Entwicklung eines integrierten Farm-Management-Systems für die kombinierte Milch- und Energieproduktion in landwirtschaftlichen Betrieben und Vernetzung in ein regionales Energienetz (Cow Energy)

Ein integriertes Farm-Management-System soll zur Automatisierung betrieblicher Abläufe und Verfahrensketten in der kombinierten Milch- und Energieproduktion in landwirtschaftlichen Betrieben führen. Weiterhin soll dieses System die Vernetzung in regionale Energienetze ermöglichen.

Abb. 1.: Farmmanagementsystem (Quelle: Lehrstuhl für Agrarsystemtechnik TUM)

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

Abb. 2: Auch das Tierwohl findet Berücksichtigung in dem Projekt

Durch eine tierindividuelle Ausrichtung des Systems und Berücksichtigung der Tier-Technik-Interaktion trägt das System zur Förderung des Tierwohls bei. Durch die Verbesserung der elektronischen Steuerung, Regelung, Automation und Überwachung der ganzen Verfahrensketten können Ressourcen eingespart werden. Wobei neben der automatischen Datenerfassung und Steuerung auch die Interaktionen der Technik mit Betriebsleitung und Mitarbeitenden eine wichtige Rolle einnehmen. Hierfür muss im weiteren Verlauf eine geeignete Schnittstelle entwickelt werden.
Das erstellte regionale Energienetz dient durch die Erzeugung, Speicherung und Nutzung regenerativer Energiequellen der Ressourceneinsparung und den gesellschaftlichen Zielen der Energiewende.

Publikationen

Stumpenhausen, J.; Bernhardt, H.; Höhendinger, M. (2020): Entwicklung eines On-Farm Energie Management Systems für Milchviehlaufställe. KTBL-Tagungsband vom 2. bis 3. März 2020, Mannheim | Mit Energie in die Zukunft Strom, Wärme und Kraftstoffe in der Landwirtschaft , S. 21-23.

Stumpenhausen, J.; Bernhardt, H. (2019): Entwicklung der technischen Architektur des „Stall 4.0"-Konzepts. In: Tagungsband zur 14. Tagung 'Bau, Technik und Umwelt 2019 in der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung', hrsg. vom KTBL, Bonn 2019, S. 275-280.
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Stumpenhausen, J.; Bernhardt, H.; Höld, M.; Graeff, A. (2018): Stall 4.0 - Forschungen für ein Integrated Dairy Farming - Bericht aus der Bayer Nutztierakademie. Tierärztliche Umschau (10), S. 366-367.

Stumpenhausen, J. (2017): Energiespar-Kühe. BMEL-Magazin "forschungsfelder", Ausgabe 3 - September 2017, S. 14.
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Medienbeiträge in Zusammenhang mit dem Projekt

Medienbeitrag, . (2022): Wenn der Chefredakteur zur Mistgabel greift: Ein Arbeitsbesuch auf dem Hof der Zukunft. Merkur.de.
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Medienbeitrag, . (2021): Cow Energy: PV-Strom und Speichertechnik - der energieautarke Stall. Unser Land - eine Sendung des BR Fernsehen, online verfügbar, Stand: 27.01.2022.
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Medienbeitrag, .; Stumpenhausen, J. (2020): Beitrag über Digitalisierung in der Landwirtschaft mit einem Projekt der HSWT in einem High-Tech-Kuhstall | Sendebeitrag in SAT1 Regional Bayern. SAT1 Regional Bayern.

Medienbeitrag, .; Stumpenhausen, J. (2019): High-Tech im Kuhstall. Video in topagrar-online, eingestellt am 28.07.2019, URL https://www.topagrar.com/mediathek/videos/verschiedenes/high-tech-im-kuhstall-11684943.html.
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Promotionen

Analyse betrieblicher Abläufe und Steuerungsmöglichkeiten zur Integration technologischer Kennwerte in eine energieeffiziente Steuerung interagierender Anlagen in automatisierten Milchviehställen unter Berücksichtigung des Tierwohls

Doktorand	M.Sc. Martin Höhendinger
Wissenschaftlich betreuende Person HSWT	Prof. Dr. Jörn Stumpenhausen
Einrichtungen	Fakultät Nachhaltige Agrar- und Energiesysteme Fakultät Nachhaltige Agrar- und Energiesysteme
Wissenschaftlich betreuende Person (extern)	Technische Universität München \| Prof. Dr. Heinz Bernhardt
Zeitraum	31.05.2017 - 01.12.2022