Dr. Karsten Block

Intelligente Energiein der Landwirtschaft

Dr. Karsten BlockNaRoTec e.V. Haus D üsse

Akademie L ändlicher RaumRheinland Pfalz

02.06.2013

Projekt wird gefördert durch:

Dr. Karsten Block

Verein zur F örderung nachwachsender Rohstoffe und Entwicklung technischer L ösungen

Sitz: VBZL Haus Düsse, Bad Sassendorf

Mitglieder: WLV,RLV, Wissenschaft, Firmen, Landwirte

Aufgabe: Förderung nachwachsender Rohstoffe undtechnischer Entwicklungen in der Landwirtschaft

Wer ist NaRoTec?

Dr. Karsten Block

�Anpassung an die Energiewende� Reaktion auf schwankende Strompreise über den Tag� Variable Lastverschiebungsmöglichkeiten identifizieren� Nutzung Eigenstrom, Stromspeicherung

�Einsparung von Energie� Effizienzsteigerung� Optimierung Einstellungen und Laufzeiten� CO2-Einsparung

Was wollen wir im Projekt erreichen?

Dr. Karsten Block

�Energetische Betriebsaufnahme�Strommesstechnik in Untereinheiten

� Smart-Meter mit automatischer Auslesung• Lüftung, Fütterung, Melkanlage, Licht, …

�Wärmemesser� Energetische Bewertung der Stallgebäude

�Ziel:� Beratungsempfehlungen zur energetischen

Optimierung von landwirtschaftlichen Betrieben

Wie wollen wir es erreichen?

Dr. Karsten Block

�Förderung: MKULNV (LANUV)�Laufzeit des Projektes:

• 30. September 2015 bis 29. Dezember 2015

�Projektpartner und Aufgaben: 1� NaRoTec e.V.

• Koordinierung des Projektes• Fachliche Beurteilung durch Experten der

Landwirtschaftskammer NRW (Rolf Feldmann)• Zusammenstellung der Paradigmen

Zeitraum und Projektpartner

Dr. Karsten Block

�Projektpartner und Aufgaben: 2

� Maschinenring H öxter-Brakel• Auswahl der Betriebe• Koordinierung zu den BeSte-Stadtwerken• Koordinierung Zählereinbau• Strategie für zukünftige Verhandlungen zum

gemeinsamen Stromeinkauf

Projektpartner

Dr. Karsten Block

�Projektpartner und Aufgaben: 3� Fachhochschule K öln

• Sammlung der Daten• Speicherung in einer Datenbank• Fachliche Auswertung der Daten• Identifizierung von Lastverschiebungen• Gewährung von Anonymität der Betriebe in

Veröffentlichungen• Erstellung des Abschlussberichtes

Projektpartner

Dr. Karsten BlockJoachim Matthias

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Strom und Wärmebedarf:

Erfassen und BewertenDr. Joachim Matthias, LWK NRW

Dr. Karsten Block

Am Durchschnitt vergleichen- sowohl als eigenständige Beratung, als auch z.B. - in Verbindung mit einer „Stallsanierung“

- Erfassen und Bewerten -Dr. Joachim Matthias, LWK

Dr. Karsten BlockDr. Joachim Matthias 10

… es gibt verschiedene Wege zum Vergleichswert bzw. Durchschnittswert

Dr. Karsten Block

Impulse fImpulse füür Mensch und Raumr Mensch und Raum

Richard Riester

LEL, Abt. 4 - Agrarmärkte und Ernährung

Arbeitsgruppe Kooperationspartner

• LMS Agrarberatung GmbH, Mecklenburg-Vorpommern (Antje Zibell)

• Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Münster (Dr. Joachim Matthias)

• Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Oldenburg (Christoph Gers-Grapperhaus)

• Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, Kassel (Klaus Wagner)

• DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, Oppenheim (Bernhard Degünther)

• Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising (Josef Neiber)

• LEL Schwäbisch Gmünd (Carla Schied, Sabine Braun, Werner Schmid)

• Landesanstalt für Schweinezucht, Boxberg (Dr. Wilhelm Pflanz)

• Landwirtschaftliches Zentrum für Rinderhaltung, Grünland- und Milch-wirtschaft, Aulendorf (Matthias Harsch)

� Regelmäßige Arbeitstreffen (2-3 pro Jahr)

LEL Schwäbisch Gmünd

DLR Oppenheim

LfL Freising

LLH Kassel

LWK Münster

LMS Neubrandenburg

LWK Oldenburg

LAZBW Aulendorf

LSZ Boxberg

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Dr. Karsten Block

EBL- TOOL und Kennzahlen

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MAKRODaten speichern

MAKRODaten laden

Kennzahlen – Datenbank-Auswahl Datenbank-Struktur Datenbank-Verrechnung der KeZa-Bereitstellung Ergebnistabelle für EBL

MA

KR

OK

eZa speichern

MA

KR

OK

eZa laden

Speicher- undLade-Tabelle

.xml - Datei

Institut für Landtechnik und Tierhaltung

Energieverbrauchsmessung auf Praxisbetrieben

Neiber-ILT2b 10-2014 015 13

11 Zuchtsauenbetriebe

9 Milchviehbetriebe (7 Praxisbetriebe + LVFZ Almesbach + VS Grub)

1 Bullenmastbetrieb

2 Schweinemastbetriebe 4 weitere in Planung

• Exakte und zeitlich aufgelöste Messung (¼ h - Werte) des Energieverbrauchs der maßgeblichen Verbrauchsbereiche der Praxisbetriebe

• Erzeugung von Lastprofilen für die einzelnen landwirtschaftlichen Produktionsverfahren

• Ableitung und Berechnung der möglichen Eigenstromnutzung

Dr. Karsten Block

Ø Elektroenergieverbrauch nach Betriebsschwerpunkt

14Quelle: Neiber-ILT2b 01-2014 003

Dr. Karsten Block

Durchschnittlicher Elektroenergieverbrauch je Milch kuh in Abhängigkeit von Betriebsgrößenklassen

15Quelle: Neiber-ILT2b 01-2014 003

Ø Stromverbrauch 640 kWh/MV a

AEL-Planungsdaten: 400 kWh/MV a

Dr. Karsten Block

… Messungen bringen Erkenntnisse

Dr. Karsten Block

‘Gründe‘ für die Analyse der Stromverbräuche im Rahmen des

Projektes „IE“ und auch vor anderen Hintergründen

---- mit den neuen Smartmit den neuen Smartmit den neuen Smartmit den neuen Smart----Metern geht einiges leichter! Metern geht einiges leichter! Metern geht einiges leichter! Metern geht einiges leichter!

• Aufnahme von 15 Min.-Werten

• Aktuelle Verbrauchsdaten fehlen

• Vergleich von Techniken wird möglich

• Abschätzung von Eigenerzeugung und -Verbrauch

• Lastgänge analysieren für intelligentes Lastmanagement

Quelle: Rolf Feldmann

Dr. Karsten Block

Sauenhaltungeigene Mal- und

MischanlageStrom

Beleuchtung

DeckzentrumFütterung

evtl. Umwälz-

pumpen Hzg.

Mahl- und

MischanlageGesamt Photovoltaik

SauenhaltungWassergeführte

HeizungsanlageWärme

Sonstiger

VerbrauchFerkelnester

Erzeugung

Solarthermie

Ber. Aus

HeizungSolarthermie

SauenhaltungGroßgruppe mit

AbrufstationenStrom

BeleuchtungD

eckzentrumFütterung Lüftung Kompressor Gesamt Photovoltaik

FerkelaufzuchtRescuedecks /

künstliche AmmenStrom Fütterung Lüftung Ferkelnester

Umwälzpumpe

n HeizungGesamt Photovoltaik

FerkelaufzuchtRescuedecks /

künstliche AmmenWärme

Erzeugung

SolarthermieFerkelnester Raumheizung

Ber. Aus

HeizungSolarthermie

Mastschweineeigene Mal- und

MischanlageStrom Fütterung

Mahl- und

MischanlageGesamt Photovoltaik

MastschweineKühlung /

ErdwärmetauscherStrom Lüftung Gesamt Photovoltaik

MastschweineWärmetauscher /

ErdwärmetauscherStrom Lüftung Gesamt Photovoltaik

MastschweineWärmetauscher /

ErdwärmetauscherWärme

Erzeugung

Solarthermie

Ber. Aus

HeizungSolarthermie

Mastschweine Biofilter / Wäscher Strom LüftungFilter- /

WäschertechnikGesamt Photovoltaik

Milchviehaltung Melkstand Strom Beleuchtung Fütterung Melktechnik Vakuumpumpe Sonst. Verbr. Gesamt Photovoltaik

Milchviehaltung Melkstand Wärme Reinigung Sonst. Betrieb Sonst. (Priv.)Erzeugung

Solarthermie

Ber. Aus

HeizungSolarthermie

Milchviehaltung Melkroboter Strom Beleuchtung Fütterung Melktechnik Vakuumpumpe Sonst. Verbr. Gesamt Photovoltaik

Milchviehaltung Melkroboter Wärme Reinigung Sonst. Betrieb Sonst. (Priv.)Erzeugung

Solarthermie

Ber. Aus

HeizungSolarthermie

Kälberaufzucht Strom Fütterung Gesamt Photovoltaik

Karsten Block, Rof Feldmann Vorhanden Summenbildung Einbauen Gesamt

Da darf noch was hinzukommen

Quelle: Rolf Feldmann, LWKNRW

Dr. Karsten Block

Smart-Meter

Ausstellung Realität in der Landwirtschaft

Dr. Karsten Block

Bet

riebe

und

Typ

en

Insg

eram

t60

Zäh

ler

verb

aut

Dr. Karsten Block

Dr. Karsten Block

DB zur Speicherung der Z ähler- und Betriebsdaten

Stromzähler35.049 Datensätzeje Zähler und Jahr

= 3.504.900 Datensätzefür 2 Jahre und 50 Zähler

MySQL auf Serverder FH Köln

Dr. Karsten Block

�Projektstand:� Probleme mit Gestellung der Technik� alle Betriebe sind umgerüstet� Probleme mit den SmartMetern� Datenübertragungssticks unzuverlässig

• teilweiser Austausch der Messtechnik• oder Anschluss ans Betriebs-Internet

� Seit Feb. 2015 stabile Lage bei der Erfassung� Abschluss der DB, Test von Auswertungen

Stand des Projektes

Dr. Karsten Block

Beispiel L üftung

Lüftung läuft lange Zeit unter Volllast

Dr. Karsten Block

Effizienz von L üftungsregelungen

Drehzahl Triac 1 Phase Trafo 1 Phase Trafo 3 Phasen Frequenzumr. 3 Phasen Ec-motor900 50 50 50 50 47800 52 48 48 44 38700 53 47 46,5 37 30,5600 53 45 45 30 22,5500 53,5 44 39,5 25 19400 51 42 32,5 19 14300 49 38 28 17 10,5

Regelung: Spezifische Leistungsaufnahme in Watt je 1000 m³/h

Quelle: Rolf Feldmann, LWKNRW

Dr. Karsten Block

Beispiel F ütterung

Quelle: Rolf Feldmann, LWKNRW

Dr. Karsten Block

Beispiel F ütterung

Fütterung läuft oft ohne das Futterautomaten voll w erden

Quelle: Rolf Feldmann, LWKNRW

Dr. Karsten Block28Theo Remmersmann, Fachbereich 51.8, Energieberatung

Dr. Karsten Block

Beispiel Milchvieh

Theo Remmersmann, Fachbereich 51.8, Energieberatung29

Institut für Landtechnik und Tierhaltung

1. Lastverschiebung Eiswasseraufbereitung

Neiber-ILT2b 10-2014 015 30

Verschiebung der Eiswasseraufbereitung für die Milchkühlung in Niedertarifzeiten oder bei PV-Eigenstromnutzung in Zeiten mit hoher solarer Einstrahlung.

PV: 30 kWp

Institut für Landtechnik und Tierhaltung

2. Ausrichtung der PV-Anlage: Tageslastgang 55 Milchkühe mit FG-Melkstand

PV: 30 kWpPV: 30 kWp

Neiber-ILT2b 10-2014 015

Dr. Karsten Block

FazitDie Kenntnis über den betrieblichen Energiebedarf ist die Basis für Maßnahmen zur Energieeinsparung und zur Effizie nzsteigerung

Betriebsspezifische Einsparm öglichkeiten:•in der Schweinehaltung: Lüftung und Heizung•in der Milchviehhaltung: Milchgewinnung und -kühlung

Bei Neu- und Ersatzinvestitionen der einzelnen Komponenten den spezifischen Energieverbrauch berücksichtigen

Die Kenntnis detaillierter Lastprofile unterstützt bei der Planung und Integrationregenerativer Energieträger (PV-Anlagen, Windkrafta nlagen).

Durch zunehmende Automatisierung in viehhaltenden Betriebensteigt der elektrische Energieverbrauch wodurch die Eigenstromnutzungzusätzlich an Bedeutung gewinnt.

Aber …: Neue Systeme bereiten in er Anfangsphase auch Problemeund benötigen Betreuung

Dr. Karsten Block

Vielen Dank führ Ihre Aufmerksamkeit …

Quelle: www.toonpool.com/cartoons/Energiewende_176117

Dr. Karsten BlockNaRoTec e.V. c/o Haus DüseOstinghausen50505 Bad Sassendorf

www.NaRoTec.orgNaRoTec@gmail.com