Umluft zu uneffektiv 29.07.2014, 09:41 Uhr

Pizzaofen verbraucht dank Prallstrahl 40 Prozent weniger Energie

Pizzabacken ist eine Wissenschaft für sich, mit viel Verbesserungspotential: Forscher aus Stuttgart stört beispielsweise, dass ein Backofen mit Umluft zu viel Energie verschwendet. Sie legten mit einem Computermodell die Grundlage für einen Ofen der Zukunft, der dank eines Prallstrahls von oben bis zu 40 Prozent weniger Energie verbraucht. 

Forschungsbackofen der Wissenschaftler: Hochgeschwindigkeitskameras erfassen Strömungen, die mit sogenannten Tracerpartikeln sichtbar gemacht wurden. 

Forschungsbackofen der Wissenschaftler: Hochgeschwindigkeitskameras erfassen Strömungen, die mit sogenannten Tracerpartikeln sichtbar gemacht wurden. 

Foto: E.G.O.

Forscher der Universität Stuttgart haben ihre Liebe zur Tiefkühlpizza entdeckt. Nicht, dass sie damit verstärkt ihren Hunger stillen. Ihnen geht es darum, Energie zu sparen. Eine kleine Pizza im großen Backofen mit Umluftbetrieb? Das ist Energieverschwendung pur, sagten sie sich. Ehe sie fertig ist, hat der Stromzähler eine halbe Kilowattstunde registriert. Also stürzten sie sich mit einem Simulationsmodell auf Ofen und Pizza. Sie wollten herausfinden, wie die heiße Luft im Backofen so gelenkt werden kann, dass sie möglichst effektiv genutzt, der Stromverbrauch also minimiert wird.

Computer simuliert das Pizzabacken

Dazu setzten die Forscher ein Computerprogramm ein, welches das Wechselspiel zwischen strömender Heißluft und kalter Pizza simuliert. Die Simulation berücksichtigte Konvektion, also Wärmeströmungen, Wärmeleitung und Wärmestrahlung. Eine ganz schön komplizierte Sache. Die Rechenzeit lag bei bis zu sieben Tagen.

Als effektivste Aufwärm- und Backmethode erwies sich ein sogenannter Prallstrahl, der von oben auf die Pizza trifft. Im unteren Bereich lenkten die Forscher die Luft so, dass sie seitlich einströmte. Auf diese Art bildete sich eine Art Heißluftglocke, die die Pizza umhüllte. Kontakte der Luft mit den kühlenden Wänden des Ofens wurden verhindert.

Tracerpartikel machen Luftströme sichtbar 

Dann standen erste Praxistests an. Der Elektrogerätehersteller Ego leitet das Forschungsprojekt und hat dafür gemeinsam mit der Universität Stuttgart einen Pizzaofen mit komplexer Mess-, Steuer- und Regeltechnik ausgestattet. Temperatur und Luftmenge lassen sich beispielsweise in Abhängigkeit vom Backfortschritt verändern. Denn sobald die Pizza ihre Zieltemperatur erreicht hat, braucht sie nicht mehr so viel Zusatzwärme.

Den Ablauf aller Versuche hielten sie penibel fest, sodass sie reproduzierbar waren. Um die Strömungen sichtbar zu machen, reicherten die Forscher die Luft mit so genannten Tracerpartikeln an, die mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitskameras in Form grüner Wirbel sichtbar wurden.

Im Computermodell fanden die Forscher heraus, dass der Prallstrahl am effektivsten ist. Dabei trifft die heiße Luft von oben auf die Pizza, ohne dabei die kühlen Wände des Ofens zu berühren. 

Im Computermodell fanden die Forscher heraus, dass der Prallstrahl am effektivsten ist. Dabei trifft die heiße Luft von oben auf die Pizza, ohne dabei die kühlen Wände des Ofens zu berühren. 

Foto: E.G.O.

Mit diesen Erfahrungen im Hinterkopf bauten die Forscher einen weiteren Ofen, der die gleichen Abmessungen hat wie ein reales Küchengerät, die heiße Luft aber nicht wahllos verteilt, sondern streng nach wissenschaftlichen Erkenntnissen. Die Stromeinsparung betrug 40 Prozent. „Es wäre möglich, intelligente Backöfen der Zukunft mit diesem energieeffizienten Beheizungskonzept zu kombinieren“, sagt Forscher Michael Riffel, der das Projekt leitet. Seine Vision: Ein Backofen ohne Gehäuse. Pizza oder Sonntagsbraten stehen dann frei auf einem Rost, der mit heißer Luft beschossen wird.

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