Heizenergie Welche Systeme sind zu empfehlen? -

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1 14. Brandenburger Stallbautag Energieanwendung in der Schweinehaltung Heizenergie Welche Systeme sind zu empfehlen? - Bernhard Feller Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen

2 Gliederung Faustzahlen zum Wärmebedarf in Schweineställen Wärmeverlustquellen eines Schweinestalles Kostenvergleich verschiedener Energieträger Einsatz alternativer Heizungskonzepte Einsparmöglichkeiten herkömmlicher Heizsysteme

3 Wärmebedarf je Stallplatz und Jahr Abferkelstall Ferkelnestbeheizung: Deck- und Wartestall: Raumheizung: 680 kwh/platz 180 kwh/platz kwh/platz Sauenstall (ohne Ferkelaufzucht) Sauenstall (mit Ferkelaufzucht) 330 kwh/platz 990 kwh/platz Ferkelaufzucht: 170 kwh/platz Schweinemast: 70 kwh/platz

4 Wärmehaushalt eines Stalles Lüftung: 75 bis 90 % Stalldecke: 15 bis 20 % Fenster: 3% Wärmeproduktion der Tiere plus eventuell Zusatzheizung Wand: 3 5 %

5 Wärmeverluste durch die Bauteile: Beispiel: 336 Sauen 3WR Stallmaß: 55,43 m x 31,40 m; Höhe: 2,75 m; 55 m²fenster +Türen; Außentemperatur: -10 C; Raumtemperatur: 20 C U-Wert Wand 0,35 0,40 0,52 0,60 U-Wert Decke 0,40 0,40 0,40 0,40 Wand % Fenster/Türen % Decke % Baukörper % Lüftung % Wärmeverlust % Wärmeanfall Wärmebilanz

6 Verlauf der Bodentemperatur bei unterschiedlichen Aufheizverfahren Tage 30 C, 1 Tag 50 C, 1 Tag 40 C Spaltenkerntemperatur Oberflächentemperatur kg Flüssiggas 295 kwh 9 kg Flüssiggas 115 kwh 10 Beginn 2h 4h 6h 8h 10 h 12 h 24h 35h 36 h 37h 38h 39h 40h 41h 42h 43 h

7 Jahresgang des Heiz-Energieverbrauches Leistung kw Hohe Leistung wenig Stunden Geringe Leistung viel Stunden Geringe Leistung viel Stunden Zeit

8 Durchschnittspreis für Heizöl in Deutschland

9 Kostenvergleich verschiedener Energieträger Energiegehalt Preis Energie Cent/kWh Strom 1,0 kwh HT 15,28 Strom 1,0 kwh NT 9,71 Heizöl 9,8 kwh/l 65 Cent/l 6,63 Erdgas 9,8 kwh/m³ 55 Cent/m³ 5,61 Flüssiggas 6,8 kwh/l 45 Cent/l 6,62 Stroh 4,1 kwh/kg 9 /dt 2,19 Getreide 4,2 kwh/kg 21 /dt 5,00 Holzpellets 5,0 kwh/kg 20 /dt 4,00 Hackschnitzel 4,7 kwh/kg 17 /dt 3,61

10 Kostenvergleich verschiedener Energie Energieträger Anlage Energiegehalt Preis Gesamt Cent/kWh Cent/kWh Cent/kWh Strom 1,0 kwh HT 15,28 Strom 1,0 kwh NT 9,71 Heizöl 9,8 kwh/l 65 Cent/l 6,63 0,83 7,46 Erdgas 9,8 kwh/m³ 55 Cent/m³ 5,61 0,58 6,19 Flüssiggas 6,8 kwh/l 45 Cent/l 6,62 1,01 7,62 Rapsöl 9,3 kwh/l 60 Cent/l 6,45 Stroh 4,1 kwh/kg 9 /dt 2,19 3,90 6,09 Getreide 4,2 kwh/kg 21 /dt 5,00 3,72 8,72 Holzpellets 5,0 kwh/kg 20 /dt 4,00 1,35 5,13 Hackschnitzel 4,7 kwh/kg 17 /dt 3,61 3,07 6,68 Solarthermie 12,00 12,00

11 Einsatz von Luft-Luft-Wärmetauschern? Heizleistung abhängig von: Temperaturdifferenz, Luftfeuchte, Volumenstrom, Verschmutzungsgrad 4,5 bis 6,5 kw je m³ Volumenstrom bei t 30 K und 80% rel. Feuchte Druckverlust: Abluftseite: 70 bis 85 Pa Zuluftseite: 80 bis 95 Pa Wirkungsgrad: Rimu Luft-Luft-Wärmetauscher 35 bis 69 %, bei Verschmutzung stark reduziert Hersteller: Schönhammer, Rimu, Möller u.a.

12 Leistung Luft-Luft-Wärmetauscher Temperatur, C Wärmeleistung, W Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen

13 Ct/kWh Wärmeleistung, W Leistungsaufnahme Lüfter 600 W; 16 Ct/kWh Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen

14 Alternativen zum Luft-Luft-Wärmetauscher Problem ist beim Einsatz der rekuperativen Wärmetauscher ist die Luftverteilung und der hohe Strömungswiderstand Alternativen: Flächenwärmetauscher: Energiewand (Gillig&Keller) Opti-Klima (ACO Funki)

15 Wärmebedarf und Solarertrag (Quelle: S. Kellermann, verändert) Heizwärmebedarf eines durchs. Hauses im Bestand 100 Heizwärmebedarf eines Niedrigenergie-Hauses Warmwasserbedarf 75 Sonnenenergie-Ertrag bei 6 qm Kollektorfläche Sonnenenergie-Ertrag bei 25 qm Kollektorfläche Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

16 Energiebereitstellung durch Kraftwärmekopplung 1 Liter Heizöl 9,8 kwh Strom 3,5 kwh Wärme 4,9 kwh Verlust 1,4 kwh Wärme Strom

17 Wirtschaftlichkeit von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen Heizöl Heizöl Heizöl Rapsöl Stromnutzung HT-Eigen NT-Eigen Einspeisung Einspeisung Vergütung Strom 15,28 9,37 8,50 19,16 Vergütung Wärme 10,56 10,56 10,56 10,56 Mineralölsteuer 1,87 1,87 1,87 -- Erlös je kw el 27,71 21,08 20,93 29,72 Treibstoff 18,86 18,86 18,86 21,43 Wartung, etc. 2,70 2,70 2,70 2,85 Abschreibung, Zins 1,48 6,46 1,48 6,46 1,48 6,46 1,94 7,54 Kosten 23,04 28,02 23,04 28,02 23,04 28,02 26,22 31,82 Überschuss/Verlust 4,7-0,31-1,96-6,94-2,11 7,09 3,50 2,10

18 Heizen mit dem Dachs elektrische Leistung, kw thermische Leistung, kw abgegebene Leistung, kw eingesetzte Leistung, kw Kraftstoffeinsatz, l/h Heizöl 5,3 10,4 15,7 17,5 1,79 Flüssiggas 5,5 12,5 18,0 20,5 3,05

19 Heizen mit dem Dachs Mini-BHKW mit hoher Wirtschaftlichkeit?? Vergütung Strom, Ct/h Vergütung Wärme, Ct/h Mineralölsteuer, Ct/h Erlös, Ct/h Treibstoff, Ct/h Wartung, etc. Überschuss, Ct/h Heizöl 80,98 58,55 10,74 150,27 118,14 23,85 8,28 Flüssiggas 84,04 82, ,54 137,25 19,25 10,04 Abschreibung, Zins 39,2 39,2 Investitionskosten: ; 10 Jahre Abschreibung, 4% Zins; h/a Laufzeit

20 Heizungssysteme für die Schweinehaltung Wärmeverteilung indirekt direkt Warmwasser Luft Strahlung Fußbodenheizung Alu-Profilrohre Eisenrohre Heizkörper Warmlufterzeuger Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, altern. Energien Gaskanone Gaskonvektor Gebläsekonvektor Warmlufterzeuger Heizöl,Erdgas, Flüssiggas Infrarotlampen Gasstrahler Dunkelstrahler Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, Strom

21 Strahlungsheizungen Infrarotlampen Gasstrahler Dunkelstrahler Zonenbeheizung geringe Investitionskosten geringe Leistung schlechte Regelbarkeit hohe Energiekosten Zonenbeheizung Zulufterwärmung (indirekt) Regelbarkeit nur mittel Wartungsaufwand Energieverbrauch Zonenbeheizung Regelbarkeit nur mittel große Abteile unabhängig von der Zuluftführung

22 Gasstrahler mit Strahlungsplatte zur Lufterwärmung

23 Heizleistung unterschiedlicher Strahlungsheizungen 350 C Strahlung ca. 810 W/m² 65 C Strahlung ca. 7 W/m² Wärmeübergang ist abhängig von der Oberflächentemperatur (4. Potenz) und Material (Alu weniger als Stahl, blank weniger als matt)

24 Direkte Lufterwärmung Gaskonvektor Gaskanone Gebläsekonvektor Konvektionsströmung geringe Investitionskosten schlechte Regelbarkeit Luftströmung im Abteil Regelbarkeit Preiswert Wartung einfach Geringe Luftströmung Preiswert Wartung einfach Stellklappen Mehrere Abteile

25 Direkte Verbrennung von Gas oder Heizöl Warmlufterzeugung bei der Verbrennung von GAS: Anreicherung der Stallluft mit H 2 O und CO 2 : je Liter Flüssiggas: ca. 800g H 2 O und ca g CO 2 je m³ Erdgas: ca g H 2 O und ca g CO 2 Anheben der Mindestluftrate vermehrter Energieeinsatz oder geringerer Wirkungsgrad Warmlufterzeugung bei der Verbrennung von HEIZÖL: Anreicherung der Stallluft mit H 2 O; CO 2 sowie Ruß und Schwefel daher nicht in belegten Stallabteilen zu empfehlen

26 Luftströmung von Warmluftgebläsen 60% Kernstrahl Winkel ~25 40% 40% 60%

27 Anordnung von Warmluftgebläsen 40% 60% 40% 60%

28 Warmwasserheizungen Vorteile Gute Regelbarkeit Sehr gute Stallluftqualität Einsatz preiswerter Energieträger Kopplung verschiedener Energieträger an einem Wärmeverteilsystem Nachteile Aufwändige Wärmeverteil- und Regeltechnik Wärmeverluste beim Wärmetransport Einrichtung aufwändiger Energielager

29 Wärmeverluste bei falscher Anordnung der Vorraumheizung Abteil Zentralgang Abteil

30 Falsche Anordnung von Heizungselementen

31 Twinrohre/Siedewasserrohre Einsparpotenzial durch Abdeckung: bis 30%

32 Anforderungen an Heizungen im Abferkelstall Temperatur für die Sau: Temperatur für das Ferkel: 20 C bis 22 C um die Geburt 18 C in der Säugezeit 35 C nach der Geburt 24 C zum Absetzen

33 Energiebedarf der Ferkelnester bis zum 21. Lebenstag System Nutzenergie je Wurf Kosten je Wurf Elektroinfrarotstrahler 98 kwh 14,62 Gasinfrarotstrahler 243 kwh 13,58 Kunststoffplatten elektrisch 43 kwh 6,41 Polymerbetonplatten Warmwasser 64 kwh 3,52 de Baey-Ernsten et al.; ergänzt

34 Heizungsverfahren im Abferkelstall Ferkelnest: 0,6 m² WW oder elektrisch Heizleistung ca. 150 W Infrarotlampe Heizleistung 150 bis 250 W Raumheizung: Twin- oder Deltarohre Heizleistung ca. 150 W/Sau

35 Heizungsverfahren im Deck- und Wartestall Raumheizung: Twin- oder Deltarohre, Siedewasserrohre, Heizung durch die Aufstallung, Gebläsekonvektoren, Gaskanonen, Gasstrahlern Heizleistung ca. 150 W/Sau Zulufterwärmung vom Zentralgang mit Heizkörpern etc. Gasstrahlern, Gaskanonen

36 Heizungsverfahren im Ferkelaufzuchtstall Raumheizung: Twin- oder Deltarohre, Siedewasserrohre, Wandstrahlelemente Heizleistung ca. 70 W/Ferkel oder Zonenheizung: Twin- Deltarohre, Fistaplatten unter Abdeckungen Heizleistung ca. 30 W/Ferkel ergänzt durch Raumheizung

37 Fußbodenheizung Eignen sich aufgrund der eigenen Wärmeproduktion von wachsenden Tieren nur bedingt als Heizungsverfahren in der Ferkelaufzucht

38 Heizungsverfahren im Maststall Raumheizung: Heizleistung ca. 70 W/Platz Gaskanone Gaskonvektoren Twin- oder Deltarohre, Siedewasserrohre, Wandstrahlelemente

39 35 Einfluss des Management Wärme kwh je Ferkel Wärme Strom 3,5 Strom kwh je Ferkel 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 A B C D E F Energieverbrauch verschiedener Betriebe -Auswertung aus ca. 110 Durchgängen- 0 Management der Heizungsanlage; Einstellung Anfangstemperatur Lüftung und Beginn Heizung; Anordnung des Temperaturfühlers im Abteil; Anordnung der Heizkörper/Heizung ; Zulufttemperatur im Zentralgang; Kalibrierung des Temperaturfühlers; Einstellung der Zuluft- bzw. Abluftklappen; Verluste durch ungedämmte Vor- und Rückläufe der Wärmeverteilung; weite Wege von der Heizung bis zum Verbraucher; zu hohe Vorlauftemperaturen

40 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit...