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EnergARA: Nutzung der regenerativen Energiequelle "Abluftreinigungsanlage" für das Kühlen und Heizen von Tierställen
Projektleitung
Irene Mösenbacher-Molterer
Forschungseinrichtung
Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein
Projektnummer
101842Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Die Schweinehaltung führt zu Emissionen von Ammoniak, Staub und Geruch, die sowohl die Anwohner als auch die naheliegenden Ökosysteme beeinflussen können. Der Einsatz von Abluftreinigungsanlagen dient der Abscheidung und Reduzierung dieser Emissionen. In einigen Bundesländern wird der Einsatz dieser Anlagen in den einzelbetrieblichen Genehmigungsverfahren gefordert. Die Haltung von Schweinen in geschlossenen Ställen erfordert Energie, zum Beispiel um die Lüftungsanlage zu betreiben oder um die Raumtemperatur den Anforderungen der Tiere anzupassen. Dabei ist es die Aufgabe der Lüftungsanlage, belastete Stallluft abzuführen und durch Frischluft zu ersetzen. Der Einsatz von Wärmerückgewinnungsanlagen ermöglicht es, Energie vom warmen Abluftstrom auf den einströmenden kalten Frischluftstrom zu übertragen und so den Heizbedarf im Stall zu senken.
Schlagwörter (deutsch)
Energieeffizienz, Heizung, Kühlung, Schweinehaltung, Tauschwäscher, Abluftreinigung, Wärmetauscher, Stallklima
Titel (englisch)
Use of the regenerative energy source "air cleaning system" for heating and cooling housing systems
Abstract (englisch)
Pig
husbandry leads to emissions of ammonia, dust and odour, which
can affect both
local residents and nearby ecosystems. The use of exhaust air
treatment systems
serves to separate and reduce these emissions. In some German
federal states,
the use of these systems is required in the approval procedures
for individual
facilities. The husbandry of pigs in mechanically ventilated
barns requires
energy, for example to operate the ventilation system or to
maintain the room
temperature according to the requirements of the animals. It is
the task of the
ventilation system to remove polluted exhaust air and replace it
with fresh
air. The use of heat recovery systems makes it possible to
transfer energy from
the warm exhaust air stream to the incoming cold fresh air
stream and thus
reduce the heating requirement in the barn.
Schlagwörter (englisch)
energy efficiency, heating, cooling, growing finishing pigs, exhaust air purification, heat exchanger, stable climate
Projektziele
Im Forschungsprojekt „EnergARA“ wird eine Stallanlage über längere Zeiträume untersucht, welche eine Abluftreinigungsanlage in Kombination mit einer Wärmerückgewinnung einsetzt. Eine Erfassung der Stromverbräuche der Einzelanlagen sowie der Luft- und Wassertemperaturen an verschiedenen Positionen innerhalb des Stallgebäudes soll hierbei genutzt werden, um die Effizienz und Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung bestimmen zu können. Die Auswertung der erfassten Daten soll zu einer ökonomischen, ökologischen und tierwohlbasierten Bewertung der Einzelanlagen sowie ihres kombinierten Einsatzes führen. Hierbei sollen mögliche Synergieeffekte aufgezeigt werden, um die Frage zu beantworten, in wieweit Abluftreinigungsanlagen als regenerative Energiequellen zur Beheizung und Kühlung von Schweineställen genutzt werden können. Letztlich soll das Forschungsprojekt „EnergARA“ zur Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz in der modernen Schweinehaltung beitragen.
Praxisrelevanz
Das Institut für Landtechnik der Universität Bonn hat zur Reduzierung von Emissionen bei gleichzeitiger Wärmegewinnung (Wärmeübertragung von der Abluft auf die Zuluft) in Kooperation mit der Industrie eine neue einstufige Anlagentechnologie entwickelt. Vor allem die Außenluft und die Waschwassertemperatur beeinflussen die Zulufterwärmung durch den Wärmetauscher. Dieser sogenannte “Tauschwäscher“ soll die Synergieeffekte: Wärmerückgewinnung, Abluftreinigung und Kostenreduzierung schaffen.
Vor allem Betriebe, welche anlagenrechtlich oder aus Widmungsgründen den Betrieb einer Abluftreinigungsanlage in ihren nutztierhaltenden Ställen vorsehen müssen, können diese durch eine Kombination mit einem Wärmetauscher als Gesamteinheit aufwerten und somit hinsichtlich energieeffizienter Belange Vorteile verzeichnen. Voruntersuchungen durch die Uni Bonn zeigen auf diesem Gebiet großes Potential.
Berichte
Kurzfassung
Berichtsdateien
Abstract (deutsch)
In Kooperation mit der Universität Bonn war die HBLFA Raumberg-Gumpenstein Teil des Forschungsprojektes „Nutzung der regenerativen Energiequelle Abluftreinigungsanlage für das Kühlen und Heizen von Tierställen – Fallstudienuntersuchung“ (EnergARA), wo in drei Fallstudien unterschiedliche Technologien zur Wärmerückgewinnung in Kombination mit einer Abluftreinigungsanlage untersucht wurden.
Ziel des Projektes war es, durch Langzeitmessungen in der Praxis die Leistungspotentiale von drei unterschiedlichen Systemen objektiv und wissenschaftlich zu erfassen und zu evaluieren, wobei hier vor allem die ökologische und ökonomische Bewertung im Vordergrund standen. Für die Datenerhebung wurden je nach Fallstudie verschiedene Sensoren und Messtechniken eingesetzt. Ökonomische und ökologische Aspekte wurden auf Grundlage aktueller Energiepreise bzw. Emissionsfaktoren berechnet. In Raumberg-Gumpenstein wurde für die Fallstudie die in den Mastschweineforschungsstall integrierte Abluftreinigungsanlage der Firma Schönhammer Wärmetauscher und Lüftungstechnik GmbH zu einem Tauschwäscher umgebaut. Die Datenerfassung erfolgte über einen Zeitraum von zwei Mastdurchgängen im Jahr 2022. Für den Tauschwäscher konnte eine mittlere Auslastung für beide Mastdurchgänge von 77,1 % verzeichnet werden, mit Höchstleistungen von 100 % während der Übergangsjahreszeiten im Frühjahr und Winter. Neben der Heizleistung (Maximalwert von 9,7 kW) konnten ab einer Frischlufttemperatur von 15 °C auch Kühleffekte verzeichnet werden bis hin zu einer maximalen Kühlleistung von 4,9 kW. Besonders für Masttiere, die niedrigere Temperaturanforderungen haben als bspw. Ferkel, ist dies als ein für das Tierwohl besonders positiver Effekt zu benennen. Durch den Einsatz des Tauschwäschers konnte in den beiden Mastdurchgängen eine Amplitudendämpfung von -19,9 bis -22,0 % erreicht werden, und somit ein positiver Effekt für die Belüftung des Stalls und das Stallklima geschlussfolgert werden. Die Ergebnisse aller drei Fallstudien zeigten, dass der Einsatz rekuperativer Energiesysteme in der landwirtschaftlichen Tierhaltung sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile bringt und auch im Hinblick auf das Tierwohl positive Effekte zu verzeichnen sind. Die in diesem Forschungsprojekt durchgeführten Studien können dazu genutzt werden, Landwirt*innen von der Investition in erneuerbare Energiesysteme zu überzeugen.
Abstract (englisch)
In cooperation with the University of Bonn, HBLFA Raumberg-Gumpenstein was part of the research project "Utilisation of the regenerative energy source exhaust air purification system for cooling and heating animal houses - case study investigation" (EnergARA), where different technologies for heat recovery in combination with an exhaust air purification system were investigated in three case studies.
The aim of the project was to objectively and scientifically record and evaluate the performance potential of three different systems through long-term measurements in practice, focusing primarily on ecological and economic evaluation. Different sensors and measurement techniques were used for data collection depending on the case study. Economic and ecological aspects were calculated on the basis of current energy prices and emission factors. In Raumberg-Gumpenstein, the exhaust air purification system from Schönhammer Wärmetauscher und Lüftungstechnik GmbH, which was integrated into the fattening pig research barn, was converted into an exchange scrubber for the case study. Data was collected over a period of two fattening cycles in 2022.
An average utilization rate of 77.1 % was recorded for the exchange scrubber for both fattening cycles, with maximum outputs of 100 % during the transitional seasons in spring and winter. In addition to the heating capacity (maximum value of 9.7 kW), cooling effects were also recorded from a fresh air temperature of 15 °C cooling effects can also be recorded up to a maximum cooling capacity of 4.9 kW. This is a particularly positive effect for animal welfare, especially for fattening animals, which have lower temperature requirements than piglets, for example. By using the exchange scrubber, an amplitude attenuation of -19.9 to -22.0 % was achieved in the two fattening runs, and thus a positive effect on the ventilation of the barn and the barn climate could be concluded.
The results of all three case studies showed that the use of recuperative energy systems in agricultural livestock farming brings both economic and ecological benefits and also has positive effects in terms of animal welfare. The studies carried out in this research project can be used to convince farmers to invest in renewable energy systems.
Autor/innen
Mösenbacher-Molterer, I.