Precision FarmingPräzisions­technologie für eine nach­hal­tige Zukunft

Präzi­si­ons­tech­no­logie hat in den vergan­genen Jahr­zehnten an Popu­la­rität gewonnen und bildet die Grund­lage für die Digi­ta­li­sie­rung der Land­wirt­schaft. Sie liefert Land­wirten wert­volle Daten und Analysen für eine effi­zi­en­tere und nach­hal­ti­gere Betriebs­füh­rung.

In Hamp­shire, England, verwenden Edward du Val und sein Vater Henry Präzisions­technologie, um die Effi­zienz- und Nachhaltig­keitsanforderungen an grüne Energie zu erfüllen. Ihre 405 ha großen Apsley Farms haben sie in nur acht Jahren von einem Acker­be­trieb in ein Unter­nehmen zur Erzeu­gung erneu­er­barer Energie umge­stellt – das erfor­dert Enga­ge­ment und Durchhalte­vermögen.

Diver­si­fi­ka­tion

Im November 2011 erfolgte die Grundstein­legung für den Bau der ersten beiden Fermenter in Verbin­dung mit einer Kraft-Wärme-Kopp­lungs­an­lage (KWK). Ab Heilig­abend 2012 produ­zierte die Anlage 500 kW Strom pro Stunde aus 230 m3 Biogas.

Im Jahr 2013 beschloss das Unter­nehmen, seine Anlage in das Gasnetz zu inte­grieren, um die Renta­bi­lität zu verbes­sern. „Durch den Zugang zum Netz und zur Förde­rung für die Erzeu­gung von Wärme aus erneu­er­baren Ener­gien konnten wir die Zukunfts­fähigkeit unseres Geschäfts sicher­stellen“, erklärt Edward.

2011 begannen Henry (links) and Edward du Val (rechts) mit dem Bau der ersten beiden Fermenter.

 

Während der Umstel­lung wurden zwei weitere Fermenter und eine zweite KWK-Anlage errichtet, die aus 505 m3 Biogas insge­samt 1.100 kW Strom pro Stunde erzeugen. Eine Gasreinigungs­anlage trennt Kohlen­di­oxid (CO2) von Methan (CH4) und reinigt 2.200 m3 Biogas, um 1.200 m3 Biome­than für das öffent­liche Netz herzu­stellen.

Eine effi­zi­ente Produk­tion und Verwal­tung sind die Schlüssel für den geschäft­li­chen Erfolg.

Edward du Val

Um noch effi­zi­enter und nach­hal­tiger wirt­schaften zu können, baute die Familie 2016 eine zusätz­liche Anlage zur Abschei­dung und -Verflüs­si­gung von CO2. Das bei der Bioga­ser­zeu­gung ange­fal­lene CO2 kann nun and Lebens­mittel- und Getränke­industrie verkauft werden.

HARVEST LAB 3000

Lösungen für die Präzi­si­ons­land­wirt­schaft Zum Sensor

Heute erreicht die Biogas­anlage im Gesamt­wert von 25 Mio. GBP den von den Regie­rungen erwar­teten Return on Invest­ment (ROI) von 12% und arbeitet fast CO2-neutral. Die Anlage produ­ziert genü­gend rege­ne­ra­tive Energie, um rund 8.500 Haus­halte mit Gas zu versorgen, sowie genug Strom für den eigenen Bedarf der Biogas­an­lage.

Präzi­sion

Die Erzeu­gung nach­hal­tiger erneu­er­barer Energie ist das Haupt­ziel unseres Unter­neh­mens erklärt Edward. „Eine effi­zi­ente Produk­tion und Verwal­tung sind die Schlüssel für den geschäft­li­chen Erfolg. Außerdem müssen wir vier­tel­jähr­lich Input- und Output-Daten für die Nach­hal­tig­keits­be­wer­tung bereit­stellen und einmal im Jahr ein Audit für den gesamten Betrieb durch­führen. Dies umfasst auch die 40 Betriebe, die in einem Umkreis von 30 Meilen Mais und Roggen für uns anbauen.“

Genaue Daten sind daher uner­läss­lich. Hier kommen die Nahin­frarot-Tech­no­logie (NIR) und der HarvestLab 3000-Sensor ins Spiel. „Wir sind von dieser Tech­no­logie über­zeugt und vertreten die Meinung, dass sie unsere Arbeit im Feld verbes­sern und die Anfor­de­rungen an Nach­hal­tig­keit und Aufzeich­nungen erfüllen kann“, fügt er hinzu. „Von der Pflanzen­produktion bis zur Effi­zienz und Logistik der Biogas­an­lagen – wir entwi­ckeln den fundierten Entscheidungs­findungs­prozess inner­halb unseres Unter­neh­mens konti­nu­ier­lich weiter.“

Vor der Ernte

Die Anlage benö­tigt 3.642 ha Fläche pro Jahr, die zu glei­chen Teilen mit ertrag­rei­chen Mais- und Roggen­sorten bestellt werden. Beide Frucht­arten liefern etwa 250 m3 Biogas pro Tonne Erntegut. Der TM-Gehalt ist für die Biogas­produktion beson­ders wichtig, daher möchte Edward Mais und Roggen mit 32-42 % bzw. 36-46 % TM ernten.

Zu spätes oder zu frühes Ernten kann die Produk­ti­vität beein­träch­tigen. „Wenn der TM-Gehalt 45 % über­schreitet wird das Erntegut holzig, die Fermen­tie­rung dauert länger, und während des 150 Tage dauernden Prozesses kann nicht die poten­tiell mögliche Menge an Biogas erzeugt werden“, erklärt Edward. „Ebenso kann zu nasses Ernte­ma­te­rial das Biogas­potential erheb­lich redu­zieren.“

Während der Ernte wird der Harvest Lab Sensor am Auswurf­hals des Häcks­lers ange­baut.

Die Messung des TM-Gehaltes vor der Ernte ist daher uner­läss­lich. „Je nach Wetter­lage können die Pflanzen im Juli schnell reifen, wobei der TM-Gehalt des Roggens um 0,5 % pro Tag und des Maises um etwa 1 % pro Woche zunimmt.“

Wir können dann fest­legen, welche Felder als nächstes geerntet werden sollen, die Logistik planen, und so Zeit, Kraft­stoff und Arbeits­kräfte sparen.

Edward du Val

Edward verwendet den HarvestLab-Sensor direkt vor Ort mit einer 12-V-Batterie und einem Laptop auf dem Rück­sitz seines Pick-ups. „Wir können die Proben sofort analy­sieren und wissen inner­halb von Minuten den TM-Gehalt“, sagt er. „Wir können dann fest­legen, welche Felder als nächstes geerntet werden sollen, die Logistik planen, und so Zeit, Kraft­stoff und Arbeits­kräfte sparen. Außerdem wissen wir, wieviel Mate­rial für die Fermenter zur Verfü­gung steht, und verfügen über detail­lierte Aufzeich­nungen für die regel­mä­ßigen Über­prü­fungen.“

Während der Ernte

Bei der Ernte liefert der NIR-Sensor Daten in Echt­zeit, die sowohl für die Verwal­tung der Vertrags­an­bau­be­triebe als auch für die Opti­mie­rung der Biogras­pro­duk­tion und für die Auszeich­nungs­pflichten verwendet werden.

„Die Vertrags­partner bauen die Früchte an, aber wir ernten sie und lagern das gesamte Erntegut vor Ort in einem versie­gelten Lager­system ein“, erklärt Edward. Der Sensor ist am Feld­häcksler ange­bracht und arbeitet mit dem RTK-Lenk­system zusammen, sodass der Fahrer den Ertrag sowie Nähr­stoff­be­stand­teile und Trocken­masse sofort erkennen kann. Diese Daten­sätze helfen bei der Rech­nungs­stel­lung und der Verwal­tung der Vertrags­be­triebe.

Der TM-Gehalt wird direkt auf dem Feld analy­siert.

Sobald die Pflanzen vom Lager zum Fermenter gebracht wurden, verwendet Edward den NIR-Sensor an der Waage, um die TM- und Nähr­stoff­pa­ra­meter zu ermit­teln. „Im Vergleich zu den Trocken­mas­se­tests im Ofen, der etwa 35 Minuten dauert, erhalten wir die Ergeb­nisse wesent­lich schneller, was den Arbeits­ab­lauf beschleu­nigt.“

Verwer­tung der Gärreste

Die Biogas­erzeugung auf der Apsley-Farm ist soweit möglich in Kreis­läufen orga­ni­siert. Die festen Gärreste werden als Dünger verwendet und bieten zusätz­li­ches Einnahme­potential als Garten­mulch. Die flüs­sigen Gärreste werden entweder in die Biogas­anlage zurück­ge­führt, um frisches Wasser zu sparen, oder sie werden als nähr­stoff­rei­cher Flüssig­dünger auf den Feldern ausge­bracht.

Während der Ausbrin­gung verwendet Edward den HarvestLab Sensor, um konti­nuierlich den gesamten und den verfüg­baren Stick­stoff (N) sowie den Gehalt an Phos­phor (P) und Kalium (K) zu messen. „Nachdem die NPK-Düngungs­­­ziele und Grenz­werte vom Traktor aus fest­ge­legt wurden, kann der HarvestLab Sensor diese Informa­tionen in das Leit­system einspeisen, welches die Ausbreitungs­geschwindig­keit bestimmt. Wenn die Gärreste nicht gut durch­mischt wurden, passt das System die Ausbringungs­geschwindigkeit an, um eine genaue und gleich­mä­ßige Vertei­lung der Nähr­stoffe auf dem gesamten Feld ermög­li­chen. Das macht einen großen Unter­schied gegen­über herkömm­li­chen Ausbringungs­verfahren mit konstanter Geschwindig­keit, und ohne die Inhalts­stoffe wirk­lich zu kennen.“


In der Biogas­erzeugung gibt drei Prozess­schritte, bei denen der Sensor verwendet wird

  1. Vor der Ernte: Sowohl als mobile als auch als statio­näre Einheit für die Prüfung des Gehalts an Futter­tro­cken­masse (TM)
  2. Während der Ernte: Als Sensor am Feld­häcksler zur Messung der TM und Inhalts­stoffe
  3. Während der Ausbrin­gung von Gär­resten: Messung des Nährstoff­gehalts der flüs­sigem Gärreste bei der Ausbrin­gung

 

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