Effiziente Kraftstoffnutzung der AgrarTechnik. Schlagworte: Effizienz, Kraftstoffverbrauch, Traktor, Simulation, Verfahrenskette, Modellbetriebe

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1 EKoTech Effiziente Kraftstoffnutzung der AgrarTechnik Status: laufend Projektbeginn: Projektende: Schlagworte: Effizienz, Kraftstoffverbrauch, Traktor, Simulation, Verfahrenskette, Modellbetriebe Projektträger: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Projektvolumen: ca. 4,1 Mio. Fördersumme Universität Hohenheim: ca Projektleitung: M. Sc. Max Decker, VDMA Landtechnik, Frankfurt am Main Chairman: Dr. Eberhard Nacke, CLAAS KGaA mbh, Harsewinkel Partner Industrie: AGCO GmbH AMAZONEN-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG CLAAS KGaA mbh John Deere GmbH & Co. KG LEMKEN GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Bernard KRONE GmbH Partner Wissenschaft: Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik Fachgebiet Grundlagen der Agrartechnik Technische Universität Braunschweig, Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge Johann Heinrich von Thünen-Institut Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.v. (KTBL) Privates Institut für Nachhaltige Landbewirtschaftung GmbH (INL)

2 Bild 1: Beteiligte Konsortiumspartner Projektbeschreibung EKoTech Im Verbundprojekt,,EkoTech haben sich die beteiligten Konsortiumspartner aus Wissenschaft und Industrie zusammengeschlossen, um gemeinsam die in den letzten 25 Jahren erreichten und zukünftigen Innovationspotentiale zur Kraftstoffeinsparung bei Landmaschinen und landtechnischen Verfahrensketten zu identifizieren. Dabei erfolgt ein ganzheitlicher Ansatz zur Betrachtung der Effizienz. Es werden die Maschinen beim Einsatz in den drei Verfahrensketten Weizen, Grünland und Mais auf landwirtschaftlichen Modellbetrieben in Deutschland und ausgewählten Regionen Europas untersucht. Zur Bestimmung der Effizienz wird der Aufwand an Kraftstoff auf das produzierte Erntegut referenziert. Somit wird als Bewertungsgröße für landwirtschaftliche Prozesse die Einheit Liter Kraftstoff je produzierter Getreideeinheit eingeführt. Aufgeteilt ist das Projekt in die 6 Arbeitspakete AP1000 bis AP6000, wobei das Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim in der Datenerhebung (AP1000), bei den Simulationsmodellen (AP4000) und beim Gesamtergebnis (AP6000) wichtige Teilaufgaben übernimmt.

3 Bild 2: Projektübersicht Datenerhebung zum Energiebedarf landwirtschaftlicher Maschinen Im Arbeitspaket 1000 Datenerhebung liegt die Teilprojektleitung beim Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim. Hierbei wird, in Kooperation mit dem KTBL (Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft), dem Johann Heinrich von Thünen-Institut sowie den im Projekt beteiligten Industriepartnern, die Entwicklung der Kraftstoff- und Energieverbräuche von 1990 bis heute dargestellt. Dazu werden aus anerkannten Datenbanken und mit Unterstützung der Projektpartner die Energiebedarfe relevanter Maschinen für landwirtschaftliche Prozessketten abgebildet. Auf Basis der erhobenen Daten lassen sich in einem eigens erstellten und validierten Simulationsmodell Einsparpotentiale ermitteln. Es wird davon ausgegangen, dass insbesondere im Bereich der Bodenbearbeitung und Aussaat keine hinreichende Datenbasis in der projektrelevanten Qualität verfügbar ist. In Zusammenarbeit mit den Landtechnikherstellern sind deshalb Messungen in den Jahren 2017 und 2018 geplant, um identifizierte Datenlücken zu schließen und darüber hinaus zukünftige Prozesslösungen und Technologien, welche bisher nicht in einschlägigen Datenbanken aufgenommen worden sind, zu erfassen. Neben der rein inhaltlichen findet im Rahmen des Projektes EKoTech auch eine empirische Datenerhebung statt. Hierzu werden Experten aus Landwirtschaft und Industrie zur Entwicklung landwirtschaftlicher Prozessketten und zur Nutzung von Technologien mit signifikantem Kraftstoffeinsparpotential befragt. Die abschließende Plausibilitätsprüfung durch Experten sowie den Abgleich mit Kalkulationen anerkannter Institutionen stellt eine valide Datenbasis für die weitere Verwendung im Projekt und darüber hinaus für zukünftige Kalkulationen sicher. Somit leistet das Arbeitspaket einen wichtigen Beitrag zur Verfeinerung einschlägiger Datenbanken, um landwirtschaftliche Prozesse zukünftig besser abbilden zu können.

4 Bild 3: Arbeitspaket Datenerhebung und seine Verknüpfung innerhalb des Projektes EKoTech Simulation landwirtschaftlicher Maschinen und Verfahrensketten Beim Simulationsmodell besteht in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig und dem KTBL (Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft) die Aufgabe darin, Kraftstoffverbräuche landwirtschaftlicher Verfahrensketten abzubilden. Neben technischen Einflussfaktoren wie der Arbeitsgeschwindigkeit oder der Arbeitsbreite, werden auch betriebsstrukturelle (z.b. Schläge und Böden) und organisatorische (z.b. Fahrerschulung und Flottenmanagement) Zusammenhänge berücksichtigt. Das Institut für Agrartechnik der Universität Hohenheim entwickelt hierfür Einzelmaschinenmodelle aller relevanten Maschinen der betrachteten Verfahrensketten, die eine Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs in Liter je Stunde (l/h) für die unterschiedlichen Teilzeiten eines Prozesses, wie beispielsweise die reine Arbeitsfahrt oder das Wenden, bei definierten Einsatzbedingungen ermöglichen. Die Herausforderung hierbei liegt in der Heterogenität landwirtschaftlicher Prozesse und der sich daraus ergebenden Maschinenvielfalt, welche mittels Simulation im Rahmen des Projektes EKoTech abgebildet werden muss.

5 AP4100 Einzelmaschinenmodelle Nach AP4200: Einsatzbedingungen Kraftstoffverbrauch in l/h Parametersatz: Parametrisierung desdurchschnittlichen Traktors einer Leistungsklasse Traktor Motor Getriebe Radlasten Nebenantriebe Schnittstelle: Kräfte Momente Leistungen Parametersatz: Parametrisierung des durchschnittlichen Anbaugeräts einer Leistungsklasse Anbaugerät Antriebsstrang aus AP1000, AP2000 und AP5000: Böden Maschinen Einstellungen Boden Erntegut Bild 4: Simulation von Traktor-Anbaugerät-Kombinationen Im Verfahrensmodell der TU Braunschweig werden die Zeitanteile der Teilzeiten, sogenannte Einsatzprofile, berechnet, sodass die Kombination beider Simulationsmodelle zu einem Gesamt- Kraftstoffverbrauch führt. Diesem wird über den Modellbetrieb, der die Maschinenausstattung und den Einsatzfall der Maschinen definiert, der zugehörige Ertrag an Erntegut zugewiesen. Somit ist die Berechnung eines spezifischen, auf die Erntemenge bezogenen Kraftstoffverbrauchs möglich. Die Simulation landwirtschaftlicher Verfahrensketten unter Verwendung validierter Einzelmaschinenmodelle bietet auch die Möglichkeit, Entwicklungsszenarien zu berechnen. Durch Implementierung identifizierter Innovationen in die Simulation werden Kraftstoffeinsparpotentiale nachweisbar. Aus den damit gewonnenen Ergebnissen werden Handlungsempfehlungen für Anwender und Industrie abgeleitet.