Projekt Heutrocknung am LFZ

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1 Projekt Heutrocknung am LFZ Bauliche Umsetzung und Betrieb der Heutrocknungsanlage am Forschungszentrum für Landwirtschaft Gumpenstein Alfred Pöllinger, Institut für artgemäße Tierhaltung und Tiergesundheit Heutrocknungsseminar LFZ Raumberg-Gumpenstein, 21. März, 2013

2 Inhalt 1. Heutrocknung - Projekthintergrund 2. Baulich-/technische Umsetzung: - Trocknungskammer und Einblaskanal - Rost und Überhöhung - Gebläse, Solarkollektor, Entfeuchter 3. Betriebsabläufe, Leistungen 4. Variable Kosten Stand Ausblick 2013/14 6. Zusammenfassung

3 Projekthintergrund Jahrzehntelange Forschung im Bereich der Silagekonservierung/Futterqualität Anfang 2000 stärkere Berücksichtigung auch der Heutrocknung u. Futterqualitäten Am LFZ wird 2009 ein Projekt zur Heufütterung geplant EU Austauschprojekt, Fa. ThermoDynamik Fa. SR-Reindl steigt ein Einbau einer Entfeuchteranlage Rest LFZ

4 So soll das Futter aussehen! Grüne Farbe Hoher Blattanteil Guter Heugeruch Kein Pilzgeruch 1. Schnitt, 18. Mai 2011, Stainacher Wiese, Dauerwiese - Entfeuchtertrocknung

5 Projektfragestellung Vergleich unterschiedlicher Konservierungsverfahren von Wiesenfutter Entfeuchter-Trocknung Kaltbelüftung Bodenheu Silage Im Bezug auf Futterqualität (Inhaltsstoffe, Mikrobiologie), Energieeinsatz, Futteraufnahme, Milchleistung

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

7 Grundriss - Altbestand F: NEU 96 m 2

8 Nutzung der Sonnenenergie!?

9 Anlagenschema Gumpenstein Kombination aus solarer Luftanwärmung Firstkappe Ansaugbereich stirnseitig von Ost und/oder West zur Mitte Süden 1 Zubau-Dach Norden 8/1,2 8/3,4 7 Sammelkanal Klappe 1 Umluft 1/6 1/1 und Luftentfeuchtung 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 4/3 3/2 4/5

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

11 Zubau Lüfterkammer 2009/10 außenliegende Lüfterkammer Bemaßung: Grundfläche 3,7x4,0 m

12 Sonnenkollektor 760 (410) m 2 Nettofläche Dachneigg. 20 Ausrichtung Nord/Süd 4-fache Dachfläche zur Boxengrundfl. Bei 200 W/m 2 (nordseitig reduz.) 130 (71) kw 180 mm Luftstrom 180 mm Sammelkanal

13 Sonnenkollektor am LFZ Systemskizze Quelle: Sattler, 2012

14 Klappensteuerung Mit Endausschalter = geschlossen = offen Lichter = Positionsanzeige Automatische oder händische Steuerung möglich

15 Steuerung + Datenerfassung! = für die Steuerung wichtige Parameter

16 Steuerung automatisch/händisch Anzeigeeinheit - alt Einstellen der: - Umschalttemperatur 20/25 C Frequenzwandler begrenzt den Lüfter wenn WP eingeschaltet ist Schaltkasten mit Hauptschalter

17 Steuerung NEU! Einstellungen

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

19 Entfeuchtertrocknung Kühle, feuchte Luft oder über den Kollektor warme Luft Kondensator Verdampfer 16 kw Kompressor

20 Entfeuchter WP - Daten

21 Ventilator SR 1000

22 Ventilator - Kennlinien m 3 /h m 3 /h

23 Ventilatorkennlinien Heustockhöhe

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

25 Heutrocknung - Einblaskanal Ca. 1,5 m Stat. Druckmessung

26 Materialaufwand 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

27 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)

28 Arbeitsablauf Mähen optimale Abstimmung! Ab 2011 MIT Aufbereiter Zetten Drehzahl U/min! Fahrgeschwindigkeit ca. 6-8 (10) km/h!!! Aufbereitereffekt Schwaden Mittelschwader optimale Abstimmung! Ladewagen mit Schneidwerk 4 Messer Bröckelverlustbestimmung ab 2011 außerhalb der Schwadspur!

29 Zetten / Breitstreuen Beispiel 1: geringe Fahrgeschwindigkeit geringe Drehzahl am Kreisel - höhere Drehzahl! Beispiel 2: mittlere Fahrgeschwindigkeit hohe Drehzahl am Kreisel - langsamer fahren

30 Zetten Bröckelverluste und gleichmäßige Futterteilung ein Widerspruch?!

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

32 Was sind Bröckelverluste

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34 Aufnahme- u. Bröckelverluste (Werte in kg TM/ha) ?? Erster Schnitt erwartungsgemäß (lt. Literatur) Unsicherheit bei Erntesystem Gruber Ladewagen bei HeuBoden!? 2. u. 3. Schnitt unerklärlich niedrige Werte bei Bodenheu Vierter Schnitt hoher Anteil an Aufnahmeverlusten Hohe Variabilitäten 20 bis 40 % VK (Streuung der Einzelwerte)

35 Bröckelverluste - Ernteverfahren Werte in Prozent von kg TM/ha entsprechen 300 l Milch/ha 100 kg TM/ha 7,5 % 11 % Silage Belüftungsheu Bodenheu

36 Ladewagen Ernte 4 Messer Wiegung jeder Erntefuhre

37 Einlagerung Gleichmäßige Boxenbeschickung!!! Erhöhung der Entfeuchterleistung um 20 % möglich durch Aufschaukeln im Kreislauf Bsp. händische Verteilung 4.Schnitt 2010 Boxenerhöhung notwendig Problem der großen Heubergehalle!

38 Boxenraum nutzen Grenzen! Im Versuchsbetrieb: Probleme mit zu geringer Schütthöhe ungleichmäßige Luftführung! G. Wirleitner, 2010

39 Gleichmäßige Einlagerung Mit Boxenüberhöhung

40 Warum Boxenerhöhung?

41 Wärmekreislauf aufschaukeln Boxenüberhöhung Wärmedämmung Abkühlung vermeiden > 20 C Klappensteuerung

42 Optimale Futterverteilung!!! 1(2) Tag(e) Belüftungsdauer kann eingespart werden = 500 bis 600 kwh Beispiel 4. Schnitt Oktober

43 Montag 16:30 Uhr nach der Einlagerung - < 1,0 m Schütthöhe!?

44 Montag 16:45 Uhr nach der Einlagerung und Handverteilung

45 3. Tag, Mittwoch 17:30 Uhr

46 4. Tag, Donnerstag 17:30 Uhr Trocken nach nochmaliger Feuchtstellenbereinigung unter schwierigen Bedingungen geringe Schütthöhe 0,75 1,0 m, rel. geringe TM rd. 55 % (45 % Wassergehalt!)

47 Solare Luftanwärmung!!! Hohe Effizienz der solaren Luftanwärmung Temperaturerhöhung bis 15 C Trocknungsluft weit unter 30% rel. LF Problem: Futter-/Luftverteilung bei geringen Schütthöhen (und Lüfterleistung bis 2011 Wirkungsgrad) 2.Schnitt 42 C Temperatur 30% rel.lf hohe Futterfeuchte geringe Schütthöhe Feuchtenester! Messung am Einfuhr am 9.7.

48 Entfeuchterleistung 4.Schnitt rel.lf in % Entfeuchtung bei guter Verteilung u. Boxenerhöhung Rel.LF bei Umluftklappe und Lüfterkammer differieren siehe rote/grüne Linie! 10% 0,35 L/min Feuchte und Wassermenge rel.lf in % Wassermenge in Umluftklappe Lüfterkammer Außen Wassermenge in ml/min Dienstag/Mittwoch - Sonne Montag Regen/feucht, Kalt DatumUhrzeit : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :29

49 Entfeuchtung 1. Schnitt ,5-1,0 Liter/Minute Wasserabscheidung!

50 Volumenstrom 1. Schnitt 2011 Max. 0,13 m 3 /sec und m 2 Stockgrundfläche Mindestens immer noch 0,07 m 3 /sec.m 2

51 Rel. Luftfeuchte und Entlüfterleistung

52 Energieverbrauch/Kosten 2012 Schnitt 1. Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt Entf. Ausgangsdaten: Einheit Entf. Kaltbel. Praxis Entf. Kaltbel. Entf. Kaltbel. 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 abzutrockenen kg Energieverbrauch: pro Tonne TM kwh pro Tonne Heu kwh spez.energiebed. Wasser W/kg Energiekosten (18Cent/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

53 Optimierungsbedarf Befüllgrad der Heubox erhöhen geringerer spez. Energiebedarf (Vorsicht Wasserdeckel!) Aufschaukeln mit kostenloser Solarenergie früher beginnen 15:00 Uhr Umluftkreislauf noch besser führen Futterverteilung vor allem bei Futter ab 40 % Restfeuchtigkeit (60 % TM)

54 Zusammenfassung Über die gesamte Prozesskette besteht die Möglichkeit/Notwendigkeit der Energieeinsparung (Wendevorgänge,..) Der Energiegehalt des Futters kann erhöht (Vergleich Bodenheu) bzw. erhalten werden (Vergleich Silage, Erntegelegenheit MJ/NEL) Bröckelverluste sind Energieverluste und können reduziert werden Maschineneinstellung/Zapfwellendrehzahl 200 bis 300 l Milch/ha Vergleich Bodenheu

55 Zusammenfassung Heutrocknung ist teurer als Silageproduktion Heu/Grassilage: 45/25 Cent/10 MJNEL, Stark, 2004 Optimale Kombination mit Weidehaltung Eingespart werden kann bei Transport (und Lagerkosten winterdicht ) Beste Möglichkeit der Hangbewirtschaftung ca. 4,0 t/ha weniger Wassertransport Futtervorlage!!! Keine Kunststoffentsorgungsproblematik

56 Ausblick für Kosten Praxisangepasste Füllmengen: mindestens 3 m Stockhöhe bei max. 40 % Restf. (Ziel: % Restfeuchte und 4 m Stockhöhe) Mähen, Zetten, Schwaden, Ernten - Versuch Mit Erhebung des Ausgangsbestandes Ohne Beurteilung der Futterqualität und der Bröckelverluste, keine Parallelvarianten

57 Danke für das Interesse!