Gut zu wissen

Vergangenes Jahr wurden in Deutschland 2,25 Mio. ha Mais als Viehfutter oder Substrat für Biogasanlagen angebaut und in Silos eingelagert. Um den Wert der konservierten Maissilage zu erhalten, ist bei der Ernte eine hohe Verdichtung entscheidend. Denn je höher die Verdichtung, desto weniger Luft verbleibt im Silostock (Tabelle „Eindringtiefe Luft“). Soweit nichts neues, aber um hier schon ein Ergebnis der Masterarbeit vorwegzunehmen: Gut verdichtete Silage toleriert selbst weniger gute Siloentnahme­systeme erstaunlich gut.

Hefen sind schuld

Nach dem Öffnen des Silostocks gelangt Sauerstoff an den Siloanschnitt, wobei das aerobe Milieu Hefen aktiviert. Die Silage wird dadurch zunehmend instabil. Das begünstigt eine Nacherwärmung, was im schlimmsten Fall zu einem Totalverlust des Futters führen kann. Bis dahin kostet die Nacherwärmung einen Energieverlust von 0,1 MJ NEL pro kg Trockenmasse (TM).
Definiert ist die Nacherwärmung mit einer Temperaturerhöhung im Silostock: Normal wäre eine Kerntemperatur von rund 15 °C. Misst dagegen der Kern des Silostocks über 20 °C, spricht man von Nacherwärmung. Dabei gilt: Die Kerntemperatur verhält sich weitgehend unabhängig von der Umgebungstemperatur.
Eine Nacherwärmung liegt auch vor, wenn während einer Silokontrolle in 40 cm Tiefe die Temperatur um mehr als 5 °C erhöht ist. Zu berücksichtigen ist allerdings der Einfluss der Temperatur zur Ernte: Wenn der Mais bei einer hohen Umgebungstemperatur geerntet wird, werden auch höhere Kerntemperaturen gemessen. Da bei großen Silostöcken und guter Verdichtung diese Wärme ausschließlich über die Anschnittfläche entweichen kann, spricht man selbst dann nicht von einer Nacherwärmung, wenn die Normaltemperatur von mehr als 20 °C deutlich überschritten wird.

Einfluss der Siloentnahme

Da eine Nacherwärmung mit dem Eintrag von Sauerstoff in Verbindung steht, spielt die Siloentnahme aus dem Futterstock eine entscheidende Rolle. Bekannt ist, dass der Entnahmefortschritt im Silo möglichst hoch sein sollte: im Winter mindestens 1 m, im Sommer 2 bis 2,50 m je Woche. Zudem sollte vier bis sieben Mal in einer Woche an derselben Stelle Silage entnommen werden.
Wenig erforscht ist bislang der Einfluss des Siloentnahmesystems auf die Nacherwärmung. So gibt es lediglich die allgemeine Empfehlung, dass der Anschnitt möglichst glatt sein sollte. Um den Einfluss von Geräten zur Siloentnahme auf eine mögliche Nacherwärmung zu beschreiben, hat Jan-Christoph Worthmann für seine Master­arbeit an der Uni Göttingen folgende vier Entnahmegeräte für den Frontlader untersucht:




Alle Geräte kamen an einem Standardschlepper mit 180 PS zum Einsatz. Durchgeführt wurde der Versuch in Niedersachsen bei einer Biogasanlage mit 500 kW elektrischer Leistung.

Der Testablauf

Mit einem Bohrstock (Ø 52 mm) wurde zuerst die Dichte des Stocks gemessen und per Mikrowelle die Trockenmasse bestimmt. Die Oberflächentemperatur wurde mit einer Wärmebildkamera (Dräger TermalScan) erfasst. Die Messungen im Silostock erfolgten in drei Tiefen (10, 20 und 50 cm) mit einem Stabthermometer. Um Einflüsse der Umgebungstemperatur und Luftfeuchte auszuschließen, installierte Worthmann am Silohaufen einen Datenlogger.
Getestet wurde vom 4. bis 22. Juni 2019 — jeweils um 9.00 Uhr, um den Einfluss einer direkten Sonneneinstrahlung auszuschließen. Zu Beginn wurden die Anschnittfläche des Silos begradigt und der Stock mit Markierungsspray in vier jeweils 2,50 m breite Segmente eingeteilt. Jedes Segment wurde nochmals in drei Blöcke unterteilt. Der Abstand der Oberfläche des obersten Blocks zur Silooberfläche betrug 1,50 m, der Abstand vom untersten der drei Siloblöcke zum Boden betrug 2 m.
Für die Bestimmung von Dichte und Kerntemperatur wurde jeder Block in neun Bereiche eingeteilt. Je Gerät ergaben sich so 27 Messstellen am Tag, bei vier Geräten somit 108 Positionen mit einer Erfassung der Kerntemperaturen an jeweils drei Positionen.
Um Veränderungen der Temperaturen über mehrere Tage hinweg festzustellen, wurde zwei Stunden nach der Entnahme sowie an den drei darauffolgenden Tagen gemessen.

Hohe Verdichtung

Die Messungen zur Dichte der Silage ergaben Werte von 243 bis 294 kg TM/m³. Das berechnete Mittel betrug 272 kg TM/m³. Der untere Bereich war mit 283 kg TM/m³ sehr gut verdichtet, in der Mitte wurden im Mittel 276 kg TM/m³ und oberen Teil des Silo­stocks 256 kg TM/m³ gemessen.
Die Mittelwerte der Tagestemperaturen im neun Tage andauernden Test betrug 15,9 bis 20,5 °C. Unmittelbar nach der Entnahme wurden mit der Wärmebildkamera an der Anschnittfläche niedrigere Temperaturen gemessen als in 10 cm Tiefe — unabhängig vom Entnahmegerät. Sie betrug in allen drei Blöcken 16 bis 17 °C.
An den drei Tagen darauf stieg die Temperatur der Anschnitttfläche an. Die „Wiederholung 3“ wies dabei den gleichen Trend auf wie „Wiederholung 1“: Direkt nach der Entnahme wurden stets höhere Ober­flächentemperaturen gemessen als an den Folgetagen. Die Temperaturen an den Anschnittflächen standen dabei nicht im direkten Zusammenhang mit der Umgebungstemperatur.

Die Temperaturen im Silokern

Mit dem Stabthermometer wurden die Temperaturen in 10, 20 und 50 cm Tiefe ermittelt. Der Temperaturverlauf in den verschiedenen Tiefen bis zum Tag 3 der Entnahme zählt als Indikator dafür, ob die Silage einer Nacherwärmung unterliegt.
Um es kurz zu machen: Keines der vier Entnahmesysteme führte letztendlich zu einer Nacherwärmung der Silage. Dabei zeigten die Temperaturkurven der einzelnen Systeme einen nahezu identischen Verlauf. So wurden beispielsweise mit der Greifschaufel GS 20 direkt nach der Entnahme in 10 cm Tiefe Temperaturen von 27,5 bis knapp 29 °C gemessen. Am Tag nach der Entnahme sank die Temperatur um rund 3 °C auf durchschnittlich 25,5 °C. Auf diesem Niveau verharrten die Temperaturen bei allen Systemen dann nahezu unverändert.
In 20 cm Tiefe lagen die Temperaturen direkt nach der Entnahme im Schnitt 1 °C über denen in 10 cm Tiefe. Bis zum nächsten Tag gingen die Temperaturen mit fast 2 °C verhältnismäßig stark zurück. In 50 cm Tiefe lagen die Temperaturen nach der Entnahme nochmals um 1 °C über den Temperaturen gegenüber denen in 20 cm Tiefe. Bis zum nächsten Tag ging hier die Temperatur um rund 1 °C zurück, doch fiel im Anschluss der Temperaturrückgang weniger deutlich aus.

Ernte 2018 als Erklärung

Das Ergebnis der Masterarbeit stellt auf den ersten Blick die Welt auf den Kopf. Denn normal wäre, dass durch den aeroben Einfluss die Anschnittfläche wärmer ist als der Silokern. Erklärt wird dieses Phänomen mit den hohen Temperaturen bei der Ernte im August 2018. So bleibt in Verbindung mit einer hohen Verdichtung die beim Einlagern vorhandene Wärmeenergie weitgehend erhalten. Direkt nach der Entnahme waren deshalb im Kern die Temperaturen höher als am Anschnitt. Gleichzeitig hat die niedrige Umgebungstemperatur Einfluss auf das Temperaturniveau in 20 cm Tiefe — was den Temperaturrückgang bis zum nächsten Tag erklärt.
Eine bemerkenswerte Erkenntnis liefert zudem die am zehnten Tag nach der Entnahme durchgeführte Messreihe: So blieben zwar an den Messstellen in 50 cm Tiefe die Werte selbst nach zehn Tagen nahezu unverändert. Unterschiede ergaben sich jedoch in 10 und 20 cm Tiefe — sofern bei der Entnahme loses Material zurückblieb. Das lose Material heizte nämlich den angrenzenden Bereich auf, teils auf bis zu 42 °C! Es sollte deshalb immer aus dem Silo entfernt werden. Hier sind demnach geschlossene Silo­ent­nahmesysteme wie Schneidschaufeln gegenüber offenen Arbeitswerkzeugen wie Silozangen im Vorteil.
Auch die Anschnittflächen wurden ver­glichen. Unter den Testkandidaten waren die Schneidschaufel und die Schneidzange im Vorteil. Denn die Werkzeuge hinterlassen eine glatte Oberfläche, so dass die Angriffsfläche für aerobe Mikroben reduziert ist.

Bildergalerie

Tabellen und Grafiken

Fazit

Fazit

Christoph Worthmann untersuchte an der Uni Göttingen in seiner Masterarbeit den Einfluss des Siloentnahmesystems auf die Nacherwärmung der Silage. Der für den Test verwendete Silostock war sehr gut verdichtet, so dass die hohen Temperaturen beim Einsilieren wieder zum Vorschein kamen. Dies machte den Nachweis einer Nacherwärmung letztendlich unmöglich.
Messbar war jedoch, dass loses und zurückbleibendes Material relativ schnell warm wird und die Stabilität des Silostocks negativ beeinflussen kann. In Verbindung mit einer glatten Silooberfläche war so die Siloschneidschaufel den drei anderen Entnahmesystemen unterm Strich doch überlegen.