Stall 4.0 – Integrated Dairy Farming - Teilprojekt: Entwicklung und Installation neuartiger spezieller Aktorenmodule für die betriebsinterne Netzwerk- und Kommunikationstechnik im Milchviehstall (AKTOREN)

Kurzbeschreibung des Projekts

Die Forschungsinitiative „Stall 4.0“ der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf und der Technischen Universität München beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung tiergerechter und nachhaltiger Milchviehhaltungssysteme mit hohem Automatisierungsgrad. In dem laufenden, vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Forschungsprojekt „CowEnergy“ soll in Kooperation mit Partnern aus der Industrie ein On-Farm Energie Management System (EMS) konzipiert und zur Marktreife entwickelt werden. Besondere Herausforderungen sind dabei die unterschiedlichsten technischen Gegebenheiten der Energieverbraucher im Stall, verschiedene Lösungen für die Energiegewinnung und -speicherung, der Datenaustausch zwischen den Systemen, die netzdienliche Integration in das Stromversorgungsnetz sowie die notwendige Berücksichtigung der Tier-Technik-Mensch-Interaktionen.

Aufgrund der bisherigen Versuchsergebnisse und des aktuellen Entwicklungsstands des zentralen Monitoring- und Steuerungsmoduls kann ein Praxis-Pilotbetrieb mit dem EMS-Prototyp ausgestattet werden, so dass weitere für die Gesamtgestaltung und die Evaluation des Systems wesentliche Untersuchungen durchgeführt werden können.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass für die optimierte betriebsinterne Netz- und Kommunikationstechnik die Entwicklung neuartiger spezifischer Aktoren notwendig ist, die als Bestandteile des technischen Stallsystems jeweils zwischen dem EMS und den einzelnen Energieverbrauchern zu integrieren sind. Diese als industrielle Prototyen gefertigten Aktoren ermöglichen auch die Integration des On-Farm EMS in zukünftige und bereits bestehende Stallanlagen.

Technischer Hintergrund

Voruntersuchungen haben gezeigt, dass in der IT-Hierarchie innerhalb des Stalles eine Zwischenstufe einzufügen ist, die dezentral die vom Energie-Management-System kommenden Signale für die Steuerung der Verbraucher umsetzt. Dieses wird anhand innovativer frei programmierbarer Aktormodule realisiert (siehe Abbildung 1), mit denen betriebsspezifische und individuelle Anforderungen berücksichtigt werden können.

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Abb. 1: Konstruktionsschema der innovativen Aktorenmodule für die interne Vernetzung

In diese Aktoren werden zusätzlich Smartmeter integriert, also digitale Stromzähler, die jederzeit den aktuellen Verbrauch erfassen und damit Voraussetzung für individuelle Steuerungen der Verbraucher mit intelligentem Lastmanagement sind. Im Sensorikteil der Aktoren können des Weiteren individuelle Messtechniken integriert werden, die z. B. aktuelle Werte von Klimasensoren oder den Füllstand der Gülle in den Güllekanälen erfassen und an das Zentrale Monitoring- und Steuerungsmodul des On-Farm EMS weiterleiten.

Bei den Aktoren ist die individuelle Programmierbarkeit von großer Bedeutung – nicht nur für die störungsfreie Funktion der technischen Einrichtungen im Stall sondern auch für differenzierte wissenschaftliche Untersuchungen, wie sie auf dem Praxis-Pilotbetrieb geplant sind.

Projektleitung

Projektdauer

01.05.2020 - 31.01.2021

Projektpartner

Landwirtschaftsbetrieb Franz Xaver Demmel

Projektförderung

Weblinks

Forschungsprojekt 'Cow Energy'