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Forschungsziel: Im Rahmen dieses Verbundprojekts konnte die Energieeffizienz von Dächerschachttrocknern für Getreide um bis zu 20 % gesteigert werden. Dazu wurde ein neuartiges Apparatedesign, mit dem der Trocknungsprozess vergleichmäßigt werden kann, entwickelt. Mit einer optimierten Anordnung der Kanäle für die Zu- und Abfuhr der Trocknungsluft können weitaus gleichmäßigere Trocknungsbedingungen für Getreidekörner unterschiedlicher Trajektorien erreicht werden. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgten in Zusammenarbeit einer Forschungseinrichtung mit einem Maschinen- und Anlagenbauer und einem Anwender, die ihre spezifischen Kompetenzen gezielt in das Projekt einbrachten. Die Projektergebnisse wurden beim beteiligten Anlagenanwender in einem großtechnischen Trockner-Demonstrator umgesetzt. Durch die erzielte Effizienzsteigerung ihrer Produkte sichern die beteiligten KMU ihre Marktposition.
Harald Kuhlmann +49 5427 9270-151
h.kuhlmann@neuero-farm.de
Dipl.-Ing. Mischa Leistner
+49 721 608-31429
mischa.leistner@kit.edu
Problemstellung
Dächerschachttrockner werden weltweit zur Getreidetrocknung eingesetzt und gelten als etabliert, weit entwickelt und wirtschaftlich. Dennoch bestand ein hohes Potenzial zur Steigerung der Energieeffizienz. Hauptgrund ist die bisher ungleichmäßige Trocknung, die durch ungünstige Apparategestaltung verursacht wurde. Die Trocknung ist ein sehr energieintensives Verfahren. In feuchten Erntejahren betragen die Trocknungskosten für Getreide bis zu 45 % der Nachernte-Verfahrenskosten (Konservierung + Lagerung). Steigende Energiekosten belasten die überwiegend mittelständisch geprägte Branche. Für Trocknerhersteller und -betreiber wird die Energieeffizienz daher zu einem entscheidenden Wettbewerbsvorteil.
Projektziel
Das Vorhaben war auf die Homogenisierung und nachhaltige Effizienzsteigerung des Trocknungsprozesses fokussiert. Kern des Lösungsansatzes war ein innovatives Anlagendesign, mit dem eine möglichst einheitliche Trocknung einzelner Getreidekörner mit unterschiedlichen Partikeltrajektorien im Trockner erzielt werden soll. Die Ergebnisse waren in einem Trockner-Demonstrator nachzuweisen, der im Vorhabenverlauf in der zweiten und dritten Ernteperiode zum Einsatz kam. Die Energieeffizienz sollte anhand des spezifischen thermischen bzw. elektrischen Energiebedarfs pro Kilogramm entzogenem Wasser bewertet werden. Hierzu wurden umfangreiche Versuchsreihen zum Ist-Zustand an vorhandenen Dächerschachttrocknern (im ersten Projektjahr) und zum veränderten Design am Trockner-Demonstrator durchgeführt.
Vorgehensweise
Methodisch konnten die Zielstellungen durch mathematische Modellierung und experimentelle Validierung der gekoppelten Wärme- und Stoffübertragung unter Berücksichtigung der Schüttgutbewegung und Luftströmung erreicht werden. Bei der Designentwicklung wurden die Ergebnisse aus dem Labor- und Technikumsmaßstab durch Scale-up schrittweise auf den Industriemaßstab übertragen. Der Nachweis der Funktionalität und der Effizienzsteigerung erfolgte anhand zahlreicher Messreihen für die Getreidearten Gerste, Roggen, Weizen sowie Raps und Mais in mehreren Ernteperioden durch den Vergleich mit dem Ist-Zustand.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Im Ergebnis des Verbundprojektes wurde ein neuartiges Apparatedesign mit innovativer Trocknungsluftführung entwickelt, das in Form eines Trockner-Demonstratorserfolgreich erprobt wurde und dessen Funktionalität und Effizienzsteigerung nachgewiesen worden ist. Die Ergebnisse kommen unmittelbar den beteiligten Unternehmen als auch zukünftig weiteren Trocknerbetreibern zugute. Durch Umsetzung eines energieeffizienteren Trocknerdesigns kann der beteiligte Maschinen- und Anlagenbauer seine Position auf den globalen Märkten festigen.
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