Ηλιακή ξήρανση – Ηλιακοί ξηραντές -Γίνε Αυτάρκης

Ηλιακή ενέργεια (γενικά)
Υπάρχουν διάφορες τεχνολογίες που μπορούν να δεσμεύσουν την ηλιακή ακτινοβολία και να την μετατρέψουν σε κατάλληλη ενέργεια που μπορεί να αξιοποιηθεί είτε σε επίπεδο ηλεκτροπαραγωγής είτε στον οικιακό τομέα για παραγωγή ηλεκτρισμού ή απλά για τη θέρμανση του νερού αλλά και σε άλλες οικιακές χρήσεις. Ανάλογα με τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας για την τελική χρήση της, τα συστήματα αξιοποίησης διακρίνονται στα:

Ενεργητικά ηλιακά συστήματα τα οποία μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε θερμότητα και ενσωματώνονται κυρίως στις κατασκευές κτιρίων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε οικιακές χρήσεις όσο και σε βιομηχανικές χρήσεις για την εξυπηρέτηση των θερμικών φορτίων του χειμώνα.

Παθητικά ηλιακά και υβριδικά συστήματα που αφορούν αρχιτεκτονικές λύσεις όπου χρησιμοποιούνται κάποια κατάλληλα δομικά υλικά για την μεγιστοποίηση της απ’ ευθείας εκμετάλευση της ηλιακής ενέργειας για θέρμανση, κλιματισμό ή φωτισμό στα κτίρια.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα που χρησιμοποιούνται για την άμεση μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική και χρησιμοποιούνται αποκλειστικά σε επίπεδο ηλεκτροπαραγωγής.

Η αποξήρανση είναι μια από τις μεθόδους συντήρησης των γεωργικών προϊόντων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη διοχέτευση σχετικά θερμού αέρα μέσα από τη μάζα των προϊόντων. Σε πολλές εφαρμογές, η θέρμανση του αέρα επιτυγχάνεται με καυστήρες πετρελαίου (τεχνητή ξήρανση). Στην τεχνητή ξήρανση χρειάζονται ειδικές εγκαταστάσεις τεχνητού κλίματος, δηλαδή κλειστός θάλαμος μέσα στον οποίο τοποθετούνται κατάλληλα τα γεωργικά προϊόντα και ελέγχονται η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία και η κυκλοφορία του αέρα. Συνεπώς η τεχνητή ξήρανση απαιτεί ιδιαίτερες εγκαταστάσεις για την τοποθέτηση των γεωργικών προϊόντων, καθώς και εγκαταστάσεις συστημάτων θέρμανσης και ελέγχου θερμοκρασίας, υγρασίας και κυκλοφορίας του αέρα. Τα συστήματα αυτά καταναλώνουν σημαντικά ποσά ενέργειας και επομένως η τεχνητή ξήρανση κρίνεται ως σχετικά δαπανηρή.

Επειδή όμως η περίοδος συγκομιδής των περισσοτέρων γεωργικών προϊόντων συμπίπτει με τη μεγάλη ηλιοφάνεια, είναι δυνατή η αντικατάσταση του πετρελαίου από την ηλιακή ενέργεια (φυσική ξήρανση). Η φυσική ξήρανση, δηλαδή η έκθεση των γεωργικών προϊόντων απευθείας στην ηλιακή ακτινοβολία, αποτελεί έναν παραδοσιακό τρόπο ξήρανσης στην Ελλάδα. Η φυσική ξήρανση δεν είναι δαπανηρή, όμως αρκετές φορές δεν είναι δυνατός ο έλεγχος των παραμέτρων της, με αποτέλεσμα να μεγαλώνουν οι απώλειες και να χειροτερεύει έτσι η ποιότητα του προϊόντος.

Τα ηλιακά ξηραντήρια αποτελούν μια παραλλαγή της φυσικής ξήρανσης, όπου η ηλιακή ενέργεια δεσμεύεται και χρησιμοποιείται για την ξήρανση γεωργικών προϊόντων που είναι συγκεντρωμένα σε κλειστούς χώρους κατασκευασμένους από ένα διαφανές υλικό που αφήνει την ηλιακή ακτινοβολία να διεισδύσει μέσα από αυτό.

Οι κυριότεροι τύποι συμβατικών ξηραντηρίων είναι οι ακόλουθοι:
Ασυνεχή ξηραντήρια: Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι η κατεργασία όλου του υλικού συγχρόνως. Είναι κατάλληλα για μεγάλο αριθμό προϊόντων, τα οποία υφίστανται κατεργασία σε διαδοχικούς κύκλους ξήρανσης. Ο φούρνος είναι το κυριότερο είδος της κατηγορίας αυτής.

Συνεχή ξηραντήρια: Το κυριότερο χαρακτηριστικό της συνεχούς θερμικής ξήρανσης είναι η δυνατότητα μεταβολής των παραμέτρων της κατεργασίας, με αποτέλεσμα να διαφοροποιείται το προϊόν που έχει υποστεί επεξεργασία στην αρχή από αυτό που το επεξεργάστηκαν στο τέλος. Τα συνεχή ξηραντήρια είναι κατάλληλα για τη διεκπεραίωση μεγάλων ποσοτήτων υλικού.

Ξηραντήρια ακαριαίας δράσης: Έχουν συνεχή μορφή λειτουργίας και διαφέρουν μόνο στο χρόνγασίας. Είναι κατάλληλα για την επεξεργασία πολτών ή ρευστών.

Μέθοδοι ηλιακής ξήρανσης
Η ηλιακή ξήρανση επιτυγχάνεται με τρεις κυρίως τρόπους:

• Ηλιακή ξήρανση σε ελεύθερο αέρα: Με τον τρόπο αυτό γεωργικά προϊόντα εκτίθενται στον ήλιο προς ξήρανση. Η ηλιακή ακτινοβολία συμβάλλει στην αύξηση της θερμοκρασίας των προϊόντων. Ο άνεμος και η κίνηση του αέρα αφυδατώνουν επιφανειακά τα προϊόντα. Η ξήρανση με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται και ξήρανση στον ήλιο. 
• Άμεση ηλιακή ξήρανση: Το γεωργικό προϊόν εκτίθεται κάτω από ένα διαφανές κάλυμμα (γυαλί ή πλαστικό). Η διάταξη αυτή αποτελεί βελτιστοποίηση της ξήρανσης στον ήλιο, όμως το προϊόν θερμαίνεται περισσότερο λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου και της μικρής ταχύτητας του αέρα στο χώρο των γεωργικών προϊόντων. Αν η κίνηση του αέρα είναι πολύ εξασθενημένη, τα προϊόντα δεν αφυδατώνονται και δε γίνεται ξήρανση. Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται σε ξηραντήρια λανθασμένης κατασκευής, όπου δίνεται απόλυτη προτεραιότητα στην επίτευξη υψηλών θερμοκρασιών, χωρίς να διευκολύνεται παράλληλα η κίνηση του αέρα. 
• Έμμεση ηλιακή ξήρανση: Ο αέρας που κυκλοφορεί στο χώρο της ξήρανσης προθερμαίνεται σε ένα συλλέκτη, ο οποίος μπορεί να μη συμπεριλαμβάνεται στο χώρο ξήρανσης. Το προϊόν μένει στη σκιά μονωμένο από την ηλιακή ακτινοβολία, ενώ δεν αναθερμαίνεται από τον ήλιο. Στην περίπτωση αυτή η ξήρανση επιτυγχάνεται με εναλλαγή νερού με το ζεστό αέρα. 

Τύποι ηλιακών ξηραντηρίων
Αντίστοιχα με τα τρία είδη ηλιακής ξήρανσης, τα ηλιακά ξηραντήρια διακρίνονται στους εξής τύπους ανάλογα με τον τρόπο που χρησιμοποιούν την ηλιακή ακτινοβολία:

Φυσικά ηλιακά ξηραντήρια
Στα ξηραντήρια αυτά χρησιμοποιείται η ηλιακή ακτινοβολία απευθείας. Τα γεωργικά προϊόντα τοποθετούνται πάνω σε δίσκους ή ψάθες ή σε αβαθείς άβακες που τοποθετούνται ακόμη και πάνω στο έδαφος. Τα προϊόντα τοποθετούνται προσανατολισμένα στους επικρατούντες ανέμους. Τα φυσικά ηλιακά ξηραντήρια είναι απλές και πολύ οικονομικές κατασκευές, προϋποθέτουν όμως ανθρώπινη επίβλεψη έτσι ώστε να προστατεύονται σε περίπτωση βροχής, καθώς επίσης και συχνή μάλαξη για την αποφυγή υπερθέρμανσης των απευθείας εκτεθειμένων στον ήλιο επιφανειών.

Τα κυριότερα μειονεκτήματα των φυσικών ηλιακών ξηραντηρίων είναι τα ακόλουθα:
Σημαντικές απώλειες των προϊόντων που δεν ξηραίνονται ικανοποιητικά ή καταστρέφονται κατά τις μετακινήσεις. Για παράδειγμα, κατά την ξήρανση των ψαριών στην άμμο, οι απώλειες μπορεί να φτάσουν μέχρι και 50 %.
Καταστροφή των βιταμινών (κυρίως A και C) εξαιτίας της απευθείας έκθεσης των προϊόντων στον ήλιο.
Ποιοτική υποβάθμιση των υπό ξήρανση γεωργικών προϊόντων λόγω διαφόρων επιδράσεων όπως της κακοκαιρίας, των εντόμων, της σκόνης, κλπ.
Άμεσα ηλιακά ξηραντήρια
Στην περίπτωση αυτή τα γεωργικά προϊόντα εκτίθενται απευθείας στον ήλιο αφού τοποθετηθούν πρώτα μέσα στα ξηραντήρια. Τα ξηραντήρια είναι απλές γεωργικές κατασκευές, που αποτελούνται από ένα τζαμωτό πλαίσιο, κάτω από το οποίο τοποθετούνται, επάνω σε δίσκους, τα υπό ξήρανση προϊόντα. Η κυκλοφορία του αέρα γίνεται κατά μήκος του ξηραντηρίου με φυσικό αερισμό (φαινόμενο της καμινάδας) ή πολύ σπάνια με τη βοήθεια ενός ανεμιστήρα.

Ο τύπος αυτός ξηραντηρίου έχει τα εξής πλεονεκτήματα:
Τα προς ξήρανση προϊόντα προστατεύονται καλύτερα από τις διάφορες εξωτερικές επιδράσεις όπως η κακοκαιρία, τα έντομα κλπ.
Η θερμοκρασία μέσα σε αυτό το ξηραντήριο είναι αρκετά υψηλότερη λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου κι έτσι ελαττώνεται σημαντικά ο χρόνος ξήρανσης των προϊόντων.

Παράλληλα τα σημαντικότερα μειονεκτήματά του είναι:
Η καταστροφή ορισμένων βιταμινών λόγω της υπερβολικά υψηλής θερμοκρασίας.
Ο κίνδυνος φωτοξείδωσης των προϊόντων εξαιτίας της μετάδοσης της υπεριώδους ακτινοβολίας από το σκέπασμα του ξηραντηρίου.
Ο κίνδυνος να ξεπεράσει η θερμοκρασία τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή, για τη σωστή ξήρανση των προϊόντων.

Ένα άμεσο ηλιακό ξηραντήριο είναι και το ονομαζόμενο κιβώτιο ξήρανσης. Τα κιβώτια ξήρανσης είναι μικρές μονάδες που μεταφέρονται συχνά σαν οικιακές μονάδες για τη διατήρηση των προϊόντων αγροτικών οικογενειών. Στα ξηραντήρια αυτά παρατηρούνται πολύ συχνά υπερθερμάνσεις λόγω του μικρού τους όγκου. Ένας άλλος τύπος άμεσου ηλιακού ξηραντηρίου, μεγαλύτερης όμως κλίμακας, είναι τα ξηραντήρια θερμοκηπίου. Τα ξηραντήρια αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως για την ξήρανση μεγάλων ποσοτήτων νωπών προϊόντων.
Μικτά ηλιακά ξηραντήρια

Στα ξηραντήρια αυτά η ενέργεια που είναι απαραίτητη για την ξήρανση αποδίδεται με έναν τρόπο που συνδυάζει την έκθεση των προϊόντων απευθείας στην ηλιακή ακτινοβολία και την προθέρμανση του αέρα που εισέρχεται στο ξηραντήριο από τους συλλέκτες.

Έμμεσα ηλιακά ξηραντήρια
Στα ξηραντήρια αυτά, τα προς ξήρανση προϊόντα δεν εκτίθενται απευθείας στην ηλιακή ακτινοβολία, αλλά τοποθετούνται σε δίσκους στο εσωτερικό ενός κατάλληλου χώρου. Ο αέρας εισέρχεται στο χώρο με τα προς ξήρανση προϊόντα, αφού προηγουμένως περάσει από συλλέκτες αέρα ή άλλους προθερμαντήρες που το θερμαίνουν σε σχέση με το χρησιμοποιούμενο χώρο. Η μεταφορά του αέρα γίνεται με φυσικό ελκυσμό χρησιμοποιώντας μια ηλιακή καπνοδόχο ή με μηχανικά μέσα.

Ο τύπος αυτός ηλιακών ξηραντηρίων είναι περισσότερο δαπανηρός και συχνά περισσότερο περίπλοκος στην κατασκευή από τα άμεσα ξηραντήρια. Τα ξηραντήρια αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως για προϊόντα περισσότερο ευαίσθητα στην ηλιακή ακτινοβολία, η θερμοκρασία των οποίων θα πρέπει να ελέγχεται (θέρμανση για ξήρανση προϊόντων που προορίζονται για σπόρους αναπαραγωγής καθώς και για την ξήρανση προϊόντων με χαμηλή μέγιστη θερμοκρασία). Επίσης, τα έμμεσα ηλιακά ξηραντήρια χρησιμοποιούνται και για την ξήρανση τροφίμων. Η διάρκεια της ξήρανσης είναι μεταβλητή και στις περισσότερες των περιπτώσεων είναι μεγαλύτερη από εκείνη της άμεσης ξήρανσης.
Υβριδικά ξηραντήρια
Η επαρκής θέρμανση του αέρα στα ξηραντήρια αυτά επιτυγχάνεται με τη χρήση εκτός της ηλιακής ενέργειας και μιας συμπληρωματικής ενέργειας (πετρέλαιο, ηλεκτρισμός, ξύλα, κλπ). Τις περισσότερες φορές η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται για την προθέρμανση του αέρα που εισέρχεται στο ξηραντήριο. Τα υβριδικά ξηραντήρια είναι περισσότερο δαπανηρά και χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις μεγάλης κλίμακας ή σε εμπορικές εφαρμογές.

Ένας άλλος διαχωρισμός των ξηραντηρίων που βασίζεται αφενός στη χρησιμοποιούμενη τεχνική ξήρανσης και αφετέρου στον τρόπο θέρμανσης του αέρα που εισέρχεται, είναι ο ακόλουθος:
Ξηραντήρια τύπου θερμοκηπίου

Στα ξηραντήρια αυτά η δέσμευση της ηλιακής ενέργειας επιτυγχάνεται μέσα στο χώρο του ξηραντηρίου και ο αέρας αποτελεί το μοναδικό μέσο μετάδοσης της θερμότητας. Τα ξηραντήρια αυτά είναι απλές κατασκευές με οριζόντια ή κεκλιμένη οροφή και προσανατολισμό από ανατολή προς δύση. Η είσοδος τοποθετείται συνήθως στο βορρά και μονώνεται θερμικά. Οι νότιες επιφάνειες καλύπτονται από ένα διαφανές υλικό (γυαλί ή πλαστικό). Το εσωτερικό της κατασκευής βάφεται μαύρο, ενώ η κυκλοφορία στο εσωτερικό του ξηραντηρίου επιτυγχάνεται με ηλεκτρικούς ανεμιστήρες μικρής ισχύος, κατάλληλα τοποθετημένους στις ανατολικές και δυτικές πλευρές της κατασκευής.
Ξηραντήρια με ηλιακό συλλέκτη
Ο ηλιακός συλλέκτης χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του αέρα του ξηραντηρίου και είναι τοποθετημένος έξω από το χώρο ξήρανσης. Το υλικό που χρησιμοποιείται για τη συλλογή και τη μετάδοση της ηλιακής ενέργειας είναι ένα ρευστό (νερό ή αέρας). Η θερμότητα που δεσμεύεται από το συλλέκτη μεταδίδεται στο χώρο του ξηραντηρίου με κυκλοφορητή νερού ή αέρα. Σε ορισμένα ξηραντήρια η θερμότητα αποθηκεύεται σε δεξαμενές με νερό. Τα ξηραντήρια αυτά είναι περισσότερο δαπανηρά και περίπλοκα.

Κατασκεύασε ένα απλό άμεσο ηλιακό ξηραντήριο

Φτιάξε εναν απλό ηλιακό αποξηραντή

Κατασκεύασε ένα έμμεσο ηλιακό ξηραντήριο
Solar Dehydrator DIY – Ηλιακό Ξηραντήριο Αυτοσχέδιο

Ηλιακό Ξηραντήριο Αυτοσχέδιο Είναι σε θέση να αποξηράνει φρούτα, λαχανικά, αρωματικά φυτά, γύρη κ.α.Με εξωτερική θερμοκρασία 25 οC φτάνει εσωτερικά σε θερμοκρασία 50 oC. ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ Δεν αναλαμβάνω την επ΄ αμοιβή κατασκευή καμίας από τις “πατέντες”.Είμαι στη διάθεση οποιουδήποτε θέλει κάποια πληροφορία ή συμβουλή (μέσω email).ΠΡΟΣΟΧΗ !Μην επιχειρείτε την ανωτέρω κατασκευή εάν δεν γνωρίζετε να χρησιμοποιείτε και να χειρίζεστε σωστά και με ασφάλεια τα όποια εργαλεία απαιτούνται.Σε καμιά περίπτωση δεν προτρέπω κανέναν στην αντιγραφή ή την εξαρχής δημιουργία οποιασδήποτε κατασκευής

ΑΝΑΛΥΣΗ ΗΛΙΑΚΩΝ ΞΗΡΑΝΤΗΡΙΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ∆ιπλωματική εργασία Γαλανού Βασιλεία Επιβλέπων καθηγητής: Αντωνόπουλος Κίμων