Ausgewählte Maßnahmen zur Erhöhung der Kraftstoffeffizienz. Seminar Technik im Biolandbau Technikeinsatz zwischen Ethik und Ökonomie

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1 Ausgewählte Maßnahmen zur Erhöhung der Kraftstoffeffizienz Seminar Technik im Biolandbau Technikeinsatz zwischen Ethik und Ökonomie Gerhard Moitzi 23. September 2015 Versuchswirtschaft Groß Enzersdorf 13. Februar

2 Am Anfang ein paar Gedanken zur Agrarkultur Prinzip der Nachhaltigkeit erstmals im Jahre 1713 Hans Carl von Carlowitz formuliert. Seine Forderung: Immer nur so viel Holz zu schlagen wie auch nachwachsen kann. Nachhaltigkeit = Nutzung + Schonung der Ressource Industrialisierung versus Nachhaltigkeit Industrialisierung erfordert fast nur technische Intelligenz ( Technologische Imperativ ) und ökonomische Intelligenz ( ökonomische Imperativ ) Nachhaltige Landwirtschaft erfordert technische und biologische Intelligenz Biologisch: Bios (leben), logisch (folgerichtig) => langfristig ist ökonomisch was ökologisch ist (Haiger, 2007)

3 Maschinengerechte Land(wirt)schaft oder Land(wirt)schaftgerechte Maschinen? Es ist durchaus erforderlich, die Maschinen bestehender Landwirtschaft anzupassen, nicht aber umgekehrt, die Landwirtschaft der Maschine, Versuche welche auf das letztere Ziel hingingen sind stets gescheitert. Handbuch zur Anlage und Konstruktion landwirtschaftlicher Maschinen (1866) Prof. Emil Perels ( ) Begründer der landtechnischen Lehre (Halle, BOKU Wien) 20. Januar 1873 wurde Emil Perels zum ordentlichen Professor für Maschinen- und Meliorations-Ingenieurwesen ab der Hochschule für Bodenkultur ernannt. 1883/84: 3-jähriger Kurs zur Heranbildung von Kulturtechniker Begründer der Studienrichtung Kulturtechnik- und Wasserwirtschaft Regte die Schaffung einer Maschinenprüfungstation an

4 Wettbewerbsfähigkeit des Pflanzenbaus im Spannungsfeld zum physikalischen Bodenschutz Steigerung der Arbeitsproduktivität durch Einsatz von leistungsfähiger Großtechnik: Technische Flächenleistung [ha/h] = Arbeitsbreite [m] x Arbeitsgeschwindigkeit [km/h] x 0,1 8-Rad-Ladewagenfahrwerk (Bildquelle: Pöttinger) Leergewichten bis kg; 330 kw Radlast: bis kg Ferguson-Brown (1936) 839 kg; 14,8 kw Radlast: ~ 210 kg Ansprüche an die Technik: Hohe Flächenleistungen Geringe Verfahrenskosten Bodenschonung

5 Entwicklung der Motorleistung bei Landmaschinen Quelle: Aumer W. Lehrstuhl Agrarsystemtechnik, Technische Universität Dresden (D) 5/

6 Mittlerer Kraftstoffverbrauch [l/ha] für einen Feldarbeitsgang = mittlerer Kraftstoffverbrauch [l/h] x Arbeitszeitaufwand [h/ha] Nennleistung Motorauslastung spez. Kraftstoffverbrauch Arbeitsbreite Fahrgeschwindigkeit Nutzungskoeffizient A tech. A ldw. Kraftstoffverbrauch [l/h] % 40 % 20 % Nennleistung [kw] Kraftstoffverbrauch [l/h] in Abhängigkeit des Belastungsgrades und der Nennleistung von Traktoren. b e : 0,3 l/kwh A tech : technische Flächenleistung A ldw. : landwirtschaftliche Flächenleistung

7 Arbeitsbreite vs. Arbeitsgeschwindigkeit Scheibenegge Dieselverbrauch [l/ha] Arbeitsbreite [cm] 6,2 6,8 7,4 8, Arbeitsgeschwindigkeit [km/h] 8,5 9,5 10,0 11,0 Technische Flächenleistung [ha] 5,5 5,2 5,0 4,4 Allradtraktor: 101,5 kw Bodentyp: Ton Datenquelle: Filipovic et al. Energy efficiency in conventional tillage of clay soil. EE&AE 2004

8 Steigerung der Arbeitsproduktivität Flächenleistungssteigerungen durch erhöhte Durchsatzleistungen und Bunkerkapazitäten Bindemäher, Stahldreschmaschine gezogener Mähdrescher, Absackstand, Strohbergung gezogener Mähdrescher (2,1 m), Korntank, Strohbergung Gesamtmasse: 2,5 t Selbstfahrender Mähdrescher (3 m), Korntank, Strohhäcksler Bildquelle: Feix, H. in: Zweckmässige Landmaschinen, 1957 Selbstfahrender Mähdrescher (3,5-6 m ), Korntank, Strohhäcksler Selbstfahrender Mähdrescher (6-9,20 m ), Korntank, Strohhäcksler heute 0,5 Quelle: Bertram; in Flur und Furche 3/ Bedarf an AKh/ha Gesamtmasse: 28 t

9 Entwicklung der Leer- und Gesamtmassen beim Mähdrescher Maschinenparameter übernommen von Bernhardt et al. in Landtechnik 5/2006 und ergänzt Radlasten bis kg Radlasten bis kg Radlasten bis kg

10 Die Sprache des Bodens Ich habe mir gemerkt, was im Frühjahr beim Striegeln passierte 21. November 2006 nach dem Pflügen in Raasdorf Bildquelle: Frassl & Refenner 10/56

11 Folgewirkungen von Spurrillen 5 km/h 11 km/h Spurrillen Keine Spurrillen 4,7l/ha 9,5l/ha Annahmen: Grubber 4 m Kraftstoffverbrauch: 21 l/h Grenzen für high-speed farming

12 Boden als Lebensraum für biogene Ingenieure Voraussetzung für die biologische Bodenlockerung Bodenleben: ca. 25 t/ha Flora ca. 5 t/ha Fauna 9 GVE/ha Mesofauna Makrofauna Erreichbare Drücke bei Regenwürmer (McKenzie & Dexter (1993): Axialdruck: 100 kpa Quelle: Larink et al. In KTBL-Schrift 362 Bodenverdichtung, 1993 Radialdruck: 230 kpa 12

13 Tiefenwirkung des Bodendrucks in Abhängigkeit des Bodenbearbeitungsverfahrens Konventionelle BB mit Pflug Konservierende BB ohne Pflug fruchtfolgespezifisch jährlich Lockerunge ohne Direktsaat Quelle: Voßhenrich et al, Landtechnik 2001 Feldtag 6. August 2009, Obersiebenbrunn 16. Oktober 2007, VW Groß-Enzersdorf

14 Kontaktflächendruck [bar] = Radlast [N] Kontaktfläche [cm 2 ] x 10 Die Radlast bestimmt mit welchem Gradienten der Druck abgebaut wird und wie tief ein bestimmter Druck in den Boden eindringt. Bildquelle: Van der Ploeg, Ehlers & Horn Schwerlast auf dem Acker in Spectrum der Wissenschaft August /56

15 Bodenverdichtungsverursachter Kraftstoffmehrverbrauch Heger 4-Scharwendepflug: 18 cm Arbeitstiefe Steyr 9125a; 3.2 LS v_getriebesensor [km*h -1 ] v_radarsensor [km*h -1 ] Schlupf [%] Kraftstoffverbrauch [l*h -1 ] Zeit [sec.] Bodenverdichtung Ø: 1754 min -1 Ø: 1686 min -1 Ø: 15,3 l/h Ø: 3,6 % Ø: 16,7 l/h Ø: 5,4 % Motordrehzahl [min -1 ] v_getriebe v_radar Schlupf Kraftstoffverbrauch Motordrehzahl Messungen am 3. November 2008 in Raasdorf an der Versuchswirtschaft Groß Enzersdorf 15/56

16 Auswirkungen der Bodenverdichtung auf den Wasser- und Gasfluß 1 Original 2 Setzung Der Gasfluss im Boden wird durch die Abnahme der Porendurchmesser und höhere Wassersättigung deutlich reduziert; 3 Setzung Auch der Wasserfluss sinkt nun mit weiter abnehmendem Porendurc hmesser Hagen-Poiseuille: 4 Q r 8 l Darc y: Q q K 2 r l K 2 r 8 l 4 5 Setzung Neuanordnung der Bodenpartikel und/oder -poren Folgen: reduzierter Gas- und gesättigter Wasserfluß, aber: erhöhter unges. Wasserfluß Setzung Anisotropie der Porenfunktion, am Hang verstärkte Erosion und Abtrag von Boden mit dem Wind durch verschlechterte Kapillarität. Bildung von plattigen Strukturen K hor > Kver Quelle: Horn, Vortrag an der BOKU, 2005

17 Einfluss der Porendurchmesser im Gefüge auf die Infiltrationsrate Annahmen: Porenlänge: 1 m Hydr. Druck: 1 m WS Anfangs PV = 20 % Radius Pore = 1,8 mm Anfangs PV = 20 % Radius Pore = 0,5 mm Infiltrationsrate (PV 20 %): 145 l/h Infiltrationsrate (PV 15 %): 82 l/h 13,9 l/h 7,6 l/h Quelle: Horn, ERC Symposium Wien, 2014

18 Kosten der mechanischen Beseitigung von Bodenschadverdichtungen Arbeitserledigungskosten [ /ha] ,4 53,3 50,3 48, Arbeitstiefe [cm] Arbeitserledigungskosten (Maschinen- und Arbeitskosten, ÖKL-Richtwerte 2007) beim Unterbodenlockern in Abhängigkeit von der Arbeitstiefe (Steyr 9125a 92 kw; Unterbodenlockerer mit 4 starren Zinken) 18/41

19 Durchmischungsvorgänge ( Turbationen ) im Boden Bioturbation: durch wühlende Bodentiere Hydroturbation (Peloturbation): durch Wasserzufuhr und entzug bei wechselfeuchtem Klima in tonreichen Böden mit hohem Gehalt an quellbaren Tonmineralen (Montmorillonit) starke Quellungs- und Schrumpfungs-Vorgänge Kryoturbation: bei Wechsel von Frieren und Tauen in wassergesättigten Böden Technoturbation: mechanische Bodenlockerung durch technischen Energieeinsatz 19

20 Technik im Dienste der Bodengesundheit Die Bodenbearbeitung muss von der Natur vorgegebene Vorgänge mit geringem Aufwand unterstützen. Der Einsatz von der Bodenbearbeitungstechnik soll von folgenden Prinzipien geleitet werden: Überlockerung vermeiden Schadverdichtung verhindern Kontaktflächendruck der Reifen reduzieren Überrollhäufigkeit verringern Kombinationen Bearbeitungsintensität, Einstellungen anpassen grabende Werkzeuge bevorzugen natürliche Schichtung erhalten Pressen, Schmieren, Schlupf vermeiden Schutz gegen Bodenabtrag unterstützen Quelle: Ing. Herbert Pichler, Bildungswerkstatt Mold der LWK NÖ 20

21 Anteil des Kraftstoffs an den Traktorkosten Annahmen: Allradtraktor (100 kw), Auslastung: 450 h/jahr ÖKL-Richtwerte 2015 Gesamtkosten: 45,22 /h exkl. Mwst. 6,5 4,3 15,9 10,8 7,8 21

22 Energieflussbild beim Traktor nach Kutzbach 1989 ges = e x G x L e : Motorwirkungsgrad (20 30 %) G : Getriebewirkungsgrad (80 85 %) L : Laufwerkwirkungsgrad (65 % bei 10 % Schlupf) Zugenergie: 5 l/ha (20 %) Kühlung: - 8,5 l/ha (34 %) Getriebe: - 1,5 l/ha (6 %) Laufwerk: - 2,5 l/ha (10 %) Abgase: - 7,5 l/ha (30 %) Tank: 25 l/ha

23 0 spez. Kraftstoffverbrauch b e Entwicklung der spez. Kraftstoffverbrauchs bei Traktormotoren Nebraska-Traktortest-Labor η e = ~ 29 % η e = ~ 34 % 300 g/kwh Zapfwellenleistung: 37 kw kw KW kw kw > 187 kw Jahr Zusammenfassung von 926 Testberichten (Kim 2005) - 15 % Bildquelle: Böttinger (Uni Hohenheim)

24 Vergleich: Stufenlos - Getriebe mit Lastschaltgetriebe Vergleichsversuch beim Grubbern (4,7 m Arbeitsbreite) in Groß-Enzersdorf, November 2006) Zwei idente Traktoren mit gleicher Bereifung und Motor (107 kw) Getriebe unterschiedlich: Lastschaltgetriebe mit 3 Laststufen; leistungsverzweigtes Getriebe ( stufenlos ) Feldlänge: 700 m Eine Versuchsfahrt: eine Hin- und eine Rückfahrt, 3 Wiederholungen pro Variante Volumetrische Erfassung des Kraftstoffverbrauchs über einen montierten Zusatztank v F : konstant (6,5 km/h) n konstant : 1500 U/min + 0,9 l (+17,4 %)* v F : max. n konstant : 1900 U/min + 0,6 l (+9,4 %)* Kerner Galaxis LS stufenlos LS stufenlos ANOVA und t-test: * p<0,05 v ist : 6,2 km/h v ist : 6,6 km/h v ist : 9,1 km/h v ist : 9,5 km/h Quelle: Fraßl, F: Untersuchungen zum Einfluss von Institut Lastschaltgetriebe für Landtechnik und I G. stufenlosem Moitzi Getriebe auf den Kraftstoffverbrauch bei Bodenbearbeitung und Transport. Diplomarbeit 2008

25 Vergleich: Stufenlos - Getriebe mit Lastschaltgetriebe Vergleichsversuch beim Mähen (homogener Luzernebestand in Groß-Enzersdorf, September 2010) Zwei idente Traktoren mit gleicher Bereifung und Motor (max. Motorleistung 79 kw) Getriebe unterschiedlich: Lastschaltgetriebe mit 3 Laststufen; leistungsverzweigtes Getriebe ( stufenlos ) Rotationsmähwerke: Front: Trommelmähwerk 3,1 m; Heck: Scheibenmähwerk mit Aufbereiter 2,4 m Feldlänge: 500 m Eine Versuchsfahrt: eine Hin- und eine Rückfahrt, 3 Wiederholungen pro Variante Volumetrische Erfassung des Kraftstoffverbrauchs über einen montierten Zusatztank Tatsächliche Arbeitsgeschwindigkeit über Radarsensor erfasst v soll : 11,5 km + 0,3 l (+10,5 %)* v soll : 16 km/h + 0,23 l (+9,5 %)** ANOVA und t-test: * p<0,05, ** p<0,01 Lastschaltgetriebe Stufenlos Lastschaltgetriebe Stufenlos v ist : 11,2 km/h n ist : 1833 U/min v ist : 10,9 km/h n ist : 1823 U/min v ist : 14,7 km/h n ist : 1810 U/min v ist : 14,5 km/h n ist : 1816 U/min Quelle: 13. Gastinger, Februar 2010 G.: Untersuchung des Kraftstoffverbrauchs Institut bei leistungsverzweigten für Landtechnik I G. und Moitzi lastschaltbaren Getrieben in der 75 kw 25 Traktorklasse. Diplomarbeit 2011

26 Kraftstoffverbrauch [l/ha] Kraftstoffverbrauch bei unterschiedlichen Bodenbearbeitungssystemen und 2 Mechanisierungsvarianten Pflug (4 Schar- bzw. 3 Volldrehpflug; Arbeitstiefe:25 cm) Kreiselegge (3 m) Tiefenlockerer (3 m, Arbeitstiefe: 35 cm) mit Steyr 9125 Grubber tief (3 m bzw. 2,2 m) Grubber flach (3 m bzw. 2,2 m) Sämaschine (3 m;gaspardo bzw. Väderstad) ,0 Grubber-Stoppelsturz (3 m bzw. 2,2 m) Konventionell wendend mit Konventionell nicht wendend mit Grubber 20 cm Lockerung Mulchsaat- 10 cm Lockerung Integrierte Bodenbearbeitung Direktsaat 35 5,9 31,5 30 6,3 5,7 27,2 25 8,6 3,9 23,1 5,7 20,9 20 6,9 5,8 17,9 17,9 6,6 5,7 15 6,6 5,7 5,4 12,3 3, ,1 Steyr_9125 (92 kw) 15,1 Steyr_8090 (59 kw) 8,3 3,8 6,1 2,4 2,4 Steyr_9125 (92 kw) Steyr_8090 (59 kw) 5,9 6,6 Steyr_9125 (92 kw) 5,7 3,2 3,4 Steyr_8090 (59 kw) 7,9 2,2 5,9 1,7 4,8 3,8 Steyr_9125 (92 kw) Steyr_8090 (59 kw) 5,9 Steyr_9125 (92 kw) 2,6 Steyr_8090 (59 kw) Winterweizenanbau, Standort Raasdorf (Versuchswirtschaft Groß Enzersdorf)

27 Spezifischer Zugkraftbedarf (kn/m 2 ) Streichblechpflug Grubber mit Federzinken Scheibenegge Eingestellte Tiefe (cm) Standort: Ån (S) nass (29 %) feucht (22 %) trocken (16 %) T: 43,6 % 30,8 % 29,4 % U: 35,5 % 32,0 % 30,6 % S: 20,9 % 37,2 % 35,6 % OM: 1,5 % 1,8 % 1,8 % Standort: Säby (S) nass feucht (28 %) trocken (16 %) T: 13,8 % 21,0 % 24,7 % U: 14,4 % 48,9 % 53,2 % S: 71,7 % 30,1 % 22,1 % OM: 1,2 % 4,1 % 3,4 % ø Streichblechpflug Chiselpflug 13. Februar 2010 Scheibenegge J. Arvidsson, T. Keller, K. Gustafsson (2004): Specific draught for mouldboard plough, chisel plough and disc harrow at different water contents. / Soil & Tillage Research 79 (2004)

28 Einfluss des Scharwinkels (α) auf die Zugkraft und Einzugskraft R.J. Godwin (2007): Review - A review of the effect of implement geometry on soil failure and implement forces. In: Soil & Tillage Research 97 (2007)

29 Zugkraft, Einzugskraft (kn) Einfluss der Geschwindigkeit auf die Zugkraft und Einzugskraft Zugkraft Einzugskraft Geschwindigkeit (km/h) R.J. Godwin (2007): Review - A review of the effect of implement geometry on soil failure and implement forces. In: Soil & Tillage Research 97 (2007)

30 Schmalschar vs Flügelschar Zugkraft Gelockerte Querschnittsfläche Spezifischer Widerstand +30 % + 88 % - 30 % 30

31 Kraftstoffverbrauch beim Pflügen eine zeitlose Fragestellung Kalkulationdaten - heute (ÖKL, KTBL) leichter Boden: 14 kg; 67 kw mittlerer Boden: 20 kg; 102 kw schwerer Boden 38 kg; 160 kw Quelle: Prof. J. Rezek: Der gegenwärtige Stand der Motorpflugfrage. 25. Bericht der Mitteilungen der Prüfungsstation der Hochschule für Bodenkultur in Wien, Februar /29

32 Bearbeitungstiefe: Auswirkungen 1 cm tiefer pflügen bewirkt eine zusätzliche Bodenbewegung von 100 m 3 oder 150 t/ha einen zusätzlichen Kraftstoffverbrauch von 0,5 bis 1,5 l/ha einen zusätzlichen CO 2 -Ausstoß von bis zu 4,0 kg/ha

33 Veränderungen an Verschleißteilen Aufgeschweißte Scharspitze Spez. Zugkraftbedarf: 13,7 kn/m + 34 % gegenüber Referenz (10,2 kn/m) + 6,8 l/ha Mehrverbrauch* Aufgeschweißte Stahlplatte im hinteren Bereich der Anlage Spez. Zugkraftbedarf: 14,4 kn/m + 41 % gegenüber Referenz (10,2 kn/m) + 8,2 l/ha Mehrverbrauch* * Vierscharpflug; 50 % Wirkungsgrad bei 5 % Schlupf; 233 g/kwh; 8 km/h, Arbeitstiefe 28 cm Quelle: Weiß, ILV Univ. Kiel, 2003

34 Schneidschare beim Pflügen Mittelwert aus je 3 Einzelmessungen pro Variante Normalschar Schneidschar Schollencracker Kraftstoffverbrauch (l/ha) 22,0 31,8 28,9 Kraftstoffverbrauch (l/h) 41,1 58,9 20,9 Schlupf ( %) 9,9 18,3 - Tech. Flächenleistung (ha/h) 1,9 1,9 0,7 Grubauer (2013). Untersuchungen zu verfahrenstechnischen und bodenphysikalischen Parametern beim Einsatz von Schneidscharen bei Pflügen. Diplomarbeit 34

35 Schneidschare beim Pflügen Mittelwert aus je 3 Einzelmessungen pro Variante Normalschar Schneidschar Schollencracker Kraftstoffverbrauch (l/ha) 22,0 31,8 28,9 Kraftstoffverbrauch (l/h) 41,1 58,9 20,9 Schlupf ( %) 9,9 18,3 - Tech. Flächenleistung (ha/h) 1,9 1,9 0,7 Grubauer (2013). Untersuchungen zu verfahrenstechnischen und bodenphysikalischen Parametern beim Einsatz von Schneidscharen bei Pflügen. Diplomarbeit 35

36 Einfluss der organischen Düngung auf den Kraftstoffverbrauch beim Pflügen. Source: McLaughlin et al. (2002): Effect of organic and inorganic soil nitrogen amendments on mouldboard plow draft; Soil & Tillage Research, 2002 McLaughlin et al. (2012) EFFECT OF ORGANIC AND INORGANIC AMENDMENTS ON 1 ENERGY FOR MOULDBOARD PLOUGHING IN CORN-LEGUME 2 ROTATIONS. CIGR-AgEngconference in Valentia, Kraftstoffverbrauch beim Pflügen bei unterschiedlicher N-Düngung. Keine Düngung kg N/ha Mineraldünger * 50 t/ha Stallmist 50 t/ha Rottemist Mehrjährige organische Düngung reduziert den Zugkraftbedarf und somit den Kraftstoffverbrauch.

37 Einfluss der Schlaggröße Bewirtschaftung von Kleinflächen: Wendevorgänge Randstreifeneffekte Überlappungen Ist-Situation (AMA, 2004): Mittlere Ackerschlaggröße: 0,82 ha Mittlere Grünlandschlaggröße: 0,76 ha 9 0,7 Kraftstoffaufwand [l/ha] Kraftstoffverbrauch [l/ha] Arbeitszeitaufwand [h/ha] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Arbeitszeitaufwand [h/ha] Annahmen: Steyr 9125a Grubber: 3 m B HZ : 19,89 l/h v HZ : 9,75 km/h B WZ : 5 l/h t Wendung : 13,9 sec Rechteck mit einem Seitenverhältnis 1 : 2 Feldstückgröße [ha]

38 Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit Flächenleistung (ha/h) steigt linear Überproportionale Zunahme : Zugkraftbedarf Kraftstoffbedarf Verschleiß Technik-bedingte Bodenerosion Lobb dpa Aschenbrenner

39 Empirische Formel für den Zugkraftbedarf F z = t*b* (k + *v 2 ) F z [kn]: Zugkraftbedarf k [kn/m 2 ]: spezifischer Bodenwiderstand (1,2 kn/m 2 bei leichten und 2,5 kn/m 2 bei schweren Böden) t [m]: Arbeitstiefe b [m]: Arbeitsbreite [N*s 2 /m 4 ]: Konstante des dynamischen Zuges; abhängig von der Werkzeugform; bei optimaler Werkzeugform 3 kn*s 2 /m 4 kn, Pflugschar: 4-5; v [km/h]: Arbeitsgeschwindigkeit Starrer Grubber auf mittelschweren Lößlehmböden Arbeitsgeschwindigkeit (km/h) Zugkraftbedarf (kn) % 196 % Grosa, A. (2013): TU-Dresden

40 Zugleistung [kw] Angepasster Reifendruck Traktor (JD, Typ 6910) - Grubberkombination Quelle: Pütz et al.; Landtechnik 2001 Kontaktflächenvergrößerung durch Absenkung des Reifendrucks bei Zugarbeiten im Feld führt zur Kraftstoffeinsparung von 5 bis 20 % (Volk, Landtechnik 2003)

41 Angepasster Reifendruck - Effekte Schlupf [%] = v o - v v o x 100 V 0 : Umfanggeschwindigkeit des Rades (km/h) V: tatsächliche Geschwindigkeit (km/h) BioAustria Maschinenvorführung am 28. Juli 2010 am Seehof (Donnerskirchen, Bgld.)

42 Angepasster Reifendruck Richtwerte (VDI 6101): Gelockerter oder feuchter Acker (Frühjahr): max. 1 bar Abgesetzter oder trockener Boden (Sommer/Herbst): max. 2 bar Reduzierung des Schlupfes bei Zugarbeiten um bis zu 20 % Reduzierung der Spurtiefe auf weichem oder feuchtem Acker um 50 % (1 cm Spurtiefe einem Dieselverbrauch bei ständiger Bergauffahrt von 1 % Steigung) Umsetzen des Potenzials der Radialreifen => Reifendruckverstellanlagen Beitrag zur Bodenschonung und zur Minderung des Kraftstoffeinsatzes

43 Systemgenauigkeit, Betriebsmittel- und Arbeitszeiteinsparung von Parallelfahrsystemen (Diplomarbeit; Georg Landerl, 2008) Vergleich von 3 Lenkstrategien (manuell, parallel, autotrac) Feldstückgröße 3,186 ha (236 m * 135 m) Parallel Tracking; Auto Trac Star Fire-SF1 Korrektur: EGNOS 3,186 ha 3,186 ha 3,186 ha GPS- Lenkhilfe GPS- Lenkautomat John Deere 8530 AutoTrac 5 m V&N Terra Disc Kurzscheibenegge Schwalben- Schanzwende- reines Anschlussfahren Wendevorgang im Halbkreis, jede 2. Spur Beetmodus 43

44 Arbeitszeiteinsparung Dauer [sec] Manuell Parallel AutoTrac Ursachen für die Arbeitszeiteinsparung: Zügigerer Wendevorgang bei Parallel und AutoTrac Geringere Überlappung => keine zusätzliche Überfahrt notwendig Feldarbeitszeit [min] Σ 39, ,4 30 Feldstückgröße 3,186 ha (236 m * 135 m) - 13,4 % - 8,5 % Σ 34,12 Σ 36,05 4,77 6, Wendevorgang 25 Wendezeit 20 Hauptzeit 15 30,98 29,35 30, Manuell Parallel AutoTrac GPS-Lenkhilfe GPS-Lenkautomat Ø Zeitaufwand/Wendevorgang: Manuell: 17,39 sec Parallel: 10,61 sec AutoTrac: 13,38 sec (Diplomarbeit; Georg Landerl, 2008) 44

45 Kraftstoffeinsparung Ursachen für die Kraftstoffeinsparung: geringerer Kraftstoffverbrauch beim Wendevorgang Geringere Überlappung => keine zusätzliche Überfahrt notwendig Dieselverbrauch [l] Σ 19,98 18,59 1,39-9,8 % - 9,0 % Σ 18,02 Σ 18,18 0,76 0,96 17,26 17,22 Manuell Parallel AutoTrac GPS-Lenkhilfe GPS-Lenkautomat Feldstückgröße 3,186 ha (236 m * 135 m) Wendezeit Hauptzeit (Diplomarbeit; Georg Landerl, 2008) 45

46 Mittlerer Überlappungsgrad Technische Arbeitsbreite: 5 m 26 Überfahrten * 5 m = 130 m Bearbeitete Breite Unbearbeitete Breite Überlappung pro Spur Manuell 122,1 m 7,9 m 30,3 cm Parallel 128,05 m 1,95 m 7,5 cm AutoTrac 128,29 m 1,71 m 6,6 cm Anschlussfahren beim AutoTrac 7% Prozentualer Überlappungsgrad 6% 5% 4% 3% 6,07% 2% 1% 0% 1,50% 1,32% Manuell Parallel AutoTrac GPS-Lenkhilfe GPS-Lenkautomat (Diplomarbeit; Georg Landerl, 2008) 46

47 Einfluss des Bodenbearbeitungssystems und der Fahrstrategie auf den mittlerer Kraftstoffverbrauch Optimaler Betriebspunkt: bei ca. 70 % der Drehzahl und Leistung 30 B [l/h] Lockerboden-Mulch 25,7 25,9 23,6 23,7 24,3 24,6 l/h Lockerboden 2 Versuchsfahrten: 1.Gang, 4. Lastschaltstufe, a 19,6 17,2 17,3 7,4 l/h 15,7 16,1 17,2 l/h 1.Gang/4.Lastschaltstufe a b Integriert c Direktsaat Festboden-Mulch 2.Gang/1.Lastschaltstufe d 2 Versuchsfahrten: 2.Gang, 1. Lastschaltstufe, v F : 4,7 km/h, n M : Upm v F = 4,5 km/h; n M : Upm (Unterschiedliche Kleinbuchstaben zeigen einen signifikanten Unterschied im Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit des Bodenbearbeitungssystems; Student-Newmann-Keuls-Test, = 0,05) BB-Versuch in Raasdorf (Versuchswirtschaft Groß Enzersdorf) 2004

48 Die vier Säulen des ganzheitlichen Ansatzes zur Effizienzverbesserung nach CECE und CEMA [WULFMEIER & FRERICHS, 2012]. CEMA: Assocation of European Agricultural Machinery Industry, CECE: Committee for European Construction Equipment, In landwirtschaftlichen Betrieben liegt ein großes Mobilisierungspotenzial zur Erhöhung der Prozess- und Bedieneffizienz vor.

49 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Universität für Bodenkultur Wien Department für Nachhaltige Agrarsysteme Institut für Landtechnik Gerhard Moitzi Peter Jordan Straße 82, A-1190 Wien Tel.: , Fax: gerhard.moitzi@boku.ac.at, April /41