Eine kontrollierte Kaltluftventilation trocknet nicht nur die in Haufen lagernden Hackschnitzel in vier Wochen auf Feuchtegehalte von unter 15 %, auch die üblichen Trockenmasseverluste von bis zu 20 % lassen sich damit halbieren. Das Verfahren ist zudem energieeffizient: Der thermische Energiegewinn durch die schnelle Trocknung macht mehr als das sechsfache der für den Gebläsebetrieb benötigten elektrischen Energie aus, so das Ergebnis einer Studie von Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie.
Lagerum im Freien führt zu Verlusten
Bei der Ernte im Winter haben die Hackschnitzel Feuchtegehalte zwischen 40 und 60 %. Bis zur Nutzung in der darauffolgenden Heizsaison trocknen und lagern die Hackschnitzel üblicherweise in großen Halden im Freien – ein auf den ersten Blick kosteneffizientes Verfahren. Bei der Lagerung während der Trocknung kann es allerdings zu erheblichen Verlusten kommen. Durch mikrobiologisch-chemische Prozesse steigen in den ersten Wochen die Temperaturen in den Hackschnitzelhaufen auf 50 bis 70 °C an. Es kommt zum verstärkten Abbau organischer Substanz. Bei einer Lagerdauer von 6 Monaten können dadurch Trockenmasseverluste von bis zu 30 % auftreten, abhängig von Holzart, Partikelgröße, Lagerkonstruktion und Witterungsbedingungen. Verschiedene Ansätze, diese Verluste zu verringern, wie die Ernte und Trocknung ganzer Stämme oder eine technische Trocknung, brachten bislang keine zufriedenstellenden Ergebnisse.
Vor diesem Hintergrund haben Wissenschaftler des ATB in Zusammenarbeit mit der TU Dresden und dem Industriepartner Kluge GmbH ein neues System zur aktiven Belüftung von Pappelholzhackschnitzeln mit Umgebungsluft entwickelt und getestet. Die Kaltluftventilation wird in der Landwirtschaft bereits eingesetzt, beispielsweise zur Trocknung von Getreide oder Heu im Sommer. Eine der Herausforderung bei der Trocknung erntefrischer Pappelhackschnitzel besteht darin, unter Bedingungen des Frühjahrs zu trocknen, wenn die Fähigkeit der Umgebungsluft zur Aufnahme von Feuchtigkeit deutlich geringer ist als im Sommer.
Sensorgesteuerte Belüftung
Getestet wurde das neu entwickelte System aus Lüftungskanälen zur sensorgesteuerten Belüftung und Trocknung an zwei Haufen von Pappelhackschnitzeln mit einem Volumen von jeweils 90 Kubikmetern. Die Belüftung erfolgte in zwei Phasen: im Anschluss an die Ernte im März wurde Kaltluft zur Kühlung eingeblasen, unter den günstigeren Wetterbedingungen im April diente die Luft zur Trocknung. Der für die Hackschnitzellagerung typische hohe Temperaturanstieg unmittelbar nach der Einlagerung konnte durch das Einblasen kalter Umgebungsluft über nur 41 Stunden auf eine durchschnittliche Temperatur von 6,3 °C begrenzt werden. Mit weiteren 196 Stunden Gebläselaufzeit in Phase konnte der Feuchtegehalt im Stapel von 51,5 auf 11,9 % gesenkt werden. Der Energieaufwand für Kühlung und Trocknung betrug insgesamt 456 MJ pro Tonne Trockenmasse. Bei einem Gesamtbedarf an elektrischer Energie von 5.332 MJ pro Haufen wurde gegenüber den energetischen Verlusten an Brennwert ein mehr als sechsfacher thermischer Energievorteil von 35.233 MJ erreicht.
Belüftung bei kalten Außentemperaturen
„Um möglichst effizient zu kühlen, sollte die Kühlung des Stapels vorzugsweise bei Umgebungstemperaturen unter 0°C erfolgen. Dadurch lässt sich auch das Pilzwachstum nahezu vollständig verhindern“, ergänzt ATB-Wissenschaftler Dr. Carsten Lühr. „Aus unserer Sicht ist es wichtig, die Trocknung möglichst zügig bei möglichst langen täglichen Trocknungsintervallen durchzuführen. In unserem Versuch haben wir eine Restfeuchte von 12 % erreicht. Für die Verbrennung in Heizkesseln ist das nicht notwendig. Wir hätten die Trocknung früher beenden und damit Energie sparen können.“ Um künftig die Trocknung passgenau beenden zu können, werden die Wissenschaftler das System dahingehend weiterentwickeln, dass eine Steuerung des Gebläses auf Grundlage des aktuellen Trocknungsfortschritts möglich wird.
Der Einsatz mobiler, für vielseitige Trocknungszwecke wiederverwendbarer Lüftungskanäle könnte eine kostengünstige Alternative zum untersuchten stationären Belüftungssystem sein.
