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14. Brandenburger Stallbautag, Wirksamkeit von - LELF

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LV L F
Land esamt für
Verbrauc herschutz,
Land wirtsc haft und
Flurneu ordnung
Wirksamkeit von Erdwärmetauschern – was bringen sie ?
Dr. F.-W. Venzlaff(LVLF)/Dr. H.-J. Müller(ATB)
14. Brandenburger Stallbautag
„Energieanwendung in der Schweinehaltung“
16. April 2008 in Seddiner See/Heimvolkshochschule
Was ist besonders negativ aus Sicht der Tiergerechtheit und der
Umweltbelastung bei der gegenwärtigen Stallklimagestaltung
einzuschätzen?
• Starke Klimaschwankungen im Tagesverlauf
- in Temperatur und Luftfeuchte
• Hohe Stalltemperaturen – Temperaturspitzen
in der warmen Jahreszeit
• Hohe Emissionen pro Tierplatz und Jahr
Schnittdarstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Lüftung im
Schweinestall mit Erdwärmetauscher
40
35
Temperatur [°C]
30
25
20
15
10
Außentemperatur Südseite
nach Erdwärmetauscher
5
Stall-Ablufttemperatur
0
04.08.
05.08.
06.08.
07.08.
08.08.
09.08.
10.08.
11.08.
12.08.
13.08.
Zeit
Charakteristischer Verlauf der Außentemperatur, der Temperatur im Zuluftkeller(nach Erdwärmetauscher) und im Stall in einem ausgewählten Zeitabschnitt der Sommerperiode
14.08.
100
90
rel. Luftfeuchte [%]
80
70
60
50
40
30
20
10
Außenfeuchte Südseite
nach Erdwärmetauscher
Stall-Abluftfeuchte
0
04.08.
05.08.
06.08.
07.08.
08.08.
09.08.
10.08.
11.08.
12.08.
13.08.
14.08.
Zeit
Charakteristischer Verlauf der relativen Luftfeuchte außerhalb des Stalles,
im Zuluftkeller(nach Erdwärmetauscher) und im Stall in einem ausgewählten
Zeitabschnitt der Sommerperiode
80
29
75
28
70
27
65
26
60
25
55
24
50
23
45
Temperatur im Stall
22
04.08
06.08
rel. Luftfeuchte [%]
Temperatur [°C]
30
rel. Luftfeuchte im Stall
08.08
10.08
12.08
14.08
40
Zeit
Charakteristisches Beispiel für den Verlauf von Temperatur und rel. Luftfeuchte
in einem Stall mit Erdwärmetauscher in der warmen Jahreszeit
100,00
Ammoniak-Konzentration
Luftvolumenstrom
Ammoniak-Emissionsstrom
NH3-Konzentration [mg/m³]
NH3-Emissionsstrom pro Tier [mg/h x 10 -1 ]
Luftvolumenstrom pro Tier [m³/h]
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
04.08
06.08
08.08
10.08
12.08
14.08
Zeit
Verlauf von Ammoniak-Konzentration, Luftvolumenstrom und Ammoniak-Emissionsstrom
in einem ausgewählten Zeitabschnitt der Sommermessperiode(mittl. Tiergewicht 50 kg)
30
25
Temperatur [°C]
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
03.02.
05.02.
07.02.
09.02.
11.02.
13.02.
15.02.
17.02.
19.02.
21.02.
23.02.
25.02.
27.02.
Zeit
Stall
Zuluftkeller
außen
Verlauf der Außentemperatur, der Temperatur im Zuluftkeller(nach Erdwärmetauscher)
Und im Stall in einem ausgewählten Zeitabschnitt der Wintermessperiode
Zeitraum
Lebendmasse je Tier
kg
Ammoniakemission
mg/h und Tier
Ammoniakemission
kg/a und Tier
42 bis 57
337
2,96
82 bis 97
434
3,80
54 bis 72
181
1,58
92 bis 110
291
2,55
311
2,72
Sommer
Winter
Gesamtdurchschnitt
Gemessene Ammoniakemissionen eines Sauenaufzuchtstalles mit Erdwärmetauscher
(gemittelt über die jeweilige Messperiode und auf ein Jahr hochgerechnet)
Schnittdarstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips der Lüftung
Im Schweinestall mit Unterflur-Zuluftführung
38
36
34
32
Temperatur °C
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
aussen, Nordseite
Lufteintritt OK Spaltenboden
Stalltemperatur
10
26.07.
28.07.
30.07.
01.08.
Zeit
Beispiel für Verlauf der Außentemperatur, der Temperatur beim Frischlufteintritt in
Das Stallabteil an der Oberkante des Spaltenbodens des Abteilganges und im
Stallabteil in einem ausgewählten Zeitabschnitt der Sommerperiode
(Unterflur-Zuluftführung)
50
Schatten Südseite
45
Schatten Nordseite
Temperatur °C
40
35
30
25
20
15
10
26.07.
28.07.
Zeit
30.07.
Vergleich der Außentemperaturen Stallsüdseite(Schatten) und
Stallnordseite(Schatten) an warmen Tagen
01.08.
100
90
relative Luftfeuchte %
80
70
60
50
40
30
20
10
aussen, Nordseite
Lufteintritt, OK Spaltenboden
0
26.07.
30.07.
28.07.
Stall
01.08.
Zeit
Verlauf der rel. Luftfeuchte außerhalb des Stalles, beim Frischlufteintritt in das
Stallabteil an der Oberkante des Spaltenbodens des Abteilganges und im Stallabteil
in einen ausgewählten Zeitabschnitt der Sommermessperiode
90
34
80
32
70
30
60
28
50
26
40
24
30
22
20
Stalltemperatur
rel. Luftfeuchte Stall
20
10
26.07.
28.07.
30.07.
01.08.
Zeit
Charakteristisches Beispiel für den Verlauf von Temperatur und rel. Luftfeuchte
in einem Stall mit Unterflur-Zuluftführung in der warmen Jahreszeit
rel. Luftfeuchte %
Temperatur °C
36
30
25
20
Temperatur [°C]
15
10
5
0
-5
-10
Stalltemperatur
-15
24.01
26.01
28.01
30.01
Temperatur OK Spaltenboden Abteilgang
01.02
03.02
05.02
Aussentemperatur
07.02
09.02
11.02
Zeit
Verlauf der Außentemperatur, der Temperatur bei Lufteintritt in das Stallabteil
(OK Spaltenboden) und im Stallabteil in einem ausgewählten Zeitabschnitt
der Wintermessperiode(Unterflur-Zuluftführung)
100
90
relative Luftfeuchte [%]
80
70
60
50
40
30
Stall
OK Spaltenboden Abteilgang
aussen
20
24.01
26.01
28.01
30.01
01.02
03.02
05.02
07.02
09.02
11.02
Zeit
Verlauf der rel. Luftfeuchte außerhalb des Stalles, beim Frischlufteintritt in den
Abteilbereich an der OK Spaltenboden des Abteilganges und im Stall in einem
ausgewählten Zeitabschnitt der Wintermessperiode(Unterflur-Zuluftführung)
90,00
NH3-Konzentration [mg/m³)
NH3-Emissionsstrom pro Tier [mg/h x10 -1]
Luftvolumenstrom pro Tier [m³/h]
Ammoniak-Konzentration
Luftvolumenstrom
Ammoniak-Emissionsstrom
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
03.08.
05.08.
07.08.
09.08.
11.08.
13.08.
Zeit
Verlauf von Ammoniak-Konzentration, Luftvolumenstrom und Ammoniak-Emissionsstrom
in einem ausgewählten Zeitabschnitt der Sommermessperiode bei Unterflur-Zuluftführung
(mittl. Tiergewicht 87 kg)
45,00
NH3-Konzentration [mg/m³]
NH3-Emissionsstrom pro Tier [mg/hx10 -1]
Luftvolumenstrom pro Tier [m³/h]
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
Ammoniak-Konzentration
Luftvolumenstrom
Ammoniak-Emissionsstrom
0,00
29.01.
31.01.
02.02.
04.02.
Zeit
Verlauf von Ammoniak-Konzentration, Luftvolumenstrom und Ammoniak-Emissionsstrom
in einem ausgewählten Zeitabschnitt der Wintermessperiode bei Unterflur-Zuluftführung
(mittl. Tiergewicht 76 kg)
35
Temperatur °C
Luftvolumenstrom pro Tier [m³/h]
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
24.01
26.01
28.01
30.01
01.02
03.02
05.02
07.02
09.02
11.02
Zeit
Abteiltemperatur
Frischluft bei Eintritt OK Spaltenboden
Aussentemperatur
Abluftvolumenstrom pro Tier
Temperaturverlauf außen, bei Frischlufteintritt OK Spaltenboden und im Stallabteil sowie
Verlauf des Luftvolumenstromes in der Wintermessperiode bei Unterflur-Zuluftführung
Zeitraum
Lebendmasse je Tier
kg
Ammoniakemission
mg/h und Tier
Ammoniakemission
Kg/a und Tier
48 bis 69
299
2,62
77 bis 97
286
2,51
70 bis 85
321
2,81
79 bis 94
318
2,78
306
2,68
Sommer
Winter
Gesamtdurchschnitt
Gemessene Ammoniakemissionen eines Schweinemaststalles mit Unterflur-Zuluftführung
(gemittelt über die jeweilige Messperiode und auf ein Jahr hochgerechnet)
Quelle
Tiedemann(1991)
Investitionsaufwand €/MPL
Platzanzahl
26,- bzw. 37,-
400
Beck(2002)
64,-
480
Dekker(2003)
25,-
1800
Trend Stallneubau
40,-
> 1000
Ellersiek(2005) Finanzielle Minderleistung durch Sommerhitze ca. 3,- €/MPL
Jeß(2007) Jährlicher Überschuss bei Erdwärmetauscher/Fertigstall : 2,- €/MPL
Bei Nutzungsdauer von nur 30a und 40 €/MPL Investaufwand sowie
7% Finanzaufwand/a(Zinsen, Tilgung etc.); Kosten = 2,80 €/MPL*a für EWT
(Kempkens 1998) Für Unterflur-Zuluftführung kein finanzieller Mehraufwand
gegenüber Verdrängerlüftung
Erdwärmetauscher und Unterflur-Zuluftführung sind mindestens kostenneutral !
Wirtschaftliche Einordnung von Erdwärmetauscher und Unterflur-Zuluftführung
für die Schweinemast
Maßnahme+Quelle
Minderungspotential
t Ammoniak/a
Kosten € pro kg
Ammoniakminderung
Kontrollierbarkeit
Außenklimastall
[Döhler 2002]
400
5,1
gut
Proteinangepasste
Fütterung[Döhler 02]
k.A.
1,3
schlecht
Güllelagerabdeckung
[Döhler 2002]
9.500
0,8
gut
Lagerkapazitätserweiterung[Döhler 2002]
3.300
8,2
gut
Verbesserte Ausbringtechnik[Döhler2002]
4.400
7,2
mittel
Sofortige Einarbeitung[Döhler 2002]
4.700
< 2,6
schlecht
~5.000
<0
gut
~5.000
<0
gut
Erdwärmetauscher
Unterflur-Zuluftführung
Einordnung von Erdwärmetauscher und Unterflur-Zuluftführung im Vergleich zu anderen
wichtigen Maßnahmen der Emissionsminderung in der Schweinehaltung
Fazit
•Erdwärmetauscher und Unterflur-Zuluftführung sichern in der
warmen Jahreszeit:
a.) Einen gleichmäßigeren Temperaturverlauf im Stall;
b.) Eine Absenkung der Temperaturspitzen bei gleichzeitig
geringer Luftfeuchte im Stall.
•Mit Hilfe von Erdwärmetauscher bzw. Unterflur-Zuluftführung
lassen sich Ammoniak-Emissionen spürbar senken.
•Die Kosten pro kg Ammoniakminderung sind bei Erdwärmetauscher
und Unterflur-Zuluftführung < 0,- €/a (also mindestens kostenneutral).
Vielen Dank für die
Aufmerksamkeit !
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