Entwicklung einer Exaktverteileinrichtung zur Ausbringung von Biokompost

Aufgrund der immer strenger werdenden gesetzlichen Vorschriften in Umgang und Verwertung von Bioabfall als Streumaterial auf landwirtschaftlichen Flächen wird in Zukunft ein größeres Augenmerk auf die Einhaltung maximaler flächenbezogener Ausbringmengen geworfen werden.

Zur Zeit wird der Kompost mittels Universalstreufahrzeugen ausgebracht. Diese Streufahrzeuge sind primär ausgelegt für die Ausbringung von verschiedenen Festmisten und Klärschlämmen. Diese unterscheiden sich in den physikalischen Eigenschaften jedoch erheblich von Komposten, wie sie als Frisch- oder Fertigkompost von den Kompostanlagen abgegeben werden. Das führt dazu, daß mit den Universalstreuwagen nur unter optimalen Bedingungen eine genaue Mengendosierung sowie eine gleichmäßige Verteilung möglich ist. Verstärkt wird das Ausbringungsproblem zusätzlich durch die große Anfälligkeit der Verteilung gegenüber Seitenwindeinflüssen, die bei der geringen Dichte des Fertigkomposts verstärkt auftritt.

Ziel eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten und in Zusammenarbeit mit der Fa. Bergmann in Goldenstedt durchgeführten Projektes war die Entwicklung einer Exaktverteileinrichtung zur Ausbringung von Biokompost. Diese Ausbringvorrichtung soll in ein herkömmliches Universalstreufahrzeug integriert werden. Folgende Entwicklungsziele wurden gesetzt:
- bessere Mengendosierung, Toleranz < 15 Gew.%,
- gleichmäßigere Mengenverteilung, längs und quer zur Fahrtrichtung mit einem VK < 15 %,
- Ausbringmöglichkeit in stehende Bestände,
- Arbeitsbreite entsprechend einem Fahrgassenabstand von 12 m,
- geringe Seitenwindanfälligkeit,
- geringe Geruchsemission,
- seriennaher Prototyp, serientechnisch herstellbar,
- Adaption des Ausbringsystems an ein Serienfahrzeug.

Da durch die geringe Masse des Streugutes bedingt keine gezielten und weiten Flugbahnen möglich sind, können durch eine Weiterentwicklung und Optimierung der herkömmlichen Ausbringtechnik allein die Entwicklungsziele nicht erreicht werden. Aus diesem Grunde wurde mittels Vorversuchen und konstruktionsmethodischer Werkzeuge eine Neukonzeption der Gesamtausbringvorrichtung entwickelt. Bei der Systembewertung wurden sowohl mechanische wie pneumatische Systeme berücksichtigt. Die Bewertung entschied zugunsten eines mechanischen Systems. Die Gründe hierfür liegen in den sperrigen sowie staubförmigen Streugutanteilen sowie den starken Kohäsionseigenschaften bei erhöhter Materialfeuchte.

Die Streuguteigenschaften machen es außerdem nötig, die Teilaufgaben Dosierung, Verteilung und Transport zu den Verteilorganen durch getrennte Teilsysteme zu erfüllen. Aufgrund der geringen Schüttdichte von ca. 300-500 kg/m³ ist das Erreichen der gegebenen Entwicklungsziele nur durch die Verwendung mehrerer dezentraler Verteileinrichtungen möglich. Unter den Aspekten Funktionssicherheit, Aufwand und Kosten wurde das System einer Bunkerabzugsschnecke als für die Dosierung am geeignetsten erachtet. Der Vorteil dieses Teilsystems liegt in der Funktionssicherheit auch bei ungünstigen Streuguteigenschaften wie z.B. erhöhter Feuchte und zum Teil sperrigen Materialkomponenten. Diese Überlegungen führten ebenfalls zur Verwendung von Schnecken als Transportsystem zu den Verteileinrichtungen, wobei die Schneckentröge die Funktion der Ausleger übernehmen. Als geeignetste Verteileinrichtung stellten sich mit einer Beschaufelung versehene Drehteller heraus. Dieses Funktionsprinzip konnte von konventionellen landwirtschaftlichen Verteilfahrzeugen übernommen werden. Um ein symmetrisches Streubild aus der Überdeckung der Einzelstreubilder zu erreichen, wurden vier Einzeldrehteller über die Fahrzeugbreite verteilt, wobei die äußeren Drehteller an den Enden der einklappbaren Förderschnecken sitzen. In geringem Abstand von den Drehtellern sind Leitbleche angebracht, um einerseits ein kontrollierteres Streubild mit geringeren Entmischungserscheinungen zu erzeugen, sowie durch eine höhere kinetische Energie der Substratteile, kurz vor dem Auftreffen auf der Zielfläche, eine geringere Seitenwindempfindlichkeit zu erreichen. Zur Reduzierung des Bau- und Finanzierungsaufwands wurden die Dosierschnecken so konzipiert, daß diese auch den Transport zu den inneren Drehtellern übernehmen. Hier sehen Sie eine Prinzipskizze/ sketch of system : 1-Dosierschnecken / unloading and dosage augers, 2-Transportschnecken / conveyor augers, 3-Drehteller / rotating discs.

Um bei unterschiedlichen Streuguteigenschaften die geforderte Verteilgenauigkeit einhalten zu können, sind die Drehteller schwenkbar aufgehängt, hierdurch kann der Aufgabebereich des Gutes auf dem Drehteller sowie dessen Neigung geändert werden. Zur weiteren Beeinflussung der Streubilder steht eine stufenlose Drehzahlregulierung der Drehteller zur Verfügung. Die Steuerung des Massenstromes erfolgt durch Drehzahlregelung der Dosierschnecken. Zur Realisierung der stufenlosen Drehzahländerung, sowie zur Bereitstellung der nötigen Antriebsleistung sind die Antriebe in ein separates Hydrauliksystem integriert. Dieses System besteht aus einer mittels Zapfwelle angetriebenen Hydraulikpumpe, einem Steuerventilblock, dem Tank sowie den Antriebsmotoren. Die Verknüpfung von Gutmassenstrom zum Volumenstrom der Dosierschnecken wird mittels Abdrehprobe hergestellt. Zu diesem Zweck ist das Fahrzeug mit einem Gewichtsmeßsystem ausgerüstet. Die Anpassung des Massenstromes an wechselnde Fahrgeschwindigkeiten wird durch ein Geschwindigkeitsmeßsystem realisiert. In der letzten Projektphase ist eine rechnergestützte Steuerung an Bord des Fahrzeugs für die Einstellung der Regelgrößen vorgesehen.

Das Forschungsprojekt lief 1999 aus.

Veröffentlichungen :

  • Stieg, D.; Wagner, G. und Krause, R. : Exaktstreuer für Bioabfallkompost - Entwicklung eines Exaktdosier- und Verteilsystems in Landtechnik 1, 53. Jg., Fachzeitschrift für Agrartechnik und ländliches Bauen, 10-11, 1998, Darmstadt, ISSN 0023-808
  • Stieg, D. und Krause, R. : Kompost streuen mit Präzision. Eilbote -  Das Magazin für Landmaschinenwesen. Nr.20, 46. Jg., 26-27, 1998, Winsen/Luhe
  • Stieg, D.; Wagner, G. und Krause, R. : Kompostausbringung mit hoher Präzision. VDI-Bericht Nr. 1356, 97-100, 1997, Braunschweig, ISBN 3-18-091356-8
  • Stieg, D. : Verteilsysteme von Kompoststreuern: Mit Zinken, Ketten und Schlegeln, profi-magazin für agrartechnik. Nr. 9, 1998, Münster ISSN 0937-1583
  • Wilmer. H. : Große Alleskönner ?! Drei 18 t Grossraumstreuer im vergleich. - profi-magazin für agrartechnik. Nr. 6, 1999, 20 - 25 , Münster, ISSN 0937-1583


Projektarbeit : Wille, Volker : Möglichkeiten einer verbesserten Quer-und Längsverteilung von Kompost, FG Agrartechnik, 1994

Mit freundlicher Unterstützung durch :

Fehr  - Bergmann - Deula Witzenhausen