UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE Marko SLOMŠEK PRIMERJAVA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI MED MLEKOVODOM IN MOLŽO V VRČ DIPLO

Transkripcija

1 UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE Marko SLOMŠEK PRIMERJAVA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI MED MLEKOVODOM IN MOLŽO V VRČ DIPLOMSKO DELO Maribor, 2013

2 UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE BIOSISTEMSKO INŽENIRSTVO Marko SLOMŠEK PRIMERJAVA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI MED MLEKOVODOM IN MOLŽO V VRČ DIPLOMSKO DELO Maribor, 2013

3 POPRAVKI:

4 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. III MENTORSTVO Diplomsko delo je zaključek visokošolskega študijskega programa Biosistemsko inženirstvo. Opravljeno je bilo pod mentorstvom izr. prof. dr. Denisa Stajnka. Komisija za zagovor in oceno diplomskega dela: Predsednik: izr. prof. dr. Miran LAKOTA Mentor: izr. prof. dr. Denis STAJNKO Član: doc. dr. Marjan JANŽEKOVIČ Lektorica: Katja Špec, prof. Diplomsko delo je rezultat lastnega raziskovalnega dela. Datum zagovora: september, 2013 Marko Slomšek

5 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. IV PRIMERJAVA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI MED MLEKOVODOM IN MOLŽO V VRČ UDK: :621.31: (043.2)=863 V raziskavi smo primerjali porabljeno električno energijo in porabo vode med mlekovodom in molžo v vrč. Ugotovili smo, da je povprečni čas trajanja molže ene krave pri mlekovodu 7,09 min in pri molži v vrč 7,28 min. Pri merjenju povprečne porabe podtlačne črpalke je bila pri mlekovodu 3,38 kwh/dan in 1,61 kwh/dan pri molži v vrč. Povprečna poraba električne energije za hlajenje bazena je znašala 8,29 kwh za hlajenje 301 litra mleka. Pri skupnih stroških je bilo ugotovljeno, da pri sistemu molže z mlekovodom porabimo povprečno 2746,32 kwh/leto, kar na leto nanese 374,32 EUR; pri molži v vrč pa povprečno 587,88 kwh/leto, kar na leto nanese 810,73 EUR skupaj s stroški zbiranja. Pri mlekovodu je poraba vode znašala povprečno 56 l na molžo in 50 l na molžo pri molži v vrč. Kjučne besede: mlekovod/ molža v vrč/ poraba električne energije/ skupni stroški/ poraba vode

6 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. V ENERGY EFFICIENCY COMPARISON BETWEEN MILKING PIPELINE AND BUCKET MILKING UDK: :621.31: (043.2)=863 In the diploma work, we compared energy efficiency of milking pipeline and bucket milking by measuring the average energy, time and quantity of water used during milking. Results showed that average time of milking an individual cow was 7.15 minutes for the milk pipeline and 7.46 minutes for the bucket milking. The average amount of electricity spent for vacuum pump was 3.38 kwh/day for milk pipeline and 1.61 kwh/day for bucket milking. The average amount of electricity spent for milk cooling and storage was 8.29 kwh for average of 301 liters of milk. Total energy costs for milking pipeline was 2746,32 kwh/year, which corresponds to 374,32 EUR per year and 587,88 kwh/year for bucket milking, which corresponds to 810,13 EUR per year with included cooling costs from agricultural cooperative. The quantity of water consumed was 56 l of water for milk pipeline and 50 l of water for bucket milking. Key words: milk pipeline/ bucket milking/ average amount of electricity spent/ total energy costs/ water consumption

7 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. VI KAZALO VSEBINE 1 UVOD Namen raziskave PREGLED LITERATURE Delitev molže Ročna molža Strojna molža Molzni stroj Sestavni deli molznega stroja Sistemi strojne molže Sistemi molže na stojišču Sistemi molže v molzišču Povprečna poraba energije in vode v mlečni industriji MATERIAL IN METODE DELA Opis molznega sistema na kmetiji Drovenik Opis meritev Postopek izračuna Povprečni čas trajanja molže Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi glede na čas molže Povprečni stroški električne energije Koeficient variabilnosti (KV) Merjenje porabljene vode Merjenje električne energije Statistična obdelava podatkov REZULTATI Z RAZPRAVO Povprečni čas trajanja molže Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi glede na čas molže Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na dan med mlekovodom in molžo v vrč... 30

8 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. VII 4.4 Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) med mlekovodom in molžo v vrč Povprečna poraba električne energije za hlajenje bazena Skupni povprečni stroški porabljene električne energije pri mlekovodu in molži v vrč Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na mesec Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na leto Poraba vode pri mlekovodu in molžo v vrč na eno molžo SKLEPI VIRI... 39

9 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. VIII KAZALO SLIK Slika 1: Delitev molže (Muršec 2005) Slika 2: Faza molže (a), faza mirovanja (b) (Žmavc 1997) Slika 3: Prevozni molzni stroj (Milking Machines 2013) Slika 4: Molzni vrč (DeLaval 2013) Slika 5: Shema mlekovoda (Žmavc 1997) Slika 6: Trifazni števec (Slomšek 2013) Slika 7: Podtlačna črpalka mlekovod (Slomšek 2013) Slika 8: Hladilni bazen (Slomšek 2013)... 27

10 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. IX KAZALO TABEL Tabela 1: Povprečni čas trajanja molže med dvema molznima sistemoma Tabela 2: Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi Tabela 3: Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na dan med mlekovodom in molžo v vrč Tabela 4: Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) Tabela 5: Povprečna porabo električne energije, ki je potrebna za hlajenje mleka na eno praznjenje bazena (2 dni) Tabela 6: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na eno praznjenje bazena 2 dni Tabela 7: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na mesec Tabela 8: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na leto Tabela 9: Poraba vode pri mlekovodu in molži v vrč na eno molžo... 36

11 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. X KAZALO GRAFIKONOV Grafikon 1: Povprečni čas trajanja molže med mlekovodom in molžo v vrč Grafikon 2: Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi glede na čas molže Grafikon 3: Povprečna poraba el. energije podtlačne črpalke na dan med mlekovodom in molžo v vrč Grafikon 4: Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) med mlekovodom in molžo v vrč Grafikon 5: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije pri mlekovodu in molžo v vrč Grafikon 6: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na mesec Grafikon 7: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na leto Grafikon 8: Poraba vode pri mlekovodu in molži v vrč na eno molžo... 36

12 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 1 1 UVOD Molža je tisočletja stara interakcija med molzno živaljo in molznikom. Z namenom, da se je povečala produktivnost in zmanjšal delež ročnega dela, je prišlo do razvoja prvih molznih strojev. Leta 1896 so v Ameriki že začeli proizvajati prve molzne stroje. Ker ročna molža sodi med najtežja opravila v kmetijstvu, je bilo zanimanje za molzni stroj zelo veliko. Ročna molža predstavlja težko fizično delo, saj je za 1 liter mleka potrebnih do 200 stiskov pesti. Črede so postajale številčnejše in povpraševanje po mleku vse večje, zato je le-to privedlo do razvoja molznega stroja (Muršec 2005). Stroški električne energije postajajo dandanes vse večji, s tem pa se draži tudi proizvodnja mleka. Proizvodnja mleka predstavlja velik strošek za kmetijo, saj je postopek proizvodnje povsem mehaniziran, kar pomeni veliko porabo električne energije z električnimi napravami. Rešitve za zmanjšanje porabe električne energije so predvsem izoliranje pip s toplo vodo, izolacija pip s hladilno tekočino, gretje vode v času MT (manjše tarife), z uporabo črpalke, ki ima krmilnik za variabilno hitrost pogon, ki lahko zmanjša porabo tudi do 70 % (Upton in sod. 2010). 1.1 Namen raziskave Namen raziskave je primerjava dveh molznih sistemov in sicer med mlekovodom in molžo v vrč. Ta dva molzna sistema bomo primerjali v povezavi s porabljeno električno energijo in količino porabljene vode.

13 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč PREGLED LITERATURE Molža je opravilo, pri katerem s stiskanjem seska pridobivamo mleko iz vimena živali. Molža je delo, ki na kmetiji vzame največ časa in sodi med eno izmed najtežjih opravil na kmetiji. Molža naj ne bi trajala dlje kot 6 do 8 minut, saj poteka proces izločanja mleka neprekinjeno. Proces izločanja mleka povzroči hormon oksitocin. Izločanje oksitocina dosežemo z masažo vimena, pri sesanju teleta pa se le-ta izloči že s suvanjem teletovega gobca (Muršec 2005). 2.1 Delitev molže Molzemo lahko ročno in strojno. MOLŽA Ročna Strojna Na stojišču V molzišču Robotska molža Na pašniku Ribja kost Tandem Autotandem V molzni vrč V mlekovod Rotolaktorji Prevozno molzišče Slika 1: Delitev molže (Muršec 2005)

14 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Ročna molža Ročna molža je starejši način pridobivanja mleka. Pri tem načinu molže je značilno, da mleko prihaja v stik z okolico, molznikovimi rokami ter zrakom v hlevu, kar znatno poveča možnost kontaminacije z mikroorganizmi in onesnaženje mleka z mehanskimi delci. Pri ročni molži molzniki opravljajo težko fizično delo in tudi produktivnost je manjša kot pri strojni molži (Muršec 2005). 2.3 Strojna molža Strojna molža je usklajeno delovanje med kravo, molznikom in strojem. Pri ročni molži sprožimo izločanje mleka tako, da z mehanskim stiskanjem seskov izločimo mleko iz vimena živali. Pri strojni molži pa se namesto mehanskega stiskanja na seske, zniža pritisk v okolico seska, kar ustvari odpiranje zaporne mišice. Zaradi zmanjšanja tlaka v okolico seska mleko odteče v molzni vrč ali pa po mlekovodu naprej v hladilni bazen (Žmavc 1997). Ker je molzni stroj v uporabi dvakrat do trikrat na dan, mora biti kvalitetne izdelave, iz nerjavečih materialov in pravilno vzdrževan, tako da z njim ne vplivamo na kvaliteto mleka in na zdravje vimena krav molznic (Burjek 2011). Slika 2: Faza molže (a), faza mirovanja (b) (Žmavc 1997)

15 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Molzni stroj Sestavni del vsakega sistema za strojno molžo je molzni stroj. Z njim izsesamo mleko iz vimena živali, namesto da ga iztisnemo kot pri strojni molži. Najpomembnejši del molznega stroja je pulzator, saj ta skrbi, da tlak zraka pulzira in menjuje pritisk v okolici seskov, kar privede do odpiranja mišice zapiralke in izteka mleka iz vimena živali. Molzni stroji so lahko mobilni ali stacionarni. Mobilni molzni stroji so bili v uporabi predvsem pri manjših čredah krav molznic, saj njihova nabava ni zahtevala toliko finančnih sredstev (Mrhar 1997). Slika 3: Prevozni molzni stroj (Milking Machines 2013) 2.5 Sestavni deli molznega stroja Naslednje podatke smo povzeli po literaturi Žmavc 2007.

16 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Podtlačna vakuumska črpalka Njena naloga je, da ohranja konstanten tlak v podtlačni cevi, ki povezuje črpalko z vsemi drugimi deli molznega stroja, kjer je podtlak potreben. Podtlak, ki ga črpalka ustvarja, je običajno 50 kpa oziroma 0,5 bara. 2. Podtlačni vakuumski rezervoar Je posoda, v katero odteka odvečna vlaga in druge primesi, ki so prisotne v podtlačni cevi. 3. Regulator podtlaka Z njim uravnavamo želeno vrednost podtlaka v podtlačnih ceveh in je po navadi nameščen med podtlačnim rezervoarjem in prvo podtlačno pipico. 4. Sanitarni lonec Ločuje podtlačne cevi od mlečne napeljave in skrbi, da ne prihaja do kontaminacije mleka z tekočinami, ki so prisotne v podtlačnih ceveh. 5. Merilnik podtlaka manometer Merilnik tlaka oz. manometer prikazuje količino podtlaka v podtlačnih ceveh. Nameščen mora biti tako, da ga lahko molznik enostavno vidi med molžo. 6. Podtlačni vakuumski vod Povezuje podtlačno črpalko z ostalimi deli molznega sistema. Je po navadi iz pocinkanih cevi ali PVC plastike. Nanj so nameščene podtlačne pipice, na katere priklopimo molzne enote. 7. Pulzator Pulzator regulira podtlak v delih molznega stroja. Je del, ki spreminja tlak v sesnih tulcih med navadnim atmosferskim tlakom in podtlakom, ki je potreben za iztekanje mleka (0,5 bara). 8. Mlekovod Mlekovod je cev, po kateri teče mleko neposredno do sprejemne posode. Po navadi je iz nerjavečega jekla ali PVC plastike.

17 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Molzna enota Molzna enota je sestavljena iz štirih sesnih čaš ter kratkih in dolgih mlečnih cevi. Molzno enoto sestavljajo še kolektor, pulzator, dolge in kratke pulzacijske cevi, ter ročka za obešanje enote na vakuumski vod. 10. Sprejemna posoda reliser Je posoda, v katero odteče mleko na koncu mlekovoda. Po navadi imajo sprejemne posode 50 litrov prostornine in so steklene izdelave. 11. Mlečna črpalka in filter za mleko Mlečna črpalka je del molznega sistema, ki se vklopi, kadar nivo mleka v sprejemni posodi doseže določen nivo. Mleko nato prečrpa v hladilni bazen, kjer se običajno ohladi na 4 do 5 C. Filter za mleko je nameščen v izpustni cevi sprejemne posode in je za enkratno uporabo. 2.6 Sistemi strojne molže S strojem lahko molzemo živali v hlevu, molzišču ali na pašniku. Glede na kraj molže imamo na voljo več sistemov strojne molže Sistemi molže na stojišču Pri vezani reji krav molznic molzemo na samem stojišču v molzni vrč ali v mlekovod. Mleko teče iz vimena preko kolektorja molzne enote direktno v molzni vrč. Mleko sproti prelivamo v posode za transport mleka do skupne zbiralnice ali v hladilni bazen. MOLZNI VRČ Je najpreprostejši in najbolj razširjen način strojne molže v hlevih s privezano živino. Nanj molzemo predvsem v manjših hlevih. Podtlačna črpalka je običajno nameščena zunaj hleva, v hlev pa je speljan vakuumski vod, na katerega lahko priključimo molzni vrč. Molznik lahko na ta način molze z dvema vrčema hkrati.

18 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 20 Molzni vrč pristavimo h kravi in namestimo sesne tulce na seske vimena. Mleko odteče v vrč, vendar ga je še vedno potrebno prenesti k transportnim vrčem, kjer mleko lahko prelijemo. Tak sistem molže je primeren za kmetije z malim številom krav molznic. (Burjek 2011). Slika 4: Molzni vrč (DeLaval 2013) MLEKOVOD Do uvedbe proste reje je bila za večje hleve primernejša molzna naprava z mlekovodom. Prednost mlekovoda pred molžo v vrč je predvsem v tem, da se pri mlekovodu izognemo mučnemu prenašanju in praznjenju molznih vrčev. Mleko teče po mlekovodni cevi do sprejemne posode, kjer ga mlečna črpalka izčrpa v hladilni bazen. V hlevih s privezano živino se z vgraditvijo mlekovoda bistveno poveča storilnost molznika in higiena mleka (Žmavc 1997). Podtlačni agregat je običajno v strojnici ob mlekarni, podtlačna cev pa je speljana od podtlačne črpalke v mlekarno in hlev. V hlevu so na podtlačno cev priključene molzne enote, ki mleko črpajo naprej po mlekovodni cevi. Za vsaki dve kravi pa je na podtlačni cevi in mlekovodu priključek za molzno enoto. Podtlak vleče mleko po mlekovodni cevi v

19 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 21 sprejemno posodo, kjer ga mlečna črpalka spusti v transportni vrč ali hladilni bazen. Ta sistem močno olajša delo, delovni učinek je večji, mleko se ne navzame hlevskega vonja, čiščenje opreme za molžo pa je avtomatizirano. Ker molzniku ni treba več prenašati molznega vrča, lahko molze z 2 do 4 molznimi enotami naenkrat (Burjek 2011). Slika 5: Shema mlekovoda (Žmavc 1997) Sistemi molže v molzišču V hlevih s prosto rejo molža na stojišču ni mogoča, zato so molzne naprave ograjene v posebna molzišča, ki molžo zelo olajšajo in pospešijo. Krave molznice zaporedno stopajo v bokse molzišča, kjer jih čaka močna krmna mešanica. Molznik stoji v poglobljenem delu molznega boksa, tako da je ves čas med molžo zravnan. V tem sistemu molže lahko molzimo tri do štiri krave molznice naenkrat (Muršec 2005). V ta sistem molže sodijo: Molzišče ribja kost Molzišče tandem Molzišče autotandem Rotolaktator (krožno molzišče) Robotska molža

20 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Povprečna poraba energije in vode v mlečni industriji Ker cene električne energije rastejo iz dneva v dan, skušajo v predelavi mleka zmanjšati porabo električne energije in omiliti izpust ogljikovega dioksida v zrak z različnimi rešitvami kot so: izoliranje pip s toplo vodo, izolacija pip s hladilno tekočino, gretje vode v času MT (manjše tarife), z uporabo črpalke, ki ima krmilnik z variabilno nastavitvijo hitrosti pogona, kar lahko zmanjša porabo tudi do 70 %. Raziskave kažejo, da poraba električne energije v pridelavi mleka znaša od 0,60 EUR/kravo/teden do 1,10 EUR/kravo/teden (Upton in sod. 2010). Največji porabniki električne energije pri proizvodnji mleka so: bazen za hlajenje mleka (37 %), segrevanje vode (31 %), podtlačna črpalka (19 %), razsvetljava (10 %), drugo (3%) (Upton in sod. 2010). Zaradi ohranjanja higiene v pridelavi mleka prihaja do velike porabe količine vode, saj je potrebno vse dele molznega stroja temeljito očistiti. Kakovost mleka je v veliki meri odvisna od čistoče površin, s katero mleko prihaja v stik. Mikroorganizmi se hitro razmnožijo na površinah, kjer ostajajo ostanki mleka, kar lahko povzroči kvarjenje mleka, zato je izredno pomembno da vse površine, kjer mleko prihaja v stik z njimi temeljito očistimo in razkužimo. (Muršec 2005). Segrevanje vode pri proizvodnji mleka predstavlja vložek električne energije pri sodobnih molznih sistemih. Raziskave kažejo, da se za segrevanju 500 litrskega rezervoarja vode iz 14 C do 80 C porabi kwh, kar znaša 1,77 EUR/dan (Upton in sod. 2010). Raziskava različnih mlečnih sistemov na porabo vode kaže, da sistem robotske molže DeLaval VMS v 24 urah porabi približno med 900 in 1000 litri vode (Brøgger Rasmussen in sod. 2004)

21 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč MATERIAL IN METODE DELA 3.1 Opis molznega sistema na kmetiji Drovenik Kmetija Drovenik je pred prehodom na sistem molze v mlekovod uporabljala metodo molže v vrč. Kmetija ima 32 GVŽ (glav velike živali), povprečna mlečnost v standardni laktaciji v letu 2012 je znašala 5645 kg. Poleg krav molznic ima kmetija še goveje pitance za prirejo mesa. 3.2 Opis meritev Za merjenje porabe električne energije podtlačne črpalke smo uporabili trifazni števec, ki je bil nameščen med trifazno vtičnico in podtlačno črpalko (Slika 11). Meritev smo izvajali deset zaporednih dni in tako dobili povprečno porabo električne energije podtlačne črpalke. Te podatke smo nato primerjali s porabo električne energije podtlačne črpalke pri sistemu molže v vrč. Ker sistem mlekovoda vključuje tudi pralni avtomat in samostojno hlajenje mleka v hladilnem bazenu, smo izmerili tudi povprečno porabo električne energije in tako dobili povprečne stroške porabljene električne energije med dvema sistemoma molže. Količino porabljene vode smo pri mlekovodu izmerili tako, da smo jo pred iztokom iz pralnega avtomata prestregli z vedri. Pri sistemu molže v vrč sta se za čiščenje molzne enote uporabljali dve polni vedri z vodo v skupni količini 40 litrov.

22 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Postopek izračuna Povprečni čas trajanja molže Primerjali smo povprečni čas trajanja molže in skupen čas molže med mlekovodom in molžo v vrč in pri tem skušali ugotoviti, če med njima prihaja do bistvenih razlik pri molži posamezne krave. Povprečni čas molže posamezne krave smo dobili tako, da smo čase posamezne krave sešteli in jih delili s številom krav, kot je prikazano v enačbi 1. Kjer pomeni, n i=1 Povprečni čas molže = n i=1 t n K [min] [1] t seštevek časov molž posameznih krav (min) n K število krav Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi glede na čas molže Pri tej meritvi smo poskušali ugotoviti povprečno porabo električne energije (kwh) med mlekovodom in molžo v vrč. Izmerili smo tudi dejansko porabo električne energije po posamezni kravi glede na čas molže. Povprečna porabljena električna energija = I t [kwh] [2] Kjer pomeni, I izmerjena električna energija celotne molže (kwh) t seštevek časa molže vseh krav (min) t čas molže posamezne krave (min) t

23 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Povprečni stroški električne energije S pomočjo enačbe 3 smo izračunali povprečne stroške električne energije, ki nastajajo pri uporabi sistema molže v vrč in mlekovoda. Povprečni stroški električne energije = I K. c [3] Kjer pomeni, I K povprečno porabljena električna energija na kravo (kwh/kravo) c cena električne energije (EUR/kWh) Koeficient variabilnosti (KV) Variabilnost med dvema molznima sistemoma smo izračunali po naslednji enačbi. KV% = σ 100 [4] M Kjer pomeni, σ standardni odklon meritev M aritmetična sredina meritev 3.4 Merjenje porabljene vode Količino porabljene vode smo pri mlekovodu izmerili tako, da smo pred iztokom vode iz pralnega avtomata prestregli vodo z vedri. Pri sistemu molže v vrč sta se za čiščenje molzne enote uporabljali dve polni vedri z vodo v skupni količini 40 litrov.

24 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Merjenje električne energije Za merjenje električne energije smo uporabili odčitek na trifaznem števcu. Vrednost porabe električne energije smo dobili tako, da smo pred začetkom molže odčitali vrednost na števcu in jo kasneje odšteli od vrednosti, ki smo jo dobili na koncu molže. Razlika predstavlja električno energijo, ki je bila porabljena v času molže. 3.6 Statistična obdelava podatkov Namen statistične obdelave podatkov je objektivna primerjava podatkov med obema molznima sistemoma. Rezultate smo naprej vnesli v Microsoft Excel in jih pripravili za nadaljnjo statistično obdelavo podatkov v statističnem paketu IBM SPBS 21.0, kjer smo s T-testom pri 5 % stopnji tveganja opravili natančno primerjavo. Slika 6: Trifazni števec (Slomšek 2013)

25 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 27 Slika 7: Podtlačna črpalka mlekovod (Slomšek 2013) Slika 8: Hladilni bazen (Slomšek 2013)

26 Povprečni čas molže/kravo [min] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč REZULTATI Z RAZPRAVO 4.1 Povprečni čas trajanja molže Grafikon 1 prikazuje povprečni čas trajanja molže pri mlekovodu in molžo v vrč. Med molznima sistemoma ni prihajalo do večjih razlik, saj namreč gre za isti sistem molže, le da pri mlekovodu ni potrebno vrča nositi do bazena ali transportnih vrčev. Vendar je T-test pokazal, da je med dvema molznima sistemoma statistično značilna razlika (Priloga 1). 8 7,5 7 6,5 Mlekovod Molža v vrč 6 5,5 5 Mlekovod Molža v vrč Grafikon 1: Povprečni čas trajanja molže med mlekovodom in molžo v vrč. Tabela 1: Povprečni čas trajanja molže med dvema molznima sistemoma. Število krav Povprečni čas trajanja molže (min) Standardni odklon (min) KV % Mlekovod 8 7,15 1,15 16,1 Molža v vrč 8 7,47 0,52 7 Kot lahko vidimo iz priloge so rezultati molže z mlekovodom variabilnejši od rezultatov pri molži v vrč, kar je odvisno od molznosti posamezne krave in ne od molznega sistema.

27 Povprečna poraba el. energije [kwh/kravo] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi glede na čas molže Grafikon 2 prikazuje povprečno porabljeno električno energijo (kwh) po kravi glede na čas molže med dvema molznima sistemoma. Pri mlekovodu je povprečna poraba električne energije 0,21 kwh/kravo, pri sistemu molže v vrč pa 0,1 kwh/kravo. Razlog za večjo porabo električne energije pri mlekovodu je, da je v proces molže pri mlekovodu na koncu vključeno tudi samodejno pranje naprave, kar znatno podaljša čas delovanja podtlačne črpalke. Pri mlekovodu je na podtlačno črpalko vgrajen 1,5 kwh elektromotor in pri molži v vrč 1,1 kwh elektromotor, kar pojasnjuje večjo porabo električne energije mlekovoda. 0,25 0,2 0,15 Mlekovod 0,1 Molža v vrč 0,05 0 Mlekovod Molža v vrč Grafikon 2: Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi glede na čas molže Tabela 2: Povprečna porabljena električna energija (kwh) po kravi Število krav Povprečno porabljena el. energija Standardni odklon (kwh/kravo) (kwh/kravo) KV % Mlekovod 8 0,21 0,037 17,6 Molža v vrč 8 0,1 0,012 12

28 Povprečna poraba el. energije [kwh/dan] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 30 Podatki pri merjenju mlekovoda so variabilnejši od podatkov pri molži v vrč. T- test je pokazal, da glede na porabljeno električno energijo (kwh) med molznima sistemoma ni statistično značilnih razlik. 4.3 Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na dan med mlekovodom in molžo v vrč Grafikon 3 prikazuje povprečno porabo električne energije podtlačne črpalke na dan pri mlekovodu in molžo v vrč. Iz njega lahko razberemo, da je povprečna poraba električne energije na dan večja pri mlekovodu kot pri molži v vrč. 4 3,5 3 2,5 2 1,5 Mlekovod Molža v vrč 1 0,5 0 Mlekovod Molža v vrč Grafikon 3: Povprečna poraba el. energije podtlačne črpalke na dan med mlekovodom in molžo v vrč S T- testom smo ugotovili, da med podatki pri porabi električne energije na dan, ni statistično značilnih razlik (Priloga 2).

29 Povprečna poraba el. energije [kwh/bazen] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 31 Tabela 3: Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na dan med mlekovodom in molžo v vrč Število krav Povprečno porabljena el. energija Standardni odklon podtlačne črpalke (kwh/dan) (kwh/dan) KV % Mlekovod 8 3,38 0,093 2,75 Molža v vrč 8 1,61 0,026 1,61 Koeficient variabilnosti je večji pri sistemu molže z mlekovodom, kot pri molži v vrč. 4.4 Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) med mlekovodom in molžo v vrč Grafikon 4 prikazuje povprečno porabo električne energije podtlačne črpalke na eno praznjenje bazena (2 dni) Mlekovod Molža v vrč Mlekovod Molža v vrč Grafikon 4: Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) med mlekovodom in molžo v vrč

30 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 32 T-test je pokazal, da med molznima sistemoma glede povprečne porabe električne energije na eno praznjenje bazena ni statistično značilnih razlik (Priloga 3). Tabela 4: Povprečna poraba električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) Število krav Povprečno porabljena el. energija Standardni odklon podtlačne črpalke (kwh/bazen) (kwh/bazen) KV % Mlekovod 8 6,76 0,17 2,51 Molža v vrč 8 3,21 0,035 1,09 Koeficient variabilnosti je večji pri sistemu molže z mlekovodom kot pri molži v vrč pri merjenju povprečne porabe električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni). 4.5 Povprečna poraba električne energije za hlajenje bazena Tabela 5: Povprečna porabo električne energije, ki je potrebna za hlajenje mleka na eno praznjenje bazena (2 dni). Povprečna količina Standardni Povprečno porabljena el. energija mleka na 2 dni odklon KV % za hlajenje mleka (kwh/bazen) (kwh/bazen) (kwh/bazen) Bazen 8,25 300,8 0,38 4,6 Pri prehodu na mlekovod je kmetija Drovenik začela tudi z uporabno samostojnega hladilnega bazena. Pred tem so mleko vozili s transportnimi vrči do zbirališča, zato podatke, ki smo jih dobili pri povprečni porabi električne energije pri hlajenju mleka prištevamo k skupnim povprečnim stroškom rabe novega molznega sistema (mlekovod). Pred mlekovodom je za hlajenje mleka skrbela KZ Šentjur po ceni 0,00133 EUR/liter, zato te podatke prištevamo k skupnim povprečnim stroškom sistema molže v vrč. Za hlajenje 301 L mleka je bilo potrebno povprečno 8,25 kwh. Koeficient variabilnosti pri merjenju teh podatkov je znašal 4,6 %.

31 Skupni povprečni stroški el. energije [EUR/bazen] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Skupni povprečni stroški porabljene električne energije pri mlekovodu in molži v vrč Grafikon 5 predstavlja skupne povprečne stroške obratovanja sistema molže na eno praznjenje bazena (2 dni) pri mlekovodu in molži v vrč. Pri tem smo upoštevali ceno za 1 kwh po enotni tarifi 0,1363 EUR (Elektro Celje, 2013). Če k molži v vrč prištejemo še stroške zbiranja mleka, prevoz do zbirnega mesta, je novejši sistem bistveno cenejši. 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 Mlekovod Molža v vrč Molža v vrč + stroški zbiranja 1 0,5 0 Mlekovod Molža v vrč Molža v vrč + stroški zbiranja Grafikon 5: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije pri mlekovodu in molžo v vrč Tabela 6: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na eno praznjenje bazena 2 dni Število krav Skupna povprečno porabljena el. energija Skupni stroški molznega sistema (kwh/bazen) (EUR/bazen) Mlekovod 8 15,05 2,05 Molža v vrč 8 3,22 0,44 Molža v vrč + stroški zbiranja 8 3,22 4,44

32 Skupni povprečni stroški el. energije [EUR/mesec] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na mesec Grafikon 6 ponazarja skupne povprečne stroške obratovanja pri dveh molznih sistemih na mesec Mlekovod Molža v vrč Molža v vrč + stroški zbiranja Mlekovod Molža v vrč Molža v vrč + stroški zbiranja Grafikon 6: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na mesec Tabela 7: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na mesec Število krav Skupna povprečno porabljena el. energija Skupni stroški molznega sistema (kwh/mesec) (EUR/mesec) Mlekovod 8 228,86 31,19 Molža v vrč 8 48,99 6,68 Molža v vrč + stroški zbiranja 8 48,99 67,53 Stroški zbiranja so stroški hlajenja mleka, ki jih določa KZ Šentjur in znašajo 0,0133 EUR/liter, zato so skupni stroški sistema molže v vrč večji, kljub manjši porabi električne energije.

33 Skupni povprečni stroški el. energije [EUR/leto] Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na leto Grafikon 7 ponazarja skupne povprečne stroške obratovanja pri dveh molznih sistemih na leto Mlekovod Molža v vrč Molža v vrč + stroški zbiranja Mlekovod Molža v vrč Molža v vrč + stroški zbiranja Grafikon 7: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na leto Tabela 8: Skupni povprečni stroški porabljene električne energije na leto Število krav Skupna povprečno porabljena el. energija molznega sistema (kwh/leto) Skupni stroški (EUR/leto) Mlekovod ,32 374,32 Molža v vrč 8 587,88 80,13 Molža v vrč + stroški zbiranja 8 587,88 810,73

34 Povprečna poraba vode (L/molžo) Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč Poraba vode pri mlekovodu in molžo v vrč na eno molžo Grafikon 8 ponazarja povprečno količino porabljene vode pri mlekovodu in molži v vrč na eno molžo Mlekovod Molža v vrč Mlekovod Molža v vrč Grafikon 8: Poraba vode pri mlekovodu in molži v vrč na eno molžo Tabela 9: Poraba vode pri mlekovodu in molži v vrč na eno molžo Število krav Povprečna poraba vode (l/molžo) Povprečna poraba vode na eno praznjenje bazena (l/bazen) Mlekovod Molža v vrč Pri mlekovodu je poraba vode znašala povprečno 56 l/molžo in 50 l/molžo pri molži v vrč. Pri mlekovodu na porabo vode nismo imeli vpliva, saj jo določa pralni avtomat sam. Pri molži v vrč smo uporabljali tri 20 l vedra pri čemer je bilo prvo namenjeno izpiranju molznega stroja, drugo za razkuževanje (lug) in tretje za ponovno izpiranju. Drugo vedro za razkuževanje je bilo napolnjeno le do polovice (10 l).

35 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč SKLEPI V raziskavi smo primerjali energetsko učinkovitost med mlekovodom in molžo v vrč tako, da smo merili porabljeno električno energijo in porabo vode med molžo. Ugotovili smo, da je povprečni čas trajanja molže pri mlekovodu 7,08 min in 7,28 min pri molži v vrč. Ker gre za isti način molže, pri merjenju povprečnega časa molže ni prihajalo do večjih razlik. Pri merjenju povprečne porabe podtlačne črpalke smo ugotovili, da znaša povprečna poraba pri mlekovodu 3,38 kwh/dan in pri molži v vrč 1,61 kwh/dan. Razlog za večjo porabo pri mlekovodu je podtlačna črpalka, ki po koncu molže preide na proces čiščenja molznega sistema, kar znatno podaljša čas obratovanja črpalke in s tem tudi porabo. Drugi razlog za večjo porabo je tudi 1,5 kwh elektromotor, ki je močnejši od 1,1 kwh elektromotorja, ki je vgrajen na podtlačni črpalki molznega sistema molže v vrč. Pri povprečni porabi električne energije za hlajenje bazena smo ugotovili, da je za hlajenje 301 litra mleka potrebno 8,29 kwh električne energije. Podatek lahko variira glede na zunanje temperature in je lahko poleti višji, pozimi pa nižji. Podatek povprečne porabe električne energije hlajenja bazena prištevamo k skupnim stroškom mlekovoda, saj kmetija Drovenik pred prehodom na mlekovod ni samostojno hladila bazena. Pri skupnih stroških smo ugotovili, da pri sistemu molže z mlekovodom na leto porabimo povprečno 2746,32 kwh/leto, kar na leto nanese 374,32 EUR, pri molži v vrč pa povprečno 587,88 kwh/leto, kar na leto nanese 810,73 EUR skupaj s stroški zbiranja. Stroški zbiranja so stroški hlajenja mleka, ki jih določa (v primeru kmetije Drovenik) KZ Šentjur in znašajo 0,0133 EUR/liter. Ugotovili smo, da je prehod iz molznega sistema molže v vrč na molzni sistem mlekovoda dobra odločitev, saj se ne le izognemo mučnemu prenašanju in praznjenju molznih vrčev, temveč tudi prihranimo na skupnih stroških hlajenja mleka. Prehod na mlekovod se še posebno splača kmetijam, ki svoje mleko vozijo z transportnimi vrči do zbiralnic, saj bi jih

36 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 38 samostojno hlajenje mleka stalo mnogo manj, kot smo lahko to videli v primeru kmetije Drovenik Pri porabi vode smo ugotovili, da je pri mlekovodu poraba vode znašala povprečno 56 l/molžo, pri molži v vrč pa l/molžo. Pri mlekovodu na porabo vode nismo imeli vpliva, saj jo pralni avtomat določa avtomatsko. Pri molži v vrč so se uporabljala tri 20 l vedra, prvo vedro za izpiranje, drugo za razkuževanje (lug) in tretje za ponovno izpiranje.

37 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. 6 VIRI - Brøgger Rasmussen, J., Pedersen, J., 2004., Electricity and Water Consumption at Milking, str Burjek M., Izbira primernega molzišča za kmetijo Cankar, diplomsko delo. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, str Jenčič R., Kmetijski stroji, Ljubljana, ČZP Kmečki glas, str Mrhar M., Kmetijski stroji in naprave: Kako delujejo, Ljubljana, Kmečki glas, str Muršec B., Mehanizacija in oprema, hlevska oprema stroji za molžo (Gradivo za vaje), Maribor, Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede, str Nemec J Statistika. Maribor, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede, str Upton, J., Murphy, M., French, P., Dillon, P., 2010., Teagasc, str Žmavc M., Kmetijska tehnika za danes in jutri, Novo mesto, Srednja kmetijska šola Grm, str ( )

38 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. - Information1/Milking/Products/Stallwork/Pipeline/DeLaval-bucket-milkingsystem-BMS/ ( ) - ( ) - Milking Machines: ( ) - s.pdf ( ) - ts/milking_equipment/default.aspx ( )

39 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. ZAHVALA Zahvaljujem se kmetiji Drovenik, da mi je omogočila zajem podatkov in spremljanje molže na njihovi kmetiji. Zahvaljujem se mentorju, izr. prof. dr. Denisu STAJNKU za pomoč pri opravljanju diplomske naloge. Zahvaljujem se staršema, da sta mi lahko omogočila študij.

40 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. Priloga 1 statistična analiza porabljenega časa molže pri različnih sistemih molže T-TEST GROUPS=NACINMOLZE(1 2) /MISSING=ANALYSIS /VARIABLES=CASMOLZE /CRITERIA=CI(.95). T-Test [DataSet0] Group Statistics NACINMOLZE N Mean Std. Deviation Std. Error Mean CASMOLZE 1, :08 1:15 0:08 2, :28 0:52 0:05 Independent Samples Test Levene's Test for Equality of Variances t-test for Equality of Means F Sig. t df Equal variances assumed 13,285,000-1, CASMOLZE Equal variances not assumed -1, ,297 Independent Samples Test t-test for Equality of Means Sig. (2-tailed) Mean Std. Error 95% Difference Difference Confidence Interval of the Difference Lower CASMOLZ E Equal variances assumed,063-0:19 0:10-0:39 Equal variances not,063-0:19 0:10-0:39 assumed

41 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. Priloga 2 statistična obdelava porabljene električne energije pri različnih sistemih molže T-TEST GROUPS=NACINMOLZE(1 2) /MISSING=ANALYSIS /VARIABLES=PORABAELEKTRIKE /CRITERIA=CI(.95). T-Test [DataSet0] Group Statistics NACINMOLZE N Mean Std. Deviation Std. Error Mean PORABAELEKTRIKE 1, ,3810,09303, , ,6050,02550,00806 Independent Samples Test Levene's Test for Equality of Variances t-test for Equality of Means F Sig. t df PORABAEL EKTRIKE Equal variances assumed 14,620,001 58, Equal variances not 58,223 10,344 assumed Independent Samples Test t-test for Equality of Means Sig. (2-tailed) Mean Std. Error 95% Difference Difference Confidence Interval of the Difference Lower PORABAE LEKTRIKE Equal variances assumed,000 1,77600, ,71192 Equal variances not,000 1,77600, ,70834 assumed

42 Slomšek M. Primerjava energetske učinkovitosti med mlekovodom in molžo v vrč. Priloga 3 statistična obdelava porabljene električne energije podtlačne črpalke na bazen (2 dni) T-TEST GROUPS=NACINMOLZE(1 2) /MISSING=ANALYSIS /VARIABLES=PORABA/BAZEN /CRITERIA=CI(.95). T-Test [DataSet0] Group Statistics NACINMOLZE N Mean Std. Deviation Std. Error Mean PORABA/BAZEN 1,00 5 6,7620,17413, ,00 5 3,2100,03536,01581 Independent Samples Test Levene's Test for Equality of Variances t-test for Equality of Means F Sig. t df PORABA/B AZEN Equal variances assumed 11,949,009 44,701 8 Equal variances not 44,701 4,329 assumed Independent Samples Test t-test for Equality of Means Sig. (2-tailed) Mean Std. Error 95% Difference Difference Confidence Interval of the Difference Lower PORABA/B AZEN Equal variances assumed,000 3,55200, ,36876 Equal variances not,000 3,55200, ,33784 assumed