Solhybridteknik torkar spannmål
Samster AB har utvecklat en innovativ varmluftsprocess för torkning. Lösningen kombinerar värmepumpsteknik med integrerad energiåtervinning och solhybrider, som ger både värme och el. Tekniken är särskilt framtagen för spannmålstorkning inom lantbruket, men kan användas inom andra branscher.
Samster har beviljats stöd inom det europeiska innovationspartnerskapet (EIP) för att genomföra ett innovationsprojekt tillsammans med bland andra utvecklingsbolaget Agroväst, som är projektägare, och Akron, som levererar torkutrustning. Jordbruksverket är finansiär.
Syftet med projektet är att konstruera en fullskalig prototyp av varmluftsprocessen som driftsätts i verklig miljö hos en lantbrukare för att torka och kyla spannmål. Prototypen ska kunna ersätta eller komplettera en vanlig oljebrännare i befintliga spannmålstorkar. Projektet är ett viktigt steg inför framtida kommersialisering av tekniken.
Bakgrunden till projektet är att torkning av spannmål i Sverige i dag till stor del sker med hjälp av fossila bränslen som eldningsolja eller gas som bidrar till lantbrukets koldioxidutsläpp. Även biobränslen används och oavsett energikälla medför förbränning en brandrisk och bidrar till lokal luftförorening. I takt med att efterfrågan på biobränslen ökar i andra sektorer, förväntas även priserna stiga och tillgången minska.
I projektet har en fullskalig prototyp konstruerats och installerats hos lantbrukaren Dick Andersson i Brålanda norr om Vänersborg. Prototypen har ersatt en traditionell oljebrännare i en befintlig spannmålstork och testats i drift under skörd.
Den tekniska lösningen bygger på att uteluft tas in och kyls ner i en luft/luftvärmeväxlare med hjälp av kall luft som systemet själv genererar. Den halvkalla luften leds vidare genom en förångare i en luft/luftvärmepump och kyls ner till noll grader, vilket gör att luften avfuktas och energin tas tillvara. Den kalla, torra luften möter sedan inkommande luft i värmeväxlaren, vilket värmer upp den något. Därefter tillförs energi från solhybriderna och den tidigare utvunna energin återförs, vilket höjer temperaturen till mellan 55 och 60 grader.
I takt med att höstarna blir varmare blir det allt svårare att kyla spannmålen naturligt, vilket gör den här kylan extra värdefull.
– I princip använder vi bara de energier som finns i luften. Poängen är att vi utnyttjar energin i luften, tillför solenergi och tar tillvara på den latenta värmen i vattenångan, säger Kent Samuelsson, som är affärsutvecklare och grundare av Samster.
Eftersom torr luft är lättare att värma än fuktig luft, blir processen mycket energieffektiv. Resultatet är att uteluften blir mycket torr och hygroskopisk, den kan ta upp mer fukt än vanlig luft och möjliggör effektiv torkning även vid lägre temperaturer.
– En utmaning har varit att branschen är van vid högre torktemperaturer, mellan 60 och 80 grader, medan denna lösning arbetar med något lägre temperaturer. Dock kompenseras detta av den torrare luften, vilket gör att torkningen ändå blir effektiv, säger Anders Johansson, projektledare på Agroväst.
Med traditionella lösningar är energianvändningen cirka 1,3 till 1,5 kilowattimmar per liter borttorkat vatten. I detta projekt har man uppmätt 0,3 kilowattimmar per liter, vilket motsvarar en energibesparing på upp till 80 procent. En biprodukt av torkningen är vatten, som skulle kunna vara intressant i framtida tillämpningar. Brandriskerna försvinner också eftersom tekniken inte använder öppna lågor och arbetar med lägre temperaturer.
I fuktigt väder presterar den nya lösningen bättre, medan man i torrt och kallt väder kan behöva komplettera med diesel eller el.
En oväntad men värdefull bieffekt av den nya torktekniken är att systemet producerar stora mängder kall luft. Den är användbar eftersom spannmål efter torkning måste kylas ner för att kunna lagras säkert.
– I takt med att höstarna blir varmare blir det allt svårare att kyla spannmålen naturligt, vilket gör den här kylan extra värdefull, säger Anders Johansson.
Tidigare har man ofta varit beroende av nattluft och behöver emellanåt även flytta runt spannmålen för att sänka temperaturen. Med den nya tekniken skulle man kunna använda den kalluft som uppstår som en biprodukt av processen för att skapa en mer lagringsbar färdigvara vid torkningen.
Under den senaste skörden gick den kalla luften till spillo eftersom det saknades rördragning från containern med prototypen till torkanläggningen. Nu planerar projektgruppen att använda de sista projektmedlen till att installera ett ventilationsrör och testa detta i praktiken.
2) Kylning och avfuktning sker i en förångare
3) Förvärmning av luften i luftväxlare.
4) Extra värme tillförs från hybrider.
5) Slutvärmning av luften i en kondensor
6) Rent vatten som biprodukt kan lagra värme och kyla.
7) Samtidig kyla kan produceras.
8) Solhybrider ger värme och ström
Tekniken har också visat sig kunna kyla andra spannmålsbingar samtidigt som man torkar i huvudbingen. I ett optimalt scenario, med en dubbelsatstork eller kontinuerlig tork, skulle man kunna torka och kyla samtidigt, vilket skulle kunna snabba upp processen.
I dagsläget tar det cirka fem timmar att torka en sats med den nya tekniken, jämfört med fyra timmar med diesel.
– Men i fuktigt väder presterar den nya lösningen bättre, medan man i torrt och kallt väder kan behöva komplettera med diesel eller el, något det också finns lösningar för, säger Kent Samuelsson.
Det finns även planer på att använda den varma, fuktiga avluften från torkprocessen som energikälla, vilket skulle möjliggöra effektivare drift i kallt väder.
Spannmålstorkning sker bara under en begränsad period, ungefär sex veckor per år. Det gör att den ekonomiska besparingen per år blir relativt liten och påverkar återbetalningstiden negativt. I dagsläget beräknas återbetalningstiden till tio till tolv år. Hade projektet haft tillgång till statligt stöd som Klimatklivet, och om dieselpriserna legat kvar på de nivåer de hade när projektet startade, runt 24–25 kronor per liter, hade återbetalningstiden kunnat halveras.
Vi håller just nu på att räkna på ett case med en av de mest energieffektiva tefabrikerna i landet.
– Just nu är oljepriset orealistiskt lågt, vilket gör det svårare att motivera en investering i ny teknik. Tekniskt sett ligger lösningen rätt i tiden, men marknaden är ännu inte mogen för en bred lansering. Förhoppningen är att årets tester ska ge ytterligare argument, särskilt kring nyttan av den kyla som produceras, kommenterar Anders Johansson.
Det finns även internationella tillämpningar där tekniken kan göra stor skillnad. Ett särskilt intressant spår är teodlingar i Afrika, särskilt i Kenya, där omkring 140 tefabriker som vardera torkar mellan 10 000 och 20 000 ton te per år. För att driva torkarna används snabbväxande eukalyptus som bränsle. Den odlas i stor skala, vilket leder till att grundvattnet töms och vattenkraften påverkas negativt. Med den nya torktekniken skulle man kunna ersätta delar av processen med solenergi, som det finns gott om. Dessutom kan det vatten som kondenseras i processen återanvändas för bevattning av teodlingarna.
– Vi håller just nu på att räkna på ett case med en av de mest energieffektiva tefabrikerna i landet. Lyckas vi där, kan det öppna dörrar till resten av branschen, säger Kent Samuelsson.
