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Regenerative Energie

Energieautarker Hof: Strom vom Dach im Stall nutzen

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Helmut Süß
Helmut Süß
am Donnerstag, 02.12.2021 - 15:27

Ursprünglich ging es um einen Stall mit hohem Tierwohl. Dann erweiterte Franz Xaver Demmel das Konzept.

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Wirtschaften mit minimalen Emissionen und nachhaltiger Energie statt mit fossilen Energieträgern wie Diesel, geht das in der Praxis?

Franz Xaver Demmel Königsdorf bei Bad Tölz ist Landwirt, Bau- und Umweltingenieur und sein neuer Stall ist fast energieautark: „Ich wollte einen interdisziplinären Ansatz. Das Tierwohl stand an erster Stelle. Für den neuen Laufstall stand zudem die bauliche Komponente mit viel Holz auch zur Dämmung im Vordergrund. Auch bei der Digitalisierung sind wir ganz vorne dabei, um zukünftige Herausforderungen zu bewältigen.“

Milchviehbetrieb ohne Dieselfahrzeuge?

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Thomas Mirsch vom VLF und Pablo Asensio von der Staatlichen Führungsakademie moderierten die Runde aus Energieexperten, Beratern und Wissenschaftlern sowie Verbandsvertretern und Praktikern. Sie haben in verschiedenen Gruppen und diversen Themengebieten Problemfelder, Konzepte oder weitere Lösungsansätze auf diesem sehr innovativen Betrieb mit einem volldigitalisierten Stall erarbeitet.

Gezielt eingeladen hat Dr. Wolfram Schaecke vom Bayerischen Landwirtschaftsministerium auch zu dieser zweiten Station der InnoTour Bayern. Denn dieses Leuchtturmbeispiel, das erste Ansätze zur Lösung bereits umgesetzt hat, wirft viele Fragen rund um das Thema Energieautarkie in der Landwirtschaft auf: Wie sieht die dezentrale Energieerzeugung der Zukunft im (Kuh-)Stall aus? Wie reguliert man eine smarte Verteilung der Energie am Hof – inklusive Eigenverbrauch – und welche Energiemärkte der Zukunft nehmen die übrige Einspeisung auf? Welche Sensoren und intelligente Messsysteme werden benötigt, müssen standardisiert werden? Diese Punkte und viele mehr wurden Ende September vor Ort in Expertengruppen diskutiert und bearbeitet. „Nur wenn eine Innovation eine breite Anwendung findet, kann sie wirken und einen Nutzen oder Mehrwert für die Praktiker erzielen“, resümiert Thomas Mirsch.

Nicht reden, sondern handeln

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Zunächst stellte Franz-Xaver Demmel Demmel seine Innovations-Timeline in seinem Milchviehbetrieb vor (Kasten). Sein Ansatz: Wie kann man die kostenlose Sonnenenergie für den Betrieb nutzen? Solardächer sind Standard, aber bisher fehlt die Technik, den erzeugten Strom im eigenen Betrieb effizient einzusetzen. „Mein Strom kommt vom Dach. Unser Verbrauch liegt bei 50 000 bis 70 000 Kilowattstunden. Dabei werden über 200 000 Kilowattstunden auf dem Dach erzeugt. Je mehr E-Fahrzeuge im Betrieb, umso mehr Diesel kann man reduzieren, der Stromüberschuss wird ins Netzt eingespeist.“

Sein Vorzeigebetrieb ist weitestgehend elektrifiziert, Demmel redet nicht nur über Energiewende, sondern handelt. Er hat viel Geld investiert und setzt konsequent auf Geräte mit elektrischem Antrieb: E-Hoflader, E-Radlader, E-Futtermischwagen, E-Futterschieber, zwei Elektro-Autos und die beiden Melkroboter laufen mit Strom. Auch die Eiswasserkühlung der Milch wird elektrisch betrieben, dabei wird die Abwärme für Brauchwasser genutzt. Und ein E-Traktor, der Fendt e100 Vario wurde diesen Sommer im Probebetrieb eingesetzt. „Die Interaktion Stromerzeugung und Verbrauch ist hierbei ganz wichtig“, betont Demmel.

Strom vom Dach im Stall nutzen

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Sein Betrieb ist Teil des Forschungsprojektes Cow-Energie, das von der TU München (TUM) sowie der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) seit acht Jahren initiiert bzw. betreut wird. Das Ziel: Solarstrom vom Dach intelligent und effizient den einzelnen elektrischen Geräten zuzuteilen für eine maximale Eigennutzung. Voraussetzung: digitale und automatisierte Stalltechnik. So kann man einen gleichmäßigeren Verbrauch durch intelligente Steuerung erreichen und Lastspitzen brechen. Morgens bzw. abends gibt es in Milchviehställen einen erhöhten Strombedarf. Andererseits ist aber von der PV-Anlage auf dem Dach der erzeugte Strom am Mittag am höchsten.

Die Lösung: Zwischenspeichern des überschüssigen Stroms über die Akkus der elektrischen Geräte. Dazu muss die Frage geklärt sein: Wann brauchen welche Abnehmer wie viel Strom? Der wissenschaftliche und praktische Ansatz war, den exakten Stromverbrauch über individuelle, 42 verschiedene Schaltkreise auszulesen. Diese müssen über das zentrale Steuerungssystem kommunizieren können. Dazu wurden Schnittstellen entwickelt, sogenannte Aktoren. Zudem wurden Prioritäten festgelegt bzw. hinterlegt und das Computer-Managementsystem regelt den Ablauf automatisch: z. B. Melken hat hohe Priorität, Gülle pumpen eine geringere. Einzelne Produktblätter wurden dazu in diesem Energiemanagementsystem (EMS) hinterlegt.

Ein Herzstück ist der 137-kWh-Speicher

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Ein Herzstück ist der 137-kWh-Speicher bzw. weitere Speicher mit ‚vier Rädern‘ als mobile Speicher. Diese müssen bidirektional funktionieren, d. h. speichern und wieder abgeben können. Demmels Ziel bis 2025 ist, die Speicherkapazität auf 500 kW auf dem Betrieb zur erhöhen, sowohl für den eigenen Betrieb oder auch für die Region netzdienlich zur Verfügung zu stellen und Teil der öffentlichen Stromversorgung zu werden. Das erarbeitete Energiemanagementsystem könnte den Strom schon überbetrieblich koordinieren, so die Wissenschaftler Prof. Dr. Heinz Bernhardt (TUM) und Prof Dr. Jörn Stumpenhausen (HSWT).

Die Landwirtschaft könnte mit dem Einsatz von E-Schleppern, die auch als Energiespeicher genutzt werden, und dem Konzept des Energiemanagements von Franz Demmel Lastspitzen im Netz auffangen. Bei einer stärkeren Verbreitung von energieautarken Höfen mit der entsprechenden Batteriespeicherkapazität können diese so einen bedeutenden Beitrag zur Energiewende liefern.

Technik ist vorhanden

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„Die Technik dazu haben wir“, versicherten die Vertreter der Elektro-Firmen beim zweiten Termin der InnoTour in Schönrain. Auf der regulatorischen Seite muss eine rechtliche und finanzielle Lösung für das Einspeisen von Strom bei Lastspitzen gefunden werden, dazu gehört auch die Direktvermarktung von Strom und die Gestaltung der Netzdurchleitungsentgelte. Hierzu braucht es insbesondere die Kooperation der Netzbetreiber. Das Potenzial entspricht einigen Gaskraftwerken, welche für diesen Zweck bereitgehalten bzw. errichtet werden sollen, wie aus den aktuell laufenden Sondierungsgesprächen für eine neue Bundesregierung zu hören war.

Es geht: Emissionsarm, nachhaltig und tiergerecht

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Fazit: Der Betrieb Demmel bzw. das Cow-Energie-Projekt zeigt eindrucksvoll, es geht: Emissionsarm, nachhaltig und tiergerecht. So kann eine Transformation der Landwirtschaft gelingen. Aber der energieautarke Hof zeigt auch, dass es viele Hemmnisse im Vorfeld gibt und auch eine Weiterentwicklung des Konzeptes nicht ohne Probleme möglich ist.

Zudem sind die Kosten enorm hoch und für einen normalen Landwirtschaftsbetrieb nicht finanzierbar. Mit der Innovation des EMS besteht jedoch die Chance, dass die Landwirtschaft eine neue, attraktive Rolle als regenerativer Energiewirt spielen kann.