Voedsel drogen op zonne-energie

Van energiedrank naar zonnecollector

Voedsel drogen met warme lucht
Een overdadige oogst zoete appeltjes, dat was de aanleiding tot  het ontwerp van een ontvochtiger op zonne-energie. Er zijn natuurlijk ook andere manieren van conserveren denkbaar. Inmaken, fermenteren, invriezen, maar drogen heeft ook zo zijn waarde. Wie wel eens schijfjes gedroogde appel heeft gegeten kent de heerlijke geconcentreerde smaken. Hetzelfde geldt voor ander fruit, maar ook voor broccoli, wortelen, bloemkool, maïs, bonen, uien, erwten, paprika, courgette, tomaten, etc, etc.

Het mooie van een ontvochtiger op zonne-energie is natuurlijk dat het apparaat op gratis energie werkt. Er valt bij mooi weer een paar honderd Watt aan zonlicht op de collector om lucht mee te verwarmen. Maar een ontvochtiger doet meer dan alleen warmte genereren.

Het droogproces in enkele stappen

Het begint allemaal met de zonnecollector. Het hart van de collector bestaat uit 99 blikjes waar energiedrank in gezeten heeft. Je kunt ook andere blikjes gebruiken, bijvoorbeeld van die grote bierblikken. Er zijn echter twee redenen waarom die van energiedrank de voorkeur hebben. Allereerst zijn er mensen die zo vriendelijk zijn om het lege blikje in de berm of op straat te deponeren. Er is dus erg gemakkelijk aan te komen. Verder is het een blikje dat een geringe diameter heeft, waardoor het paneel mooi plat en licht gemaakt kan worden.

De bodem en bovenzijde van de blikjes wordt verwijderd, waarna je dus een opengewerkte cilinder overhoudt. Vervolgens stapel je een aantal blikjes op elkaar waarmee je feitelijk een schoorsteen hebt gebouwd, een kanaal dat trek gaat genereren. Door een aantal van deze kanalen naast elkaar te plaatsen heb je de basis van de zonnecollector klaar. Het oppervlak van de blikjes dat aan de zon wordt blootgesteld wordt matzwart geverfd. Vervolgens wordt alles in een passende bak geplaatst en afgedekt met een plaat plexiglas.
De hoek van de collector hangt af van de zonnestand op dat moment. Je zou dus kunnen denken aan een systeem waarbij je de hoek kan instellen. De Twaalf Ambachten hanteert bij de bouw van deze niet-verstelbare zonnedroger een invalshoek van circa 58 graden, uitgaand van de gemiddelde zonnestand in voorjaar, zomer en (vroeg) najaar.

Waarom blikjes?

Het antwoord: oppervlaktevergroting! Er wordt ook wel gewerkt met een eenvoudige, zwart geschilderde bak en plexiglas eroverheen. Ook dan krijg je accumulatie van warmte, maar met een blikjespaneel werkt het toch wat anders. De zonnewarmte wordt namelijk door de uitstekende geleiding van het aluminum verdeeld over het gehele oppervlak van het blikje dat dientengevolge ook over het hele oppervlak aan de binnenzijde de langsstromende lucht gaat verwarmen. Deels door stralingswarmte, deels door direct contact met de lucht in het inwendige van de collector. Kortom, zelfs de niet-zichtbare zijde van de blikjes doet mee! Al met al heeft een paneel mét blikjes π keer zoveel oppervlak als een paneel zonder. Ofwel 3,14 keer zoveel! Ongeacht het aantal blikjes, ongeacht de diameter van de blikjes.

Werking van de collector

Onderin de collector stroomt de lucht naar binnen. Als de zon op het zwarte oppervlak van de collector schijnt wordt dit razendsnel erg heet. Aangezien de blikjes van aluminium zijn gemaakt geleiden deze de warmte onmiddellijk naar binnen. Aluminium geleidt de warmte bijna net zo goed als koper! Aan de binnenkant van de kokers wordt de warmte afgestraald aan de lucht die daardoor gaat stijgen. Er ontstaat een luchtstroom die het paneel door gaten aan de bovenzijde weer verlaat. Deze gaten monden uit in de droogkast.
De functie van de plexiglas plaat? Deze zorgt ervoor dat de lucht rond de buitenzijde van de matzwarte blikjes stil staat. Zo wordt afkoeling door eventuele wind voorkomen. Je zou ook stevig en transparant plastic folie kunnen gebruiken.

Volgende halte: de droogkast

De collector mondt uit in de droogkast. Het lijkt wellicht wat vreemd dat de collector de lucht aan de bovenzijde van de kast naar binnen laat stromen. Eenmaal in de kast verwacht je immers dat de lucht blijft stijgen. Gedurende de passage van de kast neemt de luchtstroom echter vocht op uit het voedsel dat ligt te drogen. Dit koelt de luchtstroom enigszins en de verwachting is dat de lucht zal gaan dalen in de droogkast. Ook als de lucht geen vocht meer opneemt zal deze door de stuwende kracht van de collector de goede kant uit blijven stromen. Of dit in de praktijk blijkt te werken gaan we zien! Er andere methode om de trek te verbeteren is een zonneschoorsteen monteren.

De schijfjes appel of wat je ook wilt drogen, liggen op raamwerken waar fijn gaas over gespannen is. Hier kan de droge, warme lucht gemakkelijk doorheen stromen. Het voedsel ligt in het donker, zodat voedingsstoffen beter bewaard worden. Op de tekeningen is de deur weggelaten, maar de voorzijde van de kast wordt afgesloten gedurende het drogen.
In de volle zon kan de invallende ultravioletstraling veel voedingsstoffen afbreken. Onderin de kast zit een ruime opening waar de lucht uit kan stromen.

Tips voor zelfbouw

De vorm, de omvang, de materialen, het hangt er maar helemaal vanaf hoeveel ruimte je hebt, wat je voorhanden hebt aan constructiemateriaal en wat voor hoeveelheden voedsel je denkt te gaan drogen. Ik denk dat aandacht voor een goede collector het belangrijkste is. De droogkast biedt meer vormvrijheid. Stuur me je resultaten, zodat ik ze kan delen op deze pagina!

Tips voor optimale werking

• Het is aan te bevelen iets te maken waarmee je de grootte van de instroomgaten van de collector kan regelen. Als het niet zo warm is kan je zo de snelheid van de lucht in de collector wat temperen. Zo krijgt de lucht in de collector wat meer tijd om op te warmen. Bij heet weer zou het kunnen voorkomen dat de lucht in de droogkast te heet wordt en het droogproces te snel gaat. In dat geval zou je een deel van de collector zelfs moeten afdekken. Of het in de praktijk allemaal zo’n vaart zal lopen valt te bezien. Immers, naarmate de lucht in de collector heter wordt, zal de trek ook toenemen.
• Om te voorkomen dat insecten via de instroomopeningen de kast worden ingezogen, is het verstandig de openingen te voorzien van horrengaas.

De bouw van mijn eigen droogkast

De eerste stap: blikjes verzamelen en schoonmaken! Het verzamelen gaat eigenlijk spelenderwijs. In mijn geval: steeds even van de fiets af en oprapen. Fietsroutes van en naar scholen zijn vaak een erg goede bron van mooie blikjes. De restanten energiedrank die nog in de blikjes zitten spoel ik eerst uit met zo heet mogelijk water.

Bodem en bovenzijde van blikjes verwijderen
(betere methode: zie hieronder)

Het moge duidelijk zijn dat het flinterdunne blik zo scherp als een mes is. Draag stevige werkhandschoenen, draag een veiligheidsbril. Ik had de luxe te beschikken over een gatenzaag met kleine tanden, waarmee ik de bodem zeer netjes kon openmaken. Door eerst een passende papieren koker te maken kun je het kwetsbare blikje veel beter vasthouden (klemmen). Zie in het volgende hoofdstukje hoe je een koker maakt. Het maakt het openzagen van de bodem secondenwerk!
Je kun ook met een scherp, stevig breekmes werken. Het is dan wel aan te bevelen om eerst een zo groot mogelijk gat te boren in de bodem, want die is opvallend sterk. Vanuit het gemaakte gat enkele snedes maken en de gemaakte segmenten naar binnen buigen.
De bovenkant van het blikje laat zich lastig openzagen met de gatenzaag, dus daar is het breekmes sowieso de beste keuze. Zie de foto’s voor een snelle methode. De onregelmatige vorm van het gat maakt de luchtstroom straks turbulenter waardoor de uitwisseling van warmte alleen maar efficiënter verloopt. Wat wel belangrijk is: zorg ervoor dat de uiteinden van de blikjes mooi rond blijven, zodat alles straks mooi in elkaar kan vallen.

Betere methode: bodem en deksel verwijderen met schuurpapier

Met behulp van een strook grof schuurpapier op een plank kun je de bodem en het deksel geheel verwijderen. Leg de schuurplank op een stabiele ondergrond en schuur er de bodem net zolang overheen tot je de randen geheel hebt doorgeschuurd. Het deksel verwijderen is een kwestie van de opstaande rand doorschuren. Het deksel valt er dan keurig uit. De praktijk leert dat er altijd wel wat druppels water achterblijven in het blikje en zodra je door het aluminium heenschuurt zal je zien dat je schuurpapier nat wordt. Kortom, neem watervast schuurpapier. Ik gebruik korrel 80, kan misschien nog wel grover. Halverwege het schuren van een zijde steeds het blikje een kwartslag draaien, zodat je recht blijft schuren en niet onnodig lang bezig bent. Gedurende het schuren hoor je de toonhoogte veranderen, je weet dan dat je (bijna) door het aluminium heen zit. Als je eenmaal handigheid heb in het schuren kun je binnen de minuut de bodem en het deksel van een blikje los hebben. Mocht het deksel nog klemmen, druk het dan van binnenuit los, bijvoorbeeld met de steel van een hamer.

Schuif voorafgaand aan het schuren een verstevigingskoker over het blikje heen, zodat je niet meteen deuken krijgt. Ik heb een koker gemaakt door stroken dun karton rond een blikje op te rollen. Door het gehele oppervlak te lijmen met hobbylijm krijg je een stevige koker. Als je alleen maar karton oprolt komt er geen verband tussen de lagen. Let erop bij het maken van de koker dat je niet te strak rond het blikje wikkelt. Het blikje moet er soepel, maar zonder speling, in en uit kunnen geschoven worden.

Met de schuurplank en de koker heb ik binnen het uur voldoende blikjes geprepareerd voor een paneel. Het resultaat ziet er supernetjes uit, maar de eerder getoonde methode van insnijden is feitelijk net zo goed. Schuren is wel wat veiliger. Toch ook hier handschoenen aan, de randen die ontstaan na het verwijderen van vooral de bodem zijn messcherp.

De opening is wel maximaal bij deze methode. Of dat zinvol is zal nog blijken. Immers, als je gedurende het gebruik van de collector de instroomgaten weer moet verkleinen heb je weinig aan deze extra diameter.

De zonnecollector

Ik heb een standaardplaat 4 x 610 x 1220 mm berkentriplex gekocht voor 6 euro bij de bouwmarkt en enkele latjes die een paar centimeter breder zijn dan de diameter van de blikjes. Dat waren voor het moment alle aankopen, want de rest van het project is vooralsnog opgebouwd uit gebruikte materialen.

De zonnecollector is een eenvoudige, ondiepe bak waar alle blikjes ingelegd worden. Door elf rijen van steeds negen gestapelde blikjes te maken benut je vrijwel de gehele plaat.

De ondiepe bak waar alle blikjes in liggen heb ik in elkaar gelijmd met houtlijm. Eventueel kun je de berkentriplex plaat lijmen plus spijkeren (met hele kleine spijkertjes), zodat de lijmverbinding gegarandeerd goed aangedrukt wordt. De gaten in de onder- en bovenzijde heb ik gemaakt met een gatenzaag. Als je deze niet hebt kun je ook kiezen voor een vierkantjes of een langwerpige opening, zolang de blikjes maar opgesloten blijven in de bak. Op de bodem van de bak heb ik een dunne plaat hardschuim ter isolatie gelegd, aan één zijde bekleed met aluminiumfolie. Deze laag kost zo goed als niets, weegt vrijwel niets en kan een deel van de zonnewarmte isoleren en reflecteren, zodat nog meer warmte in de droogkast terechtkomt.

Matzwart verven

Met hittebestendige matzwarte verf (gewoon verkrijgbaar bij de bouwmarkt, kan over de 500 graden verdragen) kun je de blikjes veranderen in effectieve collectoren van zonnestraling. Kies voor een verftype dat geen primer nodig heeft. Ik heb ook een test gedaan met schoolbordenverf. Dit hecht duidelijk minder, zeker zonder primer, maar wordt toch vaak gebruikt voor zonnecollectoren van hobbyisten. Is best mogelijk dat het heel wat seizoenen blijft zitten.

Vooraf heb ik ieder blikje met schuurpapier opgeschuurd. Zo zal straks de verf beter pakken en blijven zitten. Een vrij fijne korrel werkt het snelste, ik heb korrel 180 gebruikt. Je gaat straks maar de helft van het blikje verven, dus je kan je beperken tot het schuren van het gedeelte dat straks blootgesteld wordt aan de zon.
Ik heb nadrukkelijk niet gekozen voor spuitbussen, vanwege milieu en gezondheid. In plaats daarvan heb ik ieder blikje individueel geverfd met een lakroller. Je zou ook kunnen kiezen voor het definitief plaatsen van alle blikjes in de collectorbak en dan alles met de kwast in één keer voorzien van een zwarte laag. Niets op tegen, maar ik heb er lol in om alles te voorzien van een dunne laag met minimaal verfverbruik (75 ml per laag). Zo heb ik straks maximale geleiding van warmte en de collector ziet er ook wat netter uit.

Het aanbrengen van de verf doe ik met een lakrolletje, maar dan zonder te rollen. Ik wrijf de verf op het oppervlak van de blikjes, zoals je schoenpoets uitwrijft. Ik hoop hiermee een maximale hechting te krijgen. In ieder geval is de laag zéér dun. In mijn geval breng ik twee lagen aan, waarbij ik me strikt hou aan de droogtijd tussen twee lagen. Als je de tweede laag aanbrengt als de eerste laag alleen maar stofdroog is, loop je het risico de eerste laag te verstoren.
Na het drogen van de tweede laag zijn de blikjes op hun definitieve plek geplaatst, vooralsnog los tegen elkaar. Daarna is er een vel transparant folie overheen gespannen. Het paneel weegt nog geen vier kilogram en dat is vooral prettig als je het regelmatig moet verplaatsen en/of krap behuisd bent. Wij wonen op acht hoog in een klein appartement en dat maakt een zwaar en log apparaat extra onpraktisch.

Dit wordt de opstelling waar ik een eerste test mee ga doen! Maar eerst wachten op zon…

De droogkast

De droogkast is helemaal gemaakt van gebruikte materialen. Op de foto zie je de stand van zaken. Aan de voorzijde komt nog een deur en de bovenkant wordt nog dichtgemaakt. Op de langwerpige gleuf aan de achterzijde wordt de zonnecollector aangesloten. Vooralsnog laat ik de warme lucht aan de bovenkant instromen, maar mocht dit niet werken, dan is de constructie heel eenvoudig aan te passen. De uitstroomopening moet nog gemaakt worden.

De reeks dunne latjes zijn de ondersteuning van de droogramen. De kast zal nog op een paar poten gezet worden, zodat het geheel wat toegankelijker wordt.

Tot zover de huidige stand van zaken. Kijk regelmatig even op deze pagina voor de laatste ontwikkelingen. En deel je eigen ervaringen, bijvoorbeeld in de opmerkingensectie hieronder!

Ook leuk, je huis verwarmen met een blikjespaneel: