mini|Mais (Zea mays)
Als Energiemais wird Mais bezeichnet, der zur Energiegewinnung in Biogasanlagen genutzt wird. Da Mais als C4-Pflanze einen geringen Wasserbedarf hat und nur mäßige Ansprüche an den Boden stellt, ist er in Deutschland eine verbreitete Kulturpflanze mit hohen Erträgen an Trockenmasse pro Flächeneinheit. Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wird die Biogaserzeugung gefördert. Insbesondere nach Einführung des Nawaro-Bonus mit der EEG-Novelle 2004 wurde der Energiemaisanbau ausgeweitet.
Energiemais unterscheidet sich in Anbau und Sorte zunächst nicht von anderem Silomais, der vor allem als Viehfutter dient. Der Begriff wurde geprägt, um zwischen der Verwendung zur Futter- oder Nahrungsmittelproduktion einerseits und zur Energiegewinnung andererseits zu differenzieren. Zunehmend unterscheiden sich aber auch der Anbau und die verwendeten Sorten vom konventionellen Futtermais.
In Deutschland lag in den Jahren 2012 und 2013 der Anteil des Energiemaises am gesamten Maisanbau bei jeweils 33 %, 2024 bei fast gleichen 34 %.
Unterscheidung zwischen Energie- und Futtermais
In Deutschland wurde 2012 auf rund 2,7 Mio. ha Mais angebaut. Vorwiegend war dieses Silomais mit rund 2,15 Mio. ha. Die oberirdischen Pflanzenteile werden gehäckselt, siliert und als Futtermittel (Maissilage) in der Rinderhaltung oder als Biogassubstrat verwendet. Die Unterscheidung erfolgt vor allem anhand der Verwendung selbst. Jedoch können auch Unterschiede in Anbau und Sortenwahl vorliegen. Daneben macht Körnermais etwa ein Fünftel der deutschen Maisanbaufläche (2012: 0,529 Mio. ha) aus. In Form von Corn-Cob-Mix (CCM) oder als Korn wird er nur in geringem Maße in Biogasanlagen eingesetzt.Aktuelle Zahlen zur Anbaufläche und allgemeines zum Thema Mais – DBV, abgerufen im August 2012
Verwendung
Herkömmlicher Silomais ist für die Verwendung als Futtermittel züchterisch optimiert und erfüllt Ansprüche wie hohe Erträge an Trockenmasse pro Flächeneinheit, gut im Rinderpansen zugängliche Nährstoffe sowie gute Silierbarkeit, um eine längerfristige Lagerung und somit eine ganzjährige Verfügbarkeit zu gewährleisten. Die hohen Hektarerträge und die vorhandene und erprobte Erntetechnik, sowie die gute Konservierbarkeit (Silierung) machen Mais zum Hauptsubstrat in Biogasanlagen. Grundsätzlich ist Silomais immer auch zur Verwendung in Biogasanlagen geeignet. Wird die Entscheidung über die Verwendung des Ernteguts bereits beim Anbau getroffen, so kann potentiell über Sortenwahl die Energiemaiserzeugung optimiert werden.
Anbau und Ernte
mini|Junge Maispflanzen mini|Silageproduktion Die Ansprüche an Silomais zur Rinderhaltung und zur Biogaserzeugung unterscheiden sich im geringen Maße. Die aus dem Futtermaisanbau übernommenen Parameter werden bei Energiemaisanbau in einigen Punkten modifiziert, um den Methanertrag pro Flächeneinheit zu erhöhen. Der Effekt dieser Maßnahmen ist teilweise umstritten: Eine geringfügig höhere Saatstärke verringert die Erosion, soll aber auch den Hektarertrag erhöhen können. Der erhöhte Nährstoffentzug sollte durch eine erhöhte Düngung kompensiert werden. Eine frühere Ernte bei einem geringeren Verholzungsgrad (geringerer Rohfasergehalt) kann die Verdaulichkeit der Maissilage erhöhen.KWS Saat AG: , als PDF verfügbar, abgerufen am 6. März 2010 Silomais wird möglichst bei einem Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von etwa 32 bis 33 % geerntet, um eine gute Silierbarkeit zu gewährleisten und um Substanzverluste zu verhindern. Ist ein wesentlich höherer TS-Gehalt mit einem stärkeren Verholzen der Pflanze verbunden, verringert dies die Abbaubarkeit in der Biogasanlage. Saatgutproduzenten geben daher teilweise die Empfehlung, bei einem um 2 bis 3 % geringeren TS-Gehalt zu ernten. Andere Stellen halten dies dagegen nicht für notwendig. Bei der Silierung durch den höheren Wassergehalt im Erntegut möglicherweise auftretende, organisch belastete Sickersäfte sind ökologisch problematisch, können aber z. B. in der Biogasanlage vergoren werden.Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein: Wenn das Silo „zu laufen“ beginnt... – Verlustquelle Sickersäfte sicherer vermeiden, Bericht in Landpost, vom 2. Januar 2010, abgerufen am 6. März 2010 Maissorten mit höheren Reifezahlen eignen sich unter den in Deutschland vorherrschenden Klimabedingungen wegen ihrer späten Abreifung nicht für den Anbau zur Futtersilageherstellung. Wegen der vermutlich geringeren Ansprüche an die Abreifung bei der Verwertung in Biogasanlagen wird die Eignung von Sorten mit etwas höherer Reifezahl untersucht.Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen: , vom 5. Januar 2009, abgerufen am 5. Oktober 2015. Durch ihre längere Vegetationsperiode können sie höhere Biomasseerträge liefern. Bei der Ernte, insbesondere von trockenerem, reiferem Material, wird die Häcksellänge verringert, um die Angriffsfläche für den enzymatischen Abbau im Fermenter der Biogasanlage zu erhöhen und damit zu beschleunigen und zu verbessern.
Sorten Bisher werden in der Regel die im Silomaisanbau bewährten Sorten angebaut. Vorteile herkömmlicher Sorten gegenüber Energiemaissorten liegen in der früheren Ernte, z. B. vor der Aussaat von Wintergetreide, sowie in der flexibleren Verwendbarkeit. Durch die weniger hohen Ansprüche an Energiemais eröffnen sich allerdings auch neue züchterische Möglichkeiten. So konnten in einem Verbundprojekt der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), der KWS SAAT AG, der Universität Hohenheim und der bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft innerhalb von fünf Jahren Steigerungen des Ertragspotenzials von rund 20 bis 25 % (um 40 bis 50 dt Trockensubstanz/ha) erreicht werden. Ziel des Projektes ist es, die Erträge in 10 Jahren nahezu zu verdoppeln.https://www.innovations-report.de: Energiemais: umweltgerechter Anbau mit hohen Erträgen, Bericht vom 6. Juli 2004, abgerufen am 5. März 2010 Die große genetische Variabilität des Mais wurde bzw. wird genutzt, um kurzfristig diese ertragreichen, hybriden Maissorten zu züchten. Wichtige Eigenschaften, die in den Energiemaissorten vereint wurden und werden sollen, sind hoher Trockenmasseertrag, Kurztagadaption, Kühletoleranz, Trockenresistenz etc.
Wirtschaftlichkeit Maissilage gilt, gemessen am Vergleich der Erzeugungskosten mit dem Energieertrag aus dem Gas, in der Regel als das wirtschaftlichste Biogassubstrat. Abhängig vom Verhältnis der Marktpreise möglicher Einsatzstoffe und von betrieblichen Bedingungen wie Klima- und Bodenverhältnissen, Fruchtfolge, Anlagentechnik und Verfügbarkeit kostenloser Substrate können jedoch auch mit der Nutzung anderer Substrate (z. B. Grassilage, Hirsearten, Gülle, Geflügelmist, Getreide) ähnliche oder höhere Gewinne erzielt werden.Landwirtschaftskammer Niedersachsen, 2009: Was Alternativen zum Mais kosten dürfen. Abgerufen am 14. April 2009
Die Stromausbeute von Mais ist bezogen auf das eingestrahlte Sonnenlicht wesentlich kleiner als die Stromausbeute handelsüblicher Photovoltaikmodule. Während aus der Verstromung des Jahresertrags eines Quadratmeters Energiemais nach Zahlen des FNR bei Mais nur 1,5–2,25 kWh (elektrisch)Faustzahlen der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. für Biogas, abgerufen am 6. Juli 2018 gewonnen werden können, liegt der Ertrag eines durchschnittlichen Quadratmeters Freiflächenphotovoltaik mit über 70 kWh (elektrisch) um mindestens das 31-Fache höher. Die isolierte Betrachtung der Stromausbeute berücksichtigt jedoch keine mögliche Abwärmenutzung der Maisverstromung bzw. generell den Einsatz von Energiemais als Prozess- und/oder Raumwärmeerzeuger. Zudem unbeachtet bleiben die Energieaufwendungen sowohl der Maisbewirtschaftung (Landwirtschaft, Verarbeitung, Transport, Verstromung) als auch der Photovoltaik (Produktion und Montage der Module, Wartung, Entsorgung).
Die Stromgestehungskosten von Energiemais liegen nach FNR-Zahlen je nach Anlagengröße bei 15–30 ct/kWh (elektrisch). Die Ausschreibungen für Freiflächenphotovoltaik wurden 2019 zu rund 5ct/kWh (elektrisch) gezeichnet. Nach Zahlen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) von 2021 für Deutschland liegen die Werte für Freiflächenphotovoltaik bei 3,12 bis 5,70 ct/kWh (elektrisch) und für Biogas (zu 47 Massen-% aus Silomais) bei 8,45 bis 17,26 ct/kWh (elektrisch, nach Abzug der Einnahmen aus der Wärmeerzeugung) bzw. 13,43 bis 22,24 ct/kWh (elektrisch, ohne Wärmeauskopplung).
Der Vorteil von Energiemais als erneuerbare Energiequelle ist seine Lagerbarkeit bzw. die damit verbundenen Potentiale für bedarfsorientierte Stromerzeugung ohne zusätzliche Energiespeicher sowie der Transport über große Entfernungen. Deshalb kann der Import von Maissilage einen Beitrag zur Deckung des Primärenergiebedarfs dicht besiedelter Länder darstellen.
Kritik Für den Einsatz von Mais in Biogasanlagen wurde die Anbaufläche in Deutschland in den Jahren 2005 bis 2011 von rund 1,6 Mio. Hektar auf rund 2,5 Mio. Hektar erhöht.https://www.maiskomitee.de/zahlen-fakten/deutschland. Um die Entwicklung der Anbauflächen zu kontrollieren, wurde mit der EEG-Novelle 2012 der Einsatz von Mais in Neu- und Bestandsanlagen erstmals beschränkt („Maisdeckel“). Weitere Einschränkungen folgten in der EEG-Novelle 2017, die den Einsatz von Mais und Getreide in Biogasanlagen stufenweise auf max. 44 % im Jahr 2021 absenkte. Von 2011 bis 2023 blieb die Anbaufläche von Mais insgesamt weitgehend stabil.https://mediathek.fnr.de/entwicklung-der-maisanbauflache-in-deutschland.html
Der Naturschutzbund Deutschland (NABU) und der Deutsche Verband für Landschaftspflege (DVL) haben 2007 gemeinsam den vom Umweltbundesamt geförderten Leitfaden „Bioenergie? – Aber natürlich!“ herausgegeben. 2010 kritisierten der NABU und DVL die Veränderung des Landschaftsbildes durch mehr Maisanbau und landschaftliche sowie ökologische Folgen von Grünlandumbruch als Vermaisung.https://www.bund-naturschutz.de/pressemitteilungen/keine-vermaisung-der-landschaft-fuer-biogasproduktion
Das Deutsche Maiskomitee e. V. (DMK) berichtete 2013, dass ein Drittel der Maisanbaufläche für Biogas genutzt werden. Die Anbauflächen in den einzelnen Bundesländern unterscheidet sich stark vom Bundesschnitt. Während beispielsweise in Mecklenburg-Vorpommern 49 % des Maises als Energiemais genutzt wurden, waren es in Rheinland-Pfalz nur 13 %.Ein Drittel der Maisanbaufläche für Biogas. Deutsches Maiskomitee. Abgerufen am 2. November 2013.
Nach Stefan Klotz, Leiter des Arbeitskreises Vegetationsdynamik bei der Reinhold-Tüxen-Gesellschaft, sei der Anbau von Energiepflanzen ineffektiv und die Nebenwirkungen des Anbaues seien umso größer. Der Energiemaisanbau wie auch der Anbau anderer Energiepflanzen sei verbunden mit Bodenerosion, Gewässerverunreinigung und Rückgang der Biodiversität. Lebens- und insbesondere Futtermittel müssen unter Umständen aus Entwicklungsländern importiert werden, wo dem Anbau möglicherweise Regenwald zum Opfer fällt.https://www.spektrum.de/news/bioenergie-aus-mais-ist-umweltschaedlich/1422993 Kerstin Vierling: Auf dem Weg in die Maiswüste?, abgerufen am 7. Juli 2018
Wegen gehäufter Regen-Unwetter wurden 2016 in Deutschland Stimmen von Fachleuten laut, die aufgrund verstärkten Maisanbaus eine Reduktion der Aufnahmefähigkeit des Bodens für Niederschlagswasser und eine Erhöhung der Bodenerosion kritisierten.