HORMEE

Trocknungsprozesse sind Bestandteil vieler Produktionsabläufe im Agrar- und Lebensmittelbereich. Übliche Trocknungsverfahren arbeiten in der Regel mit einem beheizten Luftstrom. Durch Wärmepumpen und der Nutzung von Sorptionstechnologie lässt sich der Trocknungseffekt optimieren. Daraus resultiert eine Reihe vorteilhafter Effekte. Die Reduktion der Prozesstemperatur ermöglicht einerseits eine vitaminerhaltende Trocknung und Erhöhung der Produktqualität hinsichtlich Bissfestigkeit und Farbe, andererseits einen energetisch effizienteren Trocknungsprozess. Die thermische Energie kann beispielsweise aus Solarkollektoren, aus Abwärme, oder auch aus einer solar gespeisten Wärmepumpe bezogen werden. Die Energieeffizienz der Trocknung soll so weit optimiert werden, dass die elektrische Energie für die Wärmepumpe und den Ventilator im Trockner über eine gekoppelte Photovoltaikanlage erzeugt werden kann.

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Trocknungssystems, das vollständig mit regenerativen Energien betrieben werden kann. Die thermische Energie für die Aufheizung kann z.B. aus Solarkollektoren, der Abwärme von Biogasanlagen, oder aus einer Wärmepumpe bezogen werden. Die Energieeffizienz des Trocknungsprozesses soll so weit optimiert werden, dass die elektrische Energie, die für die Wärmepumpe und für den Ventilator im Trockner aufgebracht werden muss, über eine Photovoltaikanlage erzeugt werden kann. Durch den solaren Betrieb ergeben sich weitere Herausforderungen für die Trocknung: Ein industrieller Trocknungsprozess muss planbar sein, also in einem gewissen zeitlichen Rahmen ablaufen und bei gleichen Einstellungen ein nahezu gleiches Trocknungsergebnis liefern. Ein Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines adaptiven Regelalgorithmus und dessen apparative Umsetzung in der Praxis, um auf Schwankungen in der Energiebereitstellung zu reagieren. Dieses Tool ermöglicht die automatisierte Anpassung der Trocknerleistung an das fluktuierende Energieangebot der Sonne, ohne dass die Produktqualität, der Energieaufwand, oder die Trocknungsdauer negativ beeinflusst werden. Für das Ziel eines komplett regenerativ versorgten Trockners muss neben der prozessspezifischen Optimierung der Trocknung ebenso eine Verbesserung der Primärenergieeffizienz durch zusätzliche Maßnahmen wie Wärmerückgewinnung, Einkopplung regenerativer Energie und insbesondere dem Einsatz einer Wärmepumpe, betrachtet werden. Mit dem Einsatz von Wärmepumpen zur gleichzeitigen Bereitstellung von Kälte und Wärme, aber auch unter Nutzung von Sorptionstechnologie lässt sich der Trocknungseffekt durch die Herabsetzung der Prozessluftfeuchte optimieren bzw. beschleunigen. Dadurch können unterschiedliche vorteilhafte Effekte bei der Trocknung genutzt werden. Die Reduktion der Prozesstemperatur ermöglicht die Herstellung von Trockenprodukten mit Eigenschaften, die mit herkömmlichen Verfahren nicht erzielt werden können, z.B. vitaminerhaltende Trocknung oder Erhöhung der Produktqualität wie Bissfestigkeit und Farbe. Im Vergleich zur konventionellen Trocknung kann außerdem bei gleicher Temperatur die Trocknungsgeschwindigkeit und damit der Anlagendurchsatz gesteigert werden, bzw. bei reduzierter Temperatur mit gleicher Trocknungsgeschwindigkeit gearbeitet werden.

Die entwickelten Komponenten und Prozesse werden abschließend in einem Demonstrator umgesetzt und messtechnisch analysiert.