Intern rapport

Intern rapport

Energibesparelse ved optimeret drift af gårdkorntørringsanlæg

Erik Fløjgaard Kristensen (red.)

Afdeling for Jordbrugsteknik, Danmarks JordbrugsForskning

Januar 2004 nr. 192

)NTERNRAPPORTNRsJANUAR

%NERGIBESPARELSEVEDOPTIMERETDRIFT AFGÍRDKORNT’RRINGSANLG

%RIK&L’JGAARD+RISTENSENRED

!FDELINGFOR*ORDBRUGSTEKNIK $ANMARKS*ORDBRUGS&ORSKNING

)NTERNERAPPORTERINDEHOLDERHOVEDSAGELIGTFORSK NINGSRESULTATEROGFORS’GSOPG’RELSERSOMPRIMRT HENVENDERSIGTIL$*&MEDARBEJDEREOGSAMARBEJDS PARTNERE2APPORTERNEKANLIGELEDESFUNGERESOM BILAGTILTEMAM’DER2APPORTERNEKANOGSÍBESKRIVE INTERNEFORHOLDOGRETNINGSLINIERFOR$*&

2APPORTERNEKOSTERIL’SSALGKRPRSTK (ENVENDELSETIL

$ANMARKS*ORDBRUGS&ORSKNING 0OSTBOKS4JELE 4LF

!LLE$*&SPUBLIKATIONERKANBESTILLESPÍNETTET

Forord

I Danmark er der næsten hvert år behov for at tørre en væsentlig del af det høstede korn. Meget af kornet tørres og lagres på gårdene. Her anvendes der i stor udstrækning lagertørringsanlæg.

Uhensigtsmæssig eller mangelfuld styring af tørreprocessen i disse anlæg giver anledning til uensartet tørring af kornet. Ofte er vandindholdet efter tørring højt i det øverste kornlag, mens der er sket en overtørring i bunden af siloen. Fugtigt korn i det øverste lag kan danne grundlag for vækst af skadelige svampe, mens overtørring er uheldigt, energimæssigt såvel som prismæssigt, hvis kornet skal sælges.

Skønsmæssigt anvendes der på gårdene i et gennemsnitsår 50 GWh (svarende til 180 TJ) el til drift af blæsere og 100-150 TJ anden energi til opvarmning af tørreluften ved korntørring. I år med ugunstige vejrforhold er såvel tørringsbehovet som energiforbruget væsentligt større.

Med støtte fra Miljø- og Energiministeriet har Danmarks JordbrugsForskning, Afdeling for Jord- brugsteknik (Bygholm), Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret og Teknologisk Institut i sam- arbejde med firmaet DanCorn A/S gennemført et projekt, hvor der fokuseres på de tekniske mulig- heder for at optimere tørreprocessen i et lagertørringsanlæg.

Målet har været at dokumentere og demonstrere det energiøkonomiske potentiale ved korrekt tør- ringsstrategi og bedre udnyttelse af de eksisterende systemer og beregningsmodeller til styring af tørringsforløbet i et lagertørringsanlæg.

Som afslutning på projektet afholdtes der i januar 2004 et temamøde vedr. korntørring. Ved tema- mødet blev den grundlæggende korntørringsteori gennemgået og projektets resultater præsenteret, herunder målinger af energiforbrug ved korntørring i praksis samt modelberegninger over energi- sparemuligheder ved optimal drift og styring af et korntørreri. Endvidere var der fokus på alternati- ve korntørrings- og -opbevaringssystemer samt på økonomien ved korntørring og lagring.

Denne rapport indeholder indlæg fra temamødet afholdt på Scandic Hotel, Bygholm Park den 7. ja- nuar 2004.

Indhold

Side Tørring af korn i lagertørringsanlæg... 4 Erik Fløjgaard Kristensen, Danmarks JordbrugsForskning, Afdeling for Jordbrugsteknik

Energiforbrug ved tørring, målinger fra praksis... 10 Erik Fløjgaard Kristensen, Danmarks JordbrugsForskning, Afdeling for Jordbrugsteknik

Økonomi i forskellige tørrings- og lagringssystemer... 13 Jørgen Pedersen, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret

Strategi for korrekt og energibesparende korntørring... 20 Søren Gundtoft, Ingeniørhøjskolen i Århus

Stålsiloer anvendt til tørring og opbevaring af korn... 25 Jens Johnsen Høy, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret

Tørring af korn i lagertørringsanlæg

Erik Fløjgaard Kristensen, Forskningscenter Bygholm, Postboks 536, 8700 Horsens E-mail:erikf.kristensen@agrsci.dk, Tlf. 7629 6032

For at sikre en god kvalitet af kornet samtidig med, at tørringsomkostningerne holdes på et minimum, kræves der omtanke og styring af tørringsforløbet. Forkert eller manglende styring af tørreprocessen vil føre til en uensartet tørring. Ofte ses der, som resultat heraf, et højt vandindhold i de øverste kornlag, mens kornet i siloens bund er meget tørt. Fugtigt korn øverst i siloen kan føre til vækst af skadelige svampe, hvis kornet skal opbevares over længere tid, mens overtørring i bunden har krævet et unødigt stort energiforbrug.

Der findes automatiske blæser- og varmestyringer, som kan være en væsentlig hjælp til at sikre bedst mulig drift af tørringsanlægget. En væsentlig faktor er dog, hvordan styringsautomatikken bruges – hvornår startes anlægget, hvilken værdi for fugtighed skal hygrostaten indstilles på, skal der tilsættes varme og i bekræftende fald hvornår? I det følgende beskrives tørringsprincippet, grundregler for dimensionering af anlæg samt funktionen af styringssystemer.

Opbygning af plantørreri

Karakteristisk for plantørringsanlæg er, at samme silo anvendes til både tørring og lagring. Der sker ikke nogen blanding af kornet under eller efter tørringen, og derfor er det nødvendigt at sikre et lavt vandindhold overalt i siloen ved hjælp af selve tørreprocessen.

For at udnytte luftens tørreevne skal blæsere og kanalsystem dimensioneres korrekt. Blæseren skal kunne yde et tilstrækkeligt tryk til at presse tørreluften gennem kanaler og kornlag. Den skal yde en luftmængde, som passer til tørreopgaven, således at der er det rette forhold mellem kornmængde og tørreluft, hvorved der sikres en god udnyttelse af luftens tørreevne. For at undgå et unødigt strøm- forbrug skal blæserne have en høj nyttevirkningsgrad.

Kanaldimensioner

Den specifikke luftmængde i lagertørringsanlæg bør være 150-350 m³/h pr. ton korn. Den højeste værdi er gældende for meget fugtigt korn. Til anlæg, hvor kornet indlægges i 2-3 meters højde og vandprocen- ten er under 20 %, er en luftmængde svarende til 360 m³/h pr. m² gulv passende. Det svarer til en luftha- stighed på 0,1 m/s. For at sikre en ensartet luftfordeling i tørreriet bør der anvendes forholdsvis lave lufthastigheder i kanaler. Dette opnås ved at vælge kanaler med stort tværsnitsareal. I hovedkanalen bør lufthastigheden ikke overstige 6 m/s. Yder blæseren eksempelvis 24.000 m³/h, betyder det, at kanalens tværsnitsareal skal være mindst 1,1 m² [(24.000 m³/h)/(3.600 s u 6 m/s) = 1,1m²]. Af praktiske årsager bør hovedkanalen i øvrigt altid vælges så stor, at det er muligt at gå oprejst inde i den.

I sidekanalerne kan der tillades højere hastigheder på op til 10 m/s. Ved større hastigheder vil der være en væsentlig uensartet luftfordeling på langs af kanalerne, således at den største luft- mængde forekommer længst væk fra hovedkanalen. Anvendes traditionelle rundbuekanaler med et tværsnitsareal på 900 cm² og en kanalafstand på 1 m, får man en maksimal kanallængde på 9 m [(10 m/s u 0,09 m²u 3.600s)/( 360 m³/h) = 9 m].

Blæser

Blæseren skal overvinde det modtryk, der forekommer, når luften presses gennem kanalsystem og det

Figur 1. Kurve over modtryk i korn, raps og ærter ved forskellig lufthastighed (luftmængde) I traditionelle, veldimensionerede anlæg vil der forekomme et tryktab i kanaler og indblæsningsriste i størrelsesordnen 100-200 Pa. Det modtryk, som vil forekomme ved tørring af byg, lagret i 2,5 meters højde med en luftmængde på til 360 m³/h pr. m² gulv, svarende til en lufthastighed på 0,1 m/s, vil således være ca. 900 Pa (2,5 u 300 Pa + 150 Pa). Den nødvendige tørreluftmængde og det beregnede modtryk er de krav, blæseren skal kunne opfylde. Blæserens egenskaber fremgår af dens karakteristik, som viser forholdet mellem modtryk og luftmængde. Det er vigtig, at der vælges en blæser med høj nyttevirkning inden for det interval, hvor den skal anvendes.

Varmekilde

For at sikre en hurtig nedtørring og mulighed for tørring i perioder med ugunstigt vejr vil det være hensigtsmæssig at kunne foretage en svag opvarmning af tørreluften (4-5 qC). Varmekildens kapacitet (Q) bestemmes af tørringsanlæggets luftydelse og af, hvor stor en opvarmning der ønskes

Q = L u cpuǻt (W) hvor L = luftmængde (m³/s)

cp = luftens varmefylde (J/m³ u qC). (for luft er cp ca.1,2 kJ/m³ u qC) ǻt = temperaturstigning (qC).

Eksempelvis kræver et anlæg med en luftydelse på 24.000 m³ pr. time ved en opvarmning af luften på 4qC således en varmekilde på (24.000/3.600) m³/s u 1.200 J/m³u qCu 4qC = 32 kW (28.000 kcal/h).

Tørringsprocessen i et plantørreri

Det grundlæggende tørringsprincip er, at luften vil have en tørrende effekt, når den blæses gennem kornet. I perioder med fugtig luft, f.eks. om natten og i perioder med regn og ustadigt vejr, skal der anvendes en svag varmetilsætning, typisk 3-6 °C, for at opnå tørring. Er der ikke mulighed for varmetilsætning, må blæseren stoppes i perioder med fugtigt vejr.

10 100 1000 10000

0,01 0,1 1

Lufthastighed, m/s

Tryktab pr m. afgrøde, Pa/m.

Raps

Byg Hvede

Ærter

Kornets vandindhold og luftens relative fugtighed indstiller sig i et bestemt ligevægtsforhold. Kornet tørres ved at blive gennemblæst af luft, som har en relativ luftfugtighed, der er lavere end værdien svarende til kornets vandindhold. Ligevægtsforholdet for byg ved forskellige temperaturer er vist i figur 2.

Figur 2. Ligevægtsforhold mellem luftens fugtighed og vandindholdet i korn. Den viste kurve er for byg. I praksis kan kurven også anvendes for hvede, da der kun er minimale forskelle i ligevægtsforholdet gældende for byg og hvede

Af figur 2 fremgår det, at det ved en temperatur på 20 °C og en relativ luftfugtighed på 70 % er muligt at tørre korn til et slutvandindhold på 15 %. For andre afgrøder som græsfrø, raps og ærter findes der tilsvarende kurver og tabeller over ligevægtsvandindhold.

Nedtørringshastigheden og tørringsøkonomien er meget afhængige af udeluftens tørreevne, dvs.

vejret i tørreperioden, styring af anlægget med hensyn til start og stop af blæser samt brug af varmetilsætning. I en varm og tør periode kan tørringen ske med et lavt energiforbrug. Omvendt vil energiforbrug og tørringsomkostninger stige i perioder med koldt og fugtigt vejr. August er generelt den måned, hvor vejret byder på de bedste forhold for tørring. Senere vil der kun være et begrænset antal timer, hvor udeluftens relative fugtighed vil være under 70 % og korn dermed kan tørres til et slutvandindhold på under 15 % uden opvarmning af luften.

Tørrekapacitet

Tørringen starter i kornet i siloens bund, hvor tørreluften afkøles og optager fugt, svarende til

ligevægtsvandindholdet. I takt med, at det nederste kornlag tørres, bevæger tørrezonen sig op gennem kornlagene, og ved afslutningen af tørringen vil den relative luftfugtighed i luften, som blæses ud af kornet, falde til værdien for ligvægtsvandindholdet for tørt korn. Ved en temperatur på 15 °C vil afgangsluftens fugtighed være 70 %, når vandindholdet i det øverste kornlag har nået et vandindhold på 15-16 %.

Ligevægtsvandindhold for korn

8 10 12 14 16 18 20 22

40 50 60 70 80 90 100

Luftens relative fugtighed, %

Vandindhold, % _{Temp. 10°C}

Temp. 20°C Temp. 30°C

Hvor meget vand, der kan fjernes pr. m³ luft, der blæses gennem kornet, afhænger af luftens temperatur og fugtighed samt kornets vandindhold. Til at bestemme, hvor meget vand der fjernes, anvendes et IX- diagram, som vist i figur 3 og ligevægtsvandindholdet vist i figur 2.

Figur 3. Tørringsforløb vist i IX-diagram. Pkt. A er udeluften. Fra pkt. A til B opvarmes tørreluften 5 °C. Fra pkt. B til C passerer tørreluften gennem kornet, og der optages fugt, indtil ligevægtsvandindholdet nås (pkt. C). Luften har i alt optaget 1,6 gram vand pr. kg luft (10,3 g/kg-8,7 g/kg).

Den samlede vandmængde, som skal fjernes ved tørringen, svarende til tørresvindet, kan beregnes efter nedenstående formel:

2 100

) 2 1 (

u u u N M

u

hvor N = Fjernet vandmængde (tørresvind), kg M = Vægt af korn før tørring, kg

u1 = Vandindhold før tørring, % u2 = Vandindhold efter tørring, %

X, Vandindhold [g/kg]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

I, Energi [kJ/kg] ogLufttemperatur [°C]

10 20 30

40 50 60

0 5 10 15 20 25 30

10090%% 80% 70% 60% 50%

40% 30%

20% 10%

C B

A

I,x-Diagram for moist air M.J. Skovrup & H.V. Holm.

DTU, Dep. of Energy Engineering

Luftfugtighed [%]

X, Vandindhold [g/kg]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

I, Energi [kJ/kg] ogLufttemperatur [°C]

10 20 30

40 50 60

0 5 10 15 20 25 30

10090%% 80% 70% 60% 50%

40% 30%

20% 10%

C B

A

I,x-Diagram for moist air M.J. Skovrup & H.V. Holm.

DTU, Dep. of Energy Engineering

Luftfugtighed [%]

Styringsmetoder og -automatik Koldlufttørring

Ved at udnytte de perioder, hvor den relative luftfugtighed i udeluften er lav, er det muligt at tørre korn uden opvarmning af tørreluften. Blæseren startes og stoppes afhængig af, hvornår der er mulighed for tørring. Det kan styres manuelt, men i praksis er det besværligt at sikre en effektiv drift, og derfor bruges ofte en automatisk styring af blæseren. Blæseren startes og stoppes her på baggrund af et signal fra en hygrostat, indstillet til en værdi svarende til det ønskede vandindhold i kornet. Hygrostaten placeres i det fri, således at den måler fugtigheden i den luft, blæseren suger ind.

En ulempe ved koldlufttørring er, at tørretiden bliver lang, særlig i år med sen høst og ugunstige vejr- forhold. Metoden er primært aktuel, hvor kornet er til eget forbrug, og hvor der kun er behov for at tørre et enkelt eller få partier på anlægget.

Varmetilsætning

Ønskes der en større kapacitet, anvendes en let opvarmning af tørreluften. Ved anlæg med

varmetilsætning er det muligt at nå det ønskede slutvandindhold, uafhængigt af udeluftens fugtighed.

Ved ukritisk opvarmning af tørreluften er der risiko for, at kornet i bunden af siloen overtørres, inden kornet øverst i siloen er tørret ned til et lagerfast vandindhold. Én grads opvarmning af luften sænker den relative luftfugtighed med ca. 5 procentenheder. Er udeluftens relative fugtighed f.eks. 90 %, vil en 5 °C opvarmning sænke luftfugtigheden til 65 %, svarende til et ligevægtsvandindhold i byg på ca.

14 %.

Der kan her med fordel anvendes styringsautomatik. Den mest udbredte metode er hygrostatstyret varmetilsætning. Via et signal fra en hygrostat starter varmetilsætningen, når luftfugtigheden overstiger en forudindstillet værdi, og afbrydes igen, når der ikke længere er behov for opvarmning. Blæseren er konstant i drift, og kun i de perioder, hvor udeluftens relative fugtighed er for høj, opvarmes

tørreluften. Varmekilden skal kunne opvarme luften med ca. 5 °C for at sikre tørreevnen i de fugtige perioder.

Hygrostaten, som styrer varmetilsætningen, anbringes i hovedkanalen, således at der måles på og styres efter luftfugtigheden i luften, umiddelbart inden den blæses ind i kornet. Herved er der automatisk taget højde for den opvarmning af luften, som sker i blæseren.

En anden mulighed er termostatstyret varmetilsætning. Ved denne metode udnyttes det, at luftens absolutte vandindhold (gram vand pr. m³) er næsten konstant døgnet rundt i tørreperioden. Hermed vil en given temperatur altid svare til en bestemt relativ luftfugtighed. Via et signal fra en termoføler tilkobles der varme, når temperaturen falder under en indstillet værdi, f.eks. 20 °C. Falder

udetemperaturen så meget, at det ikke er muligt at opretholde den indstillede temperatur, stoppes anlægget. Når det igen bliver muligt at nå den indstillede temperatur, startes blæser og varmekilde.

Varmen frakobles herefter i takt med, at temperaturen atter stiger til den indstillede værdi. Ved denne metode undgås store temperatursvingninger i kornet. En fordel ved systemet er, at temperaturfølerne er præcise og holdbare.

Køling

For at opnå en sikker lagring af kornet kræves der både et lavt vandindhold og en lav temperatur. Det er derfor vigtig at køle kornet efter tørringen. Som hovedregel bør der blæses med kold udeluft, når lufttemperaturen er 5 °C under korntemperaturen. Ved en luftmængde på 360 m³/h pr. m² gulv er den nødvendige køletid ca. 3 timer pr. meter korn i siloen.

Vigtige regler ved tørring i et plantørreri.

Der er et væsentligt energisparepotentiale ved korrekt drift af lagertørringsanlæg. Automatiske styresystemer kan ved korrekt brug sikre en god kornkvalitet og en energiøkonomisk tørring. Som hovedregel gælder følgende:

x Tørringen startes straks efter høst

x For anlæg med hygrostatstyring stilles hygrostaten som hovedregel på 70 %. Ved tørring i en periode med gunstige tørreforhold – en varm og tør periode i august – kan der med fordel anvendes en hygrostatindstilling på 80 %.

x I oktober/november tørres der med konstant varmetilsætning

x Ved veldimensionerede anlæg kan der tilsættes svag varme fra tørringens start, uanset vand- procent (lufthastighed minimum 0,1 m/s, svarende til 360 m³ pr. time pr. m² gulv)

x Koldlufttørring er kun aktuel ved tidlig høst og, hvor der ikke er behov for hurtigt at nedtør- re mange korn- eller frøpartier på det samme anlæg

x Tørringen skal stoppes, når den relative luftfugtighed i afgangsluften er under 70 % x Kornet køles, når udetemperatur er 5 °C under kornets temperatur

x Køletiden er ca. 3 timer pr. meter korn for nedkøling af kornet til lufttemperaturen.

Energiforbrug ved tørring, målinger fra praksis

Erik Fløjgaard Kristensen, Forskningscenter Bygholm, Postboks 536, 8700 Horsens E-mail: erikf.kristensen@agrsci.dk,Tlf. 7629 6032

Undersøgelsens omfang

På 20 lagertørringsanlæg er det faktiske energiforbrug registreret i forhold til den nedtørring af kor- net, der er forekommet. De 11 af anlæggene var ikke forsynet med automatik til styring af blæser eller varmekilde, hvorimod de resterende 9 anlæg var udstyret med automatiske styreenheder af for- skellig type og fabrikat. Blæserne var af forskellig størrelse og fabrikat. Mærkeeffekten varierede fra 4 til 22,5 kW. På nogle af anlæggene er der målt energiforbrug ved tørring af flere kornpartier.

Der er således målt energiforbrug ved nedtørring af i alt 48 kornpartier, hvoraf de 32 er tørret med uopvarmet tørreluft. 35 af kornpartierne blev tørret på anlæg med styringsautomatik.

Nedtørringen er bestemt på grundlag af vandbestemmelse i repræsentativt udtagne prøver. Strøm- forbruget til drift af tørreblæserne er registreret med separate kWh-målere, monteret på anlæggene.

Eventuelt energiforbrug til opvarmning af tørreluften er registreret på forskellig vis, afhængig af varmekilden. Hvor der er anvendt en olieovn/brænder, er det direkte olieforbrug målt. Er der an- vendt opvarmning fra fastbrændselsfyr (halmfyr), og har der ikke været varmeforbrug til andre for- mål i tørreperioden, er det konkrete brændselsforbrug blevet anvendt. Ved øvrige anlæg med kalori- fere er varmeforbruget beregnet på grundlag af temperaturstigningen og luftmængden.

Registreringerne er primært foretaget af de deltagende landmænd, idet de har udfyldt skemaer med oplysninger om driftsperioder samt strøm og andet energiforbrug i de enkelte perioder.

Ved 4 anlæg – 2 anlæg med styringsautomatik og 2 uden automatik – er tørringsforløbet fulgt nøje.

På disse anlæg er der gennem tørreperioden, ved brug af dataloggere, løbende målt temperatur og relativ luftfugtighed i indgangsluften (udeluft), luften i hovedkanalen og i luften, som blæses ud af kornet. Ligeledes er der gennem perioden systematisk udtaget prøver og bestemt vandindhold i tre dybder i kornlaget (top, midt og bund).

Måleresultater

På grund af gunstige høstbetingelser i år 2002, hvor målingerne blev gennemført, var vandindholdet ret lavt. Ved anlæggene med automatik var kornets vandindhold før tørring således kun 16,1 % i gennemsnit. Nedtørringen var på 1,9 procentenheder. Kornmængden pr. parti var i gennemsnit 931 hkg. Ved anlæggene uden automatik til styring var startvandindholdet i gennemsnit 15,5 % og nedtørringen 1,0 procentenhed. Kornmængden var her i gennemsnit 1380 hkg pr. parti.

I tabel 1 og 2 er vist resultater fra registreringerne hos landmændene.

Tabel 1. Lagertørringsanlæg uden styringsautomatik

Antal kornpartier i alt Stk.

Opvarmet tørreluft Stk.

Min. Maks. Gennemsnit

Kornmængde hkg 372 4800 1380

Luftmængde m³/h 15000 42000 24500

Luftmængde m³/(h x ton) 77 556 261

Vandindhold før tørring % 14,3 17,5 15,5

Vandindhold efter tørring % 13,2 16,8 14,5

Min. Maks. Gennemsnit

El til drift af blæser kWh 215 2888 1054

El pr kg fordampet vand MJ/kg 1 10,62 3,52

Varme pr kg fordampet vand MJ/kg 0 16,41 1,49

Energi i alt pr kg fordampet vand MJ/kg 1,3 19,66 5

El pr kg fordampet vand ¹⁾ MJ/kg 2,01

Varme pr kg fordampet vand¹⁾ MJ/kg 2,33

Energi i alt pr kg fordampet vand¹⁾ MJ/kg 4,34

1) Energiforbruget korrigeret i forhold til nedtørringen regnet som fordampet vandmængde.

13

3

Energiforbrug

Tabel 2. Lagertørringsanlæg med styringsautomatik

Antal kornpartier i alt Stk.

Antal kornpartier. Opvarmet tørreluft Stk.

Min. Maks. Gennemsnit

Kornmængde hkg 175 6500 931

Luftmængde m³/h 15000 46000 21000

Luftmængde m³/(h x ton) 122 1057 365

Vandindhold før tørring % 12,7 19,5 16,1

Vandindhold efter tørring % 12,7 16 14,2

Min. Maks. Gennemsnit

El til drift af blæser kWh 198 9543 1709

El pr kg fordampet vand MJ/kg 0,26 26,08 4,89

Varme pr kg fordampet vand MJ/kg 0 17,65 1,42

Energi i alt pr kg fordampet vand MJ/kg 0,26 35,57 6,3

El pr kg fordampet vand ¹⁾ MJ/kg 3,52

Varme pr kg fordampet vand¹⁾ MJ/kg 1

Energi i alt pr kg fordampet vand¹⁾ MJ/kg 4,52

1) Energiforbruget korrigeret i forhold til nedtørringen regnet som fordampet vandmængde.

Energiforbrug

35

13

Der har været stor variation i energiforbruget, og i gennemsnit har forbruget været ca. 4,5 MJ pr. kg fordampet vand for både anlæg med automatik og for manuelt styrede anlæg. At der ved målingerne i praksis ikke blev målt lavere energiforbrug ved anlæggene med automatik, kan skyldes, at land- mændene har været gode til at udnytte det gunstige vejr til tørring uden behov for tilsætning af var- me. De landmænd, som har anvendt anlæg uden styringsautomatik, har i de fleste tilfælde kun tørret ét parti korn på anlægget og har derfor haft et stort antal ”gode” tørringstimer til rådighed. Under 25 % af landmændene har anvendt opvarmet tørreluft. For anlæggene med automatik er der i sam- me tidsperiode blevet tørret langt flere kornpartier. I år med stort tørringsbehov og færre ”gode” tør- ringstimer til rådighed, vil det specielt for de manuelt styrede anlæg være vanskeligt at opnå så gode resultater, som der blev opnået ved denne undersøgelse, da det vil være nødvendigt at tørre i perio- der med mere fugtig udeluft.

Den automatik til blæserstyring, som er indgået i projektet, har været baseret på signal fra en eller flere hygrostater. Målingerne i praksis har vist, at der forekommer endog meget store unøjagtighe- der for flere af de anvendte hygrostater. Afvigelserne har i flere tilfælde været på over 10 procent- enheder ved måling af luftens relative fugtighed. En så stor afvigelse er meget væsentlig for tør- ringsforløbet. Der er således et stort behov for indførelse af regelmæssige kalibreringsrutiner af de hygrometre, som anvendes i styringerne, eller for nye typer hygrostater, som er mere stabile.

° Byggeri og Teknik

Økonomi i forskellige tørrings- og lagringssystemer v/Jørgen Pedersen

Korn og korntørring i Danmark

xÅrligt kornudbytte på 8-10 mill. ton xI gennemsnit tørres 1/3 hvert år x1 mill. ton tørres på gårdene xEgen tørring – er det risikofrit? xBesparelse i forhold til grovvareselskabet xVisse år stor fortjeneste ved egen tørring og opbevaring

Er der p en g e i selv at tørre korn? Besparelser på flere områder:

xMindre tørringssvind i forhold til grovvareselskab xIngen transportomkostninger til/fra grovvareselskab xLagersvind? - stort set intet på eget lager xIngen lagerleje på egen bedrift xPrisstigning ved salg – nogle år ingen, andre år stor

Lagersvind, lagerleje og fragt Grovvareselskabet tager sig betalt for:

xLagersvind xTypisk 1% - men måske helt op til 2% xSvind fra lagerfast korn er minimal xGodt nedtørret korn på eget lager svinder ikke xLagerleje xTypisk 1,00 – 1,50 kr. pr. måned xTransport xCa. 3 kr. pr. hkg – hver vej

° Byggeri og Teknik

° Byggeri og Teknik

Tørresvind – 1,5% kontra 1,2%

80859095

100 151617181920212223 Vandprocent

Kg efte r tør ring

1,50% 1,20%

Tørringstakster

Vandprocent ved mopdtagelseFoderkornMaltbyg Eksporthvede BrødkornFoderkornMaltbyg Eksporthvede Brødkorn 14,6-15,00,003,550,003,55 15,1-15,52,704,253,354,25 15,6-16,03,204,954,004,95 16,1-16,53,755,654,655,65 16,6-17,04,256,355,306,35 17,1-17,54,757,005,957,00 17,6-18,05,257,656,557,65 18,1-18,55,758,307,158,30 18,6-19,06,258,957,758,95 19,1-19,56,709,608,359,60 19,6-20,07,2010,258,9510,25

B2B-AgroDLGTørringstakster, kr. pr hkg

Priser på tørring

02468

10

15,1 16 17 18 19 20

Vandprocent

Kr/h kg

Årsvariation i salgspris - byg

6065707580859095100

Au g

Ok t De c

Fe b r Ap n Ju

1998-99 1999-00 2000-01 2001-02 2002-03

° Byggeri og Teknik

Årsvariation i salgspris - hvede

60708090100110

g Au kt O De c

Feb r Ap

Jun

1998-99 1999-00 2000-01 2001-02 2002-03

Kor n p riser 1998-2003

7274767880828486889092

g Au p Se Okt No v

ec D n Ja b Fe Ma r r Ap Ma j n Ju l Ju

Byg Hvede

Tidsforbrug til tørringsanlæg

10.000 hkgPlanlagerStålsiloGastæt Vedligehold1-21-21-2 Rengøring10-155-63-4 Indlægning2-41-21-2 Tømning5-63-43-4 I alt221210 Kr. pr. hkg0,330,180,15

Udvalgte silotyper

x

Lagertørringsanlæg

x

Stålsiloer

x

Gastæt silo

° Byggeri og Teknik

° Byggeri og Teknik

Lagertørringsanlæg

Fast bund Vægge Hovedkanal Sidekanaler Blæser + varmekilde Transportanlæg Styring Ledig bygning?

Stålsilo – ” amerikanersilo”

Står udendørs Kræver eget fundament Blæser + varmekilde Fyldesnegl +/- omrøring Beskyttelse mod tæring

Gastæt silo

Står udendørs Kornet skal ikke tørres Kun til foderkorn Risiko for implodering Årlig tjek for tæthed Tilsætning af CO2

Fælles forudsætnin g er

xLevetid for silo:20 år xRestværdi - silo: ? xLevetid for tørreri: 10 år xRestværdi - tørreri: 0 kr. xÅrlig vedligehold:1000 kr. xPris på korn i høst: 80 kr. pr hkg xPrisstigning: 10 kr. pr hkg xÅrlig rente: 6% p.a. xEgen timeløn: 150 kr.

° Byggeri og Teknik

CO

2

til gastæt silo

x

20 eller 40 kg flaske: 8 kr. pr. kg

x

Kugletank, 325 kg: 7 kr. pr. kg

x

(Stationær tank, 10 ton: 2,5-3 kr. pr. kg)

x

Anbefaling: ½ kg CO

2

pr. m

3

silorum

x

325 kg. CO

2

rækker til 650 m

3

= 4875 hkg

x

Pris pr. hkg hvede = 0,47 kr.

Sparede tørringsomkostninger

xVandprocent før tørring: 17% xBasis vandprocent: 15% xStartpris ved grovvaren: 3 kr. xTørringstakst: 1,20 kr. pr. % vand xEvt. rabat: 10% xTørresvind: 1,5% pr. % vand xLagersvind: ? xTørringsomkostning: 4,86 kr. pr. hkg xEgen tørring koster: 1 kr. pr. hkg (kun energi)

”Spildte” omkostninger

Kr. pr. hkgTørt kornKorn, 17%Tørt kornKorn, 17% Tørringstakst05,3005,30 Øget tørresvind00,4800,48 Lagerleje6,006,0000 Lagersvind0,800,8000 Prisstigning høst-forår Transport3-63-6 Forrentning af korn2.002.0000 I altca. 13ca. 19ca. 12ca. 18

Oplagring på grovvare kontra salg i høst Oplagret på grovvareSalg i Høst 10-1510-15

Omkostninger ved anlægget

Kr. pr. hkg500010.000500010.000500010.000 F & A, 100%6,515,547,384,857,146,18 F & A, 70%9,307,9110,546,9310,208,83 Drift0,570,330,300,180,270,15 Energi til tørring1,001,001,101,1000 CO2----0,470,47 I alt, 100 % udnyttelse8,086,878,786,137,886,80 I alt 70% udnyttelse10,879,2411,948,2110,809,31

PlanlagerStålsiloGastæt silo

Omkostninger til etablering og drift af anlæg, 2% nedtørring

° Byggeri og Teknik

° Byggeri og Teknik

Beregn selv omkostningerne

xPåwww.landscentret.dk kan du finde et regneark vedr. omkostninger til korntørring xDer kan regnes på: xPlanlagertørringanlæg xStålsilo xGastæt silo xViser om der kan forventes en fortjeneste

Siloer på tværs – 5000 hkg

Kr. pr. hkg oplagretPlanlagerStålsiloGastæt silo F & A af silo og tørreri-6,51-7,38-7,14 Variable omkostn.-0,56-0,44-0,41 Drift af tørreri-1,00-1,100 CO2---0,47 Sparede udgifter til GV5,345,345,34 Forrentn. af bundet kap.-2,00-2,00-2,00 Prisstigning6,006,006,00 Rest til risiko og fortjenst.1,270,421,32 I alt kr. pr år635021006.600

Økonomi for silo/lager på 5000 hkg, incl. tørreri

Siloer på tværs – 10.000 hkg

Kr. pr. hkg oplagretPlanlagerStålsiloGastæt silo F & A af silo og tørreri-5,54-4,85-6,18 Variable omkostn.-0,43-0,28-0,25 Drift af tørreri-1,00-1,100 CO2---0,47 Sparede udgifter til GV5,345,345,34 Forrentn. af bundet kap.-2,00-2,00-2,00 Prisstigning6,006,006,00 Rest til risiko og fortjenst.2,373,112,44 I alt kr. pr år23.70031.10024.400

Økonomi for silo/lager på 10.000 hkg, incl. tørreri

Siloer på tværs – 15.000 hkg

Kr. pr. hkg oplagretPlanlagerStålsiloGastæt silo F & A af silo og tørreri-4,83-4,40-6,70 Variable omkostn.-0,37-0,21-0,19 Drift af tørreri-1,00-1,100 CO2---0,47 Sparede udgifter til GV5,345,345,34 Forrentn. af bundet kap.-2,00-2,00-2,00 Prisstigning6,006,006,00 Rest til risiko og fortjenst.3,143,631,98 I alt kr. pr år47.10054.45029.700

Økonomi for silo/lager på 15.000 hkg, incl. tørreri

° Byggeri og Teknik

Priser på udstyr

x

370.000 kr. for silo og udstyr

x

90.000 kr. for montering

x

70.000 for fundament

x

25.000 kr. for elektrikerarbejde

x

10.000 kr. for styresystem

x

I alt ca. 565.000 kr.

xKapacitet på 9170 hkg hvede (7 m kornhøjde) xOmrørsystem: x3 lodrette snegle á 1,5 kW x0,09 kW gearmotor – flytter sneglene xTømmesystem xUdtrækkersnegl, lodret snegl, fejesnegl – 7,5 + 11 kW xMellemtryks-tørreblæser på 18,5 kW xVarmekanon 135.000 kkalorier/time net. (17,5 l/h) xFyldesnegl 10”, 21,5 m, 100 t/time, traktortrukken xKornspreder 1,1 kW

Stålsilo - eksempel

° Byggeri og Teknik

° Byggeri og Teknik

Ekstra energi til stålsilo

x

3 omrørersnegle á 1.5 kW

x

1 gearmotor på 0,09 kW

x

Eksempel:

xOmrørersystemet kører i 14 dage – i alt xEl-forbrug bliver 4,59 kW x 24 h x 14 dage = 1542 kWh xkWh-pris: 0,65 kr. pr. kWh (efter refusion af afgifter) xEl-omkostning: ca. 1000 kr. x

Ekstra energiomkostning: ca. 10 øre pr. hkg Vurdering af økonomi

Kr. pr. hkg oplagret F & A af silo og tørreri-5,37 Variable omkostn.-0,28 Drift af tørreri-1,10 Sparede udgifter til GV5,34 Forrentn. af bundet kap.-2,00 Prisstigning6,00 Rest til risiko og fortjenst.2,59 I alt kr. pr. år23.750

Økonomi for silo/lager på 9170 hkg, incl. tørreri

Skal jeg vælge at tørre selv???

x

Vurdér nøje:

xNøgletal for investering xÆndringer i driftsomkostninger x

Dertil skal der også kigges på:

xMulighed for at sikre kornet – sundt og lagerfast xLyst og evne til at følge markedet xUdnyttelse af maskinpark – f.eks høste tidligere

x

Rente på 6 pct. p.a.

x

Oplagring i fem måneder – prisstigning 6 kr.

x

Levetid for silo og tørreri:

x20 år for silo inc. udstyr x10 år for tørreri x

Restværdi:

x75.000 kr. for silo

Vurdering af økonomi

Strategi for korrekt og energibesparende korntørring Søren Gundtoft, Ingeniørhøjskolen i Århus. E-mail: sgt@m.iha.dk

Korntørring i plantørringsanlæg og Ix-diagrammet for fugtig luft

I plantørringsanlæg udnytter man, at luften i de sene sommermåneder har en naturlig tørreevne, dvs.

at luftens relative fugtighed er så lav, at man kan tørre kornet ved gennemblæsning med luften, evt.

suppleret med nogen forvarmning af luften (3-5 °C) i natte- og morgentimerne.

Dette notat indeholder en kortfattet beskrivelse af luftens tilstandsdiagram, Ix-diagrammet, idet for- ståelsen heraf er et væsentligt element i arbejdet med energioptimering af plantørringsanlæg.

Luftens tilstande

Luftens tilstand kan beskrives ved et antal tilstandsstørrelser, se tabel 1.

Tabel 1. Luftens tilstandsstørrelser

Navn Enhed Symbol Ix-diagram – se figur 1

Temperatur Relativ fugtighed Vandindhold Varmeindhold Dugpunkt Vådtemperatur

°C

% kg/kg kJ/kg

°C

°C

t RH

x I tdug

t_våd

Blå kurver, næsten vandrette Grønne, buede kurver

x-aksen (kg vanddamp pr. kg tør luft) y-aksen, røde og skrå kurver

Aflæses lodret under punktet

Aflæses skråt nedad til højre for punktet Massefylden af luft kan, med passende nøjagtighed, i forbindelse med plantørringsanlæg sættes til 1,2 kg/m³.

Ix-diagrammet

I et Ix-diagram kan man finde sammenhængen mellem de forskellige tilstandsstørrelser, se dia- grammet i figur 1. Det sorte punkt i diagrammet viser tilstanden t = 18,5 °C og RH = 60 %.

Eksempel 1: Kendes t og RH, kan de øvrige tilstande aflæses i diagrammet: Med det viste punkt i figur 1 ses, at x = 0,0080 kg/kg. Den våde temperatur, tvåd, aflæses, hvor den skrå I-kurve, som går gennem punktet, skærer kurven for RH = 100 %. Her fås tvåd = 13,9 °C. Dugpunktet, tdug, findes, hvor den lodrette kurve igennem punktet skærer kurven for RH = 100 %. Her fås tdug = 10,6 °C.

Bestemmelse af den relative fugtighed, RH

Luftens relative fugtighed kan bestemmes med et hårhygrometer. Alternativt kan man måle luft- temperaturen, t, og den våde temperatur, tvåd, hvorefter den relative fugtighed kan bestemmes ved hjælp af et Ix-diagram, jf. eksempel 2, nedenfor.

Den våde temperatur kan måles med et termometer, hvor føleren er betrukket med et vådt stykke stof. Termometeret vil så efter nogle minutter vise den ”våde temperatur”. Metoden kræver, at ter- mometeret ventileres godt, hvilket f.eks. kan ske ved at svinge det rundt i luften.

Eksempel 2: Temperaturen er målt til t = 16,0 °C og den våde temperatur til tvåd = 15,0 °C. I Ix-

Figur 1. Ix-diagram for fugtig luft. Med tilstanden t = 18,5 °C og RH = 60 % indtegnet

Kornets ligevægtsvandindhold

Gennemblæses korn med luft, vil det efter nogen tid opnå et vandindhold, som på en entydig måde svarer til luftens temperatur og relative fugtighed. Figur 2 viser sammenhængen. Diagrammet kan også med god nøjagtighed benyttes for byg.

Hvede

8 10 12 14 16 18 20 22

30 40 50 60 70 80 90

RH [%]

f [%] 10°C

20°C 30°C

Figur 2. Ligevægtsvandindhold for hvede

Eksempel 3: For korn, der tørres ned til 15 %, skal den relative fugtighed være 70 % (forudsat

Ligevægt og Ix-diagrammet

Kombineres figur 1 og 2, fås en afbildning, som vist på figur 3.

Figur 3. Ligevægtskurver indtegnet i Ix-diagrammet

Eksempel 4: Ved lufttilstanden 20 °C & 70 % ses ligevægtsvandindholdet at være ca. 15 %.

Eksempel 5: Noget korn er høstet med et vandindhold på 20 % og en temperatur på 15-20 °C. Ved aflæsning i Ix-diagrammet ses, at den relative fugtighed i den omgivende luft (mellem kernerne) vil være ca. 90 %.

Tørreprocessen

Vi ser på et eksempel, hvor korn med et vandindhold på 20 % skal tørres:

Opvarmning af tørreluften: I varmekilden og blæseren opvarmes luften fra udetilstanden (Til- stand 1) 14,0 °C og 80 % til 18,5 og 60 % (Tilstand 2). Processen forløber som en lodret linie i Ix-diagrammet, se figur 4.

Tørreprocessen: Denne forløber i Ix-diagrammet langs en I-kurve, dvs. med konstant varmeindhold.

Efter nogle få timers drift af tørringsanlægget gælder følgende: I toppen af kornlaget forlader luften kornet med tilstanden 3, hvilket vil sige, at luften (og kornet i toplaget) nu er nedkølet til ca. 15 °C (og RH = 90 %), dvs. at luften netop er i ligevægt med kornets 20 % i vandindhold.

På x-aksen aflæses vandindholdet i tørreluften i hovedkanalen til x2 = 0,0080 kg/kg og i udløbet til x3 = 0,0095 kg/kg. Luftens tørreevne er altså 0,0095 – 0,0080 = 0,0015 kg/kg = 1,5 g/kg. Det vil si- ge, at der fjernes 1,5 g vand for hvert kg luft, der blæses igennem kornet.

Figur 4. Procesforløb ved en proces, hvor hvede med et vandindhold på 20 % tørres ved gen- nemblæsning med luft, som ved indblæsningen har tilstanden t = 18,5 °C og RH = 60 %.

Regneeksempel

Lad os sige, at der i ovenstående eksempler er et 2,5 m højt lag hvede med et begyndelsesvandind- hold på 20 %. Hvis densiteten ved begyndelsen sættes til 800 kg/m3, vil der på 1 m2 gulv være 2,5 u 800 kg = 2.000 kg korn. Vandindholdet på 20 % vil da svare til 400 kg vand, og resten vil bestå af 1.600 kg tørt korn. Hvis der fjernes 118 kg vand, vil der være 282 kg vand og stadig 1.600 kg tørt korn tilbage. Dette svarer til et vandindhold på 15 %.

Gennemblæses der med en volumenstrøm på 360 m3/h pr. m2 gulvareal, vil dette svare til 360 u 1,2 kg/h = 432 kg/h pr. m2 gulvareal.

For hvert af disse kg luft fjernes der 1,5 g vand fra kornet. Hver time fjernes der da 0,0015 u 432 kg/h = 0,65 kg/h. De 118 kg vand vil da blive fjernet på 118/0,65 = 182 timer eller 7,5 dage.

Efter 7,5 dage vil vandindholdet i kornet altså være 15 %, men dette vil være et gennemsnit, da kor- net i bunden af siloen vil blive nedtørret, svarende til indblæsningstilstanden, dvs. 18,5°C og 60 %.

Af figur 2 og 3 ses, at ligevægtsvandindholdet ved 18,5 °C og 60 % svarer til ca. 13,5 %.

Litteratur

Grøn Viden, Markbrug nr. 282, Juli 2003 – Kan bestilles hos Danmarks JordbrugsForskning, Tlf. 8999 1010.

Stålsiloer anvendt til tørring og opbevaring af korn

Landskonsulent Jens J. Høy, Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret – Byggeri og Teknik

Antallet af stålsiloer til korn er steget kraftigt gennem de senere år. Det skyldes blandt andet, at stål- siloer byder på mange variationer og størrelser, så de kan passe både til den rene planteavler, der sælger alt sit korn, og til landmanden, der selv vil anvende sit korn.

Silotyper

Stålsiloer kan fås til mange formål:

1. Forsilo for mobiltørringsanlæg. Forsiloer er udstyret med ben og keglebund, som gør dem selv- tømmende. De er derfor velegnede som forsilo for et gennemløbstørringsanlæg – f.eks. et mobilt tørringsanlæg.

2. Almindelig lagersilo med tørringsmulighed med kold eller let opvarmet luft. De fleste siloer er udstyret med fuldt perforeret bund med indlagt tømmesnegl og overliggende ”fejesnegl”. Der er monteret en kraftig centrifugalblæser, som kan blæse luft op gennem kornet. Siloerne er dog ofte så høje, at det ikke vil være forsvarligt at basere konserveringen af kornet alene på de almindelige la- gertørringsprincipper, idet lagtykkelsen under tørring ikke bør overstige ca. 3 m for at opnå en luft- hastighed gennem kornet på mindst 0,1 m pr. sekund.

Figur 1. Stålsilo med tørring og omrøring

3. Omrøring med lodrette snegle – stirring. Hvis kornet skal tørres og lagres i samme silo, kan silo- erne forsynes med omrøring – ”stirring”. Omrøringen sker med to eller flere lodrette snegle, der hænger ned fra en vandret roterende bjælke, som er placeret i højde med overkanten af siloens lod- rette væg. Sneglene trækker korn op fra bunden af siloen og lægger det af på toppen af laget. Sneg- lene bevæger sig i et mønster rundt i siloen, så hele siloens indhold med jævne mellemrum bevæ- ges.

Omrøringssystemet kan også anvendes til blanding af forskellige kornarter som for eksempel byg og hvede til foderbrug.

Ved anvendelse af dette omrøringssystem kan der også tørres korn i siloen. Ved tørring med kraftig varmetilsætning vil det korn, som ligger nærmest bunden, hurtigt blive meget tørt, men ved brug af de lodrette snegle, vil det tørrede korn hele tiden blive flyttet op til toppen af siloen. Samtidig vil fugtigt korn synke ned og blive tørret.

4. Kontinuerlig tørring og tømning af bundlag. En stålsilo kan monteres med en åben fejesnegl i bunden af siloen, som skraber kornet ind til et hul i midten af siloen. Hullet fører ned til den under- liggende tømmesnegl. En sådan silo med blæser og varmetilsætning kan også arbejde som et konti- nuerligt tørringsanlæg. Anlægget kan automatiseres ved, at der monteres en kornfugtighedsføler ved udløbet, som automatisk stopper udmadningen, hvis kornet ikke er tørt nok. Fejesneglens vindinger er udformet på en sådan måde, at den tømmer jævnt fra hele kornlaget.

Denne type anlæg er meget enkle at anvende, idet den samme silo både fungerer som buffersilo og tørrresilo.

Figur 2. Stålsilo med kontinuerlig tørring og tømning