Im Projekt SolSorpDry hat das Forschungsinstitut AEE Intec mit dem Projektpartner Best – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH einen effizienten Trockner für Kleinmengen entwickelt, mit dem sich der Trockenvorgang präzise steuern lässt. Der Prototyp ist fertig. An dem Projekt sind auch die zum Land Steiermark gehörende Versuchsstation für Spezialkulturen in Wies sowie der Gewürzhersteller Agrant beteiligt. Solar-Trockner an sich sind nichts neues. Bisher kommen sie aber meist dort zum Einsatz, wo sehr viel Sonne scheint und die Energieversorgung eher schwierig ist, wie in diesem Projekt in Kenia. Doch auch in Österreich findet sich nun ein passender Anwendungsfall, nämlich das Trocknen von Kräutern wie Pfefferminze, Basilikum, Kornblumen und Knoblauch.

Viele Kräuter und Gewürze gedeihen in kleinen landwirtschaftlichen Betrieben in der Steiermark. Vermarktet werden sie oft in getrockneter Form. Doch da die Mengen klein sind und saisonal anfallen, lohnt sich für diese Betriebe die Anschaffung professioneller Trockengeräte nicht. Hinzu kommt, dass Trockengeräte viel Energie benötigen. Viele Betriebe trocknen ihr Erntegut daher traditionell unter dem Dach. Die Methoden sind lange erprobt und bewährt. Es ist allerdings schwierig, den Prozess und damit die Produktqualität genau zu kontrollieren. Der mobile Solar-Trockner soll das ändern, denn er kann immer dort zum Einsatz kommen, wo er gerade gebraucht wird.

Der Trockner benötigt sowohl Wärme als auch Strom. Das Energiekonzept gehörte im Detail noch nicht zum Projekt SolSorpDry. Es könnte Gegenstand eines Folgeprojektes werden. Erste Simulationen gibt es aber bereits. Solarthermie-Kollektoren und Photovoltaik-Module ließen sich dafür auf einem Container montieren, in dem der Trockner untergebracht werden könnte. Eine mögliche Kombination könnten 22 m² Solarthermie-Kollektoren, 20 m² PV-Module ein Batteriespeicher mit einer Kapazität von 16 kWh sein – und 27 kg Sorptionsmaterial aus Silikagel.

Sorptionsspeicher mit Silikagel nimmt Feuchte auf

Seit Anfang 2023 arbeitete Forschungsteam Team an dem Konzept für den Trockner. Ein Kernelement ist der Sorptionsspeicher auf Basis von Silikagel, der auch mit namensgebend für das Projekt war. Das Gel, bekannt aus den kleinen Päckchen, die oft in Kartons von Elektronikgeräten beiliegen, adsorbiert Wasser aus der Umgebungsluft. Bei diesem Vorgang entsteht Wärme. Im Trocknungsgerät kann der Sorptionsspeicher die Luft also sowohl trocknen als auch erwärmen. Dieselbe Luft kann unter Beimischung eines geringen Frischluftanteils zur Feuchteregelung immer wieder im Kreis geführt werden, sodass deutlich weniger Energie nötig ist, um sie aufzuheizen. Ist das Silikagel mit Wasser gesättigt, muss es regeneriert werden. Das heißt, das aufgenommene Wasser wird mit Einsatz von Wärme wieder ausgetrieben. Dieser Schritt soll perspektivisch mit Solarenergie geschehen.

So bleiben Kornblumen blau und Minze aromatisch

Bisher hat das Trocknerkonzept zwei Testphasen durchlaufen. Im Sommer 2023 beschäftigten sich die Forschenden vor allem damit, die Prozessparameter zu bestimmen. Sie untersuchten, welche Luftfeuchte, Temperatur und Dauer nötig sind, um Kornblumen, Basilikum, Pfefferminze, Thymian und Knoblauch bestmöglich zu trocknen. Dabei ging es noch nicht um den Sorptionsspeicher, sondern vor allem darum, die geeigneten Parameter für den Trocknungsprozess zu definieren. Die optimalen Trocknungsparameter unterscheiden sich je nach Trockengut. Dauert das Trocknen zum Beispiel bei Kornblumen zu lange, geht die blaue Farbe verloren. In den Versuchen gelang es, die Trockendauer für Kornblumen zu halbieren. Bei anderen Kräutern spielt die Temperatur eine entscheidende Rolle – ist es zu heiß, verliert zum Beispiel Minze einen großen Teil ihrer ätherischen Öle. Die Projektpartner Agrant und Versuchsstation Wies prüften und bestätigten daher am Ende des erprobten Trocknungsprozesses jeweils die Qualität des Endprodukts.

Der Softsensor modelliert, was sich nicht messen lässt

Nachdem die grundlegenden Prozessparameter klar waren, kam im Sommer 2024 der Sorptionsspeicher in den Tests zum Einsatz. Ebenfalls neu war in der zweiten Testphase ein eigens entwickelter „Softsensor“ (bzw. virtuelle Sensor) für die Trockengut-Feuchte. Der Softsensor nutzt messbare Größen wie Feuchtigkeit und Temperatur der Trocknungsluft und ermittelt mithilfe eines mathematischen Modells die nicht direkt messbare Trockengut-Feuchte. Das mathematische Modell ermöglicht dem Softsensor außerdem, auch eine Prognose abzugeben, in wie vielen Stunden der Trocknungsprozess abgeschlossen sein wird. 

Solar-Trockner verspricht mehr Effizienz und erneuerbare Energien

Im Vergleich zu Referenzversuchen mit einem Trockner mit durchgehender Luftströmung zeigt sich, dass das Trocknen mit im Kreis geführter Luft, Sorptionstrockner und dem Softsensor bis zu 80 Prozent Energie spart. Das verwendete Regelungskonzept kam dabei vom Projektpartners BEST – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH. Es wird dabei immer möglichst viel Luft rezirkuliert. Nur wenn die Luft zu feucht wird, wird Frischluft zugefügt. Als Wärmequelle zum Nachheizen stehen der Sorptionsspeicher und eine externe Wärmequelle zur Verfügung, zum Beispiel thermische Solarkollektoren. Die Regelung steuert den Ventilator, die Luftklappen und die Heizleistung. So lassen sich die Temperatur, der Durchfluss und die Feuchte der Luft beim Eintritt in die Trockenkammer auf die gewünschten Sollwerte einstellen.

Den bereits deutlich gesunkenen Energiebedarf des Trockners wollen die Forschenden im nächsten Schritt möglichst vollständig aus erneuerbaren Quellen decken.

Praxis-Check für den mobilen Solar-Trockner im Abschlussworkshop

Damit der mobile Trockner auch in der Praxis gut ankommt, stellten ihn die Forschenden Ende November in einem Abschlussworkshop den möglichen Nutzerinnen und Nutzern vor. Dabei nahmen sie noch einige Impulse auf. Die Kosten für den Trockner müssen im Verhältnis zum Produkt stehen, der Trockner soll leicht zu bedienen und zu warten sein. Für die Energieversorgung ist ein Back-up-System wichtig – denn wenn die Ernte eingefahren ist, müssen die Kräuter getrocknet werden, auch ohne Sonnenschein. Bei der Produktqualität darf es keine Abstriche geben. All diese Anforderungen aus der Praxis umzusetzen, könnte zum Gegenstand eines Folgeprojektes werden.

Quelle: AEE Intec | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH