14. Brandenburger Stallbautag, Heizenergie - Welche
Werbung
14. Brandenburger Stallbautag Energieanwendung in der Schweinehaltung Heizenergie – Welche Systeme sind zu empfehlen? Bernhard Feller Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen Gliederung Faustzahlen zum Wärmebedarf in Schweineställen Wärmeverlustquellen eines Schweinestalles Kostenvergleich verschiedener Energieträger Einsatz alternativer Heizungskonzepte Einsparmöglichkeiten herkömmlicher Heizsysteme © Bernhard Feller April 2008 Wärmebedarf je Stallplatz und Jahr Abferkelstall Ferkelnestbeheizung: Raumheizung: 680 kWh/Platz 180 kWh/Platz Deck- und Wartestall: 60 - 160 kWh/Platz Sauenstall (ohne Ferkelaufzucht) Sauenstall (mit Ferkelaufzucht) 330 kWh/Platz 990 kWh/Platz Ferkelaufzucht: 170 kWh/Platz Schweinemast: 70 kWh/Platz © Bernhard Feller April 2008 Wärmehaushalt eines Stalles Lüftung: 75 bis 90 % Stalldecke: 15 bis 20 % Fenster: 3% © Bernhard Feller Wärmeproduktion der Tiere plus eventuell Zusatzheizung Wand: 3 – 5 % April 2008 Wärmeverluste durch die Bauteile: Beispiel: 336 Sauen 3WR Stallmaß: 55,43 m x 31,40 m; Höhe: 2,75 m; 55 m²Fenster +Türen; Außentemperatur: -10 °C; Raumtemperatur: 20 °C U-Wert Wand 0,35 0,40 0,52 0,60 U-Wert Decke 0,40 0,40 0,40 0,40 Wand 4.463 5.100 6.630 7.650 4% Fenster/Türen 3.630 3.630 3.630 3.630 3% Decke 20.880 20.880 20.880 20.880 18% Baukörper 28.973 29.610 31.140 32.160 26% Lüftung 85.590 85.590 85.590 85.590 74% Wärmeverlust 114.563 115.200 116.730 117.750 100% Wärmeanfall 95.142 95.142 95.142 95.142 Wärmebilanz -19.142 -20.058 -21.588 -22.608 © Bernhard Feller April 2008 Verlauf der Bodentemperatur bei unterschiedlichen Aufheizverfahren 2 Tage 30° C, 1 Tag 50° C, 1 Tag 40°C 35 Spaltenkerntemperatur Oberflächentemperatur 30 25 20 © Bernhard Feller 43 h 42h 41h 40h 39h 38h 37h 36 h 35h 24h 12 h 10 h 8h 6h 4h Beginn 2h 23 kg Flüssiggas 295 kWh 15 10 9 kg Flüssiggas 115 kWh April 2008 Jahresgang des Heiz-Energieverbrauches Leistung kW Hohe HoheLeistung Leistungwenig wenigStunden Stunden Geringe Leistung viel Stunden Geringe Leistung viel Stunden Zeit © Bernhard Feller April 2008 Durchschnittspreis für Heizöl in Deutschland www.tecson.de © Bernhard Feller April 2008 Kostenvergleich verschiedener Energieträger Energiegehalt Preis Energie Cent/kWh Strom 1,0 kWh HT 15,28 Strom 1,0 kWh NT 9,71 Heizöl 9,8 kWh/l 65 Cent/l 6,63 Erdgas 9,8 kWh/m³ 55 Cent/m³ 5,61 45 Cent/l 6,62 Flüssiggas 6,8 kWh/l Stroh 4,1 kWh/kg 9 €/dt 2,19 Getreide 4,2 kWh/kg 21 €/dt 5,00 Holzpellets 5,0 kWh/kg 20 €/dt 4,00 Hackschnitzel 4,7 kWh/kg 17 €/dt 3,61 © Bernhard Feller April 2008 Kostenvergleich verschiedener Energieträger Energie Anlage Gesamt Energiegehalt Preis Cent/kWh Cent/kWh Cent/kWh Strom 1,0 kWh HT 15,28 Strom 1,0 kWh NT 9,71 Heizöl 9,8 kWh/l 65 Cent/l 6,63 0,83 7,46 5,61 0,58 6,19 45 Cent/l 6,62 1,01 7,62 Erdgas Flüssiggas 9,8 kWh/m³ 55 Cent/m³ 6,8 kWh/l Rapsöl 9,3 kWh/l 60 Cent/l 6,45 Stroh 4,1 kWh/kg 9 €/dt 2,19 3,90 6,09 Getreide 4,2 kWh/kg 21 €/dt 5,00 3,72 8,72 Holzpellets 5,0 kWh/kg 20 €/dt 4,00 1,35 5,13 Hackschnitzel 4,7 kWh/kg 17 €/dt 3,61 3,07 6,68 12,00 12,00 Solarthermie © Bernhard Feller April 2008 Einsatz von Luft-Luft-Wärmetauschern? Heizleistung abhängig von: Temperaturdifferenz, Luftfeuchte, Volumenstrom, Verschmutzungsgrad 4,5 bis 6,5 kW je 1.000 m³ Volumenstrom bei ∆t 30 K und 80% rel. Feuchte Druckverlust: Abluftseite: 70 bis 85 Pa Zuluftseite: 80 bis 95 Pa Wirkungsgrad: 35 bis 69 %, bei Verschmutzung stark Rimu Luft-Luft-Wärmetauscher reduziert Hersteller: Schönhammer, Rimu, Möller u.a. © Bernhard Feller April 2008 Leistung Luft-Luft-Wärmetauscher Temperatur, °C Wärmeleistung, W Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen © Bernhard Feller April 2008 Ct/kWh Wärmeleistung, W Leistungsaufnahme Lüfter 600 W; 16 Ct/kWh Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen © Bernhard Feller April 2008 Alternativen zum Luft-Luft-Wärmetauscher Problem ist beim Einsatz der rekuperativen Wärmetauscher ist die Luftverteilung und der hohe Strömungswiderstand Alternativen: Flächenwärmetauscher: Energiewand (Gillig&Keller) Opti-Klima (ACO Funki) © Bernhard Feller April 2008 Wärmebedarf und Solarertrag (Quelle: S. Kellermann, verändert) Heizwärmebedarf eines durchs. Hauses im Bestand Heizwärmebedarf eines Niedrigenergie-Hauses 100 Warmwasserbedarf Sonnenenergie-Ertrag bei 6 qm Kollektorfläche 75 Sonnenenergie-Ertrag bei 25 qm Kollektorfläche 50 25 0 Jan Feb © Bernhard Feller Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez April 2008 Energiebereitstellung durch Kraftwärmekopplung 1 Liter Heizöl 9,8 kWh Strom Wärme Verlust 3,5 kWh 4,9 kWh 1,4 kWh Wärme Strom © Bernhard Feller April 2008 Wirtschaftlichkeit von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen Heizöl Heizöl Heizöl Rapsöl HT-Eigen NT-Eigen Einspeisung Einspeisung Vergütung Strom 15,28 9,37 8,50 19,16 Vergütung Wärme 10,56 10,56 10,56 10,56 1,87 1,87 1,87 -- Erlös je kWel 27,71 21,08 20,93 29,72 Treibstoff 18,86 18,86 18,86 21,43 2,70 2,70 2,70 2,85 Stromnutzung Mineralölsteuer Wartung, etc. Abschreibung, Zins Kosten Überschuss/Verlust © Bernhard Feller 1,48 6,46 1,48 6,46 1,48 6,46 1,94 7,54 23,04 28,02 23,04 28,02 23,04 28,02 26,22 31,82 4,7 -0,31 -1,96 -6,94 -2,11 7,09 3,50 2,10 April 2008 Heizen mit dem Dachs Heizöl Flüssiggas elektrische Leistung, kW 5,3 5,5 thermische Leistung, kW 10,4 12,5 abgegebene Leistung, kW 15,7 18,0 eingesetzte Leistung, kW 17,5 20,5 Kraftstoffeinsatz, l/h 1,79 3,05 © Bernhard Feller April 2008 Heizen mit dem Dachs Mini-BHKW mit hoher Wirtschaftlichkeit?? Heizöl Flüssiggas Vergütung Strom, Ct/h 80,98 84,04 Vergütung Wärme, Ct/h 58,55 82,50 Mineralölsteuer, Ct/h 10,74 -- Erlös, Ct/h 150,27 166,54 Treibstoff, Ct/h 118,14 137,25 23,85 19,25 Überschuss, Ct/h 8,28 10,04 Abschreibung, Zins 39,2 39,2 Wartung, etc. Investitionskosten: 24.500 €; 10 Jahre Abschreibung, 4% Zins; 7.500 h/a Laufzeit © Bernhard Feller April 2008 Heizungssysteme für die Schweinehaltung Wärmeverteilung indirekt Warmwasser Fußbodenheizung Alu-Profilrohre Eisenrohre Heizkörper direkt Luft Strahlung Gaskanone Gaskonvektor Infrarotlampen Gebläsekonvektor Dunkelstrahler Gasstrahler Warmlufterzeuger Warmlufterzeuger Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, altern. Energien © Bernhard Feller Heizöl,Erdgas, Flüssiggas Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, Strom April 2008 Strahlungsheizungen Infrarotlampen Gasstrahler Dunkelstrahler Zonenbeheizung Zonenbeheizung Zonenbeheizung geringe Investitionskosten Zulufterwärmung (indirekt) Regelbarkeit nur mittel geringe Leistung Regelbarkeit nur mittel große Abteile schlechte Regelbarkeit hohe Energiekosten © Bernhard Feller Wartungsaufwand unabhängig von der Zuluftführung Energieverbrauch April 2008 Gasstrahler mit Strahlungsplatte zur Lufterwärmung © Bernhard Feller April 2008 Heizleistung unterschiedlicher Strahlungsheizungen 350°C Strahlung ca. 810 W/m² 65°C Strahlung ca. 7 W/m² Wärmeübergang ist abhängig von der Oberflächentemperatur (4. Potenz) und Material (Alu weniger als Stahl, blank weniger als matt) © Bernhard Feller April 2008 Direkte Lufterwärmung Gaskonvektor Gaskanone Gebläsekonvektor Konvektionsströmung Luftströmung im Abteil Geringe Luftströmung geringe Investitionskosten schlechte Regelbarkeit © Bernhard Feller Regelbarkeit Preiswert Wartung einfach Preiswert Wartung einfach Stellklappen Mehrere Abteile April 2008 Direkte Verbrennung von Gas oder Heizöl Warmlufterzeugung bei der Verbrennung von GAS: Anreicherung der Stallluft mit H2O und CO2 : je Liter Flüssiggas: ca. 800g H2O und ca. 1.500 g CO2 je m³ Erdgas: ca. 1.500g H2O und ca. 2.000g CO2 Anheben der Mindestluftrate vermehrter Energieeinsatz oder geringerer Wirkungsgrad Warmlufterzeugung bei der Verbrennung von HEIZÖL: Anreicherung der Stallluft mit H2O; CO2 sowie Ruß und Schwefel daher nicht in belegten Stallabteilen zu empfehlen © Bernhard Feller April 2008 Luftströmung von Warmluftgebläsen 60% 40% Winkel ~25° Kernstrahl 40% 60% © Bernhard Feller April 2008 Anordnung von Warmluftgebläsen 40% 60% 40% 60% © Bernhard Feller April 2008 Warmwasserheizungen Vorteile Nachteile Gute Regelbarkeit Aufwändige Wärmeverteil- und Regeltechnik Sehr gute Stallluftqualität Einsatz preiswerter Energieträger Kopplung verschiedener Energieträger an einem Wärmeverteilsystem © Bernhard Feller Wärmeverluste beim Wärmetransport Einrichtung aufwändiger Energielager April 2008 Wärmeverluste bei falscher Anordnung der Vorraumheizung Abteil Abteil Zentralgang © Bernhard Feller April 2008 Falsche Anordnung von Heizungselementen © Bernhard Feller April 2008 Twinrohre/Siedewasserrohre Einsparpotenzial durch Abdeckung: bis 30% © Bernhard Feller April 2008 Anforderungen an Heizungen im Abferkelstall Temperatur für die Sau: 20 °C bis 22 °C um die Geburt 18 °C in der Säugezeit Temperatur für das Ferkel: 35 °C nach der Geburt 24 °C zum Absetzen © Bernhard Feller April 2008 Energiebedarf der Ferkelnester bis zum 21. Lebenstag Nutzenergie System je Wurf Kosten je Wurf Elektroinfrarotstrahler 98 kWh 14,62 € Gasinfrarotstrahler 243 kWh 13,58 € 43 kWh 6,41 € 64 kWh 3,52 € Kunststoffplatten elektrisch Polymerbetonplatten Warmwasser de Baey-Ernsten et al.; ergänzt © Bernhard Feller April 2008 Heizungsverfahren im Abferkelstall Ferkelnest: 0,6 m² WW oder elektrisch Heizleistung ca. 150 W Infrarotlampe Heizleistung 150 bis 250 W Raumheizung: Twin- oder Deltarohre Heizleistung ca. 150 W/Sau © Bernhard Feller April 2008 Heizungsverfahren im Deck- und Wartestall Raumheizung: Twin- oder Deltarohre, Siedewasserrohre, Heizung durch die Aufstallung, Gebläsekonvektoren, Gaskanonen, Gasstrahlern Heizleistung ca. 150 W/Sau Zulufterwärmung vom Zentralgang mit Heizkörpern etc. Gasstrahlern, Gaskanonen © Bernhard Feller April 2008 Heizungsverfahren im Ferkelaufzuchtstall Raumheizung: Twin- oder Deltarohre, Siedewasserrohre, Wandstrahlelemente Heizleistung ca. 70 W/Ferkel oder Zonenheizung: Twin- Deltarohre, Fistaplatten unter Abdeckungen Heizleistung ca. 30 W/Ferkel ergänzt durch Raumheizung © Bernhard Feller April 2008 Fußbodenheizung Eignen sich aufgrund der eigenen Wärmeproduktion von wachsenden Tieren nur bedingt als Heizungsverfahren in der Ferkelaufzucht © Bernhard Feller April 2008 Heizungsverfahren im Maststall Raumheizung: Heizleistung ca. 70 W/Platz Gaskanone Gaskonvektoren Twin- oder Deltarohre, Siedewasserrohre, Wandstrahlelemente © Bernhard Feller April 2008 Einfluss des Management 4 35 30 25 Wärme Wärme kWh je Ferkel Strom 3,5 Strom kWh je Ferkel 3 2,5 20 2 15 1,5 10 1 5 0,5 0 0 A B C D E Energieverbrauch verschiedener Betriebe F -Auswertung aus ca. 110 Durchgängen- 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 © Bernhard Feller April 2008 Vielen Vielen Dank Dank für für die die Aufmerksamkeit.... Aufmerksamkeit.... © Bernhard Feller April 2008
