Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein natürlicher Bestandteil der Atmosphäre und Grundlage allen biologischen Lebens auf unserem Planeten Erde. Gleichzeitig werden unter anderem große Mengen an CO2 durch die Verbrennung von Holz, Kohle, Öl oder Gas freigesetzt.
Kohlenstoffdioxid entsteht sowohl durch den natürlichen Stoffwechsel der Tiere als auch durch die Beheizung der Ställe. Gut isolierte Ställe, ein optimiertes Ventilationskonzept und moderne Heiztechnik reduzieren den CO2-Gehalt in der Stallluft sowie der -Abgabe an die Umwelt.
Gesetzliche Rahmenbedingungen in der Hähnchenmast
Die Tierschutz-Nutztierverordnung regelt, wieviel CO2 in der Stallluft enthalten sein darf. Sie legt den Grenzwert der Gaskonzentration an CO2 je m3 Luft auf einen Wert von 3.000 ppm (1 - siehe Textende) fest. Wird dieser Wert deutlich überschritten, atmen die Tiere tiefer und die Atmung beschleunigt sich. Schadgase, Staub und potentielle Krankheitserreger werden vermehrt eingeatmet.
Damit steigt das Krankheitsrisiko, während sich gleichzeitig die Futteraufnahme verschlechtert und die Tiere „träge“ werden. Um optimale Produktionsergebnisse zu erzielen, sollte der CO2-Anteil in der Stallluft daher möglichst gering sein.
Die Norm „DIN18910“ ist in Deutschland die wichtigste Planungsgrundlage für die Dimensionierung von Heizungs- und Lüftungsanlagen. Sie beschreibt, wieviel CO2 Tiere (Geflügel, Schweine, Rinder, Pferde) pro Stunde ausatmen. Des Weiteren berücksichtigt sie Emissionsfaktoren mit Blick auf die Verbrennung fossiler Energieträger wie Erdgas oder Propan.
Für die Ermittlung der Mindestluftrate im Winter werden mit der Methode „Kohlenstoffdioxid-Bilanz“ alle im Stall vorkommenden CO2-Emittenten aufsummiert und verrechnet. Dies bedeutet: Je mehr CO2 im Stall entsteht, desto öfter muss gelüftet werden und umso höher sind die dadurch entstehenden Wärmeverluste und somit auch die Heizkosten. Ein weiterer wichtiger Indikator für die Luftqualität ist die Feuchtigkeit. Sie hängt eng mit der CO2-Konzentration in der Stallluft zusammen.
Heizgeräte
Bei Heizgeräten mit direkter Verbrennung wird die Wärmeenergie des verbrannten Gases zusammen mit den heißen Abgasen in den Stall geleitet. Für den Brennstoff Propan sind das beispielsweise 150 g/h Wasserdampf und 230 g/h CO2 pro kW Heizleistung. Zwar haben die Geräte einen Wirkungsgrad von 100 %, aber durch die Abgase muss im Stall mehr gelüftet werden, weil der Grenzwert von 3000 ppm sonst schnell überschritten wird.
Bei Heizgeräten mit indirekter Verbrennung werden die Abgase durch einen Schornstein nach außen abgeleitet. Es gelangen keine Schadgase in den Stall, was die Mindestluftrate deutlich reduziert. Die Umrüstung auf indirekt verbrennende Heizgeräte spart in der Praxis etwa 20% der Heizkosten. Das Gleiche gilt für Warmwasserheizungen.
Ventilationssystem
CO2 ist schwerer als Luft und sammelt sich im Bodenbereich des Stalles. Bei hohen Konzentrationen hat CO2 die Fähigkeit, Sauerstoff zu verdrängen; es muss daher mit einem geeigneten Ventilationssystem abgeführt werden. Die Seitenventilation ist in unseren Breitengraden das komfortabelste Lüftungssystem in der Hähnchenmast: Die Frischluft strömt gleichzeitig und gleichmäßig über die gesamte Stalllänge in den Stall, wobei die Luftstrahlen möglichst den gesamten Stall ausfüllen sollen. Damit gelingt es, den von den Tieren produzierten Wasserdampf sowie das Kohlendioxid über die Ventilation abzuführen.
Um die Lüftungsrate optimal an die Anforderungen der Tiere anzupassen, kommen heute hochmoderne Klimacomputer zum Einsatz. Sie regeln in Abhängigkeit von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und CO2- sowie NH3-Gehalte in der Stallluft den notwenigen Lüftungsbedarf. Dazu sind verschiedene Sensoren erhältlich; sie sind für Messung und Kontrolle von Veränderungen in der Stallluft zuständig: Sensoren sind die Grundlage der computergesteuerten Klimaregelung.
CO2-Anstieg als Verursacher des Klimawandels
Aufgrund des steigenden Treibhauseffektes, verursacht durch zu viel Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre, hat die Bundesregierung im Mai letzten Jahres eine CO2-Besteuerung fossiler Energieträger beschlossen. Startschuss war Januar 2021.
Seitdem werden die Anbieter fossiler Energieträger im Bereich Heizung, also die Gas- oder Stromversorger, über ein Zertifikatsystem offiziell besteuert. Sie geben die aufgewendete CO2-Steuer an die gewerblichen oder privaten Endkunden weiter. Dies geschieht über Aufschläge auf den zu entrichtenden Strom- und Gaspreis. Der Preis für den Ausstoß pro Tonne CO2 steigt sukzessiv von derzeit 25 €/t auf 55 €/t im Jahr 2025. Es ist davon auszugehen, dass die Besteuerung in den darauffolgenden Jahren weiter steigen wird.
Für einen Landwirt mit 42.000 Tieren, der eine direkt verbrennende Heizung einsetzt und auch an nasskalten Tagen großen Wert auf eine trockene Einstreu legt, kann sich das wie folgt auswirken:
Technologien, die den CO2-Ausstoß reduzieren, sind schon länger etabliert und amortisieren sich innerhalb weniger Jahre. Dazu gehören neben der Nutzung von Abwärme aus Biogasanlagen in Form von Warm-Wasser-Heizungen vor allem Wärmetauscher.
Einsparpotenziale nutzen
Wie bereits erwähnt sind Gasheizgeräte mit indirekter Verbrennung bzw. Warmwasser-Heizungen ein erster Schritt, Heizkosten und damit den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Durch geringere Lüftungsraten – vor allem bei der Minimumventilation – sparen Hähnchenmäster unterm Strich etwa 20 % ihrer Heizkosten. Pro Jahr ergibt dies eine Netto-Einsparung von 5.200 €. Die über fünf Jahre aufsummierte CO2-Steuer sinkt um 6.000 €.
Das derzeit größte Einsparpotenzial bei den Heizkosten besitzen Wärmetauscher, deren Funktionsprinzip auf der Rückgewinnung von in der Stallabluft vorhandener Wärmeenergie basiert.
Ein Beispiel ist der Big Dutchman-Wärmetauscher Earny 2, der auf der Grundlage des Kreuzstromprinzips arbeitet: Warme Stallluft und kalte Frischluft werden gleichzeitig durch ein Tauscherelement geführt – jedoch ohne dass sie miteinander in Kontakt kommen. Eine integrierte Filtereinheit sorgt dafür, dass nur saubere Abluft in den Wärmetauscher gelangt.
Resultat: Earny scheidet bis zu 99% des Staubes ab. Die vorgewärmte Frischluft strömt im Kreis und verteilt sich, unterstützt von mehreren Umluftventilatoren, im gesamten Stall.
Ein 2015 in Deutschland durchgeführter Langzeit-Praxisversuch über acht Mastdurchgänge ergab eine Einsparung von 44%: Zwei baugleiche Hähnchenställe mit indirekter Heizung waren miteinander verglichen worden; einer wurde ohne Wärmetauscher betrieben, der zweite war mit einem Earny ausgerüstet – und verbrauchte 20.500 m3 Gas weniger. Nachzulesen ist der Versuch auf der Big Dutchman-Webseite: „Gutes Stallklima in der Hähnchenmast zahlt sich aus“ (DGS Magazin 49/2015).
Neben einem verbesserten Stallklima und reduzierten Ammoniak-, Geruchs- und Staubemissionen ergibt dies je nach Wärmetauscher-Modell Heizkostenreduktionen von bis zu 60%. Die Amortisationszeit beträgt etwa vier Jahre; wer BMEL-Mittel zur „Förderung der Energieeffizienz in der Landwirtschaft“ erhält, erreicht sein Sparziel deutlich schneller.
Tabelle 3 verdeutlicht das große Potenzial: Wird ein Stall auf indirekte Heizung umgerüstet und nachträglich ein Wärmetauscher eingebaut, können Landwirte 84.500 € der Gesamtkosten einsparen. Zudem leisten sie einen signifikanten Beitrag zum Klimaschutz, da sie pro Jahr 70 t weniger CO2 in die Umwelt emittieren.
Fazit:
Eine Investition in energiesparende Technologien wirkt sich gleich vierfach positiv aus:
- gesündere Tiere und bessere Mastergebnisse durch ein verbessertes Stallklima,
- Senkung des CO2-Ausstoßes durch Einsparung von Heizenergie,
- deutlich geringere Heizkosten durch Modernisierung des Heizsystems und Einsatz eines Wärmetauschers und
- Beitrag zum Klimaschutz.
Axel Schulz und Janett Peschel, Big Dutchman International GmbH
Veröffentlicht in DGS 26/2021