Inteligentna strategia ogrzewania pozwala oszczędzać pieniądze i chroni klimat

Niższe koszty ogrzewania i mniej CO₂ w produkcji brojlerów

02.12.2021

Kurnik do tuczu brojlerów z zastosowaniem wymiennika ciepła = obniżenie emisji CO₂

Dwutlenek węgla powstaje zarówno w wyniku naturalnego metabolizmu ptaków, jak i ogrzewania budynków inwentarskich. Dobrze ocieplone budynki, zoptymalizowana koncepcja wentylacji i nowoczesna technologia ogrzewania zmniejszają zawartość CO₂ w powietrzu w budynku oraz jego emisję do środowiska.

Ramy prawne w produkcji brojlerów

Rozporządzenie w sprawie dobrostanu zwierząt, w tym zwierząt gospodarskich reguluje, ile CO₂ może znajdować się w powietrzu budynku inwentarskiego. Ustawia wartość graniczną stężenia gazu CO₂ na m₃ powietrza na poziomie 3000 ppm **(1 - patrz koniec tekstu). Jeśli wartość ta zostanie wyraźnie przekroczona, zwierzęta oddychają głębiej i przyspieszają oddech. Coraz częściej wdychane są szkodliwe gazy, kurz i potencjalne patogeny.

Zwiększa to ryzyko zachorowania, a jednocześnie zmniejsza się spożycie paszy i zwierzęta stają się „ospałe”. W celu uzyskania optymalnych wyników produkcyjnych, zawartość CO₂ w powietrzu powinna być tak niska jak to możliwe.

W Niemczech norma „DIN18910” stanowi podstawę podczas projektowania instalacji grzewczych i wentylacyjnych. Opisuje, ile CO₂ zwierzęta (drób, świnie, bydło, konie) wydychają na godzinę. Uwzględnia również współczynniki emisji z myślą o spalaniu paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny czy propan.

Aby określić minimalną ilość powietrza w zimie, wszystkie emitery CO₂ w budynku inwentarskim są sumowane i kompensowane metodą „bilansu dwutlenku węgla”. Oznacza to: im więcej CO₂ powstaje w budynku, tym częściej trzeba go wietrzyć i tym większe są wynikające z tego straty ciepła, a co za tym idzie również koszty ogrzewania. Kolejnym ważnym wskaźnikiem jakości powietrza jest wilgotność. Jest ona ściśle związana ze stężeniem CO₂ w powietrzu budynku.

Rysunek 1: Nagrzewnica gazowa z otwartą komorą spalania

W przypadku urządzeń grzewczych z bezpośrednim spalaniem, energia cieplna spalanego gazu jest emitowana w budynku wraz z gorącymi spalinami. Na przykład dla propanu jest to 150 g/h pary wodnej i 230 g/h CO₂ na kW mocy grzewczej. Mimo, że urządzenia są w 100% sprawne, spaliny wymagają większej wentylacji w budynku, w przeciwnym razie graniczna wartość 3000 ppm zostanie szybko przekroczona.

Rysunek 2: Nagrzewnica gazowa z zamkniętą komorą spalania

W przypadku urządzeń grzewczych z zamkniętą komorą spaliny odprowadzane są na zewnątrz przez komin. Do budynku nie przedostają się żadne szkodliwe gazy, co znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na minimalną ilość wymienianego powietrza. Dlatego przejście na urządzenia grzewcze z zamkniętą komorą pozwala w praktyce zaoszczędzić około 20% kosztów ogrzewania. To samo dotyczy ogrzewania na bazie ciepłej wody.

System wentylacji

Rysunek 3: Wentylacja boczna z wykorzystaniem wlotów powietrza i kominów wyciągowych w dachu

CO₂ jest cięższy od powietrza i gromadzi się przy podłodze. W wysokich stężeniach CO₂ ma zdolność wypierania tlenu; dlatego należy go usunąć za pomocą odpowiedniego systemu wentylacji. Wentylacja boczna to najwygodniejszy system wentylacji w tuczu brojlerów w naszych szerokościach geograficznych.

Świeże powietrze napływa do kurnika w tym samym czasie i równomiernie na całej długości kurnika, dzięki czemu strumienie powietrza powinny wypełniać cały kurnik w miarę możliwości. Umożliwia to odprowadzenie pary wodnej i dwutlenku węgla wytwarzanego przez ptaki poprzez system wentylacji.

Wzrost CO₂ jako przyczyna zmian klimatycznych

Rysunek 4: Czujnik CO2 powinien być zainstalowany w strefie przebywania ptaków

Obecnie najnowocześniejsze komputery klimatyczne są wykorzystywane do optymalnego dostosowania intensywności wentylacji do wymagań zwierząt. W zależności od temperatury, wilgotności oraz poziomów CO₂ i NH₃ w powietrzu budynku regulują niezbędne wymagania wentylacyjne. W tym celu dostępne są różne czujniki; odpowiadają one za pomiar i kontrolę zmian w powietrzu kurnika: czujniki są podstawą sterowanego komputerowo systemu wentylacji.

Ze względu na nasilający się efekt cieplarniany spowodowany zbyt dużą ilością dwutlenku węgla w atmosferze, w maju zeszłego roku rząd federalny Niemiec podjął decyzję o opodatkowaniu paliw kopalnych od CO₂. Początek to styczeń 2021r.

Od tego czasu dostawcy paliw kopalnych w sektorze ciepłowniczym, tj. dostawcy gazu lub energii elektrycznej, są oficjalnie opodatkowani poprzez system certyfikatów. Przekazują wydany podatek od CO₂ na komercyjnych lub prywatnych klientów końcowych. Odbywa się to poprzez dopłaty do ceny prądu i gazu. Cena emisji za tonę CO₂ będzie stopniowo wzrastać z obecnych 25 €/t do 55 €/t w 2025 r. Można przypuszczać, że w kolejnych latach opodatkowanie będzie nadal rosło.

Tabela 1: Podatek od CO₂ na wyemitowaną tonę w Niemczech | *nie ma jeszcze końcowego postanowienia

Dla hodowcy posiadającego 42 000 ptaków, który korzysta z ogrzewania z bezpośrednim spalaniem i przywiązuje dużą wagę do suchej ściółki nawet w zimne i w mokre dni, może to mieć następujące skutki:

Tabela 2: Dodatkowe koszty związane z opodatkowaniem CO₂ | *Zakładana cena robocza gazu ziemnego: 4,1ct/kWh | **1 kWh gazu ziemnego emituje 0,202 kg CO₂

Z tabeli 2 wynika, że można spodziewać się znacznego obciążenia podatkowego.

Technologie redukujące emisję CO₂ powstały już dawno i zwracają się w ciągu kilku lat. Oprócz wykorzystania ciepła odpadowego z biogazowni w postaci podgrzewania ciepłej wody obejmują one przede wszystkim wymienniki ciepła.

Wykorzystaj potencjał oszczędności

Jak już wspomniano, nagrzewnice gazowe ze spalaniem pośrednim lub grzejniki na bazie ciepłej wody to pierwszy krok w kierunku obniżenia kosztów ogrzewania, a tym samym emisji CO₂. Niższe wskaźniki wentylacji - zwłaszcza przy minimalnej wentylacji - pozwalają hodowcom brojlerów zaoszczędzić około 20% kosztów ogrzewania. Daje to oszczędności netto w wysokości 5200 euro rocznie. Podatek od CO₂ nagromadzony przez pięć lat zostaje zmniejszony o 6000 euro.

Wymienniki ciepła, których zasada działania opiera się na odzyskiwaniu energii cieplnej znajdującej się w powietrzu wylotowym z budynku, mają obecnie największy potencjał oszczędności kosztów ogrzewania.

Jednym z przykładów jest wymiennik ciepła Big Dutchman Earny 2, który działa w oparciu o zasadę przepływu krzyżowego: ciepłe powietrze z kurnika i zimne świeże powietrze przechodzą przez element wymiennika w tym samym czasie, ale bez kontaktu ze sobą. Zintegrowana jednostka filtrująca gwarantuje, że do wymiennika ciepła dostaje się tylko czyste powietrze wylotowe.

Rezultat: Earny oddziela do 99 % kurzu. Wstępnie podgrzane świeże powietrze przepływa po okręgu i wspomagane kilkoma wentylatorami powietrza obiegowego rozprowadzane jest po całym budynku.

Earny 2

Długoterminowy test praktyczny przeprowadzony w Niemczech w 2015 r. w trakcie ośmiu rzutów przyniósł oszczędności rzędu 44%: Porównano ze sobą dwa identyczne kurniki do tuczu brojlera z ogrzewaniem pośrednim; jeden był eksploatowany bez wymiennika ciepła, drugi wyposażony w wymiennik - zużywał o 20 500 m³ mniej gazu.

Oprócz poprawy klimatu w kurniku i zmniejszenia emisji amoniaku, odorów i pyłów, zainstalowanie wymiennika ciepła skutkuje redukcją kosztów ogrzewania nawet o 60%, w zależności od modelu wymiennika. Okres zwrotu wynosi około czterech lat.

Rysunek 6: Dystrybucja powietrza w kurniku przy zastosowaniu wymiennika ciepła

Tabela 3 pokazuje ogromny potencjał: Jeśli kurnik zostanie przestawiony na ogrzewanie pośrednie (z wykorzystaniem nagrzewnic z zamknięta komorą), a wymiennik ciepła zostanie zmodernizowany, rolnicy mogą zaoszczędzić 84 500 euro na kosztach całkowitych. Wnoszą również znaczący wkład w ochronę klimatu, ponieważ każdego roku emitują do środowiska o 70 t mniej CO₂

Tabela 3: Porównanie kosztów ogrzewania przy zastosowaniu ogrzewania pośredniego i wymiennika ciepła dla kurnika do tuczu brojlera w Niemczech z obsadą liczącą 42 000 ptaków | * założona cena robocza gazu ziemnego: 4,1 ct/kWh | **1 kWh gazu ziemnego emituje 0,202 kg CO₂ | ***zaokrąglone

[Translate to Polnisch:] Maststall mit Wärmetauscher

Wniosek:

Inwestycja w energooszczędne technologie ma cztery pozytywne skutki:

Zdrowsze ptaki i lepsze wyniki przyswajania dzięki lepszemu stabilnemu klimatowi,
Redukcja emisji CO₂ poprzez oszczędność energii grzewczej,
Znacznie niższe koszty ogrzewania dzięki modernizacji systemu grzewczego i zastosowaniu wymiennika ciepła oraz
Wkład w ochronę klimatu.

Wniosek

Zdrowsze ptaki i lepsze wyniki przyswajania dzięki lepszemu stabilnemu klimatowi,
Redukcja emisji CO₂ poprzez oszczędność energii grzewczej,
Znacznie niższe koszty ogrzewania dzięki modernizacji systemu grzewczego i zastosowaniu wymiennika ciepła oraz
Wkład w ochronę klimatu.

Autorzy:
Axel Schulz i Janett Peschel, Big Dutchman International GmbH
DGS 26/2021

** (1) ppm: cząsteczek na milion. 1000 ppm CO₂ odpowiada 1 objętości na tysiąc (vol .-%) lub 0,1 procent objętości (vol .-%) lub 1,83 g CO2 na metr sześcienny (przy 1013 mbar i 20 ° C)