TNO berekende al in 2004 dat de energiekosten van een industriële vriesinstallatie, gerekend over de levensduur van de installatie, aanzienlijk hoger kunnen uitvallen dan de investeringskosten.
Figuur (1) Kosten industriële vriesinstallatie (TNO rapport
Aanvulling Bouwwijzer koel- en vrieshuizen 2004)
Door het energieverbruik een centrale rol te laten spelen bij het ontwerpen van een koelinstallatie kunnen we significante besparingen realiseren. In dit artikel noemen we enkele interessante besparingsmogelijkheden bij nieuwe koelinstallaties zoals we die bij GEA Grenco toepassen.
Afkoelen in meerdere stappen
In de onderstaande grafiek zien we dat het energieverbruik van een koelinstallatie toeneemt naarmate de temperatuur van het koelmedium lager wordt.
Figuur (2) Energieverbruik GEA Grasso compressor bij
veranderende temperatuur van het koelmedium.
Om een product af te kunnen koelen van bijvoorbeeld 30 naar 0°C hebben we een temperatuur van het koelmedium nodig van ongeveer -5°C . Door het product nu eerst van 30 naar 15°C af te koelen kunnen we deze stap in het afkoelproces uitvoeren met een koelmedium temperatuur van ongeveer 10°C.
Afkoelen in twee stappen levert in dit voorbeeld een energiebesparing op van meer dan 25 %. Afkoelen in meerdere stappen vraagt meestal om een meerinvestering, maar deze verdient zich vaak snel terug, vooral bij toenemende energiekosten.
Gebruik een natuurlijk koudemiddel
In vergelijking met chemische koudemiddelen, zoals R404A en R507, leveren natuurlijke koudemiddelen, zoals ammoniak (NH3) en CO2, bij lekkage niet of nauwelijks een bijdrage aan het broeikas effect. Ook het energieverbruik van industriële koelinstallaties is bij toepassing van natuurlijke koudemiddelen vaak aanzienlijk lager. In het onderstaande grafiekje zien we het energieverbruik van GEA Grasso compressoren bij toepassing van verschillende koudemiddelen.
Figuur (3) Energieverbruik verschillende koelmiddelen gebaseerd
op GEA Grasso compressoren bij -40/+30°C.
Intelligent regelen
Een door GEA Grenco regelmatig toegepaste intelligente regeling is de optimale condensordrukregeling.
Een koelinstallatie onttrekt warmte aan het (koude) product en voert deze warmte met behulp van een condensor af naar de buitenlucht. Compressoren worden gebruikt voor het warmtetransport van de koude naar de warme zijde van de koelinstallatie. Veelal zijn de condensors uitgerust met ventilatoren, waarvan het vermogen niet verwaarloosd mag worden. Het energieverbruik van een compressor daalt bij lagere condensatietemperatuur, echter om deze lagere condensatietemperatuur te kunnen realiseren is meer ventilatorvermogen nodig.
De intelligente regeling zorgt er voor dat het elektrisch aandrijfvermogen van compressor en condensor samen minimaal is. In de onderstaande figuur ziet u een grafisch voorbeeld, waarbij de optimale condensatietemperatuur ongeveer 31°C bedraagt.
Figuur (4) Verloop van compressor en ventilatorvermogen en optimale
condensatietemperatuur
Gebruik restwarmte voor aandrijven koelinstallatie
Industriële koelinstallaties zijn vrijwel altijd uitgerust met compressoren. Wanneer er echter restwarmte beschikbaar is, kan de toepassing van een absorptiekoelmachine interessant zijn, omdat deze niet door een compressor maar door warmtetoevoer wordt aangedreven.
GEA Grenco heeft recent van de Noorse firma Olympic Prawn opdracht gekregen om een grote visserstrawler uit te rusten met een absorptiekoelinstallatie. Voor de aandrijving van absorptiekoeling zal gebruik gemaakt gaan worden van warmte in de rookgassen van de hoofdmotor.
Nieuw te bouwen trawler van Olympic Prawn met
absorptiekoelinstallatie.
Gebruik de koelinstallatie als warmtepomp
Iedere koelinstallatie “verpompt” warmte van een laag naar een hoger temperatuurniveau, maar alleen als het verwarmingsvermogen nuttig gebruikt wordt, spreken we van een warmtepomp.Door de vrijkomende warmte van de koelinstallatie te gebruiken voor verwarmingsdoeleinden, maken we dus van een koelinstallatie een warmtepomp.
We kunnen een koelinstallatie geschikt maken voor lage temperatuur verwarming door parallel aan de bestaande condensor een watergekoelde condensor te installeren. Afhankelijk van de uitvoering van de koelinstallatie wordt het hiermee mogelijk om warm water tot ongeveer 45°C te produceren.
Het installeren van een “extra trap” op de koelinstallatie maakt het mogelijk om warm water tot ongeveer 80°C te maken. Deze toepassing kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor de verwarming van tap- of proceswater. De compressor die we voor deze “extra trap” nodig hebben, vraagt natuurlijk wel aandrijfenergie. Echter de hoeveelheid verwarmingsvermogen die beschikbaar komt, is zoveel hoger dan de extra aandrijfenergie, dat de benodigde investering zich bij voldoende draaiuren al snel terugverdient.
Hieronder ziet u een schematische weergave van een eenvoudige koelinstallatie, met daarin aangeven als uitvoering (1) de parallelle watergekoelde condensor voor lage temperatuurverwarming en als uitvoering (2) de “extra trap” op de koelinstallatie.
