Projekt 13736/01

Entwicklung eines energieoptimierten Systems zur Heutrocknung in Bergeräumen

Projektdurchführung

VTI Thüringer Verfahrenstechnisches Institutfür Umwelt und Energie e. V.
Wittmannsgereuther Str. 101
07318 Saalfeld

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bisher wurden im überwiegenden Teil landwirtschaftlicher Einrichtungen die Lüfterschaltung für die Heutrocknung manuell ausgelöst. Auf Grund von subjektiven Einflüssen und fehlender Rückkopplung zwischen dem Trocknungszustand des Heus und der Trocknungsluftbedingungen war eine energie-optimierte Fahrweise der Lüfter nicht möglich.
Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung eines Hard- und Software-Systems für die Messung der Bedingungen im Heu und der anzusaugenden Luft, um mittels eines speziellen Steueralgorithmus daraus die Lüfterlaufzeiten zu minimieren. Ziel ist die Einsparung von Elektroenergie durch eine zielgerichtete Ansteuerung der Lüfter. Mit der Einsparung an Elektroenergie ist eine unmittelbare Senkung der Schadstoffemission verbunden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Begleitung und fachliche Anleitung bezüglich landwirtschaftstypischer Punkte erfolgte durch den Kooperationspartner Thüringer Beratungsgesellschaft für Landwirtschaft, Gartenbau und ländlichen Raum mbH. Durch diesen wurden typische Bergeräume für die praktischen Arbeiten ausgewählt.
Zunächst durchgeführte Versuche, durch Simulation der Heutrocknung in geschlossenen 0,66 m³ großen Behältnissen Basiswerte für die Bildung des Trocknungsalgorithmus zu erhalten, verliefen negativ. Zur Untersuchung der Trocknungsvorgänge in realen Heubergeräumen wurde ein funkbasiertes Temperatur-/ Feuchtemesssystem für den landwirtschaftlichen Einsatz ertüchtigt. Dieses erfasste in jedem Heustapel die Innentemperatur und Feuchte in einem Intervall von 15 Minuten. Zusätzlich wurden in der Nähe der anzusaugenden Luft ebenfalls die Temperatur und Feuchte gemessen. Diese Messwerte wurden an einen Steuerrechner geleitet, der unter Verwendung eines entwickelten Algorithmus die Lüfter so ansteuert, dass die Trocknung des Heus unter optimalen Bedingungen erfolgt. In einem mehrstufigen Verfahren, in welchem sowohl die Technik als auch der Algorithmus anzupassen waren, wurden weitere Feldversuche durchgeführt.
Die Messdatenaufzeichnungen erfolgten bei unterschiedlichen Trocknungsvorgängen in den Jahren 2001 und 2002 in Bergeräumen mit Abmessungen von 70 m x 20 m x 10 m. Der entwickelte Algorithmus basiert auf zwei Bergeräumen in Streufdorf bzw. Veilsdorf (Thüringen). Der Algorithmus wurde auf die praktische Eignung an einem Bergeraum getestet.
Zur ständigen Überprüfung und Bewertung der Messdaten wurden diese ins Internet gestellt und vom bearbeitenden Team ausgewertet. Es wurden zusätzliche Aufzeichnungen von Winddaten, Solarstrahlungsdaten und Regendaten vorgenommen. Bei der Aufstellung des Algorithmus stellte sich heraus, dass diese dafür nicht relevant sind und entfallen können.


Ergebnisse und Diskussion

Mit Hilfe des entwickelten Steueralgorithmus ist die energieoptimierte Trocknung des lose gelagerten Heus in Bergeräumen gegeben. Es kann eingeschätzt werden, dass in größeren landwirtschaftlichen Einrichtungen (mit mehr als 200 Großvieheinheiten) bis 10.000 kWh Elektroenergie jährlich einzusparen sind (ca. 25 bis 30 %). Effekte, wie die fälschlicherweise Wiederbefeuchtung von Heu durch eine falsche Fahrweise, können ausgeschlossen werden.
Zusätzlich werden Schimmelbildung und Stockflecken im Heu vermieden, was die Futterqualität erheblich erhöht.
Auf Grund der permanenten Erfassung der Temperaturwerte kann eine sich andeutende Brandgefahr rechtzeitig erkannt und signalisiert werden.
Bei Bedarf kann das verantwortliche Personal fallweise durch SMS-Meldungen auf dem Handy über irreguläre Zustände bei der Trocknung informiert werden.
Das System unterstützt die Möglichkeit, die Daten für Nachweisführung an einen Internetserver zu senden. Der Entwickler bietet hierfür Unterstützung an.
Das Steuersystem ist so ausgelegt, dass hard- und softwareseitig weitere Energiesteuersysteme anschließbar sind. Damit wird eine Gesamt-Energieverbrauchsoptimierung der landwirtschaftlichen Einrichtung ermöglicht. Die Einbindung in Intranet-Systeme ist ebenfalls gegeben.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse wurden erstmals auf der Landwirtschaftsmesse Grüne Tage Thüringen mit einem Musterkoffer und einer Messsonde präsentiert. Der Bauernverband Thüringen e. V. ist über das Projekt und dessen Ergebnisse ebenfalls informiert und hat dieses als anwendungswürdig eingeschätzt.
Im Internet ist eine Informationsseite vorgesehen. Diese ist erreichbar unter http://fd.vti-saalfeld.de/hbr/


Fazit

Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, dass sowohl die eingesetzte Gerätetechnik als auch der entwickelte Trocknungsalgorithmus für lose eingebrachtes Heu einsetzbar sind. Die Energieeinsparungen konnten bestätigt werden.
Zur Zeit geringe Nachfragen ergeben sich insofern, dass aus Kostengründen landwirtschaftliche Einrichtungen auf Ballentechnologie umsteigen. Konsultationen mit unterschiedlichen Fachleuten zeigen jedoch, dass aus ernährungsphysiologischen Gründen die lose Heulagerung auch weiterhin eine große Bedeutung behält. Der Kostenvorteil der Ballentechnologie verkleinert sich, wenn eine optimierte Trocknungstechnologie für die lose Trocknung zur Verfügung steht. Es sollte geprüft werden inwiefern die Trocknung und Überwachung von eingelagerten Ballen ebenfalls mit dem entwickelten System ermöglicht werden kann. Durch überschaubare Modifikationen am Algorithmus und der Messtechnik ist dieses gut vorstellbar. Die bereits genannte Selbstentzündungsgefahr steht bei dieser Technologie noch stärker im Vordergrund als bei der losen Heueinlagerung. Dieses Problem würde ebenfalls gelöst.