Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Energieoptimierte Trocknung von Arznei- und Gewürzpflanzen; Teilvorhaben 2: Energieoptimierte Regelung - Akronym: ERTRAG

Anschrift
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB)
Max-Eyth-Allee 100
14469 Potsdam
Kontakt
Dr.-Ing. Jochen Mellmann
Tel: +49 331 5699-321
E-Mail schreiben
FKZ
22009418
Anfang
01.11.2018
Ende
31.07.2021
Ergebnisverwendung
Im Rahmen des Vorhabens wurde ein Simulationsmodell für chargenweise Trocknungsprozesse u.a. für Arznei- und Gewürzpflanzen entwickelt. Dieses Modell eignet sich für alle Trocknerbauarten, in denen horizontal lagerndes oder bewegtes Trocknungsgut vertikal von der Trocknungsluft durchströmt wird. Mit Hilfe dieses Modells können Regelungsstrategien unterschiedlicher Zielrichtung entwickelt werden. Mit dem Ziel der energetischen Prozessoptimierung wurden an zwei Flächentrocknern für Arznei- und Gewürzpflanzen der Agrargenossenschaft Nöbdenitz eG und der Agrarprodukte Ludwigshof e.G. umfangreichen Praxismessungen zur Erfassung des Ist-Zustands durchgeführt. Auf Grundlage dieser Daten wurden Strategien für die Modernisierung und energieoptimierte Regelung dieser Trockner entwickelt. In beide Konzepte wurden die Trocknung im Teilumluft-Betrieb und / oder die Nutzung von BHKW-Abwärme einbezogen. Aufgrund der trockenen Witterung und durch Unkrautbefall in den Erntejahren des Berichtszeitraums konnten die entwickelten Konzepte während des Projektes nicht umgesetzt werden. Die Entwicklung und Umsetzung einer energieoptimierten Regelung für die kontinuierliche Bandtrocknung von Hopfen wurde während des Projektes als neue, zusätzliche Aufgabenstellung in das Vorhaben aufgenommen. Mit dem Hopfenpflanzerverband Elbe-Saale wurde in 2019 vereinbart, einen Dreibandtrockner der HOOB Ostrau GmbH trocknungs- und regelungstechnisch zu analysieren und ein Konzept zur energieoptimierten Regelung zu entwickeln. Dieses Konzept wurde dem Verband im November 2019 während der Winterschulung vorgestellt. Auf Basis eines Konzeptpapiers des ATB vom Juni 2021 konnten die erforderlichen baulichen Maßnahmen in Angriff genommen werden. Der Einbau eines Umluftkanals und eines regelbaren Umluft-Ventilators erfolgte im Sommer 2021. In der Hopfenernte 2021 (September/Oktober) wurde dieses neuartige Regelungskonzept erfolgreich erprobt und dessen Funktionalität nachgewiesen.
Aufgabenbeschreibung
Die Trocknung von Arznei- und Gewürzpflanzen beinhaltet erhebliche Potenziale zur Steigerung der energetischen und wirtschaftlichen Effizienz. Lufttechnische Maßnahmen, die Integration von Wärmepumpen und die Nutzung von Abwärme, z.B. aus Biogasanlagen, ermöglichen Einsparungen an Primärenergie von mindestens 25 % bis über 70 %. Eine breitenwirksame Erschließung dieser Potenziale ist jedoch nur auf der Basis anlagen- und betriebsspezifisch optimierter Regelungskonzepte möglich. Dies wiederum erfordert analytische Methoden der modellbasierten Entwicklung und Optimierung, um den insbesondere auch zeitlich variierenden Bedarf an thermischer und elektrischer Energie und damit die Betriebskosten zu minimieren. Zur Gewährleistung einer hohen Produktqualität ist eine optimierte Prozessregelung unverzichtbar. Die wesentlichen innovativen Elemente des Projekts sind die Modellierung und Simulation chargenweiser Trocknungsprozesse, die Entwicklung einer neuen, hocheffizienten Variante der wärmepumpenunterstützten Trocknung sowie die theoretische Analyse und experimentelle Untersuchung energieoptimierter Regelungssysteme. Zur Überführung der Ergebnisse in die Praxis werden beispielhafte Trocknungsanlagen unterschiedlicher Konfiguration und Baugröße energetisch optimiert. Es wird erwartet, dass sich die vergleichsweise geringen Investitionskosten für energieoptimierte Regelungssysteme durch eingesparte Energiekosten innerhalb kurzer Zeit amortisieren.

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