Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft
Institut für Landtechnik und Tierhaltung Arbeitsbereich: Umwelttechnik in der Landnutzung
Arbeitsgruppe: Emissionen und Immissionsschutz
Energieeffizienz in der Landwirtschaft Von der Theorie zur Praxis – Energieverbrauchsmessungen an
landwirtschaftlichen Betrieben
Josef Neiber Haus Düsse, 30.01.2014
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Gliederung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 2
Kenngrößen zum Energieverbrauch: Auswertung von Stromverbrauchsdaten und Energieverbrauchsmessungen auf landwirtschaftlichen Praxisbetrieben
Energieberatung in Bayern Bewertung des Energieverbrauchs und Auswertungen aus Rückläufen
Energiemanagement Lastprofile landwirtschaftlicher Produktions- verfahren und Eigenstromnutzung (PV)
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 3
1. Arbeitsschritt:
Auswertung von betriebsbezogenen
Stromverbrauchsdatensätzen (EVU) zur Festlegung von
Durchschnittswerten zum Energieverbrauch
Problem: Spezifische Energieverbrauchsdaten der
landwirtschaftlichen Produktionsverfahren und
Anlagen liegen nicht umfassend vor
• Ermittlung von Vergleichskennzahlen als Datengrundlage
für die Beratung
• Entwicklung von Ansatzpunkten zur Energieeinsparung
unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit
LfL-Projekt „Energieeffizienz in der Landwirtschaft“
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Ø Elektroenergieverbrauch nach Betriebsschwerpunkt
4 Neiber-ILT2b 01-2014 003
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Durchschnittlicher Elektroenergieverbrauch je Milchkuh
in Abhängigkeit von Betriebsgrößenklassen
5 Quelle: Eigene Auswertungen Neiber-ILT2b 01-2014 003
PB: ca. 560 kWh/MK/Jahr
Ø Stromverbrauch 640 kWh/MV a AEL-Planungsdaten: 400 kWh/MV a
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Durchschnittlicher Elektroenergieverbrauch je Zuchtsau
in Abhängigkeit von Betriebsgrößenklassen
6
Ø Stromverbrauch 500 kWh/ZS a Planungsdaten nach AEL: 400 kWh/ZS a
Neiber-ILT2b 01-2014 003
PB: ca. 400 kWh/ZS/Jahr
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Projekt: Energieeffizienz in der Landwirtschaft
7
Die gesamtbetriebliche Erfassung der Energieverbrauchswerte
und der Vergleich dient als Orientierungshilfe für eine erste
Einstufung des betrieblichen Verbrauchs.
um konkrete Einsparpotentiale abzuschätzen und für die
wirtschaftliche Bewertung der Umsetzung konkreter
Investitionsmaßnahmen werden jedoch detaillierte
Verbrauchswerte benötigt.
2. Arbeitsschritt:
Exakte und zeitlich aufgelöste Messung des elektrischen
und thermischen Energieverbrauchs auf Ebene von
Verbrauchsbereichen und Einzelverbrauchern der
verschiedenen landwirtschaftlichen Produktionsverfahren.
Neiber-ILT2b 01-2014 003
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Energieverbrauchsmessung auf Praxisbetrieben
Neiber-ILT2b 01-2014 003 8
Ermittlung von Vergleichskenn-zahlen einzelner Verbrauchs-bereiche
11 Betriebe mit Zuchtsauenhaltung
8 Betriebe mit Milchviehhaltung (6 Praxisbetriebe + LVFZ Almesbach + VS Grub)
6 Betriebe mit Schweinemast (ab 2014)
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Messtechnik, Datenspeicher und Datenübertragung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 9
Wärmemengenzähler
Dreh- und
Wechselstromzähler
Stromwandler und
Stromwandlerzähler
Datenlogger
Stromversorgung
Modem
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Streuung des Stromverbrauchs der einzelnen Verbrauchsbereiche (ZS)
10
zentral Unterflur
zentral Oberflur
• Gefriertruhen, Kühlschränke • Heizlüfter im Büro • el. WW-Boiler • ...
Quelle: Messwerte von 8 Praxisbetrieben Neiber-ILT2b 01-2014 003
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Heizenergieverbrauch (ZS)
Neiber-ILT2b 01-2014 003 11
0
100
200
300
400
500
600
700
140 150 170 220 250 300 650 220
[01] [08] [07] [03] [06] [02] [09] [10]
kWh
therm./ZS
Anzahl ZS
Betrieb
Öl
Flüssig- gas
Regen. Energie- träger
Betrieb ohne Wärmetauscher
Scheitholz
kessel
Holz
hackschnitzel
Betriebe mit Wärmetauscher
Quelle: Messwerte von 8 Praxisbetrieben
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Auswertung Energiemessung MV: AMS - FG
Neiber-ILT2b 01-2014 003 12
ca 9.800 kg ca 9.200 kg ca 8.000 kg
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Auswertung Energiemessung MV – Verbraucher Stall
Neiber-ILT2b 01-2014 003 13
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Schnell-Check
Neiber-ILT2b 01-2014 003 14
Mit dem Energie Schnell-Check kann der Berater den einzelbetrieblichen Energieverbrauch
erfassen und beurteilen.
Auswertungsmöglichkeiten für Betriebe mit Milchviehhaltung, Ferkelerzeugung, Schweinemast
und der Außenwirtschaft.
Im Ergebnis können vertikale Betriebsvergleiche mit der Entwicklung des Verbrauchs und der
Kosten und horizontale Betriebsvergleiche mit der Bewertung und Einschätzung der Höhe des
Stromverbrauchs im Vergleich zu anderen gleichgelagerten Betrieben nach Betriebsgrößenklassen
durchführen werden.
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Schnell-Check Auswertung: Stromverbrauch
Neiber-ILT2b 01-2014 003 15
Vergleichsgruppe: 5.823 spezialisierte Milchviehbetriebe
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Schnell-Check Auswertung: Kraftstoffverbrauch (ZS)
Neiber-ILT2b 01-2014 003 16
Abweichung des Kraftstoffverbrauchs von Standardwerten
In Abhängigkeit vom Produktionsverfahren, der Anbaufläche, Mechanisierung, Schlaggröße, Feld-Hof Entfernung, Anbausystem und Ernteverfahren
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Schnell-Check Auswertung: Heizenergieeinsatz in der Ferkelerzeugung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 17
Abweichung des Heizenergieverbrauchs von Standardwerten
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 18
Energiemanagement - Eigenstromnutzung
Der Lastgang beschreibt den zeitlichen Verlauf der erzeugten oder der abgenommenen Leistung während einer bestimmten Zeitperiode.
Unter Energiemanagement kann man unter anderem die Anpassung und die Optimierung des Energieverbrauchs an die Energieerzeugung verstehen.
Energiebereitstellung EVU
regenerative Energieträger
Energieverbrauch Energiemanagement und Energieeffizienz im
landwirtschaftlichen Betrieb
Marktintegrationsmodell EEG (seit April 2012 in Kraft): bei neu errichteten PV-Anlagen werden nur noch 90 Prozent der insgesamt erzeugten Strommenge gefördert – Anreiz den Strom selbst zu verbrauchen.
Netzparität seit Mitte 2012: Bezugsstrompreis liegt über dem Vergütungssatzes für Solarstrom
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
19
Einflussgrößen auf den betrieblichen Lastgang
1. Produktionsverfahren Für jeden Betriebstyp, für jedes Produktionsverfahren aber auch für jeden einzelnen Betrieb gibt es ein individuelles Lastprofil, das aber auch einem ständigen Wechsel unterzogen ist.
Eine Voraussetzung für eine sinnvolle Abstimmung des betrieblichen Lastgangs an die Energieerzeugung ist die Kenntnis der einzelnen Verbrauchsbereiche und deren Leistungsbedarf.
Hauptverbrauchsbereiche in der Milchviehhaltung
Quelle: AEL ergänzt
um Messwerte und
Berechnungen
Hauptverbrauchsbereiche in der Schweinehaltung
Neiber-ILT2b 01-2014 003
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
2. Jahreszeit und Witterungsverlauf
Neiber-ILT2b 01-2014 003 20
Verbrauchsbereiche, die dem
Witterungsverlauf unterworfen sind
Verbrauchsbereiche mit
gleichbleibendem Stromverbrauch
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 21
Die Tageslastgänge zeigen, den Einfluss der Tageszeit bzw. des Arbeitsablaufs auf den Stromverbrauch.
3. Einfluss der Tageszeit bzw. des Arbeitsablaufs
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
22
4. Einfluss der technischen Ausstattung
Die Tageslastgänge zeigen, welchen Einfluss die die technische Ausstattung auf und den Stromverbrauch haben.
Lastgänge in Milchviehbetrieben mit unterschiedlicher melktechnischer Ausstattung.
Neiber-ILT2b 01-2014 003
Möglichkeiten zur Optimierung des Eigenstromverbrauchs
Eiswasseraufbereitung in Niedertarifzeiten oder bei PV-Eigenstromnutzung in Zeiten mit hoher solarer Einstrahlung möglich
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Verlagerung von Einsatzzeiten
23
0
10
20
30
40
50
60
70
00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Str
om
ert
rag
bzw
. -v
erb
rau
ch
Kühlung
Reinigung
Betriebsstrom Heizung
Beleuchtung
Futteraufbereitung
Fütterung
Lüftung
PV
[kWh] 15.06.2012[kWh] 15.06.2012[kWh] 15.06.2012[kWh] 15.06.2012
Neiber-ILT2b 01-2014 003
15.06.2012 PB: 300 ZS PV: 70 KWp
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Solarstromerzeugung und –verbrauch bei unterschiedlicher Anlagengröße
Milchviehbetrieb
Neiber-ILT2b 01-2014 003 24
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Eigenstromverbrauch PV-Anlage
(9 Monate und 10 Tage)
25
70 KW PV-Anlage seit 30.01.2012 angeschlossen
Stromproduktion PV: 68.489 kWh
10.10.2012
Stromverbrauch Betrieb: 64.001 kWh
Zählerschrank mit Messwandlerzähler und Vorsicherungen
Eigenstromverbrauch: 31.800 kWh
Anteil Eigenstromverbrauch:
= 46,4 %
Ferkelerzeugung mit 300 ZS
Summe Lieferung: 36.689 kWh HT: 28.807 kWh NT: 8.582 kWh
Summe Bezug: 32.206 kWh HT: 12.509 kWh NT: 19.696 kWh
11.03.2013
78.847 kWh
41.261 kWh
37.613 kWh
58.585kWh 96.198 kWh
47,7 %
Neiber-ILT2b 01-2014 003
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 26
Eigenbedarfsdeckung mit Photovoltaik (PB ZS 300)
Der Stromverbrauch in Betrieben mit Schweinehaltung verteilt sich auf die einzelnen Monate ähnlich wie die Solarstromerzeugung.
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Neiber-ILT2b 01-2014 003 27
Entwicklung der Anschaffungskosten: Lithium-Ionen Batterie
Speicherkapazität [kWh] Spitzenleistung [KW]
4,6 2,4
8,1 3,5
10,2 5,0
20,5 6,0
20,5 12,0
41 18
10/2012 € 11.000 15.000 18.000 24.500 28.900 49.300
10/2013 € 10.500 14.200 17.200 23.700 28.000 48.000
Wirtschaftlichkeit: Was kostet der gespeicherte Strom
*)
*) Quelle: Vortrag Müller C.A.R.M.E.N. e.V.
Energiespeicherung
Gründe für den Einsatz von Speichern Anforderungen an Speicher
• Optimierung des Eigenverbrauchsanteils • Unabhängigkeit von der Strompreisentwicklung • Notstromfunktion bei Netzausfall • Netzstabilisierung
• Hoher Wirkungsgrad / Lebensdauer • Geringe Kosten • Umweltverträglichkeit • Sicherheit
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Fazit
Neiber-ILT2b 01-2014 003 28
Die Kenntnis über den betrieblichen Energiebedarf ist die Basis
für einen Vergleich mit anderen Betrieben (z.B. Arbeitskreis)
für einen Vergleich mit allgemeinen Kennzahlen
für Maßnahmen zur Energieeinsparung und zur Effizienzsteigerung
Mit dem Energie Schnell-Check kann der Berater den einzelbetrieblichen Energieverbrauch erfassen und beurteilen.
Die Kenntnis detaillierter Lastprofile unterstützt bei der Planung und Integration regenerativer Energieträger (PV-Anlagen, Windkraftanlagen).
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!