Machbarkeitsstudie: thermoelektrisch gekühlte Liegefläche für Sauen

Muttertiere in einer wärmer werdenden Welt komfortabel halten

Mit zunehmenden Sommertemperaturen haben tragende und säugende Sauen in Ställen Schwierigkeiten, sich ausreichend abzukühlen. Überhitzte Sauen fressen weniger, produzieren weniger Milch, und ihre Ferkel wachsen langsamer oder sterben sogar. Bestehende Ställe mit gekühlten Wassersystemen nachzurüsten ist teuer und aufwändig, besonders in älteren Gebäuden. Diese Studie untersucht eine einfachere Idee: eine autarke Kühlmatte, auf der die Sau liegen kann und die Wärme aus ihrem Körper abführt, mithilfe derselben kleinen Festkörperbauelemente, die auch Elektronik kühlen.

Eine einfache Idee: den Boden kühlen, nicht den ganzen Stall

Im Gegensatz zu Menschen können Schweine kaum schwitzen, und schwere moderne Sauen erzeugen viel Wärme. Da sie die meiste Zeit liegend verbringen, um ihre Würfe zu säugen, bietet sich der Boden an, um Körperwärme abzuleiten. Frühere Arbeiten zeigten, dass wassergekühlte Metallplatten helfen können, diese Systeme erfordern jedoch gekühltes Wasser, das durch den Stall geleitet werden muss. Die Autorinnen und Autoren entwickelten eine eigenständige Sauenkühlmatte, die ohne neue Rohrleitungen in vorhandene Abteile gelegt werden kann. Ihr Konzept zirkuliert Wasser unter einer Metalltrittplatte, auf der die Sau liegt, und kühlt dieses Wasser mit kompakten thermoelektrischen Elementen – sogenannten Peltier-Modulen – die an einen Kühlkörper mit Lüfter montiert sind.

Aufbau und Tests der neuen Kühlmatte

Das Team identifizierte zunächst, welcher Bereich des Sauenrumpfs den Boden am stärksten erwärmt, indem sie Wärmebilder aufnahmen, während Sauen auf Gummimatten in einem warmen Abferkelraum lagen. Sie fanden heraus, dass Mittelbauch und Zitzenregion am heißesten waren, sodass die Aluminiumplatte entsprechend dimensioniert und positioniert wurde. Unter der strukturierten Metalloberfläche führt Aluminiumrohr mehrmals Wasser. Dieses Wasser fließt zu einer kompakten Kühleinheit an der Seitenwand des Abteils. In dieser Einheit entziehen Peltier-Module einer kalten Metallplatte, die mit dem Wasser in Kontakt steht, die Wärme, leiten sie in einen lamellierten Kühlkörper, und Lüfter blasen die erwärmte Luft in den Raum. Da die Anlage lokal arbeitet, kühlt sie die Sau direkt, ohne den gesamten Stall kühlen zu müssen.

Versuche im realen Stall mit hitzebelasteten Sauen

Die Forschenden führten zwei kleine Feldversuche in einem Abferkelraum durch, jeweils mit einer Sau auf einer Kühlmatte und einer nahen Sau ohne Matte als Kontrolle. In beiden Versuchen lief die Matte während heißer Witterung, während Temperatur- und Wasserströme kontinuierlich aufgezeichnet wurden. Die Matte entfernte etwa 366–395 Watt Wärme bei einem elektrischen Leistungsbedarf von rund 110 Watt und erreichte damit einen Leistungskoeffizienten, der mit oder besser war als bei einigen früheren wasserbasierten Boden-Kühlsystemen. Unter typischen Annahmen zur Wärmeproduktion einer Sau könnte die Matte einen großen Teil der von einer 260‑Kilogramm‑Sau erzeugten Wärme abführen. Einige Ergebnisse waren ermutigend: In einem Versuch hielt die gekühlte Sau ihr Körpergewicht besser und ihre Ferkel wurden mit einem höheren durchschnittlichen Gewicht abgestillt. Da jedoch pro Behandlungsgruppe nur eine Sau untersucht wurde, lassen sich Unterschiede bei Körpertemperatur, Atemfrequenz und Futteraufnahme nicht als eindeutiger Nachweis eines Nutzens interpretieren.

Kontrollierte Kammertests zur Detailanalyse

Um das Verhalten der Matte ohne die Komplexität eines Betriebsstalls besser zu verstehen, verlagerten die Forschenden sie in eine klimatisierte Kammer, die auf heiße, feuchte sommerliche Bedingungen eingestellt war. Anstelle eines lebenden Tieres verwendeten sie zwei elektrische Heizkissen als Modell für die Körperwärme einer Sau. Sie führten zwei Szenarien durch: eines mit der Unterseite der Matte offen zur Kammerluft und eines mit isolierter Unterseite. In beiden Fällen sanken bei Einschalten der Kühleinheit die Temperaturen an Mattenoberfläche und im Wasser schnell. Mit isolierter Unterseite kühlte die Mattenoberfläche um nahezu 12 Grad Celsius, verglichen mit etwa 5 Grad ohne Isolierung, weil weniger Wärme in den Raum entwich. Die insgesamt entfernte Wärme in diesen Kammertests war geringer als im Stall, schlicht weil die künstliche Wärmequelle kleiner war als eine echte Sau.

Was das für Landwirtinnen, Landwirte und Tiere bedeutet

Diese Machbarkeitsstudie zeigt, dass eine eigenständige, thermoelektrisch gekühlte Matte erhebliche Wärme aus dem Bereich abführen kann, in dem der Körper einer Sau den Boden berührt, dabei moderaten elektrischen Aufwand erfordert und keine gekühlten Wasserleitungen braucht. Die Matte zeigte Kühleigenschaften im gleichen Bereich wie komplexere wassergekühlte Platten und lässt sich leicht in vorhandene Abteile einpassen. Erste Hinweise deuten darauf hin, dass sie helfen könnte, den Körperzustand der Sau zu erhalten und das Ferkelwachstum zu unterstützen, doch die Ergebnisse zum Tierwohl sind noch uneinheitlich und basieren auf zu wenigen Tieren, um schlüssig zu sein. Die Autorinnen und Autoren kommen zu dem Schluss, dass größere, replizierte Feldversuche nötig sind, um zu bestätigen, ob diese Technik zuverlässig das Wohlbefinden der Sauen, die Produktivität und die Ferkelleistung verbessert – und um das Design durch Modellierung zu verfeinern, damit es im Alltagsbetrieb praktikabel wird.

Zitation: Pan, J., Shah, S.B., Leonard, S.M. et al. Proof-of-concept thermoelectrically cooled sow-cooling mat. Sci Rep 16, 11821 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42237-0

Schlüsselwörter: Sauenkühlung, Hitzestress, thermoelektrische Matte, Wohlergehen von Schweinen, Stallklima