Technik Plattform der Fachgruppe Technik

Nicht nur der stets propagierte „Klimawandel“ treibt den Bewässerungsanspruch in die Höhe.

Hauptsächlich sind gestiegene Qualitätsansprüche einhergehend mit gleichbleibend hohen Erntemengen bei möglichst geringem Ernteaufwand für diese Entwicklung verantwortlich. Neue ertragreiche Sorten, neue Unterlagen und neue Anbauverfahren sind auf die Optimierung aller positiv beeinflussbaren Größen ausgerichtet.
Die Bewässerung und speziell die Fertigation spielen hierbei eine bedeutende Rolle für die Qualitätssicherung und die Ertragsoptimierung. Eine guter Boden allein ist heute nicht mehr Garant für gute Erträge und Qualität. Die bewusste Beeinflussung der Wachstumsphasen über die gesamte Kulturperiode kann bereits mit der Fertigation realisiert werden und sorgt für erhebliche Ertragszuwächse.
Exemplarisch stehen Versuchsergebnisse mit und ohne Fertigation für viele Kulturen zur Verfügung:

• Obstkulturen inkl. Wein,
• Gemüsekulturen inkl. Spargel,
• Kartoffeln.

Um die Bewässerung oder Fertigation steuerbar zu machen, bedarf es der Auswahl des richtigen Bewässerungssystems. Momentan steht uns unter den o.g. Gesichtspunkten nur die Tropfbewässerungstechnologie sowie die Mikrosprinklertechnologie zur Verfügung. Beide Technologien sind in der Lage, Nährstoffe während des Bewässerungszyklusses in geringen Mengen auszubringen. Im Hinblick auf die Effizienz der Wasser / Nährstoffgabe sind beide Systeme nicht zu übertreffen.
Welches Bewässerungssystem am Besten zum jeweiligen Anbauverfahren passt, sollte auf jeden Fall bei den regionalen Versuchsanstalten erfragt werden. Hier finden Einflüsse aus Boden oder Mikroklima Berücksichtigung.

Planung eines Bewässerungssystems
Sehr wichtig ist es, auf Grund der unterschiedlichen Wasserabgabemengen pro Stunde von Tropfbewässerung und Sprinklerbewässerung eine klare Entscheidung zu treffen.
Ein als Tropfbewässerung ausgelegtes System kann nur mit großen Effizienzeinbußen in ein Sprinklersystem umgewandelt werden.

• Beispiel Tropfer: 
  1 ha Süßkirschen mit Einzeltropfersystem, Reihenabstand 4,50 m / Baumabstand 2,40 m,
  2 Tropfer je 2 l / h je Baum,  Wasserbedarf / Stunde = 4 m³ / ha
  (entspricht max. Pumpenleistung)
• Beispiel Sprinkler:
  1 ha Süßkirschen mit Streifensprüher, Reihenabstand 4,50 m / Baumabstand 2,40 m,
  1 Streifensprüher 28 l / h je Baum, Wasserbedarf / Stunde = 26 m³ / ha
  entspricht max. Pumpenleistung auch wenn die Anlage nur 15 min läuft!)

Weiterhin muss der Maximalwert der zurückzuführenden Evapotranspiration (in mm Niederschlag / Tag) festgelegt werden. Auch hier ist eine Zusammenarbeit mit den regionalen Versuchsanstalten oberstes Gebot.
Gehen wir davon aus, dass die betriebswirtschaftliche Entscheidung im Hinblick auf die zu erwartenden Ertragssteigerungen durch eine Bewässerung / Fertigation getroffen wurde, muss jetzt die Analyse zur technischen Umsetzung erfolgen.
…die technische Analyse zur Umsetzbarkeit eines Bewässerungsprojektes endet leider meist mit einer Angebotsabfrage beim Handel. Behalten Sie die Entscheidungen in Ihrer Hand!



Abb. 1: Summierte Baumerträge von `Regina´ auf der Unterlage Gisela 5 in kg von 1995 bis 2001 in verschiedenen Varianten

Technische Grundlagen
Hier geht es um die Auswahl des passenden Tropfers / Tropfrohres, Regners oder Sprinklersystems. Die verschiedenen Systeme zeichnen sich nicht nur durch ihre Wasserabgabemengen je Stunde aus, sondern auch durch Einschränkungen hinsichtlich Druck (Minimaldruck / Maximaldruck) sowie druckkompensiert oder nicht druckkompensiert.

• Beispiel Netafim Streamline
  Innendurchmesser 16,2 mm / Wandstärke 0,2 mm
• Beispiel Netafim Streamline
  Innendurchmesser 22,2 mm / Wandstärke 0,2 mm.

Entsprechend dem o.g. Beispiel würde der Einsatz eines 22 mm Tropfschlauches bei gleicher Wasserabgabe eine Verlegelänge von 111 m mehr ergeben als beim 16 mm- Tropfschlauch. Die Menge der Unterverteilungen wird somit fast halbiert. Zusätzlich wird eine Energieeinsparung von 0,2 bar erreicht.
Die für die Gesamthydraulik wichtigen Faktoren sind:

• Maximaldruck des Emitters (Tropfer / Tropfschlauch / Regner / Sprinkler usw.)
• Arbeitsdruckbereich (Spielraum zwischen Minimal- und Maximaldruck)
• Innendurchmesser des Tropfschlauchs
• Düsendurchmesser
• Wasserabgabe je Zeiteinheit
• druckkompensiert oder nicht druckkompensiert

Diese Faktoren entscheiden maßgeblich über den Wasserbedarf und den Energiebedarf ihrer Anlage.

Anlagendesign und CAD–basierte hydraulische Planung
Ähnlich wie bei elektrischen Anlagen unterliegt auch das Medium Wasser beim Transport durch Leitungen sehr großen Einflüssen resultierend aus Reibung / Trägheit / Turbulenzen und Fließgeschwindigkeit.
Intelligente Technologien, die uns z. B. Firmen wie NETAFIM oder NaanDan gebracht haben, basieren auf der konsequenten Minimierung von Energie (Druck) zum Wassertransport und maximaler Reduzierung von Reibungsverlusten bei genauester und damit berechenbarer Wasserverteilung und Wasserabgabe.
Eingesparte Planungskosten im Vorfeld werden meist durch höhere Arbeitsaufwendungen, Energiekosten oder Kosten für Problembeseitigungen im Nachgang um ein Vielfaches übertroffen.
Die CAD optimierte Planung kann auf der Basis eines topografischen Geländemodells die Gesamtanlagenhydraulik einer Bewässerungsanlage berechnen und entsprechend des Anlagendesigns sämtliche Rohrleitungslängen mit dem notwendigen Durchmesser benennen.
Durch das „Schalten“ der Ventile, so dass mehrere kleinere Abschnitte zu einer Bewässerungsgruppe zusammengefasst werden, kann verhindert werden, dass die gesamte Wassermenge durch das Hauptrohr von vorn bis hinten geführt werden muss. So ist es möglich, Rohrreibungsverluste maßgeblich zu minimieren.
Im Beispielplan werden für den Transport des Wassers entsprechend der notwendigen Fördermenge nach hinten hin immer kleinere Rohrdimensionen notwendig. So sparen sie sinnvoll Material ein. Herkömmliche Druckverlusttabellen versagen hier als Planungsgrundlage.
Die CAD-Bewässerungsplanung bietet folgende
Vorteile:

• Einsparung von unnötigen Rohrdimensionen,
• Sicherheit der ausreichenden Dimensionierung von Hauptleitungen, Unterverteilungen,
• Sicherheit bei der Auswahl der richtigen Tropfschlauchdurchmesser oder Sprinklerleitungen
• Richtige Pumpendimensionierung und Auslegung,
• Energieeinsparung durch Minimierung der Rohrreibungsverluste.

Der häufigste Fehler in der Praxis ist die Nichtbeachtung des Zusammenhangs von Druck und Fördermenge bei Kreiselpumpen. Hier kommt es oft zu Überdrucksituationen durch zu geringe Abnahmen oder zu Unterdrucksituationen bei zu großen Abnahmemengen. Im Nachhinein ist dies oft sehr schwer zu korrigieren.



Wie macht man es als professioneller Anwender richtig?
1. Grundlagen ermitteln:
    Anbausystem mit allen Maßen max. Evapotranspirationsrate ermitteln 
    Bewässerungszeitfenster festlegen Topografische Daten der Fläche organisieren
2. CAD-Planung erstellen lassen:
    Sinnvoll ist es, eine Planungsgrundlage zu schaffen auf welcher später weiter aufgebaut 
    werden kann. Neue Teilflächen können dann mit wenig Planungsaufwand hinzugefügt 
    oder gerodete Flächen entfernt werden,
3. Materialermittlung anhand des Planes:
    Entsprechend der Materialliste, der Wassermengen und Drucksituation kann eine 
    Händlerabfrage nach Preisen und Lieferkonditionen erfolgen,
4. Baufirma suchen, Anlage nach Plan bauen lassen:
    Sie übernehmen lediglich die Bauüberwachung oder vereinbaren eine Bauüberwachung
    mit dem Planer. Mit derselben Vorgehensweise können Wasserspeichersysteme,
    Hydrantenanlagen, Frostschutzbewässerungen oder Zufuhrleitungen optimal geplant
    werden.

Professionelle Bewässerungsplanung bedeutet für Sie:

• Sicherheit
• Effizienz
• Einsparungen an der richtigen Stelle