PV-Stromspeicher in Form von Eiswasser zur Milchkühlung
Nutzung von Solarstrom für die Erzeugung von Eiswasser zum Abkühlen der Milch auf Lagertemperatur
Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlage) sind auf einem Großteil der Milchviehbetriebe vorhanden. Die Speicherung und Nutzung des auf dem Stalldach erzeugten Stroms ist aufgrund bisher noch fehlender Wirtschaftlichkeit von Batteriespeicherlösungen (Blei-Säure, Lithium-Ionen-Batterien) höchst selten. Die Eiswasserproduktion kann eine praktikable Lösung für die Speicherung von Solarstrom darstellen.
Material und Methode
Im Rahmen eines Projektes hat die LfL die Milchkühlung des Melkstandbereichs der Versuchsstation Grub komplett erneuert. Man baute einen Vorkühler, einen Milchtank sowie eine separate Eiswasserbank mit einem Speichervolumen für die Milch von vier Gemelken ein.
Das Kühlaggregat wurde an die Außenwand des Gebäudes (Nord-Ostseite) angebracht, um dessen Effizienz zu steigern. Zuvor wurde die Milch ebenfalls in einem Eiswassertank gekühlt. Die Eiswasserbank war nicht separat, sondern unterhalb der Milch im Milchtank integriert. Es wurde grundsätzlich Eiswasser produziert, über dieses die Milch im Tank (1-stufiges System) heruntergekühlt wurde.
Das Kühlaggregat wurde an die Außenwand des Gebäudes (Nord-Ostseite) angebracht, um dessen Effizienz zu steigern. Zuvor wurde die Milch ebenfalls in einem Eiswassertank gekühlt. Die Eiswasserbank war nicht separat, sondern unterhalb der Milch im Milchtank integriert. Es wurde grundsätzlich Eiswasser produziert, über dieses die Milch im Tank (1-stufiges System) heruntergekühlt wurde.
Die Anlage ging zum Jahreswechsel 2013/14 in Betrieb und dient der Demonstration einer praxisorientierten Möglichkeit PV-Strom zu speichern und im eigenen Betrieb zu verbrauchen.
Technologie
Die Milch wird im dreistufigen System zuerst mit Brunnenwasser (Stufe 1) und anschließend mit Eiswasser (Stufe 2) über einen Plattenkühler auf Lagertemperatur heruntergekühlt. Das angewärmte Brunnenwasser steht den Milchkühen als Tränkwasser zur Verfügung
- Sofern die auf dem Dach des Milchviehstalles installierte PV-Anlage (44 KW) ausreichend Strom erzeugt, wird Eiswasser produziert. Wenn kein Eiswasser zur Verfügung steht, wird die Milch im Direktkühlverfahren (Stufe 3) im Tank auf Lagertemperatur heruntergekühlt.
- Zur Bereitung von Eiswasser (mit PV-Strom) und zur Direktkühlung ist ein einziges Aggregat vorhanden. Dieses kühlt Kühlflüssigkeit zur Eiswasserbereitung oder/und zur Direktkühlung herunter.
- Die dabei entstehende „Wärme“ wird über einen Wärmetauscher dem vorhandenen Puffer zugeführt und steht der Spülung des Milchtanks und der Melkanlage sowie für die Euterbrausen zur Verfügung.
- Wenn der Vorrat an Warmwasser im Puffer nicht ausreicht, erfolgt die Bereitstellung von Warmwasser derzeit über ein elektrisches Heizschwert.
- Zukünftig kann dies über die Abwärme der Biogasanlage erfolgen.
Stromverbrauch der Milchkühlung an der VS Grub
AMS (Automatisches Melksystem): 65 Milchkühe; Melkstand/Fischgrätenmelkstand (FMG): 55 Milchkühe
Für die Abkühlung der gemolkenen Milch am AMS wurde jeweils in der Woche vom 07.07. bis 13.07. im Jahr 2013 durchschnittlich 21,1 kWh pro Tag und im Jahr 2014 durchschnittlich 21,8 kWh pro Tag verbraucht.
Zur Abkühlung der Milch vom Melkstand im gleichen Zeitabschnitt, wurden in 2013 noch mit der alten Kühl- und Tanktechnik 42,5 kWh/Tag und im Jahr 2014 mit der Umstellung auf die Kombination Eiswasser-, Vor-, Direktkühlung im Durchschnitt lediglich 16,7 kWh/Tag benötigt.
Gründe für die Energieeinsparung liegen sowohl im technischen Bereich durch eine energieeffiziente Kühl- und Tankanlage mit Vorkühlung der Milch als auch im baulichen Bereich durch eine bessere Dämmung des Milchtanks und dem günstigeren Aufstellort des Kühlaggregats an der Nord-Ostseite außerhalb des Gebäudes.
Für die Abkühlung der gemolkenen Milch am AMS wurde jeweils in der Woche vom 07.07. bis 13.07. im Jahr 2013 durchschnittlich 21,1 kWh pro Tag und im Jahr 2014 durchschnittlich 21,8 kWh pro Tag verbraucht.
Zur Abkühlung der Milch vom Melkstand im gleichen Zeitabschnitt, wurden in 2013 noch mit der alten Kühl- und Tanktechnik 42,5 kWh/Tag und im Jahr 2014 mit der Umstellung auf die Kombination Eiswasser-, Vor-, Direktkühlung im Durchschnitt lediglich 16,7 kWh/Tag benötigt.
Gründe für die Energieeinsparung liegen sowohl im technischen Bereich durch eine energieeffiziente Kühl- und Tankanlage mit Vorkühlung der Milch als auch im baulichen Bereich durch eine bessere Dämmung des Milchtanks und dem günstigeren Aufstellort des Kühlaggregats an der Nord-Ostseite außerhalb des Gebäudes.
Solarstromerzeugung und Eigenstromnutzung
Optimierung der Nutzung und Speicherung am Betrieb eigen erzeugter regenerativer Energie mit der Eiswasserbereitung über PV-Strom:
In den Grafiken ist der Verbrauch der Kühlanlagen in den Bereichen AMS (2013 + 2014 Direktkühlung) und Melkstand (2013 Eiswasserkühlung; 2014 Kombination aus Eiswasser-, Vor-, Direktkühlung) und wegen Datenverfügbarkeit aber auch der Vergleichbarkeit die Solarstromproduktion der Gruber PV-Anlage (44 kWp) aus dem Jahr 2014 dargestellt.
Die geringere Eigenstromnutzung im Jahr 2014 ist durch den geringeren Stromverbrauch der Kühlanlage begründet. Der Autarkiegrad hingegen (Deckungsgrad mit PV-Strom) liegt im Gegensatz zum Jahr 2013 (60 %) in 2014 bei 77 %.
In den Grafiken ist der Verbrauch der Kühlanlagen in den Bereichen AMS (2013 + 2014 Direktkühlung) und Melkstand (2013 Eiswasserkühlung; 2014 Kombination aus Eiswasser-, Vor-, Direktkühlung) und wegen Datenverfügbarkeit aber auch der Vergleichbarkeit die Solarstromproduktion der Gruber PV-Anlage (44 kWp) aus dem Jahr 2014 dargestellt.
Die geringere Eigenstromnutzung im Jahr 2014 ist durch den geringeren Stromverbrauch der Kühlanlage begründet. Der Autarkiegrad hingegen (Deckungsgrad mit PV-Strom) liegt im Gegensatz zum Jahr 2013 (60 %) in 2014 bei 77 %.
Energiewende: Weitere Projekte der LfL
Die Landesanstalt für Landwirtschaft forscht in sechs vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten geförderten Projekten, um ein Erreichen der Zielvorgaben zur Energiewende voranzutreiben. Die Themen der Forschungsprojekte umfassen Photovoltaik-Anlagen, Energiepflanzen-Versuchsfelder, eine Anlage zur Züchtung von Energiepflanzen und eine Biogasanlage. Mehr