Einleitung - Agroscope...2017/02/23 · Eidgenössisches Departement für Wirtschaft, Bildung und...
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Eidgenössisches Departement für
Wirtschaft, Bildung und Forschung WBF
Agroscope
Einleitung
Robert Kaufmann
ETH-Zürich, Frühlingssemester 2017
Agrartechnik II/ Innenwirtschaft
4ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
R. Kaufmann | © Agroscope Tänikon
Unsere Philosophie – Das Denken in Systemen
Agricultural and Biosystems Engineering (ABE) – zu
Deutsch Agrarsystemtechnik
…. is a field of engineering which …
• …. integrates engineering science and design with applied
biological, environmental and agricultural sciences.
• …. represents an evolution of the Agricultural Engineering
discipline applied to all living organisms.
Therefore, Biosystems Engineering is ‘the branch of
engineering that applies engineering sciences to solve
problems involving biological systems”.
5ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Beispiel Milchproduktionssystem
Milchkühe Milch
Kälber
Hofdünger
Acker-
Futterflächen
KW, OA
Gebäude, Einrich-
tungen Stall (inkl.
Energie, Wasser)
Betriebsmittel Tier
(Futter, Stroh, ..)
inkl. Tierzukauf
Maschinen
Aussenwirtschaft
Dienstleistungen
Tier (Arzt ..)
Dienstleistungen
Pflanze (LU etc.)
Betriebsmittel
Pflanze (Saatgut,
Dünger N,P, PSM)
Jungvieh
Futterflächen
NW, Weiden
Emissionen
(Nx, Geruch)
Aus-/Abschwem-
mung (N,P, PSM)
Verkäufe:
Milch, Kühe,
Kälber,
Jungvieh
Verkauf:
Ackerfrüchte,
Raufutter
Zu-/Verpacht
Familien-AK bzw.
VB-Leitung
Direktzahlungen /
AdministrationDienstleistungen
Betrieb (BH,
Beratung)
Angestellte
(Melker)
Pool Arbeit
Betriebsleitung
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Milchproduktion - Innenwirtschaft
Milchkühe Milch
Kälber
Hofdünger
Acker-
Futterflächen
KW, OA
Gebäude, Einrich-
tungen Stall (inkl.
Energie, Wasser)
Betriebsmittel Tier
(Futter, Stroh, ..) inkl.
Tierzukauf
Maschinen
Aussenwirtschaft
Dienstleistungen
Tier (Arzt ..)
Dienstleistungen
Pflanze (LU etc.)
Betriebsmittel
Pflanze (Saatgut,
Dünger N,P, PSM)
Jungvieh
Futterflächen
NW, Weiden
Emissionen (Nx,
Geruch)
Aus-/Abschwem-
mung (N,P, PSM)
Verkäufe:
Milch, Kühe,
Kälber,
Jungvieh
Verkauf:
Ackerfrüchte,
Raufutter
Zu-/Verpacht
Familien-AK bzw.
VB-Leitung
Direktzahlungen /
AdministrationDienstleistungen
Betrieb (BH,
Beratung)
Angestellte
(Melker)
Pool Arbeit
Betriebsleitung
7ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Technik Innenwirtschaft – Was ist das? Beispiel Entmistungs-, Liegeboxenreinig-ungs- und Einstreuroboter
Quelle: http://www.lfl.bayern.de/ilt/tierhaltung/rinder/082663/index.php
8ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Ziele Teil Innenwirtschaft
• Überblick über technische Systeme der Innen-
wirtschaft im Zusammenhang mit Futterkonservier-
ung, -umschlag sowie Fütterung, Melken und Hof-
dünger-Handling liegt vor.
• Möglichkeiten, Einsatzgrenzen und Nebenwirk-
ungen des Technikeinsatzes sowie das Zusammen-
wirken mit baulichen Massnahmen sind bekannt.
• Auswirkungen von Verfahrensänderungen auf
Betriebskonzept, Arbeits- und Betriebswirtschaft und
Umweltwirkung im Sinne Nachhaltigkeitsbe-
wertung sind abschätzbar.
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Technik, Arbeitszeitbedarf und Massen-umschlag: Kernthemen in der Tierhaltung
Quelle: Agrarbericht 2004
0
20
40
60
80
100
120
Eimermelkanlage Rohrmelkanlage Melkstand MelkroboterArb
eit
sze
itb
ed
arf
je K
uh
u. Ja
hr
[AK
h]
0
15
30
45
60
75
90
Ha
nd
-Ma
ss
en
um
sch
lag
je K
uh
u. Ja
hr
[t]
Melken Restarbeit Füttern Misten Masse/Kuh
Kurzstand 20 KüheEimermelkanlage
2 Melkeinheiten
Motormäher,
Ladewagen
120 WeidetagePortionenfütterung
Futterrüsten von
Hand
Kurzstand 25 Kühe
Rohrmelkanlage
3 Melkeinheiten
Frontmähwerk,
Ladewagen
180 WeidetageFuttermischwagen
Greiferkrananlage
Boxenlaufstall 50 KüheAMS, Einboxenanlage
Frontmähwerk,
Ladewagen
180 Weidetage
Futtermischwagen
Boxenlaufstall 35 Kühe
Tandem-Melkstand 2 x 2
Frontmähwerk,
Ladewagen
180 Weidetage
Futtermischwagen
350 t/a630 t/a
650 t/a
2100 t/a
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Stoffprogramm Innenwirtschaft
1. Modul: Futterkonservierung - Heubelüftung
2. Modul: Silagetechnik
3. Modul: Ein-/Auslagerungs- und Futtervorlagetechnik
4. Modul: Elektronik im Stall (Digitale Landwirtschaft, Smart Farming, Farming 4.0)
5. Modul: Hofdüngertechnik/Emissionen (S. Schrade)
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Agroscope
Modul 1: Futterkonservierung –Heubelüftung
Robert Kaufmann
ETH-Zürich, Frühlingssemester 2017
12ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Gliederung Modul 1: Futterkonservierung - Heubelüftung
• Grünland Schweiz - Konservierungsansprüche
• Bauweisen von Heulager
• Grundlagen Trocknung
• Trocknungsverfahren Systemübersicht
• Heubelüftung am Stock
• Sonnenkollektoren zur Luftvorwärmung
• Kombination Photovoltaik und Heubelüftung
• Grossballen-Trocknung
13ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Heubelüftung – Gründe?
• Klima
• Konservierungsverluste
• Silofreie Milch
• Qualitätslabel
Grasmilch, Heumilch
14ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Grünland Schweiz –Konservierungsansprüche
Quelle: Gruyère AOC
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Klimatische Voraussetzungen: Niederschlagshäufigkeit
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Wetterrisiko - Erntegelegenheiten
Quelle: W. Luder (2002: Betriebswachstum im Berggebiet - Heuernte organisieren. Agrarforschung 9(10)
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Feld- und Lagerungsverluste
System Futterqualität Feldverluste in %des Bruttoertraqs
Lagerungsverluste in% des Feldertrags
Eingrasen Futter von sehr hoher Qualität 2 %
Futter von guter Qualität 5 % 1 %
Futter von mässiger Qualität > 10 % 3 %
Weiden gute Weidetechnik (Mähweide),intensiv
15 %
gute Weidetechnik(Dauerweide), intensiv
25 %
mässige Weidetechnik 30 %
schlechte Weidetechnik >35 %
Künstliche Trocknung ohne Anwelken 5%
leicht angewelkt 10%
Silieren gute Verhältnisse 5 % 5 %
mittlere Verhältnisse 10 % 15 %
schlechte Verhältnisse > 20 % >30 %
Heubelüftung gute Verhältnisse 5% 3%
mittlere Verhältnisse 15% 6%
schlechte Verhältnisse 25% 10%
Bodentrocknung gute Verhältnisse 10% 2%
mittlere Verhältnisse 20% 5%
schlechte Verhältnisse 30% 10%
Futterkartoffeln,Futterrüben,Zuckerrübenschnitzel
normale Lagerungschlechte Lagerung
5%20%
Ca. 90 %
Ca. 56 %
Ca. 92 %
Ca. 63 %
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• Bodentrocknung
• Belüftung
• Kalt
• Warm
• künstliche Trocknung
• Silieren
• Reinsilagen
• Mischsilagen
• Feuchtgetreide
• Flüssigkonservierung
Systemübersicht Konservierungs-verfahren
• Gras
• Mais
• Ganze Pflanze
• CCM
• Hackfrüchte
• Zucker-/Futterrübe
• Kartoffeln
• Getreide/Körnermais
• Nebenprodukte
• Biertreber
• Zuckerrübenschnitzel
Futterarten Konservierungsverfahren
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Bauweise der Heulager
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Moderne Heubelüftungsanlagen
Heubelüftungsanlage mit Photovoltaikpanels: Die elektrische und
thermische Nutzung der Sonnenenergie erlaubt eine klimaschonende
Heutrocknung.
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Heubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
21ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Links zu nützlichen Informationen
• Allgemeine Publikationssuche auf Agroscope
• Baumgartner. 1991 A – Z der Heubelüftung
• Aschauer, Nydegger et al. 2014 Richtlinien
Heubelüftungsanlagen. Agroscope Transfer | Nr. 38
• Hofeigene Heubelüftungsanlage LfL Bayern
• Christof Baumgartner 2016 Effiziente Heutrocknung
22ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Anordnung von Bergeräumen: längsseitig
Vorteile:
• Futter kann mit dem
Heukran vorgelegt
werden
• Tenn, wenn breit genug
kann als Abladeplatz
genutzt werden
Nachteile:
• Grosse Spannweiten
> teure Dachstrukturen
• Keine Trennung
zwischen Kalt- und
Warmbereich
LmZ, FAT: Bauen in der Landwirtschaft
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Deckenlastige Lagerung
Vorteile:
• Einfach zu isolieren (Warmstall)
• Wenig Bauland beansprucht
Nachteile:
• Spätere Umnutzung beschränkt vor allem bei Betondecke
• Heu-Vorlage von Hand
• Rationelle Einlagerung von Heu bedingt Hocheinfahrt
LmZ, FAT: Bauen in der Landwirtschaft
Veraltet!
v.a. Berggebiet
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Grundlagen Trocknung
Quelle: Firma Betz, Deutschland
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Prinzipien der Heubereitung
• Haltbarkeit dank Trocknung:
• Mikroorganismen (z.B. Schimmel) brauchen
Wasser zum Überleben
• Heu ist lagerstabil ab 84 % TS
• Trocknungsprinzipien:
• Die Abtrocknung von Heu basiert auf der
Wasseraufnahmefähigkeit von Luft
• Trockene und warme Luft hat eine höhere
Wasseraufnahmefähigkeit als feuchte und kalte
Luft
26ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Lag
eru
ng
ste
mp
era
tur
Lagerungsdauer
Abtrocknung und Verderb
°C
40
30
20
10
0 40 80 120 160 h
Schimmel
Quelle: Eimer et al (1981):
Verderb durch Schimmel als Grenzbedingung für die
Halmgut-Satztrocknungsanlagen. Grundlagen der Landtechnik 31/1
27ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Notwendiger Wasserentzug
340
193
120
7647
2610 0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
20 30 40 50 60 70 80 90
Ausgangs-TS-Gehalt des Futters
Quelle: Nydegger, 2007 angepasst nach Baumgartner
Abzutr
ocknendes W
asser
in k
g/1
00 k
g H
eu
28ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Temparaturabhängkeit bei der Wasseraufnahme
Achtung:
Heustock
reagiert
adiabatisch –
Luft kühlt
sich bei
Abtrocknung
ab!
29ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Wasseraufnahmefähigkeit von Luft
• Lufttemperatur Umgebung LU (°C)
• Anfangsfeuchte AF (%)
• Endfeuchte der Luft EF (%)
• Aufwärmung der Zuluft LA (Ölofen, Sonnenkollektoren) (°C)
• Barometerstand
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i-x-Diagramm nach Mollier (1)
Annahmen:
• AF 60 %
• EF 85 %
• LU(Umgebung) 20 °C
• LA(aufgewärmt) 26 °C
1.2 2.1
Wasseraufnahme-
vermögen:
Gramm/m3 Luft
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i-x-Diagramm nach Mollier (2)
1.2 2.1
Wasseraufnahme-
vermögen:
Gramm/m3 Luft
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Systemübersicht Trocknungsverfahren
33ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Systemübersicht Heukonservierung
Feldpressen
Loseumschlag
Kaltbelüftung
Warmbelüftung
• Warmluftofen
• Zulufterwärmung mit
Sonnenkollektoren
Belüftung mit
Luftentfeuchter
Rundballenbelüftung
Futterart Verfahren Produkt
Pressballen (HD,
Rund-, Quaderballen)
Heu- und Emd
am Stock
Rundballen
Bodenheu
Belüftungsheu
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Traditionelles Verfahren der Heutrockung I
Traditionelle Heutrocknungseinrichtungen (Österreich)
Quelle: Euroaltas Quelle: Österreichischer Bericht der
IST-Bestandsanalyse
35ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Traditionelle Heulagerung: Triste
36ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Heubelüftung am Stock
Initiative Heubelüftung:
http://www.agroscope.admin.ch/tierhaltung/06683/06942/index.html?lang=de
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Verbreitung Heulagerungstechnik
Technik 1985 1990 1996 2003*) 2007
Heubelüftungen 38 954 43 561 44 833 Leicht steigend
---
Sonnen- kollektoren
652 1 534 2 140 3 360 3 393
Greiferscheune 2 918 4 776 8 836 13 419 ---
Quelle: Eidg. Betriebs- und Landwirtschaftszählung
* Hochrechnung Stichprobenerhebung und Trendschätzung. Erst März 2012 sind wieder aktuelle Zahlen vom
BFS zu erwarten.
38ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Elemente einer Heubelüftung mit Sonnenkollektor
Luftführung: orange/rote Pfeile = Zuluft, blaue Pfeile = wassergesättigte Abluft
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Hubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
39ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Planung einer Heubelüftungsanlage
• Bestimmung Heustockvolumen, -fläche und Funktionsmasse
• Lüfterwahl
• Dimensionierung der Luftkanäle / Rost und Einwandungen
• Steuergeräte/Luftdruckkontrolle
40ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Faustzahlen für die Dimensionierung• Stockfläche: 6 bis 10 m2/GVE oder 14 bis 24 m2 belüftete
Fläche/Schnitthektar
• Erste Mindestbeschickungshöhe: 1 bis 1,5 m
• Maximale Boxenflächen 250 bis 300 m2
• Rechteckige Formen: Verhältnis Breite zu Länge max. 1,5
• Gegendruck je m Stockhöhe (statisch): 100 bis 240 Pa
(spezifischen Volumenstrom von 0,11 m3/s und m2). Druck-
verluste: Sonnenkollektor (ca. 75 bis 120 Pa), Entfeuchter
(ca. 70 bis 100 Pa), Wärmetauscher (ca. 50 bis 80 Pa)
• Spezifischer Volumenstrom (z.B. 0,11 m3/s*m2 belüftete
Fläche)
• Ventilator-Antriebsleistung: 11 kW je 100 m2 belüftete Fläche
oder 0,75 kW pro ha Schnittfläche
• Empfehlung: Im Heuet ganze Fläche nutzen. Sehr hohe
Heustöcke (6 m oder höher) vermeiden (Druckverluste)
41ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Einflussfaktoren Lagerbedarf
Futteranfall
Feldverluste
Futterertrag
Konservier-
ungsverluste
Lagerbedarf
Raumge-
wichte
Verkauf ab „Feld“ Verkauf ab Lager Futterzukauf
Futterbedarf
Ration
Tierbestand
Fütterungs-
dauer
Fütterungs-
verluste
42ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Raumprogramm: Einflussfaktoren Heustockvolumen (gerechnet nach Fütterungsbedarf)
BV = RH * GVE * DW * 100 9.5*50*180*100
= 871 m3
RG * TS 128*88
BV = Belüftungsstock-Volumen (m3)
RH = Heu (belüftet) in der Ration (kg TS/GVE u. Tag)
TS = TS-Gehalt des lagerfähigen Heus (in der Regel 88 %)
GVE = Anzahl mit Heu gefütterter Grossvieheinheiten
DW = Dauer der Winterfütterungsperiode (Tage)
RG = Raumgewicht (kg Heu/m3)
TS = TS-Gehalt des lagerfähigen Heus (in der Regel 88 %)
Beispiel: Silobetrieb mit Heubelüftung
43ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Raumgewichte: Im Fussbereicham höchsten!
Proben von 24 Stöcken Quelle: Baumgartner (1995): Das Raumgewicht von Heu. FAT-Berichte Nr. 471
44ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
R. Kaufmann | © Agroscope Tänikon
Planung einer Heubelüftungsanlage
• Bestimmung Heustockvolumen, -fläche und Funktionsmasse
• Lüfterwahl
• Dimensionierung der Luftkanäle/ Rost und Einwandungen
• Steuergeräte/Luftdruckkontrolle
45ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Radialventilatoren, der Standard
Quelle: Firmenbilder Barth-Lüfter
46ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Quelle: Firmenbilder Barth-Lüfter
47ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Statischer Druck bei Wiesenheu in Boxen
49ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Lüfterleistung bei Druckunterschieden
22.1
19.7 19.7
22.1
16.3
13.7 14.1
17.7
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
BARTH SUMAG WILD ZUMSTEIN
Fabrikat
m3/s
Messung 5 mbar
Messung 8 mbar
Max. 24.2
Opt. 22.0
Min. 19.8
Min. 14.0
Quelle: U. Wolfensberger. Fachtagung Landtechnik, 27. Februar 2008 | Heulüfter-Vergleichsprüfungen
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Planung einer Heubelüftungsanlage
• Bestimmung Heustockvolumen, -fläche und Funktionsmasse
• Lüfterwahl
• Dimensionierung der Luftkanäle / Rost und Einwandungen
• Steuergeräte / Luftdruckkontrolle
52ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Konstruktive Details
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Heubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
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Sonnenkollektor (Dachabsaugung)
Sparrendach mit
obenliegendem
Sammelkanal
Pfettendach mit
mittigem Sammel-
kanal in der Breite
eines Binderfeldes
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Heubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
54ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Sammelkanal
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Lüfter in Sammelschacht
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Dachquerschnitt eines Sonnenkollektors
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Heubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
57ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Planung einer Heubelüftungsanlage
• Bestimmung Heustockvolumen, -fläche und Funktionsmasse
• Lüfterwahl
• Dimensionierung der Luftkanäle / Rost und Einwandungen
• Steuergeräte / Luftdruckkontrolle
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Steuerung/Überwachung des Belüft-ungsstocks
• Elemente:
• Schaltuhr
• Steuergerät (Schaltuhr + Hygrostat)
• Steuerautomat (Messung der Abluft)
• Bedienung der Anlage
• Dauerbetrieb am Anfang
• Intervall nach Bedarf
• Luftdruckkontrolle
Speicherprogrammierbare
Steuerung (Barth)
Messen des
statischen
Druckes. Ein
Schlauchende
wird unterhalb
des Boxenrostes
verlegt, 1 mm
Wassersäule
entspricht ca.
10 Pa.
59ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Praxisbeispiel 1: Heustock in Stall integriert
Bronschhofen (CH):
Neuerstellung der Ökonomiegebäude (Heulager unter dem selben Dach)
3000 m3 Heulager: reicht bei 30 m3 pro GVE für 100 GVE
Geschätzter Aufpreis zum Stall ohne Heulager: ca. Fr. 500 000.-
(5000.-/GVE)Quelle: Nydegger, 2007
60ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Praxisbeispiel 2: In Stall integriert
Le Brouillet (CH):
Integriertes Heulager (2100 m3) mit Sonnenkollektor aus Blech.
Quelle: Nydegger, 2007
61ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Beispiel 3: Schnitt
Quelle: Nydegger, 2007
62ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Praxisbeispiel 3: Separate Halle
Überlingen (D):
Neuerstellung einer separaten Heuhalle neben dem Stallgebäude
3600 m3 Heulager: reicht bei 30 m3 pro GVE für 120 GVE
Erstellungskosten inkl. Erschliessung: Fr. 650 000.- (5400.- / GVE)
Quelle: Nydegger, 2007
63ETH FS 2017 Agrartechnik II | Technik Innenwirtschaft - Modul 1: Futterkonservierung – Heubelüftung
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Kombination Photovoltaik und Heubelüftung
• Solarstrahlung
• Gebäudeausrichtung
• Verschattung
• Beispiele (In- und Auf-Dach-Anlagen)
• Kombiniert mit Heubelüftung
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(Quelle: Meteotest)
Einstrahlungskarte Schweiz (kWh/m2 und Jahr)
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Sonneneinstrahlung je nach Wetterlage
Sonneneinstrahlung und Leistung einer Photovoltaik-Anlage bei
unterschiedlichen Wetterbedingungen
An einem bewölkten Sommertag mit einem diffusen Anteil von 80 % kann
der Wert der Einstrahlung durchaus noch 300 W/m² ausmachen.
Leistung
in Watt
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Sonnenstand
21.03./23.09. => 43°
21.12. => 20°
21.06. => 66°
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Solarertrag nach Ausrichtung
An- und AufbaumöglichkeitenAusrichtung
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Auf – Dach - Anlage
Scheune in Stalden, OW, 125 kWp Photovoltaikanlage
• herkömmliche Dacheindeckung unter Panels
• reine Stromproduktion (ohne thermische Nutzung)
• Panelneigung unabhängig von Dachneigung
• konstante Hinterlüftung der Panels => besserer
elektrischer Wirkungsgrad der Panels
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Beispiel Auf – Dach - Anlage
• Panelneigung frei wählbar
• Bessere Zugänglichkeit der
einzelnen Panels
• Optimale Hinterlüftung
• Panels sind Windexponierter
• Schneerückhalt durch Panelreihen
• Schattenwurf durch Panelreihen
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Hinterlüftung Photovoltaikanlage
In – Dach – Anlage ohne thermische Nutzung
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-4.00
-3.50
-3.00
-2.50
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
20 18 16 14 12 10 8 6
Abstand PV-Unterdach cm
Ele
ktr.
Lei
stu
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lust
%
.
60
61
62
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65
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67
68
Mo
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atu
r °C
.
Verlust el. Leistung %
Modultemperatur °C
20°
Einfluss Abstand PV – Unterdach beinatürlicher Lüftung
X =
Quelle: L. van Caengem
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Varianten für den Sammelkanal
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Energie durch und für die Landwirtschaft!
Durch energieautarke Gebäude ……….
……. zeigt sich die Landwirtschaft voller Energie!
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• Kaltbelüftung (ältere Anlagen)
• Erwärmung Zuluft:
• Sonnenkollektoren (heute Standard
• Ölofen
• andere (Holzheizung, Abwärme)
• Trocknung (Erwärmung) Zuluft:
• Luftentfeuchter-Wärmepumpe
Luftkonditionierung zur Erhöhung der Trocknungskapazität
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Heizkanone
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Warmluftofen und Leistungsbedarf
Warmluftofen für Hackgut Erforderliche Heizleistung bei
Schlechtwettereinsatz (Faustzahl
Heizleistung bei Warmbelüftung:
12,5 kW je m3/s Ventilator-Volumen-
strom und 10 °C Anwärmung
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Heubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
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Sicherheitstechnische Vorschriften
• Direktbefeuerte Lufterhitzer, die im Freien aufgestellt werden,
sind von Bauten und Anlagen mindestens 3 m entfernt zu
halten. Im Gebäudeinnern hat die Aufstellung in separaten
Heizräumen mit Feuerwiderstand EI 60 (nbb) zu erfolgen…..
• Bei Lufterhitzern für feste und flüssige Brennstoffe dürfen die
Abgase nicht durch das Trockengut geleitet werden…..
• Der Lufterhitzer ist mit dem Heubelüfter so zu verriegeln,
dass das Feuerungsaggregat nur betrieben werden kann,
wenn der Heubelüfter läuft…..
• Zwischen der Mündung des Warmluftrohres und dem
Heubelüfter ist ein Sicherheitsabstand von 0.5 m einzuhalten.
Die Temperatur der Mischluft nach dem Heubelüfter darf
40°C nicht übersteigen.
Quelle: Ausschnitt Regelung nach Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen (VKF)
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Luftentfeuchter
Schema eines Luftentfeuch-
ters (Luftfluss s. Pfeile)
Schema einer Luftentfeuchtung im
Hauptstrom mit Umschaltklappe
(Luftfluss s. Pfeile)
Quelle: Aschauer, Nydegger et al. Richtlinien Heubelüftung. Agroscope Transfer | Nr. 38, 2014
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Trocknung von Rundballen
• Machbarkeit
• Wirtschaftlichkeit
Siehe auch: Martin Holpp, 2004:
Trocknung von Rundballen – Machbarkeit
und Wirtschaftlichkeit, FAT-Bericht Nr. 616Quelle: Bio-Heu, Deutschland
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Weshalb Rundballen trocknen?
• Nutzung rationeller
Grossballentechnik
auch für Heubetriebe
in Siloverbotszone
• Flexibilität bei
Betriebserweiterung mit
geringen Investitionen
Quelle: Martin Holpp, Fachtagung Landtechnik,10.03.2004
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System Tecnolam
• Obenbelüftung mit Hauben
• Ventilatorantrieb durch Elektromotor
• Luftanwärmung mit Ölheizung
• erweiterungsfähig
Quelle: Martin Holpp, Fachtagung Landtechnik,10.03.2004
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Trocknungsqualität
• Beobachtungen
• ungleichmässige Abtrocknung
• harte Zonen generell
problematisch
• schlechte Kontrolle des
Trocknungsprozesses
• Einfluss des Pressentyps und
der Grad der Pressung
• Folgerungen
• min. 65 % TS beim
Pressen
• gleichmässige Dichte
von ca. 100 kg/m3 TM
• bei Trocknungsende
Ø min. 90 % TS
• Ballen wenden
Geba
V Ø 1.2 mTecnolam
V Ø 1.5 m
Tecnolam
F Ø 1.2 m
Inventagri
V Ø 1.5 m
Inventagri
F Ø 1.2 m Legende
TS 80-88 %
TS > 88 %
TS < 80 %
Quelle: Martin Holpp, Fachtagung Landtechnik,10.03.2004
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• Im ersten Schnitt
• am meisten Futter
• grösstes Wetterrisiko
• zwei bis vier Ernte-
gelegenheiten
• TS-Gehalt bestimmt
• Trocknungsdauer
• max. Erntemenge
• benötigte Erntetage
Anlage grosszügig auslegen !
0
10
20
30
40
0 5 10 15 20
Be
nö
tig
te E
rnte
-/T
roc
kn
un
gs
tag
e
Erntefläche ha / Anzahl Rundballen
trocken in 24 h
trocken in 16 h
trocken in 8 h
Ausgangsbasis:
Kapazität 8 Plätze
Ertrag 1. Schnitt 30 dt/ha
5/65 10/130 15/195 20/260
Dimensionierung
Quelle: Martin Holpp, Fachtagung Landtechnik,10.03.2004
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Rundballentrocknung unterdach
Quelle „Richtlinien zur Trocknung von Rundballen“ Agroscope transfer Nr. 91 / 2015
Schema einer Rundballentrocknung mit Untenbelüftung und
Dachabsaugung mit Luftentfeuchtung.
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Rundballentrocknung unterdach –Beschickung mit Frontlader
Zweireihige Anlage mit Bodenkanal, darüberliegende dritte Ballenreihe
Quelle „Richtlinien zur Trocknung von Rundballen“ Agroscope transfer Nr. 91 / 2015
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Rundballentrocknung unterdach
Quelle „Richtlinien zur Trocknung von Rundballen“ Agroscope transfer Nr. 91 / 2015
Links zweireihige Anlage mit Betonkanal und Rollplane an der Gebäude-
aussenseite; rechts Anlage mit fixem Blechkanal/Zwischenringen.
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Resümee
• min. TS-Gehalt im Schwad
Rundballen 65-70 % Loseheu ~ 50 %
• min. TS-Gehalt nach der Trocknung
Rundballen > 90 % Loseheu ~ 88 %
• Trocknung von Rundballen im absätzigen Verfahren verursacht
einen Flaschenhals
Degressive Effekte können nicht realisiert werden
• Trocknung von Rundballen bietet hinsichtlich Verfahrensleistung,
Arbeitszeitbedarf, Energieverbrauch, Flexibilität und
Gesamtkosten keine Vorteile
Quelle: Martin Holpp, Fachtagung Landtechnik,10.03.2004