Juni 2020
Zuinig en zorgvuldig gewassen drogen met warmtepomp
Opvallend werk
Bij de opslag van bloembollen, uien of aardappels is het nog heel gebruikelijk dat het vocht eruit wordt onttrokken met heaters of gasketels en veel ventilatielucht. Sjors Wagenaar van Wagenaar Koeltechniek uit Zwaagdijk ontwikkelde een warmtepomp-droogconfiguratie, die met de helft minder energie een beter product oplevert.
Sjors Wagenaar won met zijn innovatie de Koeltrofee 2020.. De West-Fries onderzocht tijdens zijn Master Energy en Process Technology aan de TU Delft hoe het drogen van landbouwproducten efficiënter kan. Nu nog verspillen agrarische ondernemers jaarlijks duizenden euro’s aan energie en productuitval. Dit kan worden opgelost door de inzet van een door data aangestuurde warmtepomp.
Droogrecepten
Het wetenschappelijk onderzoek van Wagenaar richtte zich op de interactie tussen een warmtepomp met het te drogen agrarische product, op basis van data-analyse. Door onderzoek en metingen ontwikkelde hij wiskundige modellen waarmee zogeheten ‘droogrecepten’ ontstaan. Zo kon hij de hoeveelheid, vochtinhoud en vocht-evenwichtscondities van het product vaststellen. Op basis van deze gegevens bepaalde Wagenaar de ideale configuratie van de warmtepomp-drooginstallatie met natuurlijk koudemiddel. Het resultaat bleek zeker de moeite waard: de energiebesparing ten opzichte van warmeluchtsystemen loopt op tot meer dan 50 procent. Het drogen van landbouwproducten met een warmtepomp is overigens niet nieuw. Op bescheiden schaal wordt het al toegepast in combinatie met condensdrogers die feitelijk een koude- en warmte-installatie in één zijn. Bij het droogproces wordt de lucht tot onder het condensatiepunt gebracht, waardoor veel vocht kan worden afgevoerd en de uien of bloembollen worden gedroogd. De warmte die vrijkomt bij het koelproces wordt met behulp van een warmtepomp weer gebruikt om het product op temperatuur te houden. Maar wat het drogen met een warmtepomp in de configuratie van Wagenaar tot een unieke innovatie maakte, is het onderzoek naar de interactie met het te drogen product. Daardoor kan de warmtepomp optimaal worden ingezet. Omdat bij de bewaring en koeling van bloembollen en landbouwproducten volgens Sjors Wagenaar vaak op gevoel wordt gewerkt, gaat veel energie verloren. Reden voor hem te zoeken naar aanknopingspunten om dit proces te optimaliseren. ‘De door mij voor de warmtepomp ontwikkelde numerieke wiskundige modellen, kunnen de vochtafgifte voor elk agrarisch product precies voorspellen. Deze modellen zijn gevalideerd met metingen bij verschillende droogwanden. Daardoor is het mogelijk om binnen wetenschappelijke marges de vochtafgifte van een kist vol product te voorspellen en een energiebesparing van meer dan 50 procent te bereiken.
Interpretatie
Maar in een bewaarschuur of koelcel die volhangt met sensoren om luchtvochtigheid en temperatuur te meten, kan een warmtepomp toch net zo nauwkeurig het klimaat aansturen? ‘Jazeker,’ zegt Wagenaar, ‘maar het gaat erom hoe de data moeten worden geïnterpreteerd. Snelheid, temperatuur en luchtcirculatie zijn parameters die het drooggedrag van het product beïnvloeden. Deze modellen helpen te begrijpen hoe het product reageert op variatie in deze parameters. Daardoor is niet alleen een energiebesparing van de helft mogelijk in vergelijking met warmeluchtsystemen, het product heeft ook minder te lijden van kwaliteitsverlies. Dus de productiekosten dalen niet alleen, ook de opbrengst stijgt door minder uitval.’
Test-droogkamer
In samenwerking met Agratechniek uit Anna-Paulowna ontwikkelt Wagenaar Koeltechniek de eerste test-droogkamer. Daar kunnen agrarische ondernemers ervaringen opdoen met de warmtepompdroger. Wagenaar: ‘Alle data die we verzamelen, koppelen we terug naar de wiskundige modellen om de nauwkeurigheid ervan te verhogen.’ De warmtepompoptimalisatie is wereldwijd toepasbaar en inmiddels mag de innovatie zich al in buitenlandse belangstelling verheugen. Zo wordt in Canada op dit moment een test-droogkamer gebouwd voor knoflook. Voor een opdrachtgever in de VS wordt in Nederland een project opgestart voor het drogen van medicinale canabis. ‘De energetische voordelen en daarmee de milieuwinst staan buiten kijf,’ zegt Wagenaar. ‘Dat is op de achterkant van een envelop te berekenen. Deze modellen brengen productkennis die ons dichter bij de agrarisch ondernemer brengt. Zo kun je een proces starten waarbij je nieuwe inzichten geeft over het product.’ Of dat ook kan leiden tot een commercieel succes, zal moeten blijken. Wagenaar: ‘Bij duurdere producten zal deze datagestuurde warmtepompdroging zich eerder terugverdienen dan bij een bulkproduct. Bij mijn onderzoek waren de modellen gebaseerd op de bewaring van bloembollen. Wat niettemin altijd overeind blijft, is de energiebesparing en het bieden van een full-electric oplossing.’
Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: Wagenaar Koeltechniek