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Windmaschine zur Verhinderung von Blütenfrostschäden

Auch in Meckenheim im Einsatz

Der Raum Meckenheim/Wachtberg/Grafschaft gehört zu den großen Apfelanbaugebieten in Windmaschine BluetenschutzDeutschland. Auf einer Fläche von ca. 1.600 ha wachsen hier Jahr für Jahr ca. 60.000 Tonnen knackiger Äpfel heran – aber nur wenn es keinen Blütenfrost oder Hagel gibt.
In jedem Frühjahr, wenn die Blüte naht, verfolgen die Obstbauern die Wettervorhersage mit besonderer Aufmerksamkeit. Denn etwa in einem von drei Jahren kommt es im Raum Meckenheim aufgrund von Frost während der Blüte zu mehr oder weniger starken Schädigungen. Diese können von wenigen erfrorenen Blüten über Fruchtdeformationen bis hin zum totalen Ernteausfall in einigen Lagen führen, was für die betroffenen Obstbaubetriebe einen erheblichen wirtschaftlichen Schaden zur Folge hat und in der Vergangenheit häufiger zu Einkommenseinbußen geführt hat.
Um Blütenfrostschäden zu verhindern, arbeiten Obstbauern in einigen Gegenden mit der Frostschutzberegnung. Hierbei wird die gesamte Obstanlage ab Frostbeginn (während der Nacht) permanent mit Wasser berieselt. Beim Auftreffen auf die Blüten gefriert das Wasser, dabei wird die sogenannte Erstarrungswärme freigesetzt. Diese schützt die Blüten vor dem Erfrieren. Die Beregnung darf aber erst abgeschaltet werden, wenn die Temperatur am Morgen wieder über null Grad gestiegen ist. Die Frostschutzberegnung funktioniert grundsätzlich gut, sie hat aber einen entscheidenden Nachteil: Es wird sehr viel Wasser gebraucht. In einer 5 ha großen Obstanlage liegt der Bedarf in einer einzigen Frostnacht (bei einer durchschnittlichen Einsatzdauer von 5 Stunden) bei etwa 1 Million Liter Wasser. So viel Wasser steht im Raum Meckenheim, wo es keine größeren natürlichen Gewässer gibt, aber nicht zur Verfügung.
Eine in unserer Region noch neue Möglichkeit der Vermeidung von Ernteausfällen auf Grund von Blütenfrost stellt der Einsatz von Windmaschinen dar. Nachdem die Wirksamkeit einer mobilen Windmaschine für unsere Region im Campus Klein-Altendorf 2014 wissenschaftlich nachgewiesen wurde, haben vier Obstbauern aus Meckenheim, Flerzheim und Gelsdorf im vergangenen Winter mobile Windmaschinen angeschafft. Diese könnten in den kommenden Wochen – falls es in diesem Jahr während der Blüte zu Frost kommen sollte – erstmalig eingesetzt werden. Die auf einem LKW-Anhänger montierten Windmaschinen ähneln den Windrädern zu Stromerzeugung, sind mit einer Höhe von etwa 10 Meter jedoch viel kleiner. Der Propeller wird auch nicht vom Wind angetrieben, sondern aktiv von einem Motor gedreht. Der Schutz der Apfelbäume vor Blütenfrost wird erzielt, weil mit Hilfe des Propellers wärmere Luft aus der Höhe angesaugt und mit der kälteren bodennahen Luftschicht, in der die Bäume stehen, verwirbelt wird.
 

Fakten zur Nutzung von Windmaschinen
Inversionswetterlage
Eine Inversionswetterlage ist eine Wetterlage, die durch eine Umkehr (lateinisch:inversio) des vertikalen Temperaturgradienten geprägt ist: Die oberen Luftschichten sind hierbei wärmer als die unteren.
Durch die Inversion wird die untere Luftschicht von der oberen abgeschirmt, man spricht von einer stabilen Schichtung. Dies liegt an der höheren Dichte der kälteren Luftschicht, wodurch die turbulente Vermischung mit der darüber liegenden wärmeren Luftschicht weitgehend unterdrückt wird. Die durch Inversionen hervorgerufenen bzw. von ihnen abgeschirmten Kaltluftblasen sind weltweit für Kälterekorde verantwortlich. (Quelle: Wikipedia)
Im Obstbau bergen diese Wetterlagen in der Blütezeit enorme wirtschaftliche Risiken, da die Apfelblüte im geöffneten Zustand bei Temperaturen unter 0 Grad C große Schäden erleidet. In der Folge bleibt ein Teil oder die ganze Ernte aus.

Windmaschinen

Sie werden in der Zeit der offenen Blüte bei dieser Inversionswetterlage eingeschaltet und durchmischen die bodennahen Luftmassen mit wärmerer und trockenerer Luft.
Die Windmaschinen sind max. 10,5 m hoch, auf einem LKW Anhänger montiert und können zwischen 50000 und 70000 qm frostfrei halten. Die dabei produzierte Windströmung reicht etwa 150m weit.
Es handelt sich um eine mobile, baugenehmigungsfreie, landwirtschaftliche Maschine, deren Lärmpegel ab 650 m Abstand von Kern-, Dorf- und Mischgebieten, die zulässigen 45 dB (A) nicht überschreitet.
Zu hören ist in der Nähe der Maschine jedoch der Propeller, der an einen entfernt landenden Hubschrauber erinnert.
Der Propeller, mit einem Durchmesser von 6 Metern, wird von einem 143 kW Dieselmotor angetrieben und dreht sich mit etwa mit 600 U/Min.
Der Windturm wiegt mit mobiler Konstruktion etwa 17 to und kann bei Bedarf, innerhalb kürzester Zeit an einen Schlepper angehängt und in unterschiedlichen Kulturen eingesetzt werden. Zur Erzeugung von Strom sind diese Maschinen nicht geeignet.
Die Erfahrungen aus anderen Ländern zeigen, dass diese Maschinen im Schnitt etwa 15 Std pro Jahr eingesetzt werden müssen um den Frost zu bekämpfen. Dies geschieht etwa zwischen 1 Uhr und 8 Uhr in der Blüte und nur bei Frost.
In den USA, Neuseeland, Chile u.a. Ländern sind bereits mehr als 40.000 Windräder im Einsatz und belegen durch ihre hohe Stückzahl im Laufe der Jahre die effiziente Frostbekämpfung in Gegenden, in denen nicht genügend Wasser für eine Frostschutzberegnung zu Verfügung steht.
2014 wurde in der Obstversuchsanstalt des DLR in Klein-Altendorf eine mobile Windmaschine bei Frost getestet und deren Wirkung eindrucksvoll bewiesen.

Bluetenschutz 2015

Präsentierten in Meckenheim die Windmaschine und deren Wirkungsweise zum Schutz der Obstblüten (v.l.n.r. Ralf Nörthemann, Lothar Krämer, Johannes Nachtwey, Dirk Schwichtenberg und Michael Männer)

Texte und Fotos: Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen/Stadt Meckenheim