Agrartechnische Forschung, Band 12 (2006)

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Biogaspotenzial des Landes Brandenburg
(2006) Brozio, Sybille; Müller, Daniela; Piorr, Hans-Peter
Seit Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) steigt nicht nur die Zahl der Biogasanlagen in Deutschland stark an, sondern auch die Höhe der installierten Leistung je Standort bei den neu beantragten und gebauten Anlagen. Dabei wächst die Konkurrenz um die Rohstoffe zwischen Nahrungs-und Futtermittelindustrie auf der einen Seite und der Bioenergieerzeugung auf der anderen Seite. Dies ist der Hintergrund der vorliegenden Studie, in der das Biogaspotenzial des Bundeslandes Brandenburg unter Zugrundelegung von Richtlinien der ?EURzNachhaltigen Agrarwirtschaft?EURoe und der ?EURzGuten fachlichen Praxis?EURoe ermittelt wird. Das Biogaspotenzial ermittelt sich aus der verfügbaren Menge an Silagen und Gülle. Zur Abschätzung der jährlichen Potenziale aus dem Ackerbau kommt ein Biomasse-Ertragsmodell zum Einsatz. In die Untersuchungen gehen Winterroggen und Silomais ein, da diese Feldfrüchte in brandenburgischen Biogasanlagen am häufigsten verwendet werden. Die Ergebnisse sind auf der räumlichen Ebene der Gemeinden verfügbar. Das Potenzial aus der Tierproduktion wird aus Daten der Agrarstatistik erzeugt und auf Landkreisebene berechnet. Insgesamt ergibt sich für Brandenburg ein Potenzial von 157 MW installierter elektrischer Leistung. Bei einer durchschnittlichen Größe von 300 kWel entspräche dies mindestens 523 Anlagen bzw. 314 Anlagen bei durchschnittlich 500 kWel. Das Ergebnis der Studie bildet die Grundlage für logistische und regionalplanerische Entscheidungen.
Analyse und Bewertung landwirtschaftlicher Treibhausgas-Emissionen in Deutschland
(2006) Wegener, Jens; Lücke, Wolfgang; Heinzemann, Jörg
Der Zielbeitrag Deutschlands im Rahmen der im Kioto-Protokoll eingegangenen Verpflichtung zur Reduktion von Treibhausgasen (THG) im Zeitraum von 1990 bis 2012 beträgt 21 %. Bis 2004 sind die Emissionen um 17,5 % verringert worden. Je nachdem welche Datenbasis zu Grunde gelegt wird, hat die Landwirtschaft im Zeitraum von 1990 bis 2004 ihre THG-Emissionen um insgesamt 16,4-18,5 % verringert. Diese Entwicklung ist vorwiegend auf strukturelle ûnderungen zurückzuführen. In allen Sek-toren wie auch dem der Landwirtschaft sind bis zum Jahr 2012 weitere Emissionsminderungen zu realisieren. Emissionen innerhalb der Landwirtschaft bzw. solche, die ihr zugerechnet werden, entstehen in den Bereichen Tierische Verdauung, Wirtschaftsdünger-Management, Landwirtschaftlich genutzte Böden, Landnutzung und Landnutzungsänderung sowie Brennstoffeinsatz. Insgesamt beläuft sich der Anteil der landwirtschaftlichen Freisetzungen von THG an den deutschen Gesamtemissionen auf 11,1 %, womit die Landwirtschaft einen bedeutenden Emittenten darstellt. Allerdings gibt es z. T. erhebliche Unterschiede zwischen den einzelnen Emissionsquellen bzw. den Bereichen in Bezug auf ihren Emissionsbeitrag. So emittieren vier der insgesamt genannten 33 Einzelquellen bzw. -senken bereits 58,7 % der gesamten landwirtschaftlichen Emissionen. Die Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen, repräsentiert durch die Bereiche Landwirtschaftlich genutzte Böden sowie Landnutzung und Landnutzungsänderung, verursacht 68,6 % aller in der Landwirtschaft vorkommenden Emissionen.
Abgas- und Leistungsverhalten biogasbetriebener BHKW an Praxisanlagen
(2006) Aschmann, Volker; Kissel, Rainer; Gronauer, Andreas
Die in diesem Projekt durchgeführten Untersuchungen ergeben einen repräsentativen ?oeberblick über das Emissonsverhalten und die Leistungsfähigkeit von biogasbetriebenen BHKW verschiedener Leistungsklassen bei unterschiedlichen Wartungszuständen. Hierzu wurden die Energie- und Stoffströme (In- und Outputströme) an 10 Biogas-BHKW (5 Gas- und 5 Zündstrahl-BHKW) in den Leistungsklassen von 30 kWel. bis 340 kWel. über einen Zeitraum von etwa einem Jahr gemessen. Bei allen Anlagen wurde ein durchschnittlicher Methangehalt von etwa 50 % CH4 ermittelt. Die Abgasrichtwerte der TA-Luft für Kohlenmonoxid- und Formaldehydkonzentrationen konnten mit Ausnahme des 30 kWel. (CO) und des 80 kWel. (Formaldehyd) bei allen BHKW eingehalten werden. Die NOx-Richtwerte im Abgas konnten nur bei den BHKW sicher eingehalten werden, bei denen eine Wartung und Einstellung bei gleichzeitiger Kontrolle der Abgaswerte er-folgte. Eine Einstellung des BHKW nach Leistungskriterien hatte zum Teil erhebliche Grenzwertüberschreitungen zur Folge. Bei allen untersuchten BHKW wurde eine Abnahme des elektrischen Wirkungsgrades über die Zeit festgestellt.
Optimierung der Elektrodialyse bei der Aufarbeitung von Milchsäure
(2006) Reimann, Winfried
Zur Produktion biologisch abbaubarer Kunststoffe gewinnt Milchsäure zunehmend an Bedeutung. Bei der kontinuierlichen Fermentation von Glucose aus Hydrolysat von Roggenschrot entsteht Natriumlactat in löslicher Form. Mit Hilfe der Elektrodialyse über mono- und bipolare Membranen erfolgt eine Aufkonzentrierung und Konversion in Milchsäure. Die Elektrodialyse wird in Abhängigkeit von der direkt messbaren Leitfähigkeit im Diluatkreislauf (monopolar) bzw. Salzkreislauf (bipolar) betrieben. Die durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, dass allein die Leitfähigkeit aufgrund verschiedener Mineralstoffe im Ablauf der Fermentation zu Aussagen führen kann, die einer optimalen Fahrweise der Elektrodialyse entgegenstehen. Dagegen führen die ebenfalls direkt messbaren Werte für die Stromstärke und die Spannung während des Ablaufes der Elektrodialyse zu eindeutigen Aussagen zum Stoff-transport im elektrischen Feld. Mit dieser einfachen Methode lässt sich für das dargestellte Beispiel die Konzentration für Natriumlactat von 219 g/l auf 235 g/l steigern. Der Wirkungsgrad (Stromausbeute) erhöht sich dabei auf 84 %. Bei der Konversion des Natriumlactats in Milchsäure erhöht sich die Konzentration der Milchsäure von 171 g/l auf 182 g/l bei einer Zunahme des Wirkungsgrades auf 77 %.
Supplement
(2006)
Redaktionelles, Inhaltsverzeichnis, Autorenverzeichnis, Hinweise für die Autoren Vorwort zur Neugestaltung der Agrartechnischen Forschung als Beilage der Zeitschrift Landtechnik von Reiner Brunsch und Jürgen Kern
Wirkung eines Multi-Enzympräparates auf das rheologische Verhalten von Flüssigfutter
(2006) Türk, Meno; Jakob, Stefan
Die viskositätssenkende Wirkung eines NSP-spaltenden Multi-Enzympräparates in Flüssigfutter wurde mit Hilfe eines Rotationsviskosimeters untersucht. Dabei wurden mit derselben Probe zuerst eine Rührkurve und anschließend eine Fließkurve aufgenommen. Die Enzymwirkung ist abhängig von der Getreideart, der Rührzeit, der Scher-belastung, dem TS-Gehalt, dem pH-Wert und der Temperatur. Diese Einflussgrößen wurden mit Weizen- und Gerstenfuttermischungen systematisch untersucht und die optimalen Wirkungsbedingungen ermittelt. Besondere Bedeutung auf die Enzymwirksamkeit bei der Viskositätsuntersuchung hat der pH-Wert, wie ein Ansäuern des Flüssigfutters auf pH < 5,3 zeigte. Die Enzymwirkung ist bei Flüssigfutter auf Gerstenbasis stärker ausgeprägt als bei Weizenfutter. Die Viskosität lässt sich um maximal 40 % vermindern. Die Enzymwirkung verstärkt sich mit steigendem TS-Gehalt und wird auch von der Rührzeit und dem Schergradienten beeinflusst.
Höhenführung für Laser-Abstandssensoren
(2006) Ehlert, Detlef; Kraatz, Siegwart; Adamek, Rolf
Gegenwärtig werden im Rahmen von wissenschaftlichen Untersuchungen die Verwendungsmöglichkeiten von Laser-Abstandssensoren für das Messen von Pflanzenpara-metern erschlossen. Mit der Erfassbarkeit von physikalischen Pflanzenparametern besitzen Laser-Abstandssensoren ein Anwendungspotenzial für teilflächenspezifische Bewirtschaftungsmaßnahmen sowie für das Optimieren von Prozessen in Erntemaschinen. Um mit Laser-Abstandssensoren Bestandesparameter wie Pflanzenhöhe, Bedeckungsgrad oder Pflanzenmassedichte messen zu können, muss aus den Abstandsmesswerten das Niveau der Bodenoberfläche ableitbar sein. Durch Auswertung der Verteilung von Einzelmesswerten wird nachgewiesen, dass diese Voraussetzung nicht hinreichend sicher erfüllt werden kann. Damit dennoch Laser-Abstandssensoren eingesetzt werden können, ist es notwendig, sie durch eine zusätzliche Einrichtung in konstanter Höhe über dem Erd-boden zu führen. Dazu werden drei Lösungen vorgestellt und bewertet: Kombination eines Taststabes mit einem elektro-mechanischen Linearantrieb (Variante 1), Kombi-nation eines berührungslos messenden Abstandssensors mit einem elektro-mechanischen Linearantrieb (Variante 2) sowie eine Einrichtung zur direkten Höhenführung (Variante 3), die als Vorzugslösung bewertet wird.
Detektionsprinzip von Biomasse mittels UWB-Radar am Beispiel von Zuckerrüben
(2006) Konstantinovic, Miodrag; Wöckel, Sebastian; Schulze Lammers, Peter; Sachs, Jürgen
In diesem Artikel werden die wesentlichen Prinzipien der Detektion von Biomassen in landwirtschaftlichen Böden mit Mikrowellen-Sensoren nach dem Ultra-Breitband (UWB) M-Sequenz-Radarverfahren vorgestellt und die Anwendung dieser hochauflösenden Radartechnik am Beispiel der Zuckerrübe hinsichtlich der Bestimmung der Einzelrübenmasse erläutert. An einem vorläufig linearen Modell wird die Leistungsfähigkeit der Rübendetektion mit dem Radarverfahren diskutiert sowie die Trennung des gesuchten Rübensignals von Bodenreflexionen und anderen Störsignalen behandelt. Hierzu zählt insbesondere eine spezielle Filtermethode zur Entfaltung des Einflusses der Radarantennen. Zum Verhalten der Rückstreuung elektro-magnetischer Wellen an Biomassen werden der Einfluss der Geometrie der Einzelrübe auf die reflektierte Energie und wichtige Schritte der Signalinterpretation dargelegt. Abschließend werden das Prinzip der Detektion von Zuckerrüben im Boden unter Laborbedingungen und die Bestimmung der geometrischen Größe aus den Radardaten dargestellt.
Einfluss von Feuchte und Siliermittelmenge auf die Gärqualität von Feuchtgetreide im Folienschlauchverfahren
(2006) Matthiesen, Momme; Wagner, Andrea; Büscher, Wolfgang
Ein aus den 70er Jahren bereits bekanntes Verfahren zur Einlagerung von Futtermitteln mittels Schlauchpresse ist weiter entwickelt worden und wird seit 2005 auch zur Ein-lagerung von Feuchtgetreide in der Praxis eingesetzt. Da-bei wird erntefrisches Getreide mit hohen Feuchtegehalten in einem Arbeitsgang gemahlen, optional mit Siliermittel besprüht und in einen Folienschlauch gepresst. In Labor- und Praxisversuchen mit derartig aufbereitetem Weizen wurde zunächst der Einfluss von unterschiedlichen Feuchtegehalten und Siliermittelmengen auf die Gärqualität und die aerobe Stabilität des Futters untersucht. Dabei ist erntefrischer Weizen mit einem Feuchtegehalt von 18 % (Low-Moisture-Variante, LM) und nach Anfeuchtung mit 30 % (High-Moisture-Variante, HM) in zwei Folien-schläuche und parallel in dreifacher Wiederholung in Siliergläser eingelagert worden. Neben den unbehandelten Kontrollvarianten wurden in den Gläsern drei Behandlungsstufen (2, 4, 6 l/t FM) und in den Schläuchen zwei Varianten (4 und 8 l/t FM bei 18 % Feuchte bzw. 2 und 4 l/t FM bei 30 % Feuchte) mit einem Siliermittel angesetzt, das Natriumbenzoat, Propionsäure und Natriumpropionat enthält. Nach einer Lagerdauer von 50 Tagen (Folien-schläuche) bzw. 90 Tage (Siliergläser) konnten keine Trockenmasseverluste festgestellt werden. Die Analyse der Gärqualität ergab, dass in den LM-Varianten zwar keine Silierung mit Milchsäurebildung stattfand, die anaerobe Lagerung jedoch trotzdem stabil war. In den HM-Varianten konnte eine schnelle und qualitativ hochwertige Silierung nachgewiesen werden. Mit zunehmender Silier-mittelmenge in den Varianten nahmen in beiden Feuchteklassen die geringen Ethanolgehalte weiter ab. Die La-boruntersuchungen der aeroben Stabilität zeigten, dass be-reits eine Siliermittelmenge von 2 l/t FM ausreicht, um einen mikrobiellen Verderb zu unterdrücken. Bei sehr feuchtem Getreide ist dieses Ziel auch ohne Siliermitteleinsatz erreichbar, da neben den gebildeten antimykotisch wirkenden organischen Säuren auch eine bessere Verdichtung des Getreides möglich ist.
Systemauswahl für ein Kindersicherheitssystem im Umfeld von Traktoren und mitgeführten Maschinen
(2006) Quendler, Elisabeth; Boxberger, Josef; Niernsee, Stefan
Jedes Jahr verunglücken weltweit viele Kinder tödlich im Umfeld von Traktoren und deren mitgeführten Maschinen auf Bauernhöfen. Diese Unfälle sind einerseits durch das Fehlverhalten von Kindern und Erwachsenen, andererseits durch die Konstruktion der landwirtschaftlichen Maschinen und Geräte bedingt. Aufgrund der Unübersichtlichkeit von landwirtschaftlichen Maschinen und der häufigen Untrennbarkeit der Arbeits- und Erziehungsumwelt können Sicherheitslücken nicht allein durch präventives Handeln vermieden werden. Es muss davon ausgegangen werden, dass sich die Situation für Kinder, die auf Bauernhöfen aufwachsen oder dort ihre Ferien verbringen, weiter ver-schärft, da die eingesetzten Maschinen ständig größer und dadurch unübersichtlicher werden und mit weniger Arbeitskräften größere Anbauflächen und Viehbestände zu bewirtschaften sind. In der vorliegenden Untersuchung werden die Systemanforderungen für ein elektronisches Fahrerassistenzsystem definiert. Auf diese Weise soll der Fahrer über die Anwesenheit von Kindern im unmittelbaren Gefahrenumfeld früh genug gewarnt werden, um die Unfallgefahr abzuwenden. Für eine lückenlose Erfassung des gesamten Fahrzeugbereichs lässt sich mit vertretbarem technischen Aufwand die indirekte Erkennung über sogenannte Transponder, von Kindern getragene Signalgeber, nutzen. Als möglicher Technologieansatz ist die Kombination aus kooperativen Radarwellentranspondern für die rasche Erkennung in Fahrtrichtung und der Identifikation durch Kopplung im hochfrequenten elektrischen Nahfeld für das lückenlose, unmittelbare Gefahrenumfeld anzusehen.
Untersuchung der Verzögerungszeiten von Direkteinspeisungssystemen für die teilflächenspezifische Applikation von Herbiziden
(2006) Hloben, Peter; Sökefeld, Markus; Schulze Lammers, Peter
Die fortgeschrittene Entwicklung von Unkrauterkennungssystemen erfordert gleichermaßen eine Entwicklung von Applikationstechniken für eine präzise Ausbringung von Herbiziden. Direkteinspeisungssysteme ermöglichen eine selektive Herbizidausbringung in Bezug auf die Wirkstoffwahl und die exakte Ausbringung am Standort der Unkräuter. Auf einem Versuchs-stand wurden verschiedene Einspeisungssysteme bezüglich ihres Zeitverhaltens untersucht. In einer Variante wurde der Tracer als Ersatzstoff für das Herbizid in die Zuleitung einer Teilbreite eingeleitet. Eine zweite Variante stellte die Einspeisung an jeder Einzeldüse dar, die in zwei verschiedenen Arten durchgeführt wurde. Einmal wurde die Einspeisung mit einem zentralen Ventil in der Zuleitung für den Tracer zu jeder Düse gesteuert und als weitere Variante wurden Ventile vor jeder Düse platziert. Die Verzögerungszeiten, die einen Anstieg der Tracerkonzentration im Trägerstoff von 10 auf 95 % repräsentieren, lagen bei der Einspeisung an der Teilbreite zwischen 1,8 und 7,5 s. Bei der Direkteinspeisung an der Düse wurden Verzögerungszeiten von unter 1 s erreicht. Wird die Verzögerungszeit in Fahrstrecke bei der Ausbringung umgerechnet, so ergibt sich für eine Arbeitsgeschwindigkeit von 11 km h-1 (ca. 3 m s-1) für die Einspeisung an der Düse eine maximale Anpassungsstrecke von 22,5 m und für die Einspeisung an der Düse von weniger als 3 m.
Forschungsmanagement in der Agrartechnik - aus der Sicht einer außeruniversitären Forschungseinrichtung
(2006) Zaske, Jürgen
Vortrag zur Verabschiedung von Prof. Jürgen Zaske anlässlich seiner Verabschiedung als Wissenschaftlicher Direktor des ATB am 18.11.2004
Einflüsse durch das Verdichten und den äußeren Luftabschluss auf die Qualität von Grassilagen - Ergebnisse und Anforderungen
(2006) Fürll, Christian; Schmerbauch, Klaus-Josef; Kaiser, Ehrengard; Idler, Christine
Die Zielstellung bestand im Ermitteln verfahrenstechnischer und gutbedingter Einflüsse auf die Silagequalität. Dazu wurden unter Laborbedingungen Versuche mit Modellsilos und unter Praxisbedingungen Untersuchungen mit Silageballen unterschiedlicher Dichte und Folienumwicklungen durchgeführt. Die Erhöhung der Lagerungs-dichte in den Silagen bildete in allen Silierversuchen die primäre Grundlage für die Erzeugung eines ausreichenden Luftabschlusses. Die äußere Luftabschlussgüte besaß demgegenüber sekundären Charakter. Für einen ausreichenden Luftabschluss können aus den vorliegenden Ergebnissen eine Lagerungsdichte von mindestens 200 kg TM/m³ und eine maximale Gasdurchlässigkeit des Zudeckmaterials von etwa 1,7 l/m² in 24 Stunden abgeleitet werden. Unter diesen Bedingungen wird für Silagen aus extensiv produziertem Gras die Gärqualität gesichert und der Pilzbefall eingeschränkt. Aus den Ergebnissen der durchgeführten Silierversuche und Berechnungen der Siliergutdichte lassen sich Forderungen an das Verdichten während der Einlagerung ableiten.
Forschungsmanagement - aus dem Blickwinkel einer schweizerischen Bundesforschungsanstalt
(2006) Meier, Walter
Vortrag zur Verabschiedung von Prof. Jürgen Zaske als Wissenschaftlicher Direktor des ATB am 18.11.2004
Trocknungsverhalten und Qualitätsentwicklung von Halmgut bei Konvektionstrocknung mit Mikrowellen- und Hochfrequenzvorbehandlung
(2006) Kialbekov, Rustam; von Hörsten, Dieter; Lücke, Wolfgang; Hahn, Jürgen; Frerichs, Ludger
Erste Versuche zur Trocknung von Halmgut bei Aufbereitung mit Mikrowellen und Hochfrequenzstrahlung wurden durchgeführt. Die Vorbehandlung mit Mikrowellen beschleunigte die Feuchteabführung oberhalb bestimmter Sendeleistungen und Andauerzeiten. Die Behandlung mit Hochfrequenz zeigte im Vergleich zur mechanischen Aufbereitung des Grüngutes unbefriedigende Ergebnisse. Beide Varianten sind wegen des großen Energieaufwandes und der erforderlichen langen Behandlungs-dauer nach derzeitigem Erkenntnisstand kaum für reale Ernte-bedingungen geeignet. Um genauere Aussagen treffen zu können, bedarf es weiterer Untersuchungen.

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