CattleStation

Mit dem Ziel, erneuerbare Energien in die Landwirtschaft zu integrieren, um den Einsatz digitaler Assistenzsysteme in der Rinderhaltung zu unterstützen, wurde auf dem Campus der Universität Jena ein Demonstrator namens „CattleStation“ aufgebaut. Dieser dient als Referenz für eine autarke und regenerative Energieversorgung von Basisstationen zur Überwachung von Rindern/Kühen auf der Weide. Die Methodik dieses Systems besteht in der gleichzeitigen Erfassung von Umwelt- und meteorologischen Daten sowie derer von Energieflüssen, insbesondere der photovoltaischen Energieumwandlung, der elektrochemischen Energiespeicherung und der Energienutzung durch die Verbraucher.

Die Verbraucherkomponenten, die auf der CattleStation installiert sind im einzelnen: i.) eine Wetterstation zur Aufzeichnung der Wetterdaten wie Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Sonneneinstrahlung; ii.) ein Energieüberwachungssystem, das die Daten der Energieflüsse im System aufzeichnet und in einer Datenbank speichert, auf die aus der Ferne zugegriffen werden kann; iii.) LTE-Schnittstelle (4G) zum Mobilfunknetzwerk mit WLAN-Router, der das restliche System mit einem Internetanschluss versorgt und iv.) LoRaWAN-Sender, der als Basisstation für den (hier beispielhaft installierten) SODAQ Cowtracker dient.

Der SODAQ Cowtracker ist ein solarbetriebenes System zur Erfassung der Rinderposition, welches über LoRaWAN funktioniert. Ein Hirte, Landwirt oder Förster kann mit dem SODAQ Cowtracker jederzeit den genauen Aufenthaltsort eines Tieres herausfinden. LoRaWAN ist deshalb ein interessanter Funkstandard, da er besonders energieeffizient im rechtlich frei verfügbaren Frequenzbereich arbeitet Der zugehörige Transponder am Tier verfügt über ein 0,5-W-Solarpanel, das die Energie der Sonne sammelt, um den eigenen Energiebedarf über einen längeren Zeitraum zu sichern. Diese wird in dem eingebauten LiPo-Akku, gespeichert.

Wie auf dem Bild zu sehen ist, besteht die Cattlestation aus zwei Solarmodulen mit je ca. 300 Watt Spitzenleistung, welche die Sonnenenergie ernten, und einer Batterie, die die Energie speichert und alle in der Station installierten Komponenten mit Energie versorgt. Die ungefähre Leistungsaufnahme aller Komponenten liegt derzeit bei 10-20 Watt, und kann ggf. noch optimiert werden. Mit einer Batteriekapazität von ca. 1320 Wh ergibt sich so eine Autarkiezeit von 66 Stunden, was nur 2,75 Tagen entspricht. Für den Einsatz im Spätherbst oder gar im Winter ist eine Aufstockung der Speicherkapazität um den Faktor vier und die Verdopplung der Solarmodule sinnvoll, um die autarke Energieversorgung dann noch aufrecht zu erhalten.