Technik Plattform der Fachgruppe Technik

Im Rahmen der Kooperation der Regionen (Südtirol, Bodensee, Steiermark) wurden Kraft- und Lärmmessungen mit Verlustarm-Sprühgeräten Ende April 2011 durchgeführt. Die praktische Abwicklung der Messungen wurde von der Bundesanstalt für Landtechnik (BLT) Wieselburg gemeinsam mit der Fachgruppe Technik vom Verband Steirischer Erwerbsobstbauern durchgeführt. Es haben sich alle Gerätehersteller bzw. Vertriebspartner beteiligt, deren Verlustarm-Sprühgeräte  auf der „Positiv Liste “angeführt sind.
 
Was ist Verlustarmsprühen?
Im Mittelpunkt dieser neuen Ausbringtechnik steht die Gebläseluft, mit der die Tropfen zur Behandlungsfläche transportiert werden. Es werden nicht nur grobe oder nur feine Tropfen, sondern beide Tropfenspektren eingesetzt. Im oberen Kronenbereich mit überwiegend Langtrieben ohne Früchte werden die groben Tropfen für die Abdriftminderung und im unteren Bereich der Ertragszone die wasser- und zeitsparenden feinen Tropfen für eine gute Belagsbildung verwendet, womit die Früchte frei von Spritzflecken bleiben. Neben der Verwendung grobtropfiger Düsen im abdriftgefährdeten Bereich ist die Intensität des Luftstromes von enormer Bedeutung für die Abdriftminderung bei feinen Tropfen, aber auch für die Effizienz der Belagsbildung, d.h. wie viele Tropfen pro Liter ausgebrachter Flüssigkeit am Baum angelagert werden. Mit einer Anpassung des Luftstromes an die Baumkrone werden beide Parameter positiv beeinflusst, die Abdrift wird erheblich reduziert, während der Belag qualitativ (Tropfendichte, Bedeckungsgrad) und quantitativ (Belagsmasse) deutlich verbessert wird. Im Gebläseluftstrom liegt das Wesentliche von „Verlustarm Sprühen“ Mit der Düsenbestückung allein, egal ob für grobe, feine oder gemischte Tropfen, können die gestellten Anforderungen nicht erfüllt werden.

Wozu Kraft- und Lärmmessungen?
Mit dieser Messserie möchte die Fachgruppe Technik sowohl die Energieeffizienz als auch das Ausmaß der möglichen Energieeinsparung und Lärmverminderung beim Verlustarmsprühen kennen lernen. Die Messwerte sollen einerseits als Empfehlungsgrundlage für die Auswahl der Sprühgeräte in Bezug auf den Energieverbrauch für den nutzbaren Luftstrom, d.h. den Anteil der Gebläseluft, der auch tatsächlich den Baum erreicht, verwendet werden. Andererseits sollen die Ergebnisse aber auch dem energieeffizienten Einsatz der Sprühgeräte dienen, indem den Obst- und Weinbauern das Einsparpotential - Kraftstoff und Lärm - durch den reduzierten, an die Kultur angepassten Luftstrom vor Augen geführt wird. Somit werden die Vorteile eines baumformangepassten Luftstromes hinsichtlich Belagsbildung und Abdrift um eine erhebliche Verminderung des Treibstoffverbrauchs und der Lärmemissionen ergänzt.
Im Rahmen der Mess-Serie wurde bei  16 „Verlustarm Sprühgeräten“ Energieverbrauch und Lärm gemessen.
 
Wie wurde gemessen?
Von jedem Gerät wurde der Leistungsbedarf vom Gebläse mit Pumpe bei 10 bar Druck bei großer und kleiner Gebläsestufe und ohne Gebläse nur mit Pumpe jeweils bei 540 U/min und 380 U/min Zapfwellendrehzahl gemessen. Bei einigen Geräten wurde die gesamte Leistungskurve in Schritten von 100 U/min Motordrehzahl gemessen. Mit der gleichen Abstufung wurde der Gebläselärm im Vorbeifahren bei 5,4 km/h und 7 m Abstand und bei einigen auch die Lärmentwicklung am Ohr des Fahrers gemessen. Bei der Lärmmessung wurde der LAFmax Wert genommen, der höchste Umgebungslärm, der während der Messung aufgetreten ist.
[Bildtext zu Abbildung 1 - Lärmmessung mit Günther Hütl (BLT), Josef Hafner (Fachgruppe Technik), Erich Artmüller (BLT)v.l.n.r (Lautstärkemessgerät Brüel & Kjaer 2250 Ligh)]
 
Um den spezifischen Leistungsbedarf eines Gerätes ermitteln zu können (Energieaufwand zu Luftfördermenge in kWh/m³), ist eine weitere Messserie erforderlich. Bei dieser muss die geförderte Luftmenge bei gleicher Gebläsestufe und ZW-Drehzahl wie bei der Leistungsmessung ermittelt werden. Danach kann auch eine CO2 - Bilanz erstellt werden. Diese Luftvolumen-Messserie ist im Laufen und ist mit einem sehr hohen Zeitaufwand verbunden. Veröffentlichungen dazu erfolgen zu einem späteren Zeitpunkt.
[Bildtext zu Abbildung 2 - Leistungsmessung an der Antriebszapfwelle des Sprühgerätes]
 
Auswertung der Messergebnisse
1. Absoluter Leistungsbedarf
Der durchschnittliche Kraftbedarf der Verlustarm Sprühgeräte liegt bei großer Gebläsestufe und 540 U/min ZW-Drehzahl im Obstbau bei  ca. 25 kW, im Weinbau bei ca. 15 kW (siehe Grafik 1) [siehe Abbildung 3].
Bei Verringerung der Drehzahl im Obstbau auf 380 U/min ZW-Drehzahl  beträgt der durchschnittliche Kraftbedarf 10 kW. Der Wechsel auf die kleine Gebläsestufe mit 540 U/min ergibt einen Leistungsbedarf von ca. 15 kW, bei reduzierter Drehzahl liegt dieser Wert bei ca. 7 kW.


2. Lärmentwicklung
Analog zum Leistungsbedarf verläuft die Lärmentwicklung. Bei großer Gebläsestufe und 540 U/min ZW-Drehzahl liegt die geringste Lärmentwicklung bei 90 dB(A) und reicht bis 97,6 dB(A). Wird die Drehzahl bei gleicher Gebläsestufe auf 380 U/m verringert,  so reduziert sich der Lärm bei allen Gebläsen um etwa die Hälfte - von 84,6 dB(A) bis 89,2 dB(A). Entsprechend reichen die Werte bei kleiner Gebläsestufe und 540 U/min von 89,0 dB(A) bis  91,4 dB(A) und bei 380 U/min von 77,5 dB(A) bis 82,3 dB(A).
Zu beachten ist, dass die Erhöhung von 10 dB(A) eine Verdoppelung der Lautstärke entspricht ( siehe Grafik 2) [siehe Abbildung 4].


Was hat die Praxis von diesen Messergebnissen?
Die Gesamtbeurteilung aller gemessenen Geräte ergibt, dass die Messergebnisse (Kraft- und Lärm) zwischen den verschiedenen Fabrikaten weniger stark variieren als bei jedem einzelnen Sprühgerät an Krafteinsparung und  Lärmreduzierung möglich ist, wenn die Geräte verlustarm eingesetzt werden.
So kann jeder Betriebsführer entscheiden, ob er mit dem Verlustarmsprühen einen nachgewiesenen wirtschaftlichen Vorteil und einen Umweltbeitrag durch weniger Kraftstoffaufwand und Lärmentwicklung erzielen möchte oder nicht.
 
Welches Einsparpotential liegt im Verlustarmsprühen für den gesamten Obst- und Weinbau?
1. Treibstoffeinsparung
Durch die Anpassung der Gebläseluft an die Kultur kann die Gebläsedrehzahl um ca. 30% reduziert werden (z.B. auf 380 U/min der Zapfwelle statt 540 U/min). Das ergibt einen verringerten Energieaufwand von mind. 50%. Bei einem Obst- und Weinbautraktor mit 80 PS (59 kW) beträgt der Kraftstoffaufwand bei Nenndrehzahl ca. 8 l/h, daher beträgt die Einsparung ca. 4 l/h. Der durchschnittliche Zeitbedarf für die Behandlung einer Apfelkultur beträgt 30 min./ha. Hochgerechnet auf die gesamte Kernobstfläche (Apfel u. Birne) Österreichs mit 7.700 ha ergibt das folgendes:
Mit einem Sprühgerät können von der Schlagkraft und von der für den Pflanzenschutz zur Verfügung stehenden Zeit 15 ha abgedeckt werden, d.h. es sind ca. 515 Traktoren mit Sprühgeräten für den gesamten Pflanzenschutz im Einsatz. Im Schnitt der Jahre sind 15 PSM-Behandlungen/Jahr erforderlich. Bei einem Zeitbedarf von 3850 Stunden/ha (7.700 ha x 0,5 Stunden) ergibt das einen gesamten Zeitaufwand von 57.750 Stunden/Jahr. Würden alle Obstbaubetriebe mit reduzierter Gebläsedrehzahl fahren, so ergäbe das hochgerechnet auf den gesamten Zeitbedarf von 57.750 Stunden eine Einsparung von  231.000 l Treibstoff x 1,4 €/h = 323.400 €/Jahr. Aber auch die Vermeidung von CO2-Emissionen in Höhe von ca. 570 t pro Jahr ist ein nicht zu vernachlässigender Beitrag der Landwirtschaft zum Klimaschutz.

2. PSM-Einsparung
Wenn von den 50 % eines PSM, das durch nicht angepasste Gebläseluft „davon geblasen“ wird, durch richtige Einstellung der Gebläseluft im Durchschnitt 25 % eingespart werden können, so entspricht das für den gesamten Kernobstanbau in Österreich folgendes:
Der durchschnittliche PSM-Aufwand im Obstbau beträgt ca. 1.000 Euro/ha und Jahr. Für ganz Österreich beträgt somit der PSM-Aufwand ca. 7,7 Millionen Euro/Jahr. Bei einer PSM-Einsparung von 25 % ist eine jährliche Einsparung nur durch die an die Kultur angepasste Gebläseluftmenge von rund 2 Millionen Euro möglich. Das gesamte Einsparungspotential durch eine angepasste Gebläseluft (Treibstoff und PSM) beträgt nur für den Kernobstanbau in Österreich ca. 2.323.400.- Euro pro Jahr!! 
In der Praxis vergrößert sich das Einsparungspotential um den Weinbau (45.500 ha – lt. Statistik Austria), da die Situation mit der Gebläseluft ident zum Obstbau ist.

Wenn auch diese Hochrechnung spekulativ ist, so zeigt sie doch, dass der grundsätzliche Weg Richtung Verlustarm Sprühen auch volkswirtschaftlich sinnvoll ist.
 
Danksagung
Die Fachgruppe Technik dankt den Herrn DI Günther Hütl und Erich Artmüller von der BLT Wieselburg und allen beteiligten Firmen für die sehr gute und angenehme Zusammenarbeit.