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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen
zur Ausbringung von Gülle gemäß dem Oberbegriffen
des Anspruchs 1.
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Güllefahrzeuge
sind hinlänglich bekannt. So ist aus der
DE 195 20 950 C1 ein Güllefahrzeug
bekannt, bei dem Gülle über eine Schleppschlauch-Verteilervorrichtung
bodennah ausgebracht wird. Dort wird auch bereits ein Hinweis darauf
gegeben, dass die Agrartechnik im Allgemeinen auch die Aufgabe hat,
die Gülleausbringung umweltgerecht zu ermöglichen.
Dazu sind vielfältige Lösungsvorschläge
gemacht worden, auf die hier nicht näher eingegangen werden
muss, da sie Lösungen in die unterschiedlichsten Richtungen
vorschlagen.
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In
der so genannten „Düngeverordnung" sind beispielsweise
Vorschriften darüber enthalten, in welcher Inhaltsstoffkonzentration
die jeweilige Gülle auf die Felder ausgebracht werden darf.
Beispielsweise wird dort festgelegt, wie viel Kilogramm (kg) Stickstoff (N)
pro Hektar (ha) und Jahr auf den Boden ausgebracht werden darf.
Stickstoff wird im Folgenden nur als Beispiel angeführt,
wobei auch noch von Bedeutung ist, dass selbst Stickstoff in Gülle
selten in reiner Form, vielmehr meistens in verschiedenen chemischen
Verbindungen, so zum Beispiel als Ammonium-Stickstoff-Verbindung
vorkommt. Aber auch die Grenzwerte anderer Inhaltsstoffe sind dort
angegeben. Um diese Verordnung auch nur annähernd erfüllen
zu können, müssen die einzelnen in Frage kommenden
Inhaltsstoffe der Gülle dem Anwender bekannt sein. Kennt
der Anwender die Anteile der verschiedenen Inhaltsstoffe, so kann
er durch die Steuerung der Ausbringmenge pro Flächeneinheit
die Nähr- oder Inhaltsstoffkonzentration näherungsweise beeinflussen.
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Um
aber die Inhaltsstoffe ermitteln zu können, ist es besser,
die in Frage kommende Gülle zu analysieren, als die Inhaltsstoffe
anhand von Faustzahlen zu schätzen. Vorraussetzung für
aussagefähige Ergebnisse ist, dass eine repräsentative
Mischprobe untersucht wird. Dazu muss der Inhalt des Güllevorratsbehälters
homogenisiert also beispielsweise gemischt werden. Da Gülle
ein Mehrnährstoffdünger ist, bedeutet das, dass
sich die Aufwandmenge an dem Nährstoff orientiert, dessen
Bedarf zuerst abgedeckt ist.
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Diese
Erkenntnisse lassen eine Optimierung der Gülleausbringung
zumindest theoretisch zu. In der Praxis sind jedoch erhebliche Probleme
aufgrund verschiedener Störfaktoren zu berücksichtigen,
die teilweise mit der herkömmlichen Technik nicht gelöst werden
können. So muss der Anwender mit sehr unterschiedlichen,
Tierart bedingten Gülleformen arbeiten (Schweinegülle,
Rindergülle, Hühnergülle) um nur die
groben Unterschiede aufzuzählen. Lohnunternehmer, die von
verschiedenen landwirtschaftlichen Betrieben Gülle aufnehmen
und ausfahren, können in der Praxis nicht mit einer einigermaßen korrekten
Gülleanalyse aufwarten. Ferner gibt es Gemeinschaftsfässer,
bei deren Füllung auch keine analytisch homogene Gülle
angenommen werden kann. Die Inhaltsstoffe von Gülle aus
Biogas-Anlagen sind in der Regel ebenso undefiniert. In einem Güllevorratsbehälter
gibt es Sinkschichten unterschiedlicher Dichte und so genannte Schwimmdecken.
Ferner muss damit gerechnet werden, dass bei einem vollen Güllevorratsbehälter
(Güllesilo) der Trockenmasseanteil beim Beginn der Leerung
anders ist, als zum Ende der Leerung. Daraus folgert, dass in der Praxis
die tatsächlich auf dem Boden ausge brachte Inhaltsstoffmenge
nur grob geschätzt bis unbekannt ist, obwohl die Verteilung
mit einer Abweichung von 5–10% per cbm erfolgt.
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In
der
DE 101 42 865
A1 ist zu dieser Problematik ein Verfahren beschrieben,
bei dem Funktionseinheiten (z. B. Sensoren) zur Feststellung der
Bodenwerte großflächig im Boden der Nutzfläche
verteilt sind (dort Spalte 4, Zeilen 40 bis 42), ebenso großflächig
auf dem Boden der Nutzfläche sind Vorrichtungen zur Tröpfchenberegnung
oder Schlauchbewässerung verteilt (dort Spalte 6, Zeilen
42 bis 46). Bei derartigen stationären Systemen ist ein
hoher Investitionsaufwand erforderlich, um eine größere Nutzfläche
mit einer Vielzahl von Sensoren zu versehen und eine entsprechend
große Anzahl von Verteilerleitungen mit Ausbringelementen
(Verschlauchung und Düsen) zur großflächigen
Verteilung zu installieren. Wenn Verkehrswege die Nutzfläche
durchkreuzen ist eine Verschlauchung praktisch nicht realisierbar.
Die in dieser Druckschrift erwähnten Datenübertragungsbausteine
sind ebenfalls sehr kostenintensiv in der Anschaffung und im Betrieb,
ferner müssen aufwändige Redundanz-Maßnahmen
vorgesehen sein, um die Übertragung der Mess- und Steuerdaten störunanfällig
zu machen. Schließlich ist das Ergebnis der Gülleanalyse
sehr abhängig von der Art der Probenentnahme, denn es ist
nicht unerheblich, ob beispielsweise Schweinegülle, oder
Rindergülle oder eine Mischgülle verarbeitet werden
soll. Die Lagerung der Gülle im Vorratsbehälter
ist ebenso zu berücksichtigen (Schwimmdecke oder Ablagerungen der
Feststoffpartikel am Boden des Vorratsbehälters). Die Aufbereitung
der Gülle gemäß diesem Stand der Technik
muss diese Faktoren alle berücksichtigen und die auszubringende
Gülle ist entsprechend anzupassen bzw. aufzubereiten, z.
B. durch Zugabe von Wasser, d. h. durch mischen mit Frischwasser
(dort Spalte 6, Zeilen 34 ff).
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Dort
ist auch die Lehre zu entnehmen, dass die so aufbereitete Gülle
erneut einer Analyse durch weitere Sensoren unterzogen werden muss
(Spalte 5, Zeilen 36 bis 40). Die Ausbringung soll dann favorisiert über
bekannte Tröpfchenberegnung oder Schlauchbewässerung
erfolgen. Aus der Beschreibung wird ohne Weiteres deutlich, dass
der apparative, der logistische und der Aufwand an technisch anspruchsvoller
Datenverarbeitung und Datenübertragungstechnik enorm hoch
ist, abgesehen von der Notwendigkeit, ein Analyselabor einzurichten
und zu betreiben.
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In
der
WO 00/64242 A1 ist
ein Sensor zur spektralanalytischen Untersuchung von Flüssigkeiten
bekannt. Dort wird beispielsweise Milch mit einem derartigen Sensor
untersucht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren
und Vorrichtungen zu schaffen, mit denen eine bessere Berücksichtigung der
vom Gesetzgeber geforderten Bestimmungen möglich ist. Mit
dem Verfahren und den Vorrichtungen soll eine effiziente Analyse
der Gülle sowie eine Optimierung der Gülledüngung
möglich sein.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale
des Anspruchs 1 aufweist. Durch Vorrichtungen mit den Merkmalen
der abhängigen Ansprüche wird die Erfindung vorteilhaft ausgestaltet.
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Besonders
vorteilhaft ist ein Verfahren zum optimieren der Ausbringmenge von
in Gülle enthaltenen Inhaltsstoffen auf zu düngenden
Boden, mit Hilfe eines Güllefahrzeugs, wenn folgende Schritte
durchgeführt werden:
die auszubringende Gülle
wird von einem Sensor zeitnah zur Ausbringung bezüglich
ihrer Inhaltsstoffe analysiert;
die analytisch gewonnenen Inhaltsstoff-Ist-Daten werden
mit vorgegebenen Inhaltstoff-Daten in einer Auswertevorrichtung
verglichen;
in Abhängigkeit dieses Vergleichs der
Inhaltsstoff-Daten werden von der Auswertevorrichtung Steuerdaten
ermittelt;
die Steuerdaten werden einer einstellbaren Vorrichtung
zugeführt, mit welcher die Güllemenge veränderbar
ist;
eine Verteilervorrichtung wird von der einstellbaren Vorrichtung
auf Grund der Steuerdaten so angesteuert, dass die pro Flächeneinheit
auszubringende Menge der Gülle (G) – bezogen auf
ihre Inhaltsstoffe – entsprechend den Steuerdaten reguliert
wird.
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Besonders
vorteilhaft ist dabei eine Vorrichtung zum optimieren der Ausbringmenge
von in Gülle enthaltenen Inhaltsstoffen auf zu düngenden
Boden, mit Hilfe eines Güllefahrzeugs, wenn zur Entnahme der
Gülle aus einem Vorratsbehälter ein Entnahme-Leitungssystem
vorhanden ist, wobei der Sensor im Entnahme-Leitungssystem angeordnet
ist.
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Ferner
ist eine Vorrichtung vorteilhaft, wenn zum Umfüllen der
Gülle aus einem Vorratsbehälter in ein Güllefahrzeug
ein Umfüll-Leitungssystems vorhanden ist und wenn der Sensor
im Umfüll-Leitungssystem angeordnet ist.
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Des
Weiteren ist eine Vorrichtung von Vorteil, wenn zur Entnahme der
Gülle eine Pumpe in dem Vorratsbehälter angeordnet
ist, wobei es besonders günstig ist, wenn die Pumpe eine
mobile Pumpe ist. Eine mobile Pumpe kann besonders vorteilhaft als fahrbare
Pumpstation ausgebildet sein.
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Vorteilhaft
kann eine Vorrichtung so ausgeführt sein, dass zur Entnahme
der Gülle aus dem Vorratsbehälter ein mit Vakuum
beaufschlagtes Güllefahrzeug vorgesehen ist.
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Eine
Vorrichtung ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Sensor über
eine Verbindung in Form einer Verbindungsleitung oder drahtlos mit
einer Auswertevorrichtung verbunden ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Auswertevorrichtung über eine
Verbindung in Form einer Verbindungsleitung oder drahtlos mit der
einstellbaren Vorrichtung respektive der Verteilervorrichtung verbunden
ist. Es kann dabei von Vorteil sein, wenn die Verbindungsleitung
eine elektrische oder optische Datenleitung ist, oder wenn die Verbindung drahtlos
ist und als Funktelefon, Datenfunk, Infrarot, so genanntem Bluetooth
oder ähnlichem realisierbar ist.
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Die
Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen
im Folgenden noch näher erläutert.
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Es
zeigt
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1 ein
als Anhänger ausgebildetes Güllefahrzeug beim
Entnehmen von Gülle;
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2 ein
weiteres als Anhänger ausgebildetes Güllefahrzeug
beim Umfüllen von Gülle;
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3 eine
Variante, bei der das Güllefahrzeug als Vakuum-Tankwagen
ausgebildet ist und
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4 eine
Ausführungsform bei der die Gülle mittels Verschlauchung
ausgebracht wird.
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1 zeigt
stark schematisiert ein Gülle-Tankfahrzeug in der Rückansicht.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist das gesamte Gülle-Tankfahrzeug bezeichnet,
welches einen Tank 2 und ein Fahrgestell 3 aufweist.
Eine mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnete Pumpe fördert
mit Hilfe eines Leitungssystems 5 die auszubringende Gülle
G aus einem Vorratsbehälter 6 in den Tank 2.
Mittels einer symbolisch dargestellten Verteilervorrichtung 7,
beispielsweise einer Schleppschlauchvorrichtung kann die Gülle
G anschließend auf einem Acker ausgebracht werde. Als Verteilervorrichtung 7 können
Schleppschläuche vorgesehen sein, die bodennah enden, so
dass auch in dieser Hinsicht die Ausbringung der Gülle
G optimiert ist. Weitere Gülleverteiler wie Güllegrubber,
Schlitzverteiler oder andere Bauformen, mit denen die Gülle in
den Boden injiziert werden kann, sind mit Vorteilen einsetzbar.
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Ein
Sensor 8 befindet sich an geeigneter Stelle im Leitungssystem 5 oder – nicht
dargestellt – im Vorratsbehälter 6. Die
Bauart des Sensors 8 ist an sich beliebig, er muss geeignet
sein, die Gülle G zeitnah zur Ausbringung auf ihre Inhaltsstoffe
hin zu analysieren. Eine bevorzugte Bauart ist die eines optisch arbeitenden
Sensors 8, der die Gülle G einer Spektralanalyse
unterzieht. Die vom Sensor 8 gewonnenen Messdaten werden über
Verbindungen 9 einer Auswertevorrichtung 10 zugeführt,
welche eine einstellbare Vorrichtung in Form eines Ventils 11 auf Grund
der Steuerdaten über weitere Verbindungen 9 so
ansteuert, dass die von der Verteilervorrichtung 7 auf
den Boden ausgebrachte Güllemenge – bezogen auf
ihre Inhaltsstoffe – möglichst exakt den vorgegebenen
Inhaltsstoffen pro Flächeneinheit entspricht.
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Es
ist ersichtlich, dass auf diese Weise die vom Sensor 8 zeitnah
zur Ausbringung gemessenen Inhaltsstoff-Anteile die Gülleausbringmenge
bestimmen. Dazu werden die Messdaten in der Auswertevorrichtung 10 in
Steuersignale für die Pumpe 4 und das Ventil 11 umgewandelt
und die Ausbringmenge nach Maß gabe der Bedarfsgrößen
gesteuert. Die Bedarfsgrößen können die
Vorgaben des Gesetzgebers sein, oder aber Bedarfsdaten, die aus
dem Nährstoffbedarf des Bodens allgemein oder dem Nährstoffbedarf
von Pflanzen hergeleitet sind.
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In 2 ist
in ähnlich schematischer Weise wie in 1 ein
Gülle-Tankfahrzeug gezeigt, welches einen Gülleanhänger 12 darstellt.
In analoger Weise zu dem Gülle-Tankfahrzeug 1 gemäß 1 weist
das Gülle-Tankfahrzeug 12 ein Fahrgestell 32 auf.
Ein Tank 22 nimmt den Vorrat an auszubringender Gülle
G auf. Eine mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnete Pumpe
fördert mit Hilfe eines Leitungssystems 52 die
Gülle G aus einem Vorratsbehälter 62 in den
Tank 22. Die Pumpe ist als mobile Pumpstation 42 ausgeführt
und kann sowohl im landwirtschaftlichen Betrieb als auch im Feldbetrieb
eingesetzt werden, das tragbar oder fahrbar, eben mobil ist. Das Gülle-Tankfahrzeug 12 weist
eine Verteilervorrichtung 72 auf, mittels der die Gülle
G anschließend ausgebracht wird. Die Verteilervorrichtung 72 kann auch
bei diesem Ausführungsbeispiel beliebiger Art sein. Ein
Ventil 112 befindet sich an geeigneter Stelle im Gülle-Tankfahrzeug 12 und
kann als Schieberventil ausgebildet sein. Im Leitungssystems 52 des
Umfüllbereichs ist ein Sensor 82 angeordnet. Die
Bauart des Sensors 82 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel
wieder beliebig, er muss geeignet sein, die Gülle G zeitnah
zur Ausbringung auf ihre Inhaltsstoffe hin zu analysieren. Eine
bevorzugte Bauart ist die eines optisch arbeitenden Sensors 82,
der die Gülle G einer Spektralanalyse unterzieht. Die vom
Sensor 82 gewonnenen Messdaten werden über Verbindungen 92 einer
Auswertevorrichtung 102 zugeführt, welche über
weitere Verbindungen 92 mit Hilfe einer einstellbaren Vorrichtung
wie dem Ventil 112 in Anhängigkeit vom Ergebnis
der Analyse des Güllesensors 82 so ansteuert,
dass die von der Verteilervorrichtung 72 auf den Boden
ausgebrachte Güllemenge – bezogen auf ihre Inhaltsstoffe – möglichst
exakt den vorgegebenen Inhaltsstoffen pro Flächeneinheit
entspricht.
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Bei
diesen Ausführungsformen, bei der der Sensor 8, 82 im
Umfüllbereich des Vorratsbehälters 6, 62 angeordnet
ist, wird die Gülle während der Umfüllung
vom Vorratsbehälters 6, 62 in den Tank 2, 22 analysiert.
Dies kann bei der Umfüllung aus einem stationären
Behälter auf dem landwirtschaftlichen Anwesen – wie
es hier dargestellt ist – oder aber auch auf dem Feld erfolgen,
wenn die Umfüllung durch Übertragen von einem
größeren Zulieferfahrzeug auf ein kleineres Ausbringfahrzeug
erfolgt. Wie bereits beschrieben ist dazu eine mobile Pumpstation 42 bestens
geeignet. In beiden Fällen erfolgt die Analyse während
der Umfüllung und zeitnah zur anschließenden Ausbringung
und zwar für jede einzelne Tankladung.
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In 3 ist
ebenfalls schematisch eine andere Ausführungsform eines
Gülle-Tankfahrzeugs 13 dargestellt. Auch diese
Bauform verfügt über ein Fahrgestell 33 und
einen Tank 23 sowie über ein Leitungssystem 53 und
ein Ventil 63, welches die Verteilervorrichtung 73 beaufschlagt.
Zwischen dem Sensor 83 und einer Auswertevorrichtung 103 besteht eine
Verbindung 93 zur Datenübertragung, wobei über
eine weitere Verbindung 93 eine Datenübertragung
zu einer einstellbaren Vorrichtung in Form des Ventils 63 erfolgt,
welches in Anhängigkeit vom Ergebnis der Analyse des Güllesensors 83 so
angesteuert wird, dass die von der Verteilervorrichtung 73 auf
den Boden ausgebrachte Güllemenge – bezogen auf
ihre Inhaltsstoffe – möglichst exakt den vorgegebenen
Inhaltsstoffen pro Flächeneinheit entspricht.
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Abweichend
von den vorbeschriebenen Bauformen ist bei diesem Ausführungsbeispiel
keine Pumpe vorgesehen. Der Sensor 83 ist in einem Abschnitt
des Leitungssystems 53 angeordnet, der sich zwischen dem
Tank 23 und einem Vorratsbehälter 63 befindet.
Das Gülle-Tankfahrzeug 13 ist als so genanntes
Vakuumfaß ausgebildet und die umzufüllende Gülle
G wird über ein Leitungssystem 53 aus einem Vorratsbehälter 63 auf
Grund des im Tank 23 herrschenden Unterdrucks abgesaugt
und in den Vakuum-Tank 24 gefüllt. Während
dieses Umfüllvorgangs wird die Gülle G von dem
Sensor 83 analysiert, von der Auswertevorrichtung 103 ein
Vergleichswert gebildet und dieser mittels einer einstellbaren Vorrichtung
in Form eines Ventils 113 für die Ausbringung
verwertet.
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In 4 ist
eine weitere Variante eines Gülle-Ausbringfahrzeugs 14 veranschaulicht.
Bei dieser Ausführungsform sind zwei getrennte Baugruppen vorhanden,
nämlich ein separates Gülle-Tankfahrzeug 14 und
ein Gülle-Verteilerfahrzeug V in Form eines Traktors. Auch
bei dieser Bauform verfügt das Gülle-Tankfahrzeug 14 über
ein Fahrgestell 34 und einen Tank 24 sowie über
ein Leitungssystem 54, welches das Gülle-Tankfahrzeug 14 mit
dem Gülle-Verteilerfahrzeug V verbindet. Das Gülle-Gülle-Tankfahrzeug 14 trägt
eine einstellbare Vorrichtung in Form einer regelbaren Pumpe 114,
welche die Verteilervorrichtung 74 beaufschlagt. Ein Sensor 84 befindet
sich im Leitungssystem 54, welches nach Art einer Verschlauchung
mit dem Gülle-Verteilerfahrzeug V verbunden ist. über
eine Verbindung 94 ist der Sensor 84 mit einer
Auswertevorrichtung 104 verbunden, welche über
eine weitere Verbindung 104 mittels der einstellbaren Vorrichtung 114 in
Anhängigkeit vom Ergebnis der Analyse des Güllesensors 84 die
Verteilervorrichtung 74 so ansteuert, dass die auf den
Boden ausgebrachte Güllemenge – bezogen auf ihre
Inhaltsstoffe – möglichst exakt den vorgegebenen
Inhaltsstoffen pro Flächeneinheit entspricht.
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Die
auszubringende Güllemenge kann auch durch die Fahrgeschwindigkeit
des Gülle-Verteilerfahrzeugs V reguliert werden. Eine Kombination
der Förderung der regelbaren Pumpe 114 und der
Fahrgeschwindigkeit des Gülle-Verteilerfahrzeugs V kann ebenso
die auszubringende Güllemenge regulieren.
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- 1
- Gülle-Tankfahrzeug;
auch: 12; 13; 14
- 2
- Tank;
auch: 22; 23; 24
- 3
- Fahrgestell;
auch: 32; 33; 34
- 4
- Pumpe;
auch: 42; 44
- 5
- Leitungssystem;
auch: 52; 53; 54
- 6
- Vorratsbehälter;
auch: 62; 63; 24
- 7
- Verteilervorrichtung;
auch: 72; 73; 74
- 8
- Sensor;
auch: 82; 83; 84
- 9
- Verbindung;
auch: 92; 93; 94
- 10
- Auswertevorrichtung;
auch: 102; 103; 104
- 11
- einstellbare
Vorrichtung; auch: 112; 113; 114
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19520950
C1 [0002]
- - DE 10142865 A1 [0006]
- - WO 00/64242 A1 [0008]