Heutrocknungstechnik Heubox, Rundballen, Luftanwärmung etc.

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1 Heutrocknungstechnik Heubox, Rundballen, Luftanwärmung etc. Alfred PÖLLINGER Institut artgemäße Tierhaltung und Tiergesundheit Inhalt 1. Heutrocknung allgemein 2. Verfahrensüberblick 3. Die Boxentrocknung Aufbau, technische und bauliche Details 4. Die RB-Trocknung Arbeitskreis Unternehmensführung/Milchvieh Grünland & Grundfutterseminar 25. November 2014 LFS Hohenems 5. Luftanwärmung durch: Solaranlage, Entfeuchter, Hackgutheizung, 6. Zusammenfassung

2 Frage: Wer betreibt eine (kalt/warm) Heutrocknungsanlage? Frage: Welche Heutrocknungsanlage? 1. Ja 2. Nein 1. Rundballenbelüftung - kalt 2. Rundballenbelüftung mit Sonnenkollektor 3. Rundballenbelüftung mit Entfeuchter 4. Boxentrocknung kalt 5. Boxentrocknung mit Sonnenkollektor 6. Boxentrocknung mit Entfeuchter 7. RB oder Boxentr. mit sonstiger Luftanwärmung (Holzheizung, Biogas, Motorabwärme, Öl, )

3 Warum Heutrocknung? Heumilchproduktion Hartkäsereigebiete Höhere Wertschöpfung mit der Milch-produktion möglich Heumilch (bis zu 10 Cent/l) Grundfutterleistung erhöhen auch mit alleiniger Heufütterung möglich?! Ideale Konservierungsmethode für Hangbewirtschaftung Gewicht am Hang Doppelte Menge an Omega 3-Fettsäuren (Ginzinger, Ziele der Heutrocknung Kurze Schönwetterperioden nutzen Ein-/Zweitagesheu Arbeitsspitzen brechen mehrere Erntegelegenheiten Junges Grundfutter mit hoher Energie-dichte ernten Erntegelegenheiten nutzen Kraftfuttereinsatz minimieren Hohe Milchleistung braucht gute GF-Qualitäten Belüftung mit vertretbaren Kosten

4 Heuwirtschaft HEUTE! So soll das Futter aussehen! Gleiche Erntezeitpunkte wie in der Silage-wirtschaft hohe Energiedichte im wirtschaftseigenen GF bis 6,0 (6,5) MJ NEL Gleiche Schlagkraft in der Ernteeinbringung 20 bis 40 ha/tag Trocknungskosten um 1 Cent/kg Heu (Stromkosten!) energieeffiziente Heutrocknung mit intelligenter Steuerungsund Regeltechnik ist am Markt verfügbar Grüne Farbe Hoher Blattanteil Guter Heugeruch Kein Pilzgeruch 1. Schnitt, 18. Mai 2011, Stainacher Wiese, Dauerwiese - Entfeuchtertrocknung

5 Energiebedarf rel. zu Gerste Weidegras Grassilage FS Grassilage SB Belüftungsheu Bodenheu Silomais HS Futterrüben Kartoffeln Ackerbohnen Gerste eigen Gerste Zukauf Körnermais Sojaextr. Schrot Milchviehfutter Energieausgleichsfutter Eiweißausgleichsfutter Biertreber trocken Energiebedarf, % Energieaufwand für die Bereitstellung von Futterenergie (in MJ NEL) relativ zu Gerste (nach Zimmermann 2006)

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7 Feldtrockenzeiten Mähen mit Mähaufbereiter: - ca. 10 kw höherer Leistungsbedarf (3 m AB) + 15 bis 20 kwh/boxenfüllung - ca. 2-4 Stunden kürzere Trocknungsdauer in der Heubox kwh - Ergibt 45 bis 100 kwh Einsparungspotenzial ( kg TM = ca. 5 ha DW) Stundenwerte Silage Entfeuchter Kaltbelüftg. Bodenheu 1. Schnitt Schnitt Schnitt Schnitt ) 1) Werte sind nicht realistisch, weil das Bodenheu unter Dach fertig getrocknet wurde Die Erntezeiten reduzieren sich um 20 h wenn warm belüftet wird Bodentrocknung ist keine Option!

8 Zetten/Breitstreuen Einstellung! Zetten Bröckelverluste und gleichmäßige Futterteilung ein Widerspruch?! Beispiel 1: geringe Fahrgeschwindigkeit geringe Drehzahl am Kreisel - höhere Drehzahl! Beispiel 2: mittlere Fahrgeschwindigkeit hohe Drehzahl am Kreisel - langsamer fahren

9 Zetten mit geringer Drehzahl!? Was sind Bröckelverluste Oberflächlich trocken Gefahr von BV - Drehzahl angepasst! unterhalb noch feucht Verteilung mangelhaft Futter zusammengedreht siehe Bild Drehzahl zu gering!?

10 Bröckelverluste - Ernteverfahren Werte in Prozent von kg TM/ha entsprechen 200 l Milch/ha 100 kg TM/ha 7,5 % 11 % Silage Belüftungsheu Bodenheu

11 Futterqualität - Heutrocknung (Rohproteinwerte, Wechselwiese, 1. Schnitt) g/kg TM Aufnahme- u. Bröckelverluste Werte in kg TM/ha, Dauerwiese 2012 Durchschnitt Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt 4. Schnitt MW Differenz zu Silage Luftentf.Tr Kaltbel Bodentrockg n.a n.a. = nicht auswertenbar Grünfutter Silage Belüftungsheu Bodenheu händisch geerntetes Heu Differenz zwischen Bodentrocknung und Luftentfeuchtertrocknung kann mehr als l milk/ha.a betragen (190 kg x 2 l / kg x 4 Schnitte)

12 Projekt Heutrocknung - Futterqualität Konservierungsmanagement vs. Heuqualität Ergebnisse aus LK-Heuprojekten Reinhard Resch LFZ-Institut Pflanzenbau und Kulturlandschaft Rohprotein-Gehalt in Raufutter Zusammenhang mit dem Trocknungsverfahren Rohprotein Inhaltsstoff [g/kg TM] 1. Aufw. 2. Aufw. 3. Aufw. + Anzahl Futteranalysen Gehaltswert Mittelwert 119,5 137,7 150,9 Gehaltswert Standardabweichung 20,8 18,4 23,8 Gehaltswert Minimum Gehaltswert unteres Quartil (25 %) Gehaltswert oberes Quartil (75 %) Gehaltswert Maximum Signifikanter Umweltfaktor Bundesland 0,005 P Wert 0,001 0,043 Hangneigung 0,290 0,201 0,045 Seehöhe 0,000 0,957 0,389 Rohasche 0,002 0,057 0,639 Signifikanter Managementfaktor P Wert Wirtschaftsweise 0,005 0,000 0,007 Mähgerät 0,047 0,809 0,971 Trocknungsverfahren 0,001 0,014 0,008 Erntedatum 0,000 P Wert bei 95 % Konfidenzniveau: < 0,01 hoch signifikant, < 0,05 signifikant Rohprotein [g/kg TM] Bodentrocknung Kaltbelüftung Warmbelüftung 1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. + Aufwuchs Mittelwert Seehöhe [m] Erntedatum 6.6. Rohasche [g] R² 46,6 32,7 40,4 RSD 6,1 5,3 9,3

13 Nettoenergie-Gehalt in Raufutter Zusammenhang mit dem Trocknungsverfahren Nettoenergie Laktation Energie [MJ/kg TM] 1. Aufw. 2. Aufw. 3. Aufw. + Anzahl Futteranalysen Gehaltswert Mittelwert 5,64 5,58 5,65 Gehaltswert Standardabweichung 0,47 0,3 0,31 Gehaltswert Minimum 4,31 4,62 4,73 Gehaltswert unteres Quartil (25 %) 5,37 5,33 5,49 Gehaltswert oberes Quartil (75 %) 6,02 5,72 5,87 Gehaltswert Maximum 7,23 6,28 6,84 Signifikanter Umweltfaktor Jahr 0,000 P Wert 0,250 0,555 Bundesland 0,003 0,000 0,000 Hangneigung 0,058 0,048 0,036 Seehöhe 0,005 0,000 0,000 Signifikanter Managementfaktor P Wert Wirtschaftsweise 0,000 0,161 0,166 Siloverzicht (HKT) 0,016 0,008 0,035 Mähzeitpunkt 0,652 0,720 0,030 Zetthäufigkeit 0,768 0,537 0,019 Dauer der Feldphase 0,001 0,792 0,333 Trocknungsverfahren 0,000 0,013 0,374 Erntedatum 0,000 P Wert bei 95 % Konfidenzniveau: < 0,01 hoch signifikant, < 0,05 signifikant NEL [MJ/kg TM] 6 5,9 5,8 5,7 5,6 5,5 5,4 5,3 5,2 5,1 5 Bodentrocknung Kaltbelüftung Warmbelüftung 1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. + Aufwuchs Mittelwert Seehöhe [m] Erntedatum 6.6. Rohasche [g] R² 51,9 45,6 64,9 RSD 0,13 0,07 0,12 Nettoenergie-Gehalt in Raufutter Zusammenhang mit der effekt. Belüftungssdauer 72 Stunden

14 Einsatzgrenzen der Heutrocknung Heutrocknungsverfahren Trocknungssysteme/Einlagerung Max. Schütthöhe richtet sich nach dem Feuchtegehalt des Futters Wasserdeckel! Ertrag: 3000 kg TM/ha; Heu mit 15 % Restfeuchte Entfeuchtertrocknung optimal < 40 % Wassergehalt Wassergewicht Heugewicht (Giebelrostanlagen u. Sonstige) kg Frischmasse Solare Luftanwärmung Box Warmluftofen Boxentrocknung optimal < 35 % Wassergehalt Rundballentr + Warmluftofen Optimal < 30 % Wassergehalt Kaltbelüftung optimal < 25 % Boxentrocknung (Heuschachtel) Rundballenbelüftung (Rundballenkonservierung) Quelle: verändert nach Wirleitner, 2005 Wassergehalt des Futters in Prozent

15 Giebelrostanlagen und Ziehschachttrocknung Nachtrocknungsanlagen Sind reine Nachtrocknungsverfahren 25% Eignen sich nicht für die leistungsstarke Heutrocknung Giebelrostanlage Ziehkanalanlage

16 Die Boxentrocknung Maße: Stockgrundfläche und -höhe 7-8 m 2 /GVE 50 GVE = m 2 bei 5 m Stockhöhe 5 Hektar Einfuhrmenge bei 3000 kg Heu/ha = 43 m 3 /ha Raumbedarf x 5 ha = 215 m 3 bei 2,0 m Schütthöhe = rd. 100 m 2 Grundfläche Quelle: FAT Bericht 406

17 Abstand - Einwandung Einwandung: Abstand zum Rost (DR) Stockbreite Stocklänge in m in m Quelle: FAT Bericht 406 > Stöcke über dieser Fläche unterteilen

18 Ansaug- u. Zufuhrkanal - Dimensionierung Ansaug- und Zufuhrkanal Heustockgrundfläche m 2 Kanalquerschnitt Innenmaße *) m 2 m Dimension der Balken bei einem Abstand von 50 cm cm 40 0,9 0,95 x 0,95 06/ ,3 1,15 x 1,15 06/ ,8 1,35 x 1,35 06/ ,2 1,50 x 1,50 06/ ,6 1,65 x 1,65 06/ ,1 1,75 x 1,75 06/ ,5 1,90 x 1,90 06/ ,00 x 2,00 06/10 Quelle: FAT Bericht 406 Quelle: FAT Bericht 406

19 Einblasrichtungen Dimensionierung der Roste Quelle: FAT Bericht 406

20 Dimensionierung der Rosthöhe Quelle: G. Wirleitner, 2012 Rostbreite (B) cm Rostlänge (L) cm Überkragung der Doppellatten (N) cm Abstand der Doppellatten (O) cm Überkragung derdachlatten (P) cm Rosthöhe (H) cm Stockfläche m bis bis bis Quelle: FAT Bericht 406 Heute: mind. 45 cm!

21 Dimensionierung der Lüfter Tabelle 5: Zu erwartender Druckverlust PF (Pa) durch den Heustock und allfälliger Bauteile zur Luftkonditionierung Luftmenge VL (m 3 /s x m 2 ) 0,11 0,07 Druckverlust pro m Stockhöhe Pa Pflanzenbestand : PF1 PF2 Ausgewogen gräser- oder kräuterreich kleereich Druckverlust durch Bauteile in Pa Sonnenkollektor Wärmepumpe Luftentfeuchter Beispiel: 6 m Höhe Hälfte = 3m * 160 ausgewogen Sonnenkollektor (+ 200 Pa Druckreserve) = 800 Pa; der Ventilator muss bei 600 (800) mbar Gegendruck noch 11 m 3 /s für 100 m 2 GF leisten Quelle: FAT Bericht 406 Dimensionierung der Lüfter Trocknungsbox mit 100 m 2 Grundfl. Lüfterliste *p mbar Firma A n 960U/min Q m 3 /s 8,7 8,2 7,7 7,1 6,4 5,9 5,2 Typ X1 NelN 5,5 kw Nel kw 5,5 5,9 6,1 6 6,1 6,3 6,3 Nr *pmax 10,1 mbar Eta % Firma A n 980U/min Q m 3 /s 13, ,3 11,6 10,6 9,7 8,6 Typ X NelN 9,2 kw Nel kw 9,4 9,9 10,3 10,5 10,5 10,6 10,5 Nr *pmax 11,1 mbar Eta % Firma A n 1043U/min Q m 3 /s 13,5 12,9 12,4 11, ,2 9,3 Typ X1 NelN 10,0 kw Nel kw 10,3 10,9 11,2 11,7 11,5 11,7 11,7 Nr *pmax 11,6 mbar Eta % Firma A n 660U/min Q m 3 /s 15,6 14,1 12,6 10,9 8,8 Typ X1 NelN 7,5 kw Nel kw 7,3 8 8,1 8,4 803 Nr *pmax 6,9 mbar Eta % Quelle: FAT Bericht 406

22 Je nach Gegendruck stellt sich ein Gebläse auf einen Betriebspunkt ein! Daraus kann man den exakten Volumenstrom ermitteln. Bei großer Heustockhöhe steigt der Strömungsverlust im Heu überproportional an, ebenso bei einem hohen spezifischen Volumenstrom! Wirleitner, 2004 Wirleitner, 2004

23 Erforderliche Motorleistung Boxenraum nutzen Grenzen! Stockgrundfläche Bis 50 m 2 Motor KW 5 7,5 kw 50 bis 100 m 2 7,5 12 (15) kw 100 bis 150 m (20) kw 150 bis 300 m (40) kw Die angegebenen Werte sind Orientierungswerte. Zur tatsächlichen Berechnung eines Gebläses für die Heutrocknung braucht es eine Gebläsekennlinie Wichtig: liefert mir das Gebläse bei (1.500) Pa Gegendruck noch die erforderliche Mindestmenge an Luft = 300 m3/h und m2 Stockgrundfläche G. Wirleitner, 2010

24 Bilder - Details Die Rundballentrocknung

25 Rundballentrocknung Rahmenbedingungen Arbeitswirtschaft in der - Außenwirtschaft (Futterernte) voll MR-tauglich - Innenwirtschaft (Rundballenhof) Lagerraumbedarf theoretisch bis zu 50 % geringer praktisch rund 20 % geringer Restfeuchtegehalt bei der Einfuhr ist meist zu hoch >18% Technische Voraussetzungen am Feld Breiter gleichmäßiger Schwad Mittelschwader Schwadbreite verstellbar Gleichmäßig abgetrocknetes Futter (Randflächen) Leichte lockere Ballen - Bänderpresse 100 (max. 150) kg TM/m 3 Schwadverteiler vor der Pick up - Sternräder Netzbindung besser als Garnbindung

26 Pressensysteme Pressensysteme - Bild

27 Rundballentrocknungstechnik Rundballentrocknung mit Verteilerschläuche und -ringe Lüfter Radiallüfter m 3 /h bei 1500 (bis 2000) Pa Gegendruck!!! Verteileranlage Blech, Beton, flex. Schläuche mit Zwischenring Anwärmung: (50 bis 150 kw); Ölofen Entfeuchter/Solaranlage/Holzheizung Überdachung/befestigter Platz

28 Doppelstock Groß_RB Trocknung Geprüfte RB-Trocknungsanlagen Hydraulisch verstellbare Luftkanäle Ölofen mit 120 kw Zuführkanäle Quelle: FAT Bericht 616

29 Oben-/Untenbelüftung (Inventagri) Untenbelüftung (Geba_Zumstein) Quelle: FAT Bericht 616 Quelle: FAT Bericht 616

30 Obenbelüftung (Tecnolam) Pressdichte Trocknungsleistung Dichte: in kg TM/m 3 ; Trocknungsleistung in kg H 2 0/h.dt TM) Pressensystem Dichte kg/m 3 Inventagri kg h -1 dt -1 TS Geba kg h -1 dt -1 TS Tecnoclam kg h -1 dt -1 TS Bandpresse Ø1,50 m 110 1,9-1,4 Bandpresse Ø1,20 m 195-1,0 - Quelle: FAT Bericht 616 Festk.presse Ø1,20 m Quelle: FAT Bericht ,2-1,2 Ergebnis: zu dicht gepresste Ballen (>150 (160) kg TM/m3 brauchen deutlich länger auf der Trocknungsanlage auch bezogen auf die Gesamtmasse!!!

31 Trocknungskapazitäten sind begrenzt!!! 8-Lochanlage Benötigte Ernte-/Trocknungtage für 1.Schnitt trocken in 24 h trocken in 16 h trocken in 8 h 15 Erntetage 5 Erntetage 0 Fläche[ha] Menge [dt] Probleme der RB-Trocknung Kapazität der Trocknungsanlage 0,4 bis 1,9 ha/tag Luftführung im Rundballen und Futterqualität Platzbedarf Rangierfläche Manipulation der Rundballen Kosten - Anschaffung Quelle: FAT Bericht 616

32 Rundballen und Luftführung! Die Ballenpresse bestimmt die Luftführung: Variable Kammer 80 bis 120 kg TM/m 3 Festkammer 40 bis 50 kg TM/m 3 im Kern Dichteverteilung und Schnitt 51 bis 120 kg TM/m 3 1. u. 2. Schnitt 72 bis 235 kg TM/m 3 3. Schnitt Unterschiedliche Dichten ergeben Feuchtenester Feuchtenester bleiben Unterschiedliche Abtrocknung bei unterschiedlicher Dichte im Ballen im Kern 10% TS anstreben 7 bis 30 % Restfeuchte (siehe Bild)

33 Abtrocknungsverhalten - Versuch Abdeckung - Luftführung 200 kg TM/m kg TM/m 3 Quelle: FAT Bericht 616

34 Problem der Luftführung cm

35 Maschinen und Gerätetechnik Pressenversuch verschiedene RB-Pressen mit variabler Kammer wurden eingesetzt (2xKrone, 2xDeutzFahr, JohnDeere, Welger, NewHolland) Traktor-Fendt 312 (91,2kW/125 PS) Fahrgeschwindigkeit 8 / 10 km/h Pressdichte - Weichkern - Einstellungen Einstellmöglichkeiten Erntearbeiten Arbeitskette Mähen Zinkenaufbereiter Zetten/Wenden 3x 1.Schnitt, 5x 2.Schnitt Schwaden 2Kreisel-Mittelschwader cm Einstellmöglichkeiten Pressenversuch 2007 Deutz-Fahr RB 4.90/Varimaster Einstellung über den Bedienterminal des Traktors - Pressdruck - Größe Weichkern - Druckanstieg wie groß und ab wann Weichkern - Ja zentimetergenaue Einstellung

36 Einstellmöglichkeiten Pressenversuch 2007 John Deere RB 592 Premium Einstellmöglichkeiten Pressenversuch 2007 Krone VarioPack 1500 Pressdruck Rändelschraube am Druckbegrenzungsventil ohne Skalierung nach Erfahrung Pressdruckkontrolle Manometer mit Farbskalierung, Ballendichte Weichkern - Ja Taste am Monitor ohne weitere Definition Pressdruck Rändelschraube am Druckbegrenzungsventil mit Skalierung Pressdruckkontrolle Manometer, Ballendichte Weichkern - Nein

37 Einstellmöglichkeiten Pressenversuch 2007 Krone Comprima V150 Pressdruck Rändelschraube am Druckbegrenzungsventil mit Skalierung linke Maschinenseite Pressdruckkontrolle Manometer, Ballendichte Weichkern Ja über Bedienterminal am Traktor Einstellmöglichkeiten Pressenversuch 2007 New Holland BR 740A (BR7060) Pressdruck Stellrad re/hinten, hoch oben + Druckfeder für Ballenkammer mit Schraubenschlüssel Pressdruckkontrolle Manometer an der Vorderseite, Ballendichte Weichkern Nein

38 Einstellmöglichkeiten Pressenversuch 2007 Welger RP 435 Durchströmwiderstand (Dpm) und spezifischer Luftdurchsatz/Ballen in Abhängigkeit von der Ballendichte 1.Schnitt, DW Pressdruck Bedienmonitor vom Traktor 10 stufig Pressdruckkontrolle Manometer mit mehrstufiger Farbskalierung keine li/re Füllkontrolle Weichkern Ja Bedienmonitor 6 stufig

39 Durchströmwiderstand (Dpm) und spezifischer Luftdurchsatz/Ballen in Abhängigkeit von der Ballendichte 2.Schnitt, WW Abtrocknungsverlauf in Abhängigkeit von der Dichte der Heurundballen Gräserdominante Dauerwiese, 1.Schnitt, späte Nutzung,

40 Abtrocknungsverlauf Heurundballen 2.Schnitt, Wechselwiese Zusammenfassung der Versuchsergebnisse Der Einsatz von Mähaufbereitern zur Heuernte ist sinnvoll (ausgenommen Hangmechanisierung) Die gleichmäßige Schwadablage breite von 110 cm schaffte optimale Voraussetzungen für die Pressarbeit / gleichmäßige Dichte der Ballen Locker gepresste Rundballen mit 110 bis 120 kg TM/m3 trockenen 2-3 mal so schnell ab, wie Rundballen die fest gepresst werden, benötigen aber um (70) % mehr Lagerraum

41 Zusammenfassung der Versuchsergebnisse Eine einfache und mit Manometer zu überwachende Pressdruckeinstellung ist wichtig Nur Farbskalierungen zur Druckkontrolle und Pressfedernverstellungen brauchen sehr viel Praxiserfahrung und sind umständlich. Eine re/li Füllkontrolle des Pressraumes über den Bedienmonitor erleichtert die gleichmäßige Befüllung und entlastet den Fahrer Der Pflanzenbestand hat großen Einfluss auf die Dichtpressfähigkeit der Rundballen. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse Eine laufende Feuchte- und Temperaturkontrolle an den Rundballen ist während und auch nach fertiger Trocknung wichtig Bei der Endtrocknung sollten immer mehrer Messungen pro Ballen durchgeführt werden um Feuchtenester in 15 bis 30 cm Tiefe sicher zu entdecken Die sensorische Heubewertung ist eine gute Möglichkeit um Probleme bei der Trocknung zu erkennen bzw. in weiterer Folge auszuschließen

42 Zusammenfassung der Versuchsergebnisse Die Bröckelverluste beim Pressen waren vernachlässigbar gering (<1%) Stabkettensysteme dürfte leichte Vorteile gegenüber Riemenpressen haben Mit allen getesteten Pressen sind nach entsprechender Einstellung die mehr oder wendiger aufwändig ist gut belüftbare Rundballen zu schaffen Rundballentrocknung NEU! Betrieb Fink bringt neue Erkenntnisse!!! 57 Rundballenlochanlage 58 kw Kompressor (Entf.) 18 und 11 kw Gebläse für 38 (unten) und 19 Ballen (oben) cm große Rundballen

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44 Rundballentrocknung NEU! Ringadapter 145 cm im Durchmesser!!! Geringe Luftmenge m 3 /Ballen 2,5 l/min Kondensleistung!!! Bei 800 bis 1000 Pa Gesamtdruck Dichte: 130 bis 170 kg TM/m 3 ideal 140 bis 150 kg TM/m 3 Fertige Ballen haben 550 bis 750 kg Trocknungszeit: 16 bis 24 Stunden Wichtig: Isolierung nach Außen und Innen! 140 cm Quelle: Wirleitner et al., 2012

45 Quelle: Wirleitner et al., 2012

46 Quelle: Wirleitner et al., 2012 Ballendichte und stat. Druck Quelle: Wirleitner et al., 2012

47 Zusammenhang Ballenlochgröße und Abtrocknungsgeschwindigkeit Quelle: Wirleitner et al., 2012

48 Luftanwärmung oder Luftenfeuchtung? Spezifischer Energiebedarf Heutrocknung ohne Anwärmung Kaltbelüftung Warmluftofen Heizöl Registerheizung Hackschnitzel ua. Solare Luftanwärmung Entfeuchtertrocknung

49 Wegen des Gleichgewichtszustandes zwischen der relativen Luftfeuchte und jener eines Trockengutes ist eine Trocknung mit Kaltluft nur bei gutem Wetter möglich. Grenzen der Kaltbelüftung Quelle: Wirleitner, 2005 Quelle: Prof. Wirleitner

50 Molier Diagramm Kaltbelüftung Zur Trocknung von 1 kg Heu ist zb. bei 60% Anfangswassergehalt etwa doppelt soviel Wasser abzuführen, wie bei Trocknung von 45% Wassergehalt. Aufgrund der Differenz der Feuchtigkeitsgehalte wäre das nicht doppelt so viel, sondern nur 15% Mehraufwand. Das bedeutet wiederum, dass bei Vortrocknung am Boden der Großteil des Wassers im Heu entfernt wird. Intensive Vortrocknung am Boden spart also Trocknungskosten!!! Quelle: Prof. Wirleitner Luft von 20 C und 70 % r. F. kühlt sich beim Trocknen auf etwa 16 C ab, weil ihr Verdampfungswärme entzogen wird. Quelle: Prof. Wirleitner

51 Quelle: Prof. Wirleitner

52 Molier Diagramm Belüftung mit Anwärmung Wird Luft von 14 C und 80% r.f. auf 25 C erwärmt, so sinkt die relative Feuchte auf 40% ab! Quelle: Prof. Wirleitner

53 Erforderliche Heizleistung für 100 m 2 Stock_Grundfläche Gefahr - Rekondensation Quelle: Wirleitner, 2005 Quelle: Wirleitner, 2005

54 Allgemeine Planungsdaten Boxengröße: 25 m2/ha Chargenfläche 4 ha = 100 m 2 Boxengrundfläche Ventilatorgesamtdruck Pa/m Stockhöhe. z.b. 5 m = Pa Pa für Entfeuchter u. Solaranlage Erforderlicher Volumenstrom: 400 m 3 /m 2 (0,11 m 3 /sec.m 2 ) Stockgrundfläche Heizleistung (Warmbelüftung für 10 C Anwärmung): 12 kw/m 3 /sec 100 m 2 = 0,11*12*100 = 132 kw Solaranlage % Kollektor schematisch E = Einstrahlung R = Reflexion J = Wärmeabstrahlung N = Nutzenergie T = beim durchlässigen Kollektor durchgelassene Strahlung T = beim Kollektor mit dunkler Abdeckung Wärmeübertragung an Luft Quelle: FAT Bericht 406

55 Solaranlagen - Dachdeckungen Industriell gefertigter Luftkollektor (Grammer) Links oben: Schnitt durch eine Dachkonstruktion mit transparenter Abdeckung. Eternit: 40-50% Blech: 45-55% Ziegel: 35-40% unten: Dachkonstruktion ohne Abdeckung für Luftführung in Sparrenrichtung. transparent: 50-60% Holzschindeln: 30-35% Optimale Dachneigung Sommer: Quelle: FAT Bericht 406

56 Bilder - Details Dachkollektoren 2,0 bis 2,5 fache Fläche bezogen auf die Stockgrundfläche Eine einfach Lösung für eine Dachflanke mit einseitigem, stirnseitigem Ansaug- und Sammelkanal auf der gegenüberliegenden Seite Diese Anordnung findet man oft bei deckenlastigen Scheunen. Die Luft wird von beiden Stirnseiten angesaugt und in der Mitte durch einen unterkant Binder bündigen Sammelteil zum Lüfter gebracht. Bei dieser Variante ist der heruntergehängte Sammelkanal Bestandteil des Kollektors. Diese Form trifft man bei größeren Bauten wie Boxenlaufställen an. Der Stall liegt meistens südseitig unter einer nur leicht geneigten Dachfläche. Der Heustock befindet sich auf der Nordseite. Die Lüfter stehen dann, vor allem bei Greiferbetrieben auch an der kalten nördlichen Außenwand, für eine Kaltbelüftung denkbar schlechte Voraussetzungen. Nachteile dieser Lösung sind lange Zufuhrkanäle. Dafür kommt zum Effekt des Sonnenkollektors noch der Vorteil der günstigeren Ansaugbedingungen. Quelle: FAT Bericht 406

57 Exposition und Dachneigung Exposition (Abweichung von Süd) Dachneigung Grad Exposition des Kollektors Die Ausrichtung (Exposition) eines Daches wird mit zwei Winkeln definiert: Y = Abweichung der Dachfläche von der Süd- Exposition ß = Dachneigung Quelle: FAT Bericht Süd West/Ost Nord Quelle: FAT Bericht 406

58 Faustzahlen Solartrocknung Kollektorfläche: 2,5-fache der Boxengrundfläche Nutzbare Leistung je m 2 Kollektorfläche bei 800 W/m 2 Einstrahlung 200 bis 350 W/m 2 Luftgeschwindigkeit im Kollektor: 4 6 m/sec Luftgeschwindigkeit Sammelschächte: nicht über 4 m/sec besser 3 m/sec Sammelkanal konische Form bei Gibelabsaugung (gleiche Geschwindigkeit!) Quelle: Wirleitner et al., 2009 Umlenkungen: 45 nicht 90

59 Photovoltaik und Heutrocknung Luftentfeuchteranlage Kombinierte Nutzung von Strom und Wärme aus der Sonne bis 4 kw Wärme/m 2 Kollektorfläche Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage kann erhöht werden Temperaturanstieg der Photovoltaik-Panelle max. 20 C sonst bis zu 27 C 1 = Kompressor 2 = Drossel 3 = Kühlregister 3 = Heizregister Wirkungsgrad: 0,4 % mehr Strom bei 1 C weniger Temperatur auf den Panellen. Problembereiche Lösungen notwendig: - Dichtheit der Photovoltaikanlage - Hinterlüftung während der Nichtwärmenutzung Quelle: FAT Bericht 406

60 Funktionsprinzip - Entfeuchter 1 = 3, 4 oder 5?? Quelle: Prof. Wirleitner Die Leistungszahl (Arbeitszahl) einer Wärmepumpe gibt an, wie viel Leistung am Kondensator aus einer kwh aufgewendeter Kompressorleistung gewonnen werden kann! Die Leistungszahl ist von der Differenz zwischen Verdampfertemperatur und Kondensatortemperatur abhängig. Quelle: Prof. Wirleitner

61 Eine geringe Temperaturspreizung bei Wärmepumpen erhöht die Leistungszahl! Vorgänge bei Luftentfeuchtung Quelle: Prof. Wirleitner Quelle: Prof. Wirleitner

62 Betriebsarten von Wärmepumpen zur Trocknung Offenes Verfahren: Vereisung des Verdampfers bei Temperaturen unter 10 C möglich (-) Niedrigere Wärmepumpenleistung erforderlich (+) Einfachere Kombination mit Kaltbelüftung. Durch Bypassluft oder erhöhte Lüfterleistung lässt sich die Leistungszahl günstig beeinflussen (+) Geschlossenes Verfahren: Keine Verdampfervereisung (+) Wärmepumpe arbeitet stets günstig bei hoher Luftfeuchtigkeit (+) Hohe Wärmepumpenleistung erforderlich (-) Bei Betrieb ohne Wärmepumpe Feuchtigkeitskreislauf möglich (-) Quelle: Prof. Wirleitner Quelle: Prof. Wirleitner

63 Entfeuchter geschl. Kreislauf Planungsgrundlagen Entfeuchter Stromanschluss beachten 50 A für 100 m 2 (Entf.+Gebläse) sollten reichen Steuerung! Geht nur mit Frequenzwandler oder geringen Anschlusswerten vom Entfeuchter Leistung?! Anschlusswerte: 2,4 kw / ha Erntefläche Verhältnis Wärmepumpenleistung / Gebläse 1 : 1 bei Haupstrombetrieb, mit Bypass 0,5 : 1 Ventilatorgebläsestrom m 3 / ha Bild: Prof. Wirleitner Pro 10 kw Kompressorleistung bis zu 0,5 l/min Entfeuchterleistung

64 Wärmekreislauf aufschaukeln Warum Boxenerhöhung? Boxenüberhöhung Wärmedämmung Abkühlung vermeiden > 20 C Klappensteuerung

65 Mess- u. Regeltechnik Steuereinheit Ventilator FU max. 28A bei gleichzeitigem Betrieb mit WP Entfeuchtung/Wassermenge: Kippzähler (je 100 ml) Luftmenge: Hitzdrahtanemometer mind. 2 m/sec max. 4 m/sec Steuerschrank Solarklappen öffnen/schließen

66 Montag 16:30 Uhr nach der Einlagerung Montag 16:45 Uhr nach der Einlagerung und Handverteilung

67 3. Tag, Mittwoch 17:30 Uhr 4. Tag, Donnerstag 17:30 Uhr Trocken nach nochmaliger Feuchtstellenbereinigung unter schwierigen Bedingungen geringe Schütthöhe, rel. geringe TM rd. 55 % (45 % Wassergehalt!)

68 Entfeuchterleistung 4.Schnitt rel.lf in % Entfeuchtung bei guter Verteilung u. Boxenerhöhung Rel.LF bei Umluftklappe und Lüfterkammer 0,35 L/min differieren siehe rote/grüne Linie! 10% Feuchte und Wassermenge rel.lf in % Wassermenge in 100 Umluftklappe 450 Lüfterkammer Außen Wassermenge in ml/min Dienstag/Mittwoch - Sonne Montag Regen/feucht, Kalt Volumenstrom 1. Schnitt 2011 Max. 0,13 m 3 /sec und m 2 Stockgrundfläche Mindestens immer noch 0,07 m 3 /sec.m 2 DatumUhrzeit : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :29

69 Rel. Luftfeuchte und Entlüfterleistung Energieverbrauch / Kosten 2011 Entfeuchtertrocknung / Kaltbelüftung 3. Schnitt 4. Schnitt Ausgangsdaten: Einheit Entf. Kaltbel. Entf. Kaltbel. Einfuhr FM kg TM % 54% 67,2% 68,7% 71,9% TM i.d.box kg Heugewicht i.d.box kg Wasser abzutrockenen kg Energieverbrauch: pro Tonne TM kwh pro Tonne Heu kwh spez.energiebed. /kg Wasser W Energiekosten (18 C/kWh): 18 pro kg TM Cent 5,2 1,2 3,4 3,3 pro kg Heu Cent 4,6 1,0 3,0 2,9 3. und 4. Schnitt 2011 Heuprojekt LFZ Raumberg-Gumpenstein

70 Energieverbrauch/Kosten 2012 Trocknungskosten in Cent / kg Heu Schnitt 1. Schnitt 2. Schnitt 4. Schnitt Ausgangsdaten: Einheit Entf. Kaltbel. Entf. Entf. Kaltbel. Entf. Kaltbel. Datum Einfuhr: Einfuhr FM kg TM % 56,6 66,1 60,2 62,4 75,9 65,2 72,8 TM i.d.box kg Heugewicht i.d.box kg Wasser abzutrocknen kg Energieverbrauch 1) : pro Tonne TM kwh pro Tonne Heu kwh spez.energiebed. W. W/kg Energiekosten (18 Cent/kWh) pro kg TM Cent 1,6 1,2 2,6 2,5 0,5 5,5 2,0 pro kg Heu Cent 1,4 1,0 2,3 2,2 0,4 4,9 1,7 Anmerkung: 3. Schnitt ist wegen Hochwasser im Jahr 2012 ausgefallen

71 Zusammenfassung Die Frage ob Unterdachtrocknung von Heu sinnvoll ist, kann nur im Gesamtbetriebskonzept beurteilt werden! Heumilchbetrieb Produktpreise!? Reine Heubetriebe müssen in eine mehr oder weniger teure Technik investieren, um weitestgehend witterungsunabhängig zu werden Schimmelheu??? Die solare Unterdachabsaugung ist nach wie vor 1.Wahl! Für spezialisierte Milchviehbetriebe mit hohem Leistungspotenzial ist eine Luftanwärmung und -entfeuchtung mittels Entfeuchter/Wärmepumpe eine hochwertige Lösung Luftanwärmungsalternativen sind Holzheizungen und die Abwärmenutzung von Biogasanlagen Zusammenfassung Rundballentrocknungen sind bei richtiger Planung und gutem Mangement durchaus leistungsfähig und auch überbetrieblich nutzbar. - Grünlanderntekette perfektionieren Mähen Zetten Schwaden (der Schwad macht den Ballen) Pressen!!! - Pressdichte: max: 140 kg TM/m 3 - Rundballen mit größeren Ballendurchmesser 160 cm - Lochdurchmesser ca. 120 cm mit Kreuzstrebe - Ballenmanagement beim Trocknen (Wenden) Kostengünstige Wärmequelle können einfacher genutzt werden Biogas-Abwärmenutzung

72 Projekt Heutrocknung an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein Projekt Heutrocknung am Forschungszentrum, Gumpenstein Teil Bau und Technik Alfred Pöllinger, Institut für artgemäße Tierhaltung und Tiergesundheit Nutzung der Sonnenenergie!? Technische Umsetzung im Projekt Heutrocknung

73 Anlagenschema Gumpenstein Kombination aus solarer Luftanwärmung Firstkappe Ansaugbereich stirnseitig von Ost und/oder West zur Mitte Ladewagen Ernte 4 Messer Süden 1 8/1,2 8/3,4 Sammelkanal Klappe 1 Umluft 1/6 7 Norden Zubau-Dach 1/1 und Luftentfeuchtung Wiegung jeder Erntefuhre Wärmebildkamera - Oberflächentempertur 4/4 Klappe 3 offen=reiner Solarbetrieb 3/1 Tor 2Frischluft möglich /5 Tür offen Aufstieg u. Abstieg 6 Bodenrost 4/2 5 4/1 3/2 4/3 4/5

74 Einlagerung Klappensteuerung Gleichmäßige Boxenbeschickung!!! Erhöhung der Entfeuchterleistung um 20 % möglich durch Aufschaukeln im Kreislauf Bsp. händische Verteilung 4.Schnitt 2010 Boxenerhöhung notwendig Problem der großen Heubergehalle! Mit Endausschalter = geschlossen = offen Lichter = Positionsanzeige Automatische oder händische Steuerung möglich

75 Steuerung + Datenerfassung! Steuerung automatisch/händisch = für die Steuerung wichtige Parameter Anzeigeeinheit - alt Einstellen der: - Umschalttemperatur 20/25 C Frequenzwandler begrenzt den Lüfter wenn WP eingeschaltet ist Schaltkasten mit Hauptschalter

76 Steuerung NEU! Steuerung NEU! Einstellungen Fernkontrolle und steuerung via Internetzugang möglich Bessere Abstimmung zwischen Ventilator und Entfeuchter Mit Touchscreen einfachere und übersichtlichere Bedienung gegeben

77 Entfeuchtertrocknung Entfeuchter WP - Daten Kühle, feuchte Luft oder über den Kollektor warme Luft Kondensator 16 kw Kompressor Verdampfer (4 m 2 Querschnittsfläche)

78 Ventilator SR 1000 Ventilator - Kennlinien m 3 /h m 3 /h

79 Ventilator - Kennlinien Ventilator - Kennlinien

80 Ventilatorkennlinien Heustockhöhe Heutrocknungsanlage Rost Rosthöhe 60 cm (Unterkante) Aufleger: 50x150 Rundhölzer Abstand 60 cm Baustahlgitter CQS 100 Seitliche Abdeckung 60 cm Einblasrichtung

81 Heutrocknung - Einblaskanal Materialaufwand Ca. 1,5 m m 2 OSB Platten, 15 mm a 4, m 2 Kollektorfläche (Rückwand) - ca. 500 m 2 Verschalung im Heubergeraum und Lüfterkammer innen Bauholz: 6,8 m 3 Kantholz entspricht 18 fm Außenschalung: 165 m 2 Rundhölzer für Rost Stat. Druckmessung