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Anforderungen an die Logistik zur Sicherung hoher Silagequalitäten
(2007) Fürll, Christian; Schemel, Hartmut; Idler, Christine; Scholz, Volkhard
Die Silagequalität besitzt bei der Planung der logistischen Kette für die Silierung absolute Priorität. Das hat zur Folge, dass vor allem beim Einlagern in Horizontalsilos die erforderlichen Aufwendungen für das Erzeugen der notwendigen Siliergutdichte zu berücksichtigen sind. Dies kann bei der derzeitig vorhandenen leistungsfähigen Erntetechnik besonders bei geringen Silobreiten zu Problemen führen. Beim Befüllen von Hochsilos und bei der Silierung in Schläuchen sind die Abstimmungen in der Regel ohne große Schwierigkeiten möglich. Im Verfahren der Ballensilierung gibt es keine direkte Abhängigkeit zur Erntetechnik.
Bestimmung bodenbürtiger Spurengasflüsse beim Anbau nachwachsender Rohstoffe
(2000) Hellebrand, Hans Jürgen; Scholz, Volkhard
Die Umweltbilanz nachwachsender Rohstoffe wird durch die Emission von klima- und umweltrelevanten Spurengasen beeinträchtigt. In Abhängigkeit von Intensität und Art der Stickstoffdüngung wird sowohl zusätzlich Lachgas bzw. Ammoniak emittiert als auch der Methanabbau im Boden beeinflußt. Zum Bestimmen dieser Spurengasflüsse wird die Gasflußkammermethode in Verbindung mit Gaschromatographie (GC) bzw. Fouriertransformierter Infrarotspektroskopie (FTIR) angewendet. Die GC-Technik bietet den Vorteil einer höheren Genauigkeit bei einigen fest ausgewählten Spurengasen. Die FTIR-Messungen zeigen, daß Ammoniakflüsse bei Düngung mit Kalkammonsalpeter unter der Nachweisgrenze bleiben. Der hier ermittelte Lachgasemissionsfaktor für einen lehmigsandigen Standort beruht auf GC-Daten. Der Mittelwert für die düngerinduzierten N2O-N-Emissionen liegt nur bei 0,2 % der N-Düngergabe. Weiterhin ergeben die GC-Messungen, daß der bodenbürtige Abbau atmosphärischen Methans der Bodentemperatur folgt und am untersuchten Standort einen Mittelwert von 0,7 kg CH4 ha-1 a-1 aufweist.
Biogas in PEM-Brennstoffzellen
(2005) Scholz, Volkhard; Schmersahl, Ralf
Die Nutzung von Biogas in Brennstoffzellen ist eine vorteilhafte Kombination einer kostengünstigen regenerativen Energiequelle mit einer Technologie, die hohe Wirkungsgrade und hohe Umweltverträglichkeit verspricht. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wird erstmalig die Eignung von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellensystemen(PEMFC) zur Verstromung von Biogas experimentell nachgewiesen. Dieser Brennstoffzellentyp zeichnet sich durch niedrige Arbeitstemperaturen, einen modularen Systemaufbau und geringe Kosten aus. Messungen an einer 650 Wel-Laboranlage zeigen im Betrieb mit einer niedrigen Leistungsdichte von 0,14 W/cm2 einen Zellwirkungsgrad von 58%. Mit einem Wirkungsgrad von etwa 38 % erweist sich der verwendete Dampfreformer als kritische Komponente. Modellrechnungen auf Basis eines optimierten PEM-Brennstoffzellensystems zeigen, dass elektrische Systemwirkungsgrade von über 40 % erreicht werden können.
Determination of Soil-Related Trace Gas Fluxes during the Cultivation of Renewable Raw Materials
(2000) Hellebrand, Hans Jürgen; Scholz, Volkhard
The emission of climate- and environmentally relevant trace gases af- fects the environmental balance of renewable raw materials. Depending on the intensity and the kind of nitrogen fertilizing, additional nitrous oxide or ammonia is emitted, and methane degradation in the soil is in- fluenced. These trace gas fluxes are measured using the flux chamber method in connection with gas chromatography (GC) and Fourier- transform infrared spectroscopy (FT-IR). The GC technology provides the advantage of higher accuracy for some selected trace gases. The FT- IR measurements show that the release of ammonia caused by fertilizing with calcium ammonium nitrate is below the detection limit. The nitrous oxide emission factor measured at a loamy-sandy location is based on GC results. The average quantity of all fertilizer-induced N2 O-N emis- sions only amounts to approximately 0.2 % of the annual quantity of N- fertilizer applied. In addition, the GC measurements show that the de- gradation of atmospheric methane in the soil depends on the soil tem- perature. The mean annual value of methane degradation at the exam- ined location amounts to 0.7 kg CH4 ha-1 a -1.
Energieeffizienz brasilianischer Hammermühlen beim Zerkleinern von Mais
(2002) Scholz, Volkhard; Pereira Dias, Gutemberg; Rodrigues, Denilson Eduardo; Coelho, Ronaldo Flora Flora
Ein nach der jüngsten Energiekrise in Brasilien verabschiedetes Gesetzverbietet die Herstellung und Vermarktung von Maschinen mit ungünstigem energetischen Wirkungsgrad. Im Rahmen eines deutsch-brasilia-nischen Projektes wurde daher ein Messstand errichtet und der Energie-konsum und die Mahlqualität von fünf brasilianischen Hammermühlen DPM beim Mahlen von Mais ermittelt und bewertet. Darüber hinauswurde die Gültigkeit von verschiedenen aus der Literatur bekannten energetischen Kalkulationsmodellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen den Einfluss von Durchsatz, Drehzahl und Sieblochdurchmesser auf den spezifischen Energieverbrauch sowie dessen Abhängigkeit vom Zerkleinerungsgrad des Materials.
Energy Efficiency of Brazilian Hammer Mills Grinding Maize
(2002) Scholz, Volkhard; Pereira Dias, Gutemberg; Rodrigues, Denilson Eduardo; Coelho, Ronaldo Flora Flora
A law adopted after the latest energy crisis in Brazil prohibits the pro- duction and marketing of machines with low energetic efficiency. For this reason, a measuring stand was built as part of a German-Brazilian pro- ject, and the energy consumption as well as the grinding quality of five Brazilian hammer mills DPM during maize grinding were determined and evaluated. In addition, the validity of different energetic calculation models known from the literature was examined. The results show the in- fluence of mass flow, rpm, and sieve hole diameter on specific energy consumption as well as its dependence on the comminution degree of the material.
Environmentally Compatible and Energy-Efficient Production of Energy Plants
(2001) Scholz, Volkhard; Krüger, Karen; Höhn, Axel
In the foreseeable future, energy plants could become an integral part of the energy mix in Germany. However, this requires that these plants are produced in an environmentally friendly way and that the energy yield justifies the input. The present contribution describes results concerning the cultivation of 10 energy plant species suitable for combustion. Over a period of 6 years, yield, energy gain, and environmentally relevant sub- stances in the plant and the soil were determined under practical condi- tions. Fertilization was carried out in 4 variants each ranging from 0 to 150 kg N/ha and with wood and straw ashes, as well as basic mineral fertilizer. Plant protection products were entirely dispensed with. The re- sults show that, except for topinambur haulm and wood with undersown crops, the mean yield ranges between 8 and 12 t DM /ha and that a reduc- tion of nitrogen application from 150 to 75 kg N/ha causes only slight yield losses. Without fertilization, yields diminish by 20 to 40 % after 6 years, except for poplars (without undersown crops), which with ap- proximately 10 t DM /ha reach a similarly high yield level as with fertiliza- tion. The contents of the emission- and combustion-relevant plant nutri- ents, such as nitrogen, potassium, sulfur, and chlorine, are significantly lower in poplars and willows than in grass, rye, triticale and hemp. The input of heavy metals, such as cadmium, copper, zinc, and lead, which is caused by fertilizers and energy-related input, is absorbed differently with trees making a particular contribution towards the decontamination of the soil. Hemp, poplars, and winter rye allow high energy yields to be achieved. Even if nitrogen fertilization is reduced (in the case of poplars even at zero fertilization), net energy gains of more than 3,200 liters of oil equivalent per hectare and per year are reached.
Lagerung von Feldholzhackgut
Verluste und Schimmelpilzbefall
(2005) Scholz, Volkhard; Idler, Christine; Daries, Werner; Egert, Johannes
Bei der Lagerung von erntefrischen Holzhackschnitzeln in unbelüfteten Haufen entwickeln sich Mikroorganismen, insbesondere Schimmelpilze, die in wenigen Wochen zu erheblichen Trockenmasseverlusten führen und darüber hinaus ein arbeitshygienisches Risiko darstellen. Durch Versuche in klein- und großtechnischem Maß-stab wird der dominante Einfluss der Hackschnitzellänge auf Temperatur-und Trocknungsverlauf sowie auf Schimmelpilzentwicklung und Masse- bzw. Energieverluste bei der Langzeitlagerung von Feldholzhackgutnachgewiesen und quantifiziert.
Methodik zur Ermittlung des Energieaufwandes pflanzenbaulicher Produkte am Beispiel von Biofestbrennstoffen
(1997) Scholz, Volkhard
Die Ermittlung des Energieaufwandes für ein Verfahren oder ein Produkt ist überaus komplex und führt daher häufig zu unterschiedlichen Ergebnissen. In vorliegendem Beitrag wird am Beispiel von Biofestbrennstoffen eine auf dem jüngsten Entwurf der VDI-Richtlinie 4600 basierende verallgemeinerungsfähige Bilanzierungsmethode vorgestellt, die einen weitgehend objektiven Vergleich unterschiedlicher land- und forstwirtschaftlicher Verfahren erlaubt.
Solar Drinking Water Supply on the Pasture
(2000) Scholz, Volkhard; Daries, Werner
Agriculture opens up various possibilities for the use of photovoltaic sy- stems, especially for the supply of water to plants and animals at loca- tions which are far from the mains. Practical examinations lasting se- veral years show that photovoltaic pump systems on pastures remote from the mains can guarantee the supply of water to cattle reliably and even economically. However, this requires that the performance para- meters of the pump and the water consumption of the animals are known and well coordinated, i.e. that the system is optimally dimensioned. In the following contribution, the results of several years of pump tests and measurements of the water consumption of grazing cattle are pre- sented, and conclusions with regard to the dimensioning of photovoltaic pasture drinkers are drawn. Under the climatic conditions in Central Europe, an installed power of only 1 to 2 watts per head of non-lactating cattle and per metre of height difference is required during the summer months. Furthermore, operational experiences and costs of PV drinkers for cattle used in practice are reported on. Optimally dimensioned PV pasture drinkers can supply drinking water at less than a quarter of the expense caused by conventional drinking water systems.
Solare Trinkwasserversorgung auf der Weide
(2000) Scholz, Volkhard; Daries, Werner
Die Agrarwirtschaft bietet vielfältige Möglichkeiten für die Anwendung der Photovoltaik, insbesondere für die Wasserversorgung von Pflanzen und Tieren auf Standorten, die weit vom Stromnetz entfernt sind. Mehrjährige Untersuchungen in der Praxis zeigen, daß photovoltaisch betriebene Pumpensysteme auf netzfernen Weiden die Wasserversorgung von Rindern zuverlässig und sogar wirtschaftlich sichern können. Das setzt jedoch voraus, daß die Leistungsparameter der Pumpe und der Wasserverbrauch der Tiere bekannt und gut aufeinander abgestimmt sind, das System also optimal dimensioniert ist. In folgendem Beitrag werden mehrjährige Ergebnisse von Pumpentests und Wasserverbrauchsmessungen von Weiderindern vorgestellt und Schlußfolgerungen hinsichtlich der Dimensionierung von Photovoltaik- Weidetränken gezogen. Unter mitteleuropäischen Klimabedingungen werden im Sommerhalbjahr für nichtlaktierende Rinder lediglich 1 bis 2 Watt installierte Leistung pro Rind und Förderhöhenmeter benötigt. Außerdem wird über Betriebserfahrungen und Kosten von in der Praxis eingesetzten PV-Tränken für Rinder berichtet. Optimal dimensionierte PV-Weidetränken können das Tränkwasser zu weniger als einem Viertel der Kosten der konventionellen Tränkwasserversorgung bereitstellen.
Umweltverträgliche und energieeffiziente Energiepflanzenproduktion
(2001) Scholz, Volkhard; Krüger, Karen; Höhn, Axel
Energiepflanzen könnten in absehbarer Zukunft ein fester Bestandteil des Energiemixes der Bundesrepublik sein. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß diese Pflanzen umweltverträglich produziert werden und der Ertrag an Energie den Aufwand rechtfertigt. In vorliegendem Beitrag werden Ergebnisse zum Anbau von 10 für die Verbrennung geeigneten Energiepflanzenarten vorgestellt. ?oeber einen Zeitraum von 6 Jahren wurden unter praxisnahen Bedingungen Ertrag, Energiegewinn und umweltrelevante Stoffe in Pflanze und Boden ermittelt. Die Düngung erfolgte jeweils in 4 Varianten von 0 bis 150 kg N/ha und mit Holz- und Strohasche bzw. mineralischem Grunddünger. Auf Pflanzenschutzmittel wurde gänzlich verzichtet. Die Ergebnisse zeigen, daß mit Ausnahme von Topinamburkraut und Gehölzen mit Untersaat die mittleren Erträge im Bereich von 8 bis 12 tTM/ha liegen und eine Verringung der Stickstoffgabe von 150 auf 75 kg N/ha nur geringfügige Ertragseinbußen zur Folge hat. Ohne Düngung fallen die Erträge nach 6 Jahren um 20 bis 40 % ab, ausgenommen Pappel (ohne Untersaat), die mit etwa 10 tTM/ha ähnlich hohe Erträge wie mit Düngung erreicht. Die Gehalte der emissions- und feuerungstechnisch relevanten Pflanzennährstoffe, wie Stickstoff, Kalium, Schwefel und Chlor, sind bei Pappel und Weide deutlich geringer als bei Knaulgras, Roggen, Triticale und Hanf. Durch Düngemittel und energiebedingte Immissionen eingetragene Schwermetalle, wie Kadmium, Kupfer, Zink und Blei, werden unterschiedlich absorbiert, wobei die Gehölze in besonderem Maße zur Dekontamination des Bodens beitragen. Hohe Energieerträge werden mit Hanf, Pappel und Winterroggen erzielt. Auch bei reduzierter Stickstoffdüngung und mit Pappel selbst bei Nulldüngung werden Nettoenergiegewinne von über 3.200 Liter ?-läquivalent pro Hektar und Jahr erreicht.