Forschungsverbundprojekt CowEnergySystem: EMS im Milchviehbetrieb erfolgreich abgeschlossen!

CowEnergySystem - EMS im Praxiseinsatz

Ein integriertes Farm-Management-System wurde zur Automatisierung betrieblicher Abläufe und Verfahrensketten in der kombinierten Milch- und Energieproduktion in landwirtschaftlichen Betrieben entwickelt. Dieses System ermöglicht auch die die Vernetzung in regionale Energienetze.

Auch in der landwirtschaftlichen Tierhaltung ist der Trend zur automatisierten und sensorgeregelten Produktion zu beobachten. Durch die Automatisierung ist es nun möglich, die Arbeitszeiten der einzelnen Aggregate zu flexibilisieren und im Tagesverlauf zu verschieben. Ein großes Problem dabei sind die Datenschnittstellen. Teilweise findet auch beim gleichen Hersteller kein Datenaustausch zwischen verschiedenen Aggregaten statt. Bei Energiemanagementsystemen für Kuhställe sind erste Konzepte zu finden, die aber nicht über den Stand einer Konzeptskizze hinausgehen. Meist werden hier nur Einzelaspekte wie z.B. die Energiesteuerung von Biogasanlagen zur internen Energieversorgung, der Ausgleich der tagessaisonalen Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie oder einfach mathematische Modelle zur Bedarfsvorhersage dargestellt. Einzelne Melktechnik-Hersteller bieten Energiekonzepte an, bei denen der über PV­ oder Kleinwindkraftanlagen erzeugte Strom direkt genutzt werden kann. In einem Fall wird darüber hinaus der Eiswasser-Milchkühltank als Energiespeicher in das Konzept einbezogen.
 

Ausgangssituation

  • Möglichst wirtschaftliche Verwertung der eigenen PV-Energie
    Maschinenbetrieb E- Arbeitsmaschinen, E-Autos, E-Traktoren
  • Vernetzung und Steuerung der Verbraucher, Erzeuger und Speichermöglichkeiten.
  • Hoher Grad an Energieunabhängigkeit
  • Ersatz von möglichst viel fossilen Treib- und Betriebsstoffen
  • Untersuchungen im Rahmen der geplanten Vorserientests
  • Eine tierindividuelle Ausrichtung des Systems und Berücksichtigung der Tier-Technik-Interaktion

Beitrag BEDM

  • Softwarentwicklung und Optimierungsaufgaben
  • Priorisierungsabstimmung Verbraucher, Erzeuger
  • Erzeugungsvorhersagen nach Wetter- und Anlagendaten.
  • Integration eines Notstrombetriebs mithilfe des Batteriespeichers.
  • Abstimmung des EMS unter Berücksichtigung von Tierdaten.

Durch die Verbesserung der elektronischen Steuerung, Regelung, Überwachung und Automation des Produktionsverfahrens können Ressourcen eingespart werden. Das System fördert dabei durch seine tierindividuelle Ausrichtung das Tierwohl. Da das entwickelte EMS bereits auf dem Praxisbetrieb Demmel in Königsdorf­ Schönrain (Kreis Bad Tölz) in Funktion und daher per Definition ein Demonstrator ist, ist von einem aktuellen Technologiereifegrad von „7″ auszugehen. Das System läuft automatisch, alle relevanten Daten zur Energieerzeugung, zur Energiespeicherung und zum Energieverbrauch aller angeschlossener technischer Systemelemente können jederzeit abgerufen, auf einem Monitor angezeigt oder per Internet  übertragen werden.

Lösung

Die Grundlage für dieses System war das so genannte Demand Side Management, bei dem der betriebliche Energieverbrauch an die aktuell produzierte Energiemenge angepasst wird. Dazu war es notwendig, die Energieproduktion für eine zukünftige Zeitperiode genau zu prognostizieren, um auf dieser Basis die Planung der Produktionsprozesse zu ermöglichen. Des Weiteren wurden die Energieverbräuche verschiedener Verbraucher detailliert aufgezeichnet und deren Priorität im Produktionssystem bewertet. Aufbauend auf diese Informationen optimierte ein Entscheidungsalgorithmus die Energienutzung nach ökonomischen und produktionstechnischen Prioritäten. Neben der zeitlichen Flexibilität verschiedener Produktionsprozesse wie z. B. Füttern und Entmisten wurden dabei auch Batteriespeicher sowie in der Milchviehhaltung vorhandene Energiespeicher wie Druckluft oder Eiswasserspeicher zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs eingesetzt. Die Grundlagen dazu wurden in einem Praxisbetrieb erarbeitet und getestet

Ergebnis

Stromverbrauch des Betriebes wird zu ca. 85 % aus eigener PV-Produktion gedeckt. Abgeschätzter Strompreis ca. 22 Cent / kWh Dieseleinsparung ca. 2500 Liter p.a.

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