Modellbasierte Berechnung von Kraftstoffverbräuchen landwirtschaftlicher Verfahrensketten

Autor/innen

  • Lennart Trösken
  • Arwid Meiners
  • Ludger Frerichs
  • Stefan Böttinger

DOI:

https://doi.org/10.15150/lt.2020.3253

Schlagworte:

Effizienz, Simulation, Kraftstoffverbrauch

Abstract

Der Kraftstoffverbrauch landwirtschaftlicher Verfahrensketten wird von betriebsstrukturellen Gegebenheiten, der maschinentechnischen Ausstattung und der Art und Ausgestaltung der Verfahrensketten eines Betriebes bestimmt. Ein Simulationsmodell, das im Forschungsprojekt ,,Effiziente Kraftstoffnutzung der Agrartechnik‘‘ (EKoTech) entwickelt wurde, ermöglicht eine modellbasierte Berechnung der Kraftstoffverbräuche in der Pflanzenproduktion. Dabei dienen Modellbetriebe als Grundlage für die Simulationsrechnungen. Mit ihnen werden relevante repräsentative Produktionsregionen in Deutschland und weiteren europäischen Ländern für verschiedene Verfahrensketten als virtuelles Abbild durchschnittlicher Betriebes der jeweiligen Region beschrieben. Die Ergebnisrechnungen aus dem Simulationsmodell beziffern die Entwicklung des Kraftstoffverbrauchs in den identifizierten Verfahrensketten von 1990 über 2015 bis 2030 und quantifizieren die Einsparpotenziale ausgewählter Technologien zur Kraftstoffverbrauchsreduktion.

Literaturhinweise

ASABE (Hg.) (2006): Engineering Principles of Agricultural Machines. 2nd Edition, ASABE Publication, https://doi.org/10.13031/epam.2013

Bochtis, D. D.; Dogoulis, P.; Busato, P.; Sørensen, C.G.; Berruto, R.; Gemtos, T. (2013): A flowshop problem formulation of biomass handling operations scheduling. Computers and Electronics in Agriculture 91, S. 49–56, https://doi.org/10.1016/j.compag.2012.11.015

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (Hg.) (2019): Klimaschutzprogramm 2030 der Bundesregierung zur Umsetzung des Klimaschutzplans 2050, Berlin, BMU

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) (Hg.) (2015): Übereinkommen von Paris, Paris, BMUB

Bundestag (2019): Klimaschutzprogramm 2030 der Bundesregierung zur Umsetzung des Klimaschutzplans 2050. http://dip21.bundestag.de/dip21/btd/19/139/1913900.pdf, accessed on 31 Mar 2020

CECE/CEMA (2007): CECE and CEMA Optimising our industry to reduce emissions. https://www.vdma.org/documents/105686/790347/CECE-CEMA_CO2_SucsessStories.pdf/c393ac11-64e4-4cfb-9451-0a9bc7d51c15, accessed on 2 July 2020

Dalgaard, T.; Halberg, N.; Porter, J. R. (2001): A model for fossil energy use in Danish agriculture used to compare organic and conventional farming. Agriculture, Ecosystems and Environment (87), pp. 51–65

Dijkstra, E. W. (1959): A Note on Two Problems in Connexion with Graphs. Numerische Mathematik (1), pp. 269–271

Dubins, L. E. (1957): On Curves of Minimal Length with a Constraint on Average Curvature, and with Prescribed Initial and Terminal Positions and Tangents. American Journal of Mathematics 79(3), pp. 497–516

Europäisches Parlament und Rat der Europäischen Union (Hg.) (2018): Verordnung (EU) 2018/842 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 30. Mai 2018 zur Festlegung verbindlicher nationaler Jahresziele für die Reduzierung der Treibhausgasemissionen im Zeitraum 2021 bis 2030 als Beitrag zu Klimaschutzmaßnahmen zwecks Erfüllung der Verpflichtungen aus dem Übereinkommen von Paris sowie zur Änderung der Verordnung (EU) Nr. 525/2013

Fechner, W. (2016): Methode zur Berechnung komplexer Transportketten. In: Arbeitswissenschaften, 20. Arbeitswissenschaftliches Kolloquium, Hohenheim, 01.–02.03.2016, Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik im VDI, S. 39–50, http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2016/1208/pdf/Tagungsband_AKAL_2016.pdf, accessed on 03 Nov 2020

Frerichs, L.; Hanke, S.; Steinhaus, S.; Trösken, L. (2017): EKoTech - A holistic approach to reduce CO2 emissions of agricultural machinery in process chains. In: AVL International Commercial Powertrain Conference, AVL List GmbH, Hans-List-Platz 1, A-8020 Graz, Austria, 10–11 May 2017, Graz, Austria, pp. 85–89

Hanke, S.; Frerichs, L.; Fleck, B.; Nacke, E. (2014): Methode zur Ermittlung der CO2-Emissionen von Landmaschinen in einer Verfahrenskette. In: VDI-MEG Tagung Landtechnik, 19./20.11.2014, Berlin, VDI Verlag, S. 309–314

Hanke, S.; Trösken, L.; Frerichs, L. (2018): Entwicklung und Parametrierung eines objektorientierten Modells zur Abbildung von landwirtschaftlichen Verfahrensschritten. LANDTECHNIK 73(2), https://doi.org/10.15150/LT.2018.3179

Harrigan, T.M.; Rotz, C.A. (1995): Draft Relationships for Tillage and Seeding Equipment. Applied Engineering in Agriculture 11(6), S. 773–783

Hoy, R.M.; Kocher, M.F. (2020): The Nebraska Tractor Test Laboratory: 100 Years of Service, Louisville, Kentucky, USA

Jensen, M.F.; Bochtis, D.; Sørensen, C.G. (2015a): Coverage planning for capacitated field operations, part II: Optimisation. Biosystems Engineering 139, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2015.07.002

Jensen, M.F.; Nørremark, M.; Busato, P.; Sørensen, C.G.; Bochtis, D. (2015b): Coverage planning for capacitated field operations, Part I: Task decomposition. Biosystems Engineering 139, https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2015.07.003

KTBL (Hg.) (2016): Betriebsplanung Landwirtschaft 2016/17 – Daten für die Betriebsplanung in der Landwirtschaft. Darmstadt

Kübler, S.; Fechner, W; Wendt, K.; Pickel, P. (2006): Entwicklung landwirtschaftlicher Simulationssoftware. Landtechnik 61(1), DOI: https://doi.org/10.15150/lt.2006.1040

Meiners, A.; Böttinger, S. (2018): Leistungsbedarf und Leistungsverteilung im Mähdrescher – Untersuchung zukünftiger Einsparpotenziale im realen und virtuellen Versuch. In: Land.Technik 2018, 20.–21.11., Leinfelden, VDI Verlag, S. 149–157

Meiners, A.; Böttinger, S.; Regazzi, N. (2020): Triebkraft/Schlupf-Verhalten von Ackerschlepperreifen – praxisnahe Messung und Simulation mit dem Hohenheimer Maschinenmodell. Landtechnik 75(1), https://doi.org/10.15150/LT.2020.3226

Meiners, A.; Häberle, S.; Böttinger, S. (2017): Advancement of the Hohenheim Tractor Model – Adaption on current demands. In: VDI-MEG Tagung Landtechnik, 10./11.11.2017, Hannover, VDI Verlag, S. 245–253

Moitzi, G.; Boxberger, J. (2009): Kraftstoffverbrauch und Reduktionspotenziale. In: 10. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, 11.–13. Februar 2009, ETH Zürich, Verlag Dr. Köster

Moitzi, G.; Wagentristl, H.; Refenner, K.; Weingartmann, H. (2014): Effects of working depth and wheel slip on fuel consumption of selected of selected tillage implements. CIGR Journal 16(1), pp. 182–190

Moitzi, G.; Martinov, M.; Nozdrovicky, L.; Naghiu, A.; Gronauer, A. (2014): Energy Use and Energy Efficiency in Selected Arable Farms in Central and South Eastern Europe. Agriculturae Conspectus Scientificus 79(1), pp. 51–56

Ortiz-Canavate, J.; Gil-Serra, J.; Casanova-Kindelán, J. und V. Gil-Quirós (2009): Classification of agricultural tractors according to the energy efficiencies of the engine and the transmission based on OECD tests. Applied Engineering in Agriculture 25(4), pp. 475–480

Reeds, J. A.; Shepp, L. A. (1990): Optimal paths for a car that goes both forwards and backwards. Pacific Journal of Mathematics 145(2) , pp. 367–393

Rusu, T. (2014): Energy efficiency and soil conservation in conventional, minimum tillage and no-tillage. International Soil and Water Conservation Research 2(4), pp. 42–49, https://doi.org/10.1016/S2095-6339(15)30057-5

Schreiber, M. (2006): Kraftstoffverbrauch beim Einsatz von Ackerschleppern im besonderen Hinblick auf CO2-Emissionen. Dissertation, Universität Hohenheim, Aachen, Shaker Verlag

Schreiber, M.; Kutzbach, H.D. (2008): Influence of soil and tire parameters on traction. Research in Agricultural Engineering 54(2), pp. 43–49

Sonnen, J. (2007): Simulation von Ernteprozessketten für Siliergüter. Dissertation, Berlin, Selbstverlag

Steckel, T. (2018): Entwicklung einer kontextbasierten Systemarchitektur zur Verbesserung des kooperativen Einsatzes mobiler Arbeitsmaschinen. Dissertation, Shaker Verlag

Trösken, L.; Steinhaus, S.; Frerichs, L. (2018): Verfahrenssimulation zur Ermittlung von Maschineneinsatzzeiten auf landwirtschaftlichen Betrieben. In: Land.Technik 2018, 20.-21.11., Leinfelden, VDI Verlag, S. 7–15

VDMA (2019): Mehr Ertrag, weniger CO2. Diesel sparen mit innovativer Landtechnik. https://lt.vdma.org/documents/18374/0/158404VDMA_Leitfaden_EKoTech_Screen_de.pdf, accessed on 1 Apr 2020

Weisbrodt, J. (2016): Der Claas Xerion als selbstfahrende Säeinheit – Potenzialanalyse für verschiedene Anbauregionen anhand eines Simulationsmodells. Dissertation, Universität Hohenheim, Aachen, Shaker Verlag

Winkler, B.; Frisch, J. (2014): Weiterentwicklung der Zeitgliederung für landwirtschaftliche Arbeiten. In: 19. Arbeitswissenschaftliches Kolloquium des VDI-MEG Arbeitskreis Arbeitswissenschaften im Landbau, 11./12.03.2014, Dresden, S. 14–21

Zhou, K. (2015): Simulation modelling for infield planning of sequential machinery operations in cropping systems. Dissertation, Aarhus University Denmark, https://pure.au.dk/portal/files/84975275/Thesis_Kun_Zhou.pdf, accessed on 03 Nov 2020

Veröffentlicht

15.12.2020

Zitationsvorschlag

Trösken, L., Meiners, A., Frerichs, L., & Böttinger, S. (2020). Modellbasierte Berechnung von Kraftstoffverbräuchen landwirtschaftlicher Verfahrensketten. Agricultural engineering.Eu, 75(4). https://doi.org/10.15150/lt.2020.3253

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