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
Inhalt 1. Heutrocknung - Projekthintergrund 2. Baulich-/technische Umsetzung: - Trocknungskammer und Einblaskanal - Rost und Überhöhung - Gebläse, Solarkollektor, Entfeuchter 3. Betriebsabläufe, Leistungen 4. Variable Kosten Stand 2012 5. Ausblick 2013/14 6. Zusammenfassung
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
So soll das Futter aussehen! Grüne Farbe Hoher Blattanteil Guter Heugeruch Kein Pilzgeruch 1. Schnitt, 18. Mai 2011, Stainacher Wiese, Dauerwiese - Entfeuchtertrocknung
Projektfragestellung Vergleich unterschiedlicher Konservierungsverfahren von Wiesenfutter Entfeuchter-Trocknung Kaltbelüftung Bodenheu Silage Im Bezug auf Futterqualität (Inhaltsstoffe, Mikrobiologie), Energieeinsatz, Futteraufnahme, Milchleistung
Energiebedarf rel. zu Gerste 600 500 400 525 410 387 300 200 100 226 163 136 146 104 116 100 79 76 46 50 46 63 0 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)
Grundriss - Altbestand F: NEU 96 m 2
Nutzung der Sonnenenergie!?
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 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1/5 Tür offen Aufstieg u. Abstieg 6 Bodenrost 4/2 5 4/1 4/3 3/2 4/5
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
Zubau Lüfterkammer 2009/10 außenliegende Lüfterkammer Bemaßung: Grundfläche 3,7x4,0 m
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
Sonnenkollektor am LFZ Systemskizze Quelle: Sattler, 2012
Klappensteuerung Mit Endausschalter = geschlossen = offen Lichter = Positionsanzeige Automatische oder händische Steuerung möglich
Steuerung + Datenerfassung! = für die Steuerung wichtige Parameter
Steuerung automatisch/händisch Anzeigeeinheit - alt Einstellen der: - Umschalttemperatur 20/25 C Frequenzwandler begrenzt den Lüfter wenn WP eingeschaltet ist Schaltkasten mit Hauptschalter
Steuerung NEU! Einstellungen
Steuerung NEU! Fernkontrolle und steuerung via Internetzugang möglich Bessere Abstimmung zwischen Ventilator und Entfeuchter Mit Touchscreen einfachere und übersichtlichere Bedienung gegeben
Entfeuchtertrocknung Kühle, feuchte Luft oder über den Kollektor warme Luft Kondensator Verdampfer 16 kw Kompressor
Entfeuchter WP - Daten
Ventilator SR 1000
Ventilator - Kennlinien 55.000 m 3 /h 35.000 m 3 /h
Ventilatorkennlinien Heustockhöhe
Heutrocknungsanlage Rost Rosthöhe 60 cm (Unterkante) Aufleger: 50x150 Rundhölzer Abstand 60 cm Baustahlgitter CQS 100 Seitliche Abdeckung 60 cm Einblasrichtung
Heutrocknung - Einblaskanal Ca. 1,5 m Stat. Druckmessung
Materialaufwand 1.250 m 2 OSB Platten, 15 mm a 4,30-760 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
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 60 120 kwh - Ergibt 45 bis 100 kwh Einsparungspotenzial (12.000 kg TM = ca. 5 ha DW)
Arbeitsablauf Mähen optimale Abstimmung! Ab 2011 MIT Aufbereiter Zetten Drehzahl 450 480 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!
Zetten / Breitstreuen Beispiel 1: geringe Fahrgeschwindigkeit geringe Drehzahl am Kreisel - höhere Drehzahl! Beispiel 2: mittlere Fahrgeschwindigkeit hohe Drehzahl am Kreisel - langsamer fahren
Zetten Bröckelverluste und gleichmäßige Futterteilung ein Widerspruch?!
Zetten mit geringer Drehzahl!? Oberflächlich trocken Gefahr von BV - Drehzahl angepasst! unterhalb noch feucht Verteilung mangelhaft Futter zusammengedreht siehe Bild Drehzahl zu gering!?
Was sind Bröckelverluste
Aufnahme- u. Bröckelverluste (Werte in kg TM/ha) - 2011?? 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)
Bröckelverluste - Ernteverfahren 12 10 8 Werte in Prozent von 2.870 kg TM/ha entsprechen 300 l Milch/ha 100 kg TM/ha 7,5 % 11 % 6 4 2 0 Silage Belüftungsheu Bodenheu
Ladewagen Ernte 4 Messer Wiegung jeder Erntefuhre
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!
Boxenraum nutzen Grenzen! Im Versuchsbetrieb: Probleme mit zu geringer Schütthöhe ungleichmäßige Luftführung! G. Wirleitner, 2010
Gleichmäßige Einlagerung Mit Boxenüberhöhung
Warum Boxenerhöhung?
Wärmekreislauf aufschaukeln Boxenüberhöhung Wärmedämmung Abkühlung vermeiden > 20 C Klappensteuerung
Optimale Futterverteilung!!! 1(2) Tag(e) Belüftungsdauer kann eingespart werden = 500 bis 600 kwh Beispiel 4. Schnitt 2010 4. 10. Oktober
Montag 16:30 Uhr nach der Einlagerung - < 1,0 m Schütthöhe!?
Montag 16:45 Uhr nach der Einlagerung und Handverteilung
3. Tag, Mittwoch 17:30 Uhr
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!)
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 15.7. Einfuhr am 9.7.
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 100 90 Umluftklappe Lüfterkammer Außen Wassermenge in ml/min 450 400 80 350 70 300 60 250 50 200 40 30 Dienstag/Mittwoch - Sonne 150 20 10 Montag Regen/feucht, Kalt 100 50 0 0 DatumUhrzeit 04.10.201017:52 04.10.201019:53 04.10.201021:54 04.10.201023:55 05.10.201001:56 05.10.201003:57 05.10.201005:58 05.10.201007:59 05.10.201010:00 05.10.201012:01 05.10.201014:02 05.10.201016:03 05.10.201018:04 05.10.201020:05 05.10.201022:06 06.10.201000:07 06.10.201002:08 06.10.201004:09 06.10.201006:10 06.10.201008:11 06.10.201010:12 06.10.201012:13 06.10.201014:14 06.10.201016:15 06.10.201018:16 06.10.201020:17 06.10.201022:17 07.10.201000:18 07.10.201002:19 07.10.201004:20 07.10.201006:21 07.10.201008:22 07.10.201010:23 07.10.201012:24 07.10.201014:25 07.10.201016:26 07.10.201018:27 07.10.201020:28 07.10.201022:29
Entfeuchtung 1. Schnitt 2011 0,5-1,0 Liter/Minute Wasserabscheidung!
Volumenstrom 1. Schnitt 2011 Max. 0,13 m 3 /sec und m 2 Stockgrundfläche Mindestens immer noch 0,07 m 3 /sec.m 2
Rel. Luftfeuchte und Entlüfterleistung
Energieverbrauch/Kosten 2012 Schnitt 1. Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt Entf. Ausgangsdaten: Einheit Entf. Kaltbel. Praxis Entf. Kaltbel. Entf. Kaltbel. Einfuhr FM kg 13.230 4.145 38.830 18.805 9.850 14.120 6.080 TM % 56,6% 66,1% 60,2% 62,4% 75,9% 65,2% 72,8% TM i.d.box kg 7.491 2.739 23.358 11.727 7.475 9.208 4.427 Heugewicht i.d.box kg 8.465 3.095 26.395 13.251 8.447 10.405 5.002 Wasser abzutrockenen kg 4.620 997 11.982 5.326 1.258 3.536 992 Energieverbrauch: pro Tonne TM kwh 87 66 146 140 25 306 111 pro Tonne Heu kwh 77 57 129 124 22 271 97 spez.energiebed. Wasser W/kg 141 180 285 309 149 796 497 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
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)
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
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
Ausblick für 2013 - Kosten Praxisangepasste Füllmengen: mindestens 3 m Stockhöhe bei max. 40 % Restf. (Ziel: 30 35 % Restfeuchte und 4 m Stockhöhe) Mähen, Zetten, Schwaden, Ernten - Versuch Mit Erhebung des Ausgangsbestandes Ohne Beurteilung der Futterqualität und der Bröckelverluste, keine Parallelvarianten
Danke für das Interesse!