On-Farm EMS | Praxisorientierte Erarbeitung systemspezifischer Grundlagen für die Implementierung eines Smart-Grid fähigen On-Farm Energie Management Systems für Milchviehställe mit höchstem Automatisierungsgrad und weitgehend autonomer Versorgung über dezentrale regenerative Energieproduktion

Durch Förderung der Produktion von erneuerbarer Energie sind viele Landwirte mit dem Einstieg in die Stromproduktion aus Biogas, Photovoltaik, Windkraft neben dem klassischen Nahrungsmittelproduzenten auch zum Energieproduzenten geworden. Im zukünftig hochgradig technisierten und automatisierten Milchviehstall wird zunehmend Energie in Form von Strom und Wärme benötigt. Um einerseits einen hohen Anteil an eigen produziertem Strom am Gesamtstromverbrauch zu erreichen und andererseits die Belastung des öffentlichen Stromnetzes möglichst gering zu halten, startete das Projekt: „Integrated Dairy Farming – Stall 4.0“.
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Abb. 1: Funktionsweise des On-Farm Energie Management Systems

Energie Management System (EMS)

Ziel des Projektes ist, im hochtechnisierten und automatisierten Milchviehstall eine effiziente Energieverteilung durch Einsatz eines Energie Management Systems zu erlangen, ohne dabei den Kuhkomfort zu mindern.

Zentrales Steuerungsmodul

Anhand von Energieverbrauchswerten und Lastgängen der im Milchviehstall eingesetzten technischen Anlagen werden Datenblätter erstellt. Diese werden in digitaler Form von der Software des EMS eingelesen, in einer Datenbank verwaltet und dienen dem zentralen Steuerungsmodul als Grundlage. Das zu entwickelnde zentrale Steuerungsmodul des EMS regelt auf der Grundlage der Information in den Datenblättern, der Anforderungen und Vorgaben der intelligenten Netzanbindung, und der aktuellen bzw. Prognosewerte der Energie-erzeugungsanlagen selbstständig die Energieverteilung nach definierten Algorithmen innerhalb des Milchviehstalles. Als Basis weitergehender Simulationen wird parallel ein Modellstall definiert, der sich an den Maßstäben maximaler Arbeits- und Ressourceneffizienz sowie optimalem Kuhkomfort orientiert. Dadurch wird es möglich, kumulierte Lastgänge unterschiedlicher technischer Ausstattungen mit variierenden Energieertragswerten modellhaft zu verknüpfen und den Einsatz von Energiespeicheranlagen zu bewerten.

Ergebnisse

Derzeit liegen erste Ergebnisse im Bereich der Datenblättererstellung vor, nachdem Messungen auf landwirtschaftlichen Praxisbetrieben durchgeführt wurden. Im Bereich der Energieerzeugungspotentiale sind für die Bereiche Strom aus Biogas und Photovoltaik auf dem Stalldach theoretisch errechnete Werte vorhanden. An der Festlegung der Algorithmen, nach denen die Energie zugeteilt werden soll, wird derzeit gearbeitet.

Promotionen

Erarbeitung der systemspezifischen Grundlagen zur Implementierung eines On-Farm Energie Management Systems im Milchviehstall

Doktorand: Dipl.-Ing. agr. (FH) Manfred Höld
Betreuer HSWT: Prof. Dr. Jörn Stumpenhausen
Fakultät: Fakultät Nachhaltige Agrar- und Energiesysteme
Partner-Uni: Technische Universität München | Prof. Dr. H. Bernhardt
Zeitraum: 01.10.2013 - 31.12.2020

Projektleitung


Projektbearbeitung


Projektmitwirkung extern

Prof. Dr. Heinz Bernhardt
Technische Universität München

Projektdauer

01.10.2013 - 30.09.2016

Projektförderung