Energieverbrauch und Einsparpotenzial im Sauenstall · PDF fileWilhelm Menken, Menken & Drees,...

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Energieeinsparung im Sauenstall Energieverbrauch und Einsparpotenzial im Sauenstall Bernhard Feller, Landwirtschaftskammer NRW Mit korrekter Einstellung der Regelgeräte die Luftraten dem Bedarf anpassen Rolf Feldmann, Landwirtschaftskammer NRW Energiesparene Ventilatoren und Abluftsysteme Wilhelm Menken, Menken & Drees, Lüftungstechnik, Coesfeld Luft-Luft-Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung Heinrich Dönselmann-Theile, HDT-Anlagenbau, Diepholz ab 10 Uhr: ab ca. 11 Uhr und nachmittags: Beratung in der Baulehrschau, Führung durch die Stallanlagen Energieverbrauch und Einsparpotenzial im Sauenstall Bernhard Feller Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen

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Januar 2004

© Bernhard Feller 1

Energieeinsparung im Sauenstall

Energieverbrauch und Einsparpotenzial im Sauenstall Bernhard Feller, Landwirtschaftskammer NRW

Mit korrekter Einstellung der Regelgeräte die Luftraten dem Bedarf anpassen

Rolf Feldmann, Landwirtschaftskammer NRW

Energiesparene Ventilatoren und AbluftsystemeWilhelm Menken, Menken & Drees, Lüftungstechnik, Coesfeld

Luft-Luft-Wärmetauscher zur WärmerückgewinnungHeinrich Dönselmann-Theile, HDT-Anlagenbau, Diepholz

ab 10 Uhr:

ab ca. 11 Uhr und nachmittags:Beratung in der Baulehrschau, Führung durch die Stallanlagen

Energieverbrauch und Einsparpotenzialim Sauenstall

Bernhard FellerLandwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen

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Energie im Schweinestall:Strom: für Beleuchtung und für den Antrieb von Motoren in

Fütterungsanlagen, Ventilatoren, Hochdruckreinigern, Entmistungen und Güllepumpen

Bereitstellung durch EVU und/oder BHKW

Kennzeichen: gleichmäßige Abnahme mit geringen Leistungsspitzen

Wärme: zum Ausgleich der Wärmeverluste durch das Stallgebäude und durch die Lüftung zur Beheizung des Ferkelnestes

Bereitstellung durch Heizungsanlage mit Heizöl, Flüssiggas, Erdgas, regenerative Brennstoffe, BHKW

Kennzeichen: geringe Leistung im Sommerhohe Leistung im Winter

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Tagesgang des Elektro-Energieverbrauches

0

2

4

6

8

10

12

14

1 4 7 10 13 16 19 22

Mehr oder weniger gleichmäßige Leistungsabnahme mit geringen Spitzen

kW

Zeit

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Jahresgang des Heiz-Energieverbrauches

Hohe Leistung wenig Stunden

Geringe Leistung viel Stunden

15 kW

120 kW

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Strombedarf in der Schweinehaltung

Abferkelstall:Lüftung: Strom 40 – 45 kWh/Platz

Infrarotlampe: Strom 7 – 11 kWh/Wurf

Ferkelaufzucht

Strom 1 - 4 kWh/Ferkel

Schweinemast

Strom 20 - 40 kWh/Mastschwein

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Elektroenergieverbrauch in der Sauenhaltung

4%

59%2%

35%Lüftung

Fütterung

Reinigung

Beleuchtung

insgesamt 90 kWh je Sauenplatz und Jahrohne Heizenergie

Büscher et al. 2005

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Energieeinsparung in der Lüftungsanlage

Optimierung der Zu- und Abluftkanäle

Sauberkeit der Lüftungsanlage

Abstimmung Ventilator und Regelung

Energiesparende Ventilatoren

Anpassen der Luftraten an den Lüftungsbedarf

Gruppenschaltung von VentilatorenDatafan Plus – System (EMI) natural flow (Fancom)

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transformatorische Regelung

elektronischeRegelung

Ventilator mit EC Motor

Ventilator mit EinphasenWechselstrom Motor

Drehzahl

spez

ifisch

e Le

istu

ngsa

ufna

hme

W/1.000 m³u.h80

60

40

20

00 400 600 800 1000 1200 1400 min

transformatorischeRegelung mit Dreidraht

Quelle: Niethammer

Leistungsaufnahme verschiedener Regelungen

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Leistungsaufnahme zweier Ventilatoren

Niethammer, DLG

Vollast 8.760 h/a 100 €

Teillast 8.760 h/a 78 €

Vollast 8.760 h/a 87 €

Teillast 8.760 h/a 92 €

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Lüfterlaufleistung

0

10

20

30

40

50

5 bis 20 20 bis 40 40 bis 60 60 bis 80 80 bis 90 über 90

Istwert der Lüftung %

Abteil1 Abteil 2Abteil 3 Abteil 4Abteil 5

% der Jahresstunden

40 43 12 4 1 1 %% der Jahresstunden

80 % 20 %

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21 390100

790

403

8 620100

46,8100

Quelle:S. Pedersen, DK, SJF, 1999

Drehzahl min-1 821 814 805 832Leistungs-aufnahme

W 390 390 401 378

Volumen-strom

m3 /h%

5 87068

6 09071

9 410109

10 930127

SpezifischerVolumenstrom

m3/kWh%

15 05070

15 62073

23 470110

28 920135

SpezifischeLeistungs-aufnahme

W / 1000 m3

h-1

%

66,4142

64137

42,691

34,674

Abluftgestaltung und Energiekonsum

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Strombedarf für Fütterungsanlagen:

nach G. Schmitt-Pauksztat, W. Büscher, Bonn, ergänzt

Seilförderer: 1,08 Wh/kg Trockenfutter 20,6 Ct/Sau

Flüssigfütterung: 2,97 Wh/kg Trockenfutter 56,7 Ct/Sau

Druckluft: 18,81 Wh/kg Trockenfutter 359,2 Ct/Sau

Spiralförderer: 0,25 Wh/kg Trockenfutter 4,7 Ct/Sau

Abruffütterung: 1,21 Wh/kg Trockenfutter 23,1 Ct/Sau

Futterbedarf 12,5 dt/Sau und Jahr, 15,28 Ct/kWh

Jahreskosten pro Sau für den Futtertransport

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Einsparung durch Tarifgestaltung

Energieverbrauch: 55.000 kWh Strom/Jahr

IST: HT-Zeit 4:00 bis 22:00 Uhr 18 Stunden je Tag 15,28 Ct/kWhNT-Zeit 22:00 bis 4:00 Uhr 6 Stunden je Tag 9,37 Ct/kWhStromkosten: 7.591 €/a

Plan: HT-Zeit 6:00 bis 19:00 Uhr 13 Stunden je Tag 16,28 Ct/kWhNT-Zeit 19:00 bis 6:00 Uhr 11 Stunden je Tag 10,37 Ct/kWh+ Wochenende, Feiertage: 24 Stunden je TagStromkosten: 6.435 €/a

Einsparung durch Tarifgestaltung: 1.156 €/a

- 15%

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Heizenergieverbrauch in der SchweinehaltungSauenstall:Ferkelnest: Strom 40 – 45 kWh/Wurf

WW 65 – 70 kWh/Wurf

Infrarotlampe: Strom 7 – 11 kWh/Wurf

Raumheizung: 60 – 80 kWh/Platz

Ferkelaufzucht

Heizung: 20 – 28 kWh/Ferkel

Schweinemast

Heizung: 20 – 28 kWh/Mastschwein

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Wärmebedarf je Stallplatz und JahrAbferkelstall:Ferkelnestbeheizung: 680 kWh/Platz

Raumheizung: 180 kWh/Platz

Deck- und Wartestall: 160 kWh/Platz

Sauenstall: 330 kWh/Platz

Ferkelaufzucht: 170 kWh/Platz

Schweinemast: 70 kWh/Platz

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Wärmebedarf eines Sauenbetriebes ca. 330 Sauen

Abferkelstall: 80 Abferkelbuchten 68.800 kWh

Deck- und Wartestall: 260 Plätze 18.200 kWh

Ferkelaufzuchtstall: 1.300 Plätze 217.600 kWh

Gesamtwärmebedarf: 305.000 kWh

Dies entspricht einer Heizölmenge von: ca. 34.000 l

oder ca. 18.000 € (0,53 Ct/l)

oder ca. 54 €/Sau

Anteil an den Direktkosten: ca. 6 – 8 %

Anteil an den Gesamtkosten: ca. 3 – 5 %

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Nutzenergiebedarf bis zum 21. Lebenstag

64 kWh

43 kWh

243 kWh

98 kWh

Nutzenergie je Wurf

3,39 €Polymerbetonplatten Warmwasser

5,98 €Kunststoffplatten

elektrisch

13,58 €Gasinfrarotstrahler

13,62 €Elektroinfrarotstrahler

Kosten je WurfSystem

de Baey-Ernsten et al.; ergänzt

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Energieverbrauch und Energiekosten im Abferkelstall

Strom: 45 kWh je Wurf x 15,28 Ct/kWh = 6,88 €/Wurf

6,88 €/Wurf x 2,35 Würfe je Sau und Jahr = 16,16 € je Sau

Warmwasser:65 kWh je Wurf x 5,3 Ct/kWh x 85% = 4,05 €/Wurf

4,05 €/Wurf x 2,35 Würfe je Sau und Jahr = 9,52 € je Sau

Differenz: 6,64 € je Sau - 41%

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Energieverbrauch verschiedener Betriebe-Auswertung aus ca. 110 Durchgängen-

0

5

10

15

20

25

30

35

A B C D E F0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Wärme Strom

Wärme kWh je Ferkel Strom kWh je Ferkel

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Wärmebedarf je Ferkel und Heizleistung für einen 1.200er Aufzuchtstall im Laufe eines Jahres

0

5

10

15

20

25

30

35

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez0

10

20

30

40

50

60

70

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Wärmeverluste durch die Bauteile:Beispiel: 120 Ferkel je Abteil; Abteilmaß: 5,60 m x 8,60 m;

Höhe: 2,75 m Außentemperatur: -10 °C; Raumtemperatur: 28 °C

U-Wert der Außenwand: 0,40 0,50 0,60 W/m²K

U-Wert der Decke: 0,40 0,40 0,40 W/m²K

Wärmeverlust Wand: 234 293 351 W 3 – 4%

Wärmeverlust Decke: 732 732 732 W 8 – 9%

Wärmeverlust Lüftung 10 kg: 3960 3960 3960 WWärmeverlust Lüftung 20 kg: 7440 7440 7440 W 87%

Gesamtwärmeverluste: 8406 8465 8523 W

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Twinrohre/Siedewasserrohre

Einsparpotenzial durch Abdeckung: bis 30%

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Energiefresser im Heizbetrieb:

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

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Heizungssysteme für die FerkelerzeugungWärmeverteilung

Warmwasser StrahlungLuft

Fußbodenheizung

Alu-Profilrohre

EisenrohreHeizkörper

GaskanoneGaskonvektorGebläsekonvektor

Warmlufterzeuger

Infrarotlampen

GasstrahlerDunkelstrahler

Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, altern. Energien

Heizöl,Erdgas, Flüssiggas

Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, Strom

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Warmwasserheizungen

Gute Regelbarkeit

Sehr gute Stallluftqualität

Einsatz preiswerter Energieträger

Kopplung verschiedener Energieträger an einem Wärmeverteilsystem

Aufwändige Wärmeverteil- und Regeltechnik

Wärmeverluste beim Wärmetransport

Einrichtung aufwändiger Energielager

Vorteile Nachteile

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Kostenvergleich verschiedener Energieträger

3,6117 €/dt4,7 kWh/kgHackschnitzel

Solarthermie

3,60

2,38

1,46

6,45

5,59

4,08

5,30

9,71

15,28

Energie Cent/kWh

18 €/dt5,0 kWh/kgHolzpellets

38 Cent/l6,8 kWh/lFlüssiggas

60 Cent/l9,3 kWh/lRapsöl

6 €/dt4,1 kWh/kgStroh

10 €/dt4,2 kWh/kgGetreide

40 Cent/m³9,8 kWh/m³Erdgas

52 Cent/l9,8 kWh/lHeizöl

NT1,0 kWhStrom

HT1,0 kWhStrom

PreisEnergiegehalt

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Kostenvergleich verschiedener Energieträger

12,00

3,07

1,35

3,72

3,90

1,01

0,58

0,83

Anlage Cent/kWh

12,00

6,68

4,95

6,10

5,36

6,60

4,66

6,13

Gesamt Cent/kWh

3,6117 €/dt4,7 kWh/kgHackschnitzel

Solarthermie

3,60

2,38

1,46

6,45

5,59

4,08

5,30

9,71

15,28

Energie Cent/kWh

18 €/dt5,0 kWh/kgHolzpellets

38 Cent/l6,8 kWh/lFlüssiggas

60 Cent/l9,3 kWh/lRapsöl

6 €/dt4,1 kWh/kgStroh

10 €/dt4,2 kWh/kgGetreide

40 Cent/m³9,8 kWh/m³Erdgas

52 Cent/l9,8 kWh/lHeizöl

NT1,0 kWhStrom

HT1,0 kWhStrom

PreisEnergiegehalt

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Fazit

zuerst durch Optimierung der vorhandenen Technik Energiekosten senken

bei Neu- und Ersatzinvestitionen den spezifischen Energieverbrauch beachten

genaue Ermittlung und Analyse des Energieverbrauchs und des Jahresganges des Energieverbrauchs

Tarifverträge mit dem EVU überprüfen

Investition in Warmwasserheizsysteme erlaubt den Austausch des Energieträgers

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit....Vielen Dank für die Aufmerksamkeit....