Der Gesetzgeber schreibt Kühlmöglichkeiten in Schweineställen vor. Warum sich die relativ teure Unterflur-Zuluftkühlung bei steigenden Energiekosten am besten rechnet, erklärt Dr. Joachim Pertagnol, Uni Hohenheim.
Der Markt bietet eine Fülle von Kühlsystemen für Schweine-ställe. Derzeit lassen sich die Systeme in zwei Kategorien einteilen:
- Zum einen werden auf Wasser basierende Techniken wie die Nieder- und Hochdruck-Kühlung, das Kühlpad oder Zerstäuber angeboten. Der Kühleffekt beruht auf der Tatsache, dass die Temperatur der Luft beim Verdunsten von Wasser abgesenkt wird.
- Zum anderen gibt es Verfahren, die einen Pufferspeicher wie das Erdreich nutzen, um die Luft abzukühlen. Hierzu zählen die Unterflur-Zuluftkühlung und der Erdwärmetauscher.
Die Universität Hohenheim hat in Zusammenarbeit mit der Landesanstalt für Schweinezucht (LSZ) Boxberg, Baden-Württemberg, untersucht, wie sich die Kosten der Hochdruck-Kühlung, des Kühlpads und der Unterflur-Zuluftkühlung bei unterschied-lichen Energiepreisen entwickeln.
Für die gut zweijährige Untersuchung wurden die Systeme zeitgleich in drei Mastabteilen in Boxberg installiert und betrieben. Dadurch war erstmals eine direkte Gegenüberstellung der Ergebnisse möglich. Als Vergleichsabteil diente ein Mastabteil ohne Kühlung, die Luft strömte über eine Porendecke ins Abteil. Alle Abteile waren mit Vollspaltenboden ausgestattet und boten jeweils 125 Tieren Platz. Das Platzangebot lag bei ca. 1 m2 pro Tier.
Das System Hochdruck-Kühlung wurde über einen Temperatur-/Feuchtesensor gesteuert. Im Abteil lagen zwei Stränge mit jeweils acht Düsen, alle fünf Minuten wurde 30 Sekunden lang Wasser bei 70 bar Druck versprüht. Die Kühlung sprang ab einer Abteiltemperatur von 3 Kelvin über der Solltemperatur und weniger als 40 % relative Luftfeuchte im Abteil an. Die Zuluft gelangte über eine Porendecke ins Abteil.
Das Kühlpad war an der Südseite des Stalles installiert. Der Wasservorrat bestand aus zwei jeweils 1 000 l fassenden Tanks, die im Unterflur-Zuluftkanal standen. Das Pad wurde über einen Außen- und Abteilsensor (Temperatur/relative Feuchte) gesteuert. Die Anlage schaltete sich ab einer Außentemperatur von etwa 24 °C ein und bei ca. 22 °C wieder aus. Zugleich wurde das Kühlpad bei einer relativen Abteilfeuchte von 80 % ausgeschaltet bzw. erst gar nicht eingeschaltet. Der Zulufteintritt ins Stallabteil erfolgte über eine Poren-decke.
Der Zuluftkanal beim System Unterflur-Zuluftkühlung befand sich unterhalb des Quergebäudes, das vor den einzelnen Kammställen steht. Von dort aus strömte die Luft weiter unterflur in den Versorgungsgang vor den Abteilen und dann weiter unterflur in den Futtergang. Hier gelangte die Luft durch die Schlitze der Spaltenböden nach oben und von dort aus rechts und links über die geschlossenen Buchtenwände in die einzelnen Mastbuchten. Die Technik lief kontinuierlich.
Drei Szenarien ausgewertet:
Mithilfe einer sogenannten Szenarioanalyse konnte die Wirtschaftlichkeit der drei Verfahren ermittelt werden. Bei der Szenarioanalyse werden drei Entwicklungen unterstellt:- Bei der „positiven Entwicklung“ werden aktuelle Energiepreise für Strom und Erdgas berücksichtigt, die in Übersicht 1 zu finden sind.
- Bei der „negativen Entwicklung“ unterstellt man steigende Energiekosten. Für Strom wurde ein Preis von 33 Cent je kWh und für Gas von 9 Cent je kWh angesetzt.
- Und beim sogenannten „Trendsze-nario“ wird mit moderat steigenden Energiepreisen gerechnet/kalkuliert.
Anhand der Übersicht 2 wird deutlich, wie sich die Kosten im Vergleich zum Referenzabteil bei unterschied-lichen Energiepreisen entwickeln.
Der Einsatz des Kühlpads verursacht unter Berücksichtigung aktueller Energiepreise (positive Entwicklung) im Vergleich zum Referenzabteil Mehrkosten in Höhe von 3,28 € pro Tierplatz und Jahr, die Hochdruckbefeuchtung schlägt mit plus 4,70 € zu Buche.
Die Ursache der Mehrkosten sind bei beiden Verfahren zum einen die Investitionskosten, zum anderen die Betriebskosten. Hier sind vor allem die hohen Stromverbräuche ein Problem. Beim Kühlpad müssen die Lüfter höhere Widerstände überbrücken, bei der Hochdruck-Kühlung mit 70 bar Druck ziehen die Hochdruckpumpen viel elektrische Energie.
Außerdem müssen beide Techniken regelmäßig gewartet werden, was zusätzliche Lohnkosten nach sich zieht. Das Kühlpad ist zwei bis drei Mal pro Woche zu reinigen, was jeweils drei bis fünf Minuten dauert. Beim Hochdruck-System müssen die Düsen regelmäßig auf Kalkablagerungen kontrolliert werden. Je nach Kalkgehalt des Wassers ist die Anlage entweder ein Mal vor dem Einstallen oder sogar wöchentlich zu kontrollieren. Der Kontrollaufwand pro Düse liegt bei etwa zwei Minuten. Weitere Kosten entstehen durch den Wasserverbrauch.
Trotz deutlich höherer Baukosten rechnet sich die Unterflur-Zuluftkühlung am Ende am besten. Die Mehrkosten gegenüber dem Referenzabteil liegen bei 2,18 € pro Tierplatz und Jahr. Zum einen ist die Abschreibung und damit die Lebensdauer mit 25 Jahren mehr als doppelt so lang wie bei den anderen beiden Verfahren. Zum anderen arbeitet die Technik stromsparend. Denn der Luftwiderstand sinkt im Vergleich zu allen anderen Varianten deutlich, weil die Zuluft nicht durch die Porendecke gezogen werden muss. Hinzu kommt, dass bei diesem Verfahren kein Wasser benötigt wird und auch die Wartung entfällt.
Die Unterflur-Zuluftkühlung bietet noch einen weiteren positiven Effekt. Im Sommer speichern die Betonwände in den Zuluftkanälen die Wärme. Im Herbst/Winter führt das zu sinkenden Heizenergiekosten, weil die Betonwände die Wärme nach und nach wieder abgeben. Unter Berücksichtigung der eingesparten Heizenergie errechnet sich für das System Unterflurzuluft-Kühlung sogar ein Mehrwert von 1,10 € je Tierplatz und Jahr.
Steigende Energiepreise:
Eine weitere Frage, die sich im Vorfeld einer Investition in Kühltechnik stellt, ist, wie sich die Verfahrenskosten bei steigenden Energiepreisen entwickeln.Wie in Übersicht 2 zu sehen, profitiert nur die Unterflur-Zuluftkühlung von höheren Energiekosten. Die Mehrkosten im Vergleich zum Referenzabteil werden immer geringer, je höher die Gas- und Strompreise klettern. Wird Energie deutlich teurer, kostet die Kühlung mittels Unterflurzuluft-Technik nur noch 1,57 € pro Tierplatz und Jahr mehr im Vergleich zum Referenzabteil. Bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Heizkostenvorteile errechnet sich sogar ein finanzieller Vorteil in Höhe von bis zu 3,35 € pro Tierplatz und Jahr.
Die Systeme Kühlpad und Hochdruckkühlung können da nicht mithalten. Die steigenden Energiekosten führen aufgrund der Tatsache, dass beide Systeme Strom verbrauchen, zu steigenden Kosten. Hinzu kommt, dass sie Wasser verbrauchen.
