y
Enxofre
(S)
Verbrennung,
Industrie etc.
Luftverschmutzung,
Versauerung
-
-
800; 400*
(1000)
350
SO x
Cloro
(Cl)
Verbrennung,
Industrie etc.
Luftverschmutzung,
Gesundheitsschäden
-
-
300; 200*
(1000)
30
HCl
1)
2)
3)
10.000 mg/kg = 1%
nach Düngemittelverordnung (1991) und Klärschlammverordnung (1997)
nach Rahmenempfehlungen zur Düngung im Land Brandenburg für lehmigen Sand (1997);
nach Holzbrikett-Norm DIN 51731 (1997); Sternwerte (*) nach Zertifizierungsprogramm für Holzpellets DINplus (2002)
Klammerwerte nach Empfehlung von Stockinger und Obernberger (1998)
4)
nach Bundesimmissionsschutzgesetz (13. BImSchV, 2003 bzw. TA-Luft, 2002)
Conteúdo das substâncias nutritivas
DAAD
nas plantas energéticas
Scholz, ATB
Faixa de valores da literatura e a média dos valores medidos no ATB
Palha só:
N 0,48...0,84 %
K 1,00...1,70 %
S 0,05...0,27 %
Cl 0,19...0,47 %
3
2
Quais são as substâncias nutritivas
mais nocivas ao meio ambiente?
1,5
1
0,08%
0,5
0,30%
0,03%
0
Capim
gras
Centeio Centeio
Triticalo Cânhaperene de inverno de inverno mo
Topinam- Salgueiro Choupo
bo
83/21/12 105/NE42
Valores limites DIN 51731
Plantas energéticas
Conteúdo
2,5
nATB = 8...26
nLit. = 0...367
por elemento e espec.
Nitrogénio (%)
Fósforo (%)
Potássio (%)
Ènxofre (0,1 %)
Cloro (0,1 %)
Conteúdo do nitrogênio nas plantas
DAAD
dependente da quantidade de adubo nitrogenado
Scholz, ATB
Valores da „Plantação de Energia” do ATB 1994 bis 2001
Conteúdo do nitrogênio ( %)
2,5
Lineare
Regression
2
(1) Capim, n=15
Há uma influência
da quantidade de adubo(2) Triticalo, n=15
1
no conteudo de nitrogénio na planta? (3) Centeio, n=15
(4) Cânhamo, n=16
Plantas energéticas
1,5
2
1
3
4
0,5
5
6
7
(5) Choupo 105, n=24
(6) Choupo 105(SG), n=24
(7) Salgueiro (SG), n=24
(8) Topinambo, n=26
8
SG…Sub-graminha
0
0 kg/ha
75 kg/ha
150 kg/ha Aplicação
de nitrogénio
Emissões de óxido de nitrogênio (NOx)
DAAD
nos queimadores modernos
Scholz, ATB
dependente do conteúdo de nitrogénio na biomassa
Ergebnisse von Nußbaumer für 11 % O2 (1995)
Ergebnisse von Obernberger et al. für 11 % O2 (1995)
Ergebnisse von Hartmann, Schmid für 13 % O2 (2001)
500
Limite de emissões de palha, >1 MW (TA-Luft)
... e há uma influência
do conteudo de nitrogénio da planta
nos emissões
de combustão?
Limite de emissões
de
400
madeira natural, >1 MW
300
200
0
0
0,2
0,4
0,6
Cereais
integrais
100
Choupo,
Salgueiro
Árvores
Coníferas
NOx-Emission in mg/Nm³
Emissões de NOx (mg/m³ normal)
Plantas energéticas
600
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
des Brennstoffs
in % (TM)
t-Gehalt
Conteúdo N
de
nitrogênio
no combustível
(% massa seca)
2,4
Emissões de óxido nitroso (N2O)
DAAD
(gás hilariante) durante a vegetação das plantas
Scholz, ATB
na plantação do ATB
dependente da
dependente da
Pode
a adubação prejudicar o espécie
clima?de planta
quantidade
de adubo
(Mittel gleichgedüngter
Parzellen)
Como?
300
1: A, B, C
2: A: 50 kgN/ha
3: A
50 kgN/ha
B, C: 25 kgN/ha
50 kgN/ha
17/04/2001
07/05/2001
14/05/2001
A
200
B, C
1 2 3
D
100
-2
N2O–N (mg/m²)
N2N
O-N
(mg/m²)
2O-N
Plantas energéticas
300
0
29/12/00
20/04/01
10/08/01
Dia
30/11/01
(Mittel aller Düngungsvarianten)
1: A, B, C
50 kgN/ha
17/04/2001
2: A: 50 kgN/ha
3: A
B, C: 25 kgN/ha 50 kgN/ha
07/05/2001
14/05/2001
200
Knaulgras
1 2 3
Weide
100
0
29/12/00
Roggen
Pappel
20/04/01
Dia
10/08/01
30/11/01
Cálculo simplificado de emissões totais
DAAD
causadas pela adubação de nitrogênio
Scholz, ATB
Cultivo
Fator de emissão de N2O = Massa de N2O-N emitado / Massa de N aplicado
• Exemplo antes: 130 mg N2O-N/m² / 150 kg N/ha = 0,9 % (Valores do ATB)
• Valores de UFOP* para colza: < 0,5 %
* Union zur Förderung von Öl- und Proteinpflanzen e.V.
• Valores de IPCC** : 1,25 % (0,25…2,25 %) ** Intergovernmental Panel Climate Change
→ 1,25 % x 150 kg N/ha x 310equiv. CO2 = 581 kg CO2/ha
1 kg N2O = 310 kg CO2
Ver os equivalentes de CO2
Plantas energéticas
Produção de adubo nitrogenado
1. Perdas de N2O durante os processos
12 kg N2O por 1000 kg N → 3,72 kg CO2 por kg N x 150 kg N/ha = 558 kg CO2/ha
2. Emissões de CO2 devido ao consumo de energia fóssil (DEC)
68 g CO2/MJ x 50 MJ/kg N (ver atras) x 150 kg N/ha = 510 kg CO2/ha
Seguindo a UBA na Alemanha (1993):
14,9 1012 MJ energia prim. → 1012 kg CO2 → 68 g CO2/MJ
Soma de equivalentes de emissões de CO2 por hectare
581 kg CO2/ha + 558 kg CO2/ha + 510 kg CO2/ha = 1649 kg CO2/ha
DAAD
Metais pesados relevantes,
Scholz, ATB
Plantas energéticas
suas fontes, impactos e valores limites
Elemento
Fontes humanas
Efeitos ecológicos
Cádmio
(Cd)
Verbrennung,
Verhüttung etc.
Schwere
Gesundheitsschäden
4
(10)
(1,5)
0,5
(1,0)
0,05
-
Chumbo
(Pb)
Verkehr,
Verbrennung etc.
Schwere
Gesundheitsschäden
Quais são
200
(900)
(100)
10
(40)
0,5
-
Cobre
(Cu)
Strom-/Wasserleitung, Geringe
perigosos?
Verhüttung etc.
Gesundheitsrisiken
200
(800)
1,5...3,5
(60)
5
(50)
1,0
-
Zinco
(Zn)
Reifenabrieb,
Verbrennung etc.
750
(2500)
1,0...2,5
(200)
100
(250)
-
1)
2)
3)
4)
Geringe
Gesundheitsrisiken
Valores limites na Alemanha
1)
2)
3)
4)
Adubo
Solo
Planta
Emiss.
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/m³
nach Düngemittelverordnung (1991); Klammerwerte nach Klärschlammverordnung (1997)
nach Rahmenempfehlungen zur Düngung im Land Brandenburg (1997) für lehmigen Sand; Klammerwerte nach
Klärschlammverordnung (1997)
nach Holzbrikett-Norm DIN 51731 (1997); Klammerwerte nach der Futtermittelverordnung (1989)
nach Bundesimmissionsschutzgesetz (13. BImSchV, 2003) bzw. TA-Luft (2002)
Mais metais pesados nocívos: Hg, Cr, Ni, Mn etc.
DAAD
Conteúdo de metais pesados
Scholz, ATB
nas plantas energéticas
14
Cádmio (mg/kg)
Zinco (10 mg/kg)
12
Cobre (mg/kg)
10
100 mg/kg
10 mg/kg
8
DIN 51731
Por que tão pouco Cd
no centeio e triticalo?
6
5 mg/kg
4
Limite
Plantas energéticas
Conteúdo
Chumbo (mg/kg)
2
n=16
n=12
n=8
n=16
n=16
n=32
0
Capim
Centeio
de inverno
Triticalo
Topinambo
de inverno
Salgueiro
Choupo
0,5 mg/kg
Balanço do Cádmio e o seu ciclo
DAAD
planta - cinza - adubo - solo - planta
Scholz, ATB
Input by fertilizer and output by crops.
Calculation of the input by desintegration and
atmospheric deposition and the output by erodation
by Wilcke und Döhler (1995)
98 % Cd
na cinza
de filtro
-1,2
Plantas energéticas
40% K
50% P
50% Ca
60% Mg
na cinza
grossa
Balance, mg/(m³*a)
-1
Depósito
de lixo
Half-life period
of Cd-dekontamination
of a SRC field (0,6 mg/kg)
> 100 years
1994 – 1997
“Plantação de Energia”
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
Capim
Centeio Triticalo
de inv.
de inv.
Topin.
Salguei. Choupo
Valor nutritivo dos resíduos da conversão DAAD
Scholz, ATB
Plantas energéticas
das plantas energéticas
Teor da substância nutritiva no resíduo2)
(% Massa Seca)
N
P2O5
K2O
Resíduo
Species
de planta
Percentual
por peso1)
(% MS)
Cinza
grossa
Cereais3)
Capim
Madeira
4.0 ± 1.5
7.0 ± 2.5
1.5 ± 1.0
0…2
0…2
0…2
7…10
0.4…1
1...5
5…18
11…29
4…12
Resíduo
da
fermentação
Grão
Cereais3)
Capim
Milho3)
Beterraba
25 ± 5
24 ± 5
38 ± 5
30 ± 5
25 ± 5
5.4
3.2
3.9…4.7
2.1…3.1
2.8
3.1
2.0
1.6…2.6
1.4…1.8
1.2
2.5
5.0
7.2…10.5
3.9…7.2
3.4
1) Ash content according to Obernberger (1997) and FNR (2005). Percentage of sludge,
stoichiometrically calculated by Mähnert (2007) with moisture contents of a former table, a methane
percentage of 55% and the biogas yields of a following table.
2) According to Ruckenbauer et al. (1992), Vetter et al. (1995), Hasler and Nussbaumer (1996), Hartmann
and Strehler (1997), Obernberger (1997), Frieß et al. (1998), KTBL (2005), KTBL (2005b), Holzner
(2006), Heard, Cavers and Adrian (2006) and Reinhold (2007), converted by the mass equations
P2O5 = 2.29 P and K2O = 1.20 K.
3) Whole crops.
Consumo de água
DAAD
das plantas energéticas diversas
Scholz, ATB
Coeficiente de transpiração na Europa Central
Plantas energéticas
Crop species
Rape
Sunflower1)
Wheat
Rye
Maize
Potato
Sugar beet
Sorghum
Miscanthus
SRC (poplar, willow)
Crop type
C3
C3
C3
C3
C4
C3
C3
C4
C4
C3
Transpiration coefficient
(g H2O gDM-1)
600 … 700
500 … 600
250 … 550
400 … 500
300 … 400
400 … 500
350 … 450
200 … 300
250 … 350
600 … 800 ?
1) up to the flowering stage
Fontes: Geisler (1988), Schweiger and Oster (1991), Larcher (1994), Jacks-Sterrenberg (1995) and
Hartmann (2001).
DAAD
Teor de carbono orgânico no solo
Aumento ou diminuição dependendo da espécie
Plantas energéticas
Espécie
vegetal
Mudança de carbono no
solo
(kg ha-1 ano-1)
Oleaginosas
Batata
Beterraba
Cereais
Choupo
Salgueiro
-280 … -400
-760 … -1000
-760 … -1300
-280 … -400
+880 … +1600
+410 … +1300
Dados de acordo com Hansen (1993), Matthews e Grogan (2001),
Scheffer e Schachtschabel (2002), KTBL (2005), Janssen et al.
(2005), Kahle e Boelcke (2004) e Strähle (2007).
Obs: Os valores do choupo e do salgueiro são baseados em apenas
quatro ensaios, no entanto, pode afirmar-se que, em contraste com as
culturas anuais, as culturas perenes possuem um efeito de seqüestro
de carbono no solo.
Scholz, ATB
1 kg C → 3,67 kg CO2
Quer dizer que no solo de
Como
um
campocalcular
de choupo
armazendas.
asão
acumulação
(“sequestration”)
3,2
… 5,9 t CO2/ha/a.
de
CO
2 no solo?
O que
significa
que a
redução de CO2 pelo uso
de choupo para produzir
calor e electricidade
aumenta-se por
+ 20 … 60 %.
Ver o diagrama em frente.
Lá esta parte não está
considerada, por que
ninguém sabe, o que passa
depois da destocagem.
Biodiversidade
DAAD
p. ex. influência de gramas debaixo das árvores
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Poplar Japan 105
with underseed grass
Willow Salix vimin. 21
with underseed grass
Poplar Japan 105
without underseed grass
Árvores de curta rotação
com e sem grama debaixo,
depois de 4 anos
Bornim February 1998
Demanda de energia cumulativa (DEC)
DAAD
para produção das culturas energéticas
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Espécies e partes da colheita utilizadas
Anos
Energia (GJ ha-1 ano-1)
Cultivo
Colheita
Total1)
Óleo
Colza
Sementes
1
3…9 (19)
2.5
4…14 (22)
Açúcar
Amido
Trigo
Centeio de inverno
Batata
Betaraba de doce
Grão
Grão
Tubérculo
Tubérculo
1
1
1
1
6…12 (21)
5…15.9
19
7…12 (30)
3.2
-
14 (27)
7…19
10…21 (55)
Lignocelulose
Trigo
Centeio de inverno
Choupo
Salgueiro
Toda cultura
Toda cultura
Toda cultura
Toda cultura
1.2…3.4
3.2…6.2
1.1…6.7
0.4…6.7
15…23
14…22
3…8
3…7
1
1
≥ 20
≥ 20
13…19.3
12…15.9
0.5…2.8
0.5…2.8
Dados de acordo com Reinhardt (1993), Kaltschmitt e Reinhardt (1997), Scholz, Berg e Kaulfuß (1998), Scholz e
Hahn (1998), Schmitz (2003) e BMELV (2007b ) para Europa Central.
1) incluindo vários processos da pós-colheita e no transporte. Números extremos em parênteses.
DAAD
na produção das plantas energéticas
Scholz, ATB
Demanda e rendimento de energia (GJ/(ha*a)
Plantas energéticas
Demanda e rendimento de energia
210
A (150 kg N/ha)
B/C ( 75 kg N/ha
D ( 0 kg N/ha)
Rendimento de energia (Val. cal. baixo)
Demanda de energia cumulativa (DEC)
180
1 GJ = 26,7 l OE
150
120
90
60
30
Qual tem o melhor lucro,
qual o melhor rendimento
e qual a melhor eficiência
15,0
15,0
15,0
15,0
de energia?
16,5
16,5
16,5
17,3
15,0
17,0
50,0
18,4
50,0 % H20
18,5 MJ/kgTM
0
-30
Capim
Centeio
perene
Triticalo
Centeio
de inverno de inverno
Cânhamo
Salguiero
Choupo
Valores da “Plantação de Energia”
Rendimento de energia das plantas
DAAD
energéticas dependente do tipo de combustível
Scholz, ATB
Plantas energéticas
Espécies de plantas e partes utilizadas
Rendimento
de
biomassa1)
tms
ha ano
Combustíveis
sólidos
FC
Energia
tms
GJ
tms
ha ano
Combustíveis
líquidos2)
FC 4) Energia
l
GJ
tms
ha ano
Combustíveis
gasosos3)
FC5) Energia
m3
GJ
tms
ha ano
Oleaginosas
Canola
girassol
Grão
Grão
3.0
2.2
-
-
380
440
39
33
-
-
Açúcar/
Amido
Trigo
Centeio de inverno
Triticale de inverno
Milho
Batata
Beterraba doce
Grão
Grão
Grão
Grão
Tubérculo
Tubérculo
6.4
4.6
4.9
7.6
8.9
13.5
1
1
1
1
-
106
77
81
126
-
450
480
460
450
370
470
61
48
47
73
70
134
720
720
720
780
760
91
65
69
137
202
Lignocelulose
Centeio de inverno
Triticale de inverno
Milho
Centeio perene
Miscantus
Choupo
Salgueiro
T.C.
T.C.
T.C.
T.C.
T.C.
T.C.
T.C.
9.8
10.5
17.5
8.5
15.0*
10.0*
7.0*
1
1
1
1
1
1
1
169
174
146
258
155
111
220*
220*
220*
220*
220*
220*
220*
72*
77*
128*
62*
111*
74*
52*
700
700
620
700
500
-
135
141
214
117
147
-
1) A média de rendimentos na Alemanha.
2) Óleos (37,2 MJ kg-1, 0,91 kg l-1), etanol (26,8 MJ kg-1, 0,79 kg l-1) ou BTL (43,9 MJ kg-1, 0,76 kg-1
3) O biogás (55% CH4, 19,7 MJ m-3, 1,28 g l-1).
4) Fator de conversão (FC), sem perdas de acordo com Reinhardt (1993), Meierhofer (2006), Schmitz (2003) e Keppeler et al. (2004).
5) Biogás rendimentos de acordo com o recomendado valores médios de KTBL (2005).
* Não há praticamente os valores verificados.
T.C. = Toda a cultura
Emissões totais da produção e do uso
DAAD
de plantas energéticas e combustíveis fósseis
Scholz, ATB
para geração de calor
600
Cálculo para as condições
do estado Brandenburg na Alemanha
Equivalentes de CO2
por unidade de calor (g/kWh)
Plantas energéticas
500
400
300
200
100
0
Lignite
Petróleo
Gás
natural
Cereais
energéticas
Choupo
Redução de emissões de gases de estufa
DAAD
pelo uso das plantas energéticas na Europa
Scholz, ATB
4
BtL - Drive
Chips - Heat &
Chips - Heat
Bales - Heat & Power
Ethanol - Drive
6
Ethanol - Drive
8
Grain - Heat
10
Biodiesel - Drive
12
Ethanol - Heat & Power
14
Biogas - H & P
Gaseous fuel
Methanol - Drive
Ethanol - Drive
Biogas - Drive
Liquid fuel
BtL - Drive
Solid fuel
Straight oil - Drive
Reduction of CO2 (t CO2eq ha-1 y-1)
Plantas energéticas
16
2
0
Oil seeds
Grain
Tubers
Cereals
SRC
Rape, Sunflower
Wheat, Maize
Beets, Potato
Whole crops
Poplar, Willow
Sources: Schmitz (2003), Quirin et al. (2004), CONCAWE (2006), Hill (2007) and BMELV (2007b)
Custos e quantidade da redução de CO2
DAAD
Scholz, ATB
Custos da redução de CO2 (€/t CO2eq)
Plantas energéticas
pelo uso de plantas energéticas na Alemanha
500
400
Biogás de milho
(Eletrizidade)
Álcool de trigo
(Transporte)
Biogás de milho
(Eletr.+Calor)
300
200
Biodiesel de colza
(Transporte)
Biogás de milho
(Transporte)
Choupo
(Eletr.+Calor)
100
Choupo
(Calor)
Palha de trigo
(Co-combustão)
0
Ótimo!
-100
0
2
4
6
8
10
12
Redução de CO2 (t CO2eq/ha)
Fontes: Wiss. Beirat Agrarpolitik, BMELV 2007e
para cana: Smeets, E. et al., Biomass and Bioenergy 32(2008) 781-813 e IFEU 2008
14
16
DAAD
Scholz, ATB
Custos de produção
Plantas energéticas
Custos de produção das plantas
energéticas na Alemanha
Comparação e resumo final
Custos de produção das plantas energéticasDAAD
dependentes da quantidade de adubo nitrogenado
Scholz, ATB
na Alemanha, sem armazenagem e transporte
A
BC
D
Preço de óleo
combustível (2005)
53,2 ct/l = 14,20 €/GJ
150 kg N/ha + adubo básico mineral
75 kg N/ha + cinza de biomassa
sem adubo
5
1 €/GJ = 0,36 ct/kWh
4
6,5 €/Srm
3
93 €/t atro
63 €/t atro
58 €/t atro
60 €/t atro
72 €/t atro
66 €/t atro
66 €/t atro
69 €/t atro
61 €/t atro
67 €/t atro
79 €/t atro
77 €/t atro
80 €/t atro
65 €/t atro
61 €/t atro
55 €/t atro
60 €/t atro
54 €/t atro
44 €/t atro
1
82 €/t atro
2
87 €/t atro
Custos específicos (€/GJ)
Plantas energéticas
6
A
BC
D
A
BC
D
A
BC
D
A
BC
D
A
BC
D
A
BC
D
A
BC
D
0
Capim
Centeio
perene
Centeio
de inverno
Triticalo
de inverno
Cânhamo
Salgueiro
Choupo
Dados detalhados do cálculo de custos
DAAD
no slide anterior (2)
Scholz, ATB
1)
Pflanzenart
-1
D
A
B
C
D
A
B
C
D
694
607
593
503
86,7
83,1
81,2
93,2
5,4
5,2
5,0
5,8
532
453
435
362
62,6
56,6
58,8
60,4
3,9
3,5
3,6
3,7
7)
610
530
514
434
71,7
65,5
66,7
65,7
4,4
4,1
4,1
4,1
7)
581
503
490
414
69,2
61,4
60,5
66,8
4,1
3,6
3,6
4,0
883
780
783
711
78,8
76,2
78,3
79,9
4,8
4,6
4,7
4,8
494
408
403
330
65,0
63,7
58,3
55,0
4,1
4,0
3,6
3,4
579
489
479
421
60,4
54,4
53,2
44,3
3,8
3,4
3,3
2,8
3)
7)
Perenn. Roggen
Winterroggen
Wintertriticale
8)
Weide
8)
Plantas energéticas
Pappel
-1 2)
A
7)
7)
-1
€ ha a
4)
5)
B
C
Knaulgras
Hanf
Kosten
-1
€ tTM
6)
3)
4)
5)
6)
3)
€ GJ
4)
5)
6)
1) Gesamtkosten für Anbau (ohne Pflanzenschutzmittel), Ernte und Bergung, jedoch ohne Lagerung und Ferntransport, in
-1
-1
Anlehnung an KTBL-TASCHENBUCH (2002) und BRAUN ET AL. (2001) unter Berücksichtigung von 90,- € ha Pacht, 10,2 € h
Lohnkosten, 6 % Zinsen für Umlaufkapital, übliche Saatgut- und Düngemittelpreise, Asche kostenfrei, ohne Kosten für die
allgemeine Betriebsführung und ohne Flächenprämie, für Erträge nach Tab. 1, Schlaggröße 20 ha, Feldentfernung 4 km
-1
-1
2) Kalkuliert mit 13,7 - 14,3 MJ kg für Halmgüter mit 15 % Feuchte und 8,0 MJ kg für Gehölze mit 50 % Feuchte
-1
-1
-1
-1
-1
3) 150 kg N ha + 225 kg min. Grunddünger ha
4) 75 kg N ha + 30 kg K ha + 1650 kg Holzasche ha
-1
-1
5) 75 kg N ha + 350-500 kg Strohasche ha
6) Kein Dünger
7) Konventionelle Halmguttechnologien mit 1,7 m³ Quaderballen; Produktionszyklus des perenn. Roggens 3 a
-1
8) Weide mit Grasuntersaat, Pappel ohne Grasuntersaat; 12.000 Pfl. ha a 0,08 € (Weide) bzw. 0,18 € (Pappel);
-1
Produktions- und Erntezyklus 20 a und 4 a; Ernte mit modifiziertem 275 kW-Häcksler, 15 tTM h
DAAD
Comparação final das plantas energéticas
Scholz, ATB
com respeito a rendimento, custos e eficiência de energia
Plantas oleaginosas
Colza
Girassol
Plantas de açúcar e fécula
Batatas
Trigo
Plantas ligno-celulosas
Milho
Capim
Choupo
Salgueiro
Óle
Biodiesel
Álcool
Biogás
Biocomb. sol.
Potência
Potência
Potência
Calor
Eletricidade
Calor
Eletricidade
0,7
Miscanthus
Btl-biocomb.
Potência
Parâmetros de demanda
0,6
Plantas energéticas
0,5
0,4
?
0,3
0,2
0,1
0
Área (m²/MJ)
Custos (€/10 MJ)
Volume de transp. (dm³/MJ)
Entrada/Saida
Resumo final
DAAD
Scholz, ATB
Biomass can make a relevant contribution to the reduction of carbon dioxide
in the atmosphere. E.g. in Germany 23 to 36% of the reduction objective.
Apart from wood residues the energy plants could realize the greater part of
the CO2 reduction of all sorts of biomass, provided that - related to
environment and energy efficiency - the best plant species, production
technology and utilization technology were chosen.
Plantas energéticas
For combustion, gasification and btl fuel production one of the best plant
species seems to bee fast growing trees, esp. poplars. They need no
fertilizer and pesticides, have low contents of environmentally harmful
nutrients (N, P, K, S, Cl), cause low NOx- and N2O-emissions and have a
high capacity for decontamination of cadmium (Cd) and zinc (Zn).
For the production of vegetable oil or ethanol other plant species may
be better. However, in Germany they cannot reach the environmental and
energetic parameters of the first-mentioned ones.
For the production of electric power and GTL fuels via biogas some other plant
species, e.g. green whole crop grain, maize and grass, may be better too. But
there are no exact ecological and energetic data up to now.
DAAD
Scholz, ATB
PLANTAS
ENERGÉTICAS
Plantas energéticas
- FIM -