Ökosoziale Systeminnovation für biogas-basierte Mobilität in Brasilien

8.10.2015 Spirit Design adressiert in Kooperation mit lokalem Partner CIBiogás/ITAIPU die großen Herausforderungen hinsichtlich Ernährung, Umweltverschmutzung und Mobilität

Alles begann mit der Vision von Spirit Design-Geschäftsführern Daniel Huber und Georg Wagner, Kleinbauern in Schwellen- und Entwicklungsländern einen Kleintraktor zur Produktivitätssteigerung und Eigenversorgung zur Seite zu stellen. Daraus entwickelte sich ein umfassendes Innovationsprojekt mit dem biogas-basierten Arbeitsfahrzeug CH4PA als nur einem von vielen modularen Bausteinen: Durchdachte Infrastruktur mit innovativen Produktentwicklungen und maßgeschneiderten Services in Beratung und Umsetzung sind im Rahmen des Atmove Biogas Innovationszentrums in der brasilianischen Pilotregion Paraná geplant. Das Modell der biogas-basierten Mobilität in ländlichen Gebieten Brasiliens soll gemeinsam mit Projektpartner CIBiogás – finanziert durch das weltweit größte Wasserkraftwerk ITAIPU – vor Ort etabliert und auf weitere Schwellen- und Entwicklungsländer ausgedehnt werden. Als erster Schritt und zentrales Symbol der ländlichen Biomethan-Mobilität wurde der Prototyp des Arbeits- und Transportfahrzeugs CH4PA im Rahmen des Vienna Energy Forums 2015 in der Hofburg gemeinsam mit hochrangigen brasilianischen Vertretern der Öffentlichkeit und dem Fachpublikum präsentiert. Vor Ort auch der brasilianische Botschafter, Evandro Didonet, erfreut über die brasilianisch-österreichische Zusammenarbeit: ‘Brasilien ist in Bezug auf erneuerbare Energie international führend. Wir freuen uns, dass CIBiogás in Zusammenarbeit mit dem österreichischen Unternehmen Spirit Design die Verbreitung der erneuerbaren Energien noch weiter vorantreibt.’

CH4PA, das ‘Schweizer Messer’ der biogas-basierten Mobilität

Produktivitätssteigerungen durch Maschineneinsatz waren bisher für Kleinbauern in Entwicklungs- und Schwellenländern nicht leistbar, da 50% ihrer Kosten auf Treibstoff enfallen. Das von Spirit Design entwickelte, günstige Arbeits- und Transportfahrzeug CH4PA schafft Abhilfe: Angetrieben wird es durch von den Bauern selbst produziertes Biogas, das zu Treibstoff aufbereitet wird – in lokalen Anlagen dörflicher Gemeinschaften und aus biogenen Reststoffen. Georg Wagner, Geschäftsführer von Spirit Design, fasst zusammen: ‘Mit CH4PA gelingt es uns nicht nur, die Betriebskosten im Vergleich zu Diesel um bis zu 50% zu reduzieren, sondern auch landwirtschaftliche Abfälle sinnvoll zu recyceln und neue Verdienstmöglichkeiten und somit Lebensgrundlagen für die Bauern zu schaffen. Auch die CO2-Emissionen sinken um bis zu 70%’.

Spirit Design entwickelte den Prototypen für das multifunktionale Arbeits- und Transportfahrzeug für Kleinbauern in Schwellenländern im Rahmen des von der Wirtschaftsagentur Wien geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojektes. Er wurde Ende 2014 fertig gestellt. Basis für seine Entwicklung waren Expertengespräche mit potenziellen Industriepartnern und eine inhaltliche Machbarkeitsstudie in der brasilianischen Pilotregion im Rahmen der Förderung durch das Austria Wirtschaftsservice (AWS Impulse XS). Gebaut wurde der Prototyp von Spirit Design in enger Kooperation mit der Firma Tobias in St. Andrä-Wördern. Mehr als 900.000 EUR wurden bisher insgesamt in das Projekt investiert. Ziel ist die Serienproduktion und die Einbettung des Fahrzeugs in die biogas-basierte Systeminnovation.

Flexibler Kamerad der Bauern

Modularität und Reduktion auf das Wesentliche sind die Leitgedanken des charakteristischen Erscheinungsbildes von CH4PA. Dem landwirtschaftlichen Einsatz kommt er durch seine hohe Ladekapazität entgegen, verschiedene Fahrzeugaufbauten werden den spezifischen Bedürfnissen seiner Nutzer gerecht. Sein Name (gesprochen ‘Schapa’) leitet sich aus seinem Treibstoff Methan (CH4) ab. Als bester Freund des Kleinbauern (chapa = portugiesische Umgangssprache für Kumpel) erhöht das umweltfreundliche und leistbare Arbeitsgerät seine Produktivität.

Atmove Biogas Innovationszentrum - Perfekte Integration von Infrastruktur, Produkten und Services

Rund um das Arbeitsfahrzeug CH4PA entwickelte Spirit Design gemeinsam mit Projektpartner CIBiogás ein umfassendes Innovationsprojekt namens Atmove. Schließlich bedarf es auch einer durchdachten Infrastruktur als Grundlage für die Biomethan-Mobilität. Diese wird aus konkreten Innovationen (Gasspeicher, Gasreinigung, Gastransport und Gastankstellen) und entsprechenden Services sowie Beratung bestehen. Beide Projektpartner bauen daher derzeit zusammen in der brasilianischen Pilotregion Paraná das Atmove Biogas Innovationszentrum mit österreichisch-brasilianischer Wissenschaftskooperation auf. Dieses bietet als One-Stop-Shop das entsprechende Netzwerk und die Plattform zur Entwicklung von maßgeschneiderten Produkten auf der Basis von Frugal Design. Der Think-Tank wird vor Ort biogas-basierte Mobilitätslösungen entwickeln und in der Region verankern.

So fördern Spirit Design und CIBiogás die autarke Treibstoffversorgung in ländlichen Gegenden Brasiliens mit speziellem Fokus auf kleine und mittelgroße Bauern. Sie schaffen ein dezentrales Fahrzeug- und Infrastrukturangebot mit dem Ziel, die biogas-basierte Mobilität in Brasilien, Lateinamerika und Afrika voranzutreiben.

Im Rahmen der Infrastruktur von Atmove produzieren Bauern, landwirtschaftliche Industriebetriebe und Gemeinden lokal und aus den eigenen Abfällen Biogas und als Nebenprodukt auch Dünger. Das gewonnene Biogas wird von Atmove aufgekauft, zu Biomethan aufgereinigt und als Treibstoff für den Eigenbedarf an die Bauern zurückgegeben – und zwar unter dem Marktpreis für Diesel oder Erdgas. Dadurch wird die landwirtschaftliche Produktion angekurbelt und deutlich nachhaltiger gemacht.

Geschäftsführer von Spirit Design und Projektverantwortlicher von Atmove, Georg Wagner, erläutert: ‘Unter unserer Dachmarke Atmove bieten wir alle Produkte und Services, die für die lokale Biomethan-Mobilität und die Befriedigung entsprechender Bedürfnisse erforderlich sind, aus einer Hand. Wir bündeln Technologien von verschiedenen, auch europäischen Partnern und Lieferanten und schaffen gegenüber den Kunden einen einheitlichen Auftritt. Mit der modularen, standardisierten Produktpalette können wir 80% der Marktbedürfnisse decken.’

Brasilianische Pilotregion für ländliche Mobilität

Mit seinem starken Landwirtschaftssektor eignet sich Brasilien besonders gut für das Pilotprojekt. 85% der landwirtschaftlichen Betriebe werden in Brasilien durch die insgesamt 4 Millionen Familienfarmen (laut IEA 2014) repräsentiert. Güter- und Personentransport stellen eine kostenintensive Herausforderung für sie dar. Das weltweit fünftgrößte und größte Land Südamerikas verfügt im Landesinneren über kein ausgebautes Schienennetz. Daher wird ein Drittel des brasilianischen Energiebedarfs für den Transportsektor benötigt. Ein Faktum, das die Konkurrenzfähigkeit landwirtschaftlicher Produkte negativ beeinflusst.

Rodrigo Regis, Direktor des Projektpartners vor Ort, CIBiogás, erklärt: ‘In Bezug auf Erdgasmobilität (CNG) ist Brasilien mit den drittmeisten Fahrzeugen und Tankstellen weltweit bereits überaus fortschrittlich. Erdgas wird aber in den ländlichen Gebieten nicht in der Mobilität eingesetzt, weil Infrastruktur und entsprechende Pipelines nur in Küstennähe existieren. Was biogas-basierte Mobilität betrifft, ist Brasilien noch Neuland. CIBiogás beschäftigt sich schon seit 2008 mit Machbarkeitsstudien, Labortests und Wissensvermittlung im Biogasumfeld. Und die Biomethan-Mobilität treiben wir jetzt gemeinsam mit Spirit Design weiter voran.’

Eine Tatsache, die sich Spirit Design und CIBiogás im Erdgas-erprobten Brasilien zunutze machen: Viele im Erdgas-Umfeld entwickelte Technologien (wie Fahrzeuge oder Tankstellen) können auch im Zusammenhang mit zu Biomethan aufbereitetem Biogas angewendet werden.


Antwort auf globale Herausforderungen

Auf Biogas basierende Mobilität bietet durch die lokale Produktion von günstigem Treibstoff eine attraktive Lösung des in Brasilen vor allem auch in der Landwirtschaft herrschenden Logistikproblems. Mit dem gemeinsamen Projekt adressieren Spirit Design und CIBiogás daher die Herausforderungen der Zukunft. Immerhin muss die Produktivität in der globalen Landwirtschaft bis 2050 um 50% gesteigert werden, um die wachsende Weltbevölkerung weiterhin ernähren zu können.

Mit dem Konzept liefern Spirit Design und CIBiogás auf Basis des sinnvollen Recyclings von Agrar-Abfällen eine nachhaltige Lösung für die landwirtschaftliche Entwicklungspolitik. Ein Großteil der Rohstoffe für die Biogasproduktion, insbesondere Gülle, Mist und Pflanzenreste, fällt kostenlos in der Landwirtschaft an. Hier liegt das größte Potenzial für die Produktion von Biomethan – in Treibstoffqualität aufbereitetes Biogas: 1,5 Milliarden Kleinbauern weltweit könnten so zur nachhaltigen Welternährung beitragen – auf Basis der Verwertung ihrer eigenen Abfälle.


Durch die Aufbereitung wird das Biogas auf einen Biomethananteil von mehr als 97% aufgereinigt und erreicht dadurch die gleiche Qualität wie Erdgas. Es kann zur Erzeugung von elektrischer Energie, zum Betrieb für Fahrzeugen oder zur Einspeisung in ein Gasversorgungsnetz eingesetzt werden. Als Treibstoff für Fahrzeuge verwendet, erhöht sich der monetäre Wert eines Kubikmeters Biomethan im Vergleich zur in Brasilien bereits gängigen Verwendung in der Stromerzeugung allerdings um beachtliche 400%.

Die Gewinnung von Biomethan aus landwirtschaftlichen Abfällen trägt daher sowohl in wirtschaftlicher, umweltbezogener als auch sozialer Hinsicht dazu bei, die Herausforderungen der Zukunft zu meistern: Die Substitution von Diesel durch Biomethan verringert die Treibstoffkosten um bis zu 50%. Der Einsatz von in der Region aufbereitetem Biogas trägt via diese geringeren Mobilitäts- und Transportkosten zur Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit der Landwirtschaft bei. Positive ökologische Effekte wie Reduktion von Treibhausgasen und Eindämmung der Grundwasserverschmutzung erzielt Atmove durch die Gewinnung von Methan aus landwirtschaftlichen Abfällen, das sonst in die Atmosphäre gelangen würde. Gemeinsam mit der Substitution von fossilen Treibstoffen reduziert dies die CO2 Emissionen um 50-70%. Außerdem liefert die Biogasproduktion als Nebenprodukt Dünger und damit einen umweltfreundlichen Ersatz für mineralische Düngemittel. Durch die Biogas-Mobilität entstehen in den ländlichen Regionen neue Geschäftsmodelle und Einnahmemöglichkeiten für die lokale Bevölkerung. Gemeinsam mit dem begleitenden Transfer von Know-how und Schulungen wird die Attraktivität der ländlichen Regionen zusätzlich erhöht.

Das strategische Innovationsprojekt wurde bereits durch die Austrian Development Agency, die AWO, die aws und die Wirtschaftsagentur Wien gefördert sowie von den brasilianischen Partnern kofinanziert. Zusammen mit den Aufwänden für die Entwicklung des CH4PA und der Konzeption der Biomethan-Infrastruktur ergibt sich bisher für Spirit Design eine Gesamtinvestition von rund 1.500.000 EUR. Darüber hinaus hat CIBiogás vor Ort in Technologieentwicklung, Labors und die Errichtung von 11 Pilotregionen investiert. Für die Umsetzung des Atmove Biogas Innovationszentrum sind weitere Finanzierungen in Vorbereitung. Als Lead Finanzierung vor allem jene des Global Environmental Facility (GEF) in Kooperation mit der brasilianischen Regierung im Ausmaß von über 40 Mio. USD. Für eine Biomethan-Region mit 70 Biogas-Produzenten, die das Biomethan-Mobilitätssystem von Atmove bezieht und damit Biomethan in Treibstoffqualität produziert, wird ein Return of Invest von etwa 20-25% und eine Amortisationszeit von 4-5 Jahren erwartet.