| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Anvendelse af naturlige kølemidler i supermarkeder

1. Sammenfatning og konklusioner

1.1 Indledning

Med baggrund i tidligere gennemførte projekter under Energistyrelsens CO₂-program (j.nr. 731327/97-0164 og j.nr. 731327/99-0199) og Miljøstyrelsen (j.nr. M 128-0428) er der gennemført et projekt i Fakta Beder, som understøtter og modner anvendelse af propan og CO₂ som kølemidler i supermarkeder.

De tidligere projekter dokumenterer CO₂ og propans fortrinlige termofysiske og dynamiske egenskaber.

Indeværende projekt "Anvendelse af naturlige kølemidler i supermarkeder" har fokus rettet mod energiforbrug og installationsomkostninger ved anvendelse af propan og CO₂ i supermarkeder.

Forudsætningen for optimering af installationsomkostninger er, at vi anvender de komponenter, som installatørerne kender. Projektet er derfor gennemført med anvendelse af kobberrør og andre kendte komponenter fra den kommercielle kølebranche. Delene er sammensat til en enhed og solgt som en enhed til Fakta.

Enheden er et produkt, der i forhold til et traditionelt R404A (90 kg) anlæg er energimæssig neutralt, og som reducerer det direkte ækvivalente CO₂-emissionsbidrag med 342 tons.

Fakta er en supermarkedskæde med ca. 250 butikker. Butikskæden har ekspanderet og udviklet sig igennem de sidste 25 år. Energiforbruget afspejler som hovedregel alderen på butikken.

Det er muligt at gruppere butikkerne efter type køleanlæg og energiforbrug med så stort et antal i hver gruppe, at sammenligningsgrundlaget for propan/CO₂-anlægget bliver klart defineret.

For at kunne tale om energineutralitet skal energiforbruget på propan/CO₂-køleanlægget ligge inden for de energirammer, som de nyeste butikkers køleanlæg bevæger sig indenfor.

1.2 Formål

Formålet med indeværende projekt er at modne og kommercialisere teknologien omkring anvendelsen af naturlige kølemidler, således at den bliver tilgængelig for en større del af branchen. Endvidere bliver teknologien demonstreret i full-scale (Fakta butik), hvor det tidligere anlæg var en mindre kommerciel butik (Lokalbrugsen i Odense J. nr. 731327/99-0199). Det er vigtigt at demonstrere teknologien i en butik, der har en størrelse, som branchen kan identificere sig med.

1.3 Resultat

Konklusionen er, at propan/CO₂-løsningen for en stor del af installationerne er implementerbart i den kommercielle danske kølebranche. Energimæssigt er teknologien p.t. neutral med mulighed for optimering.

Installationsomkostningerne stiger umiddelbart 10-20%, men vil ligeledes kunne optimeres. Installatørernes evne mht. håndtering af CO₂/propan og brine skal justeres/tilpasses.

Montage af brinekredsen forbedres væsentlig med slanger, og strengreguleringsventiler er ikke nødvendige på denne størrelse af anlæg. Der skal sigtes mod konstant flow i brinekredsen.

Kaskadevekslerens indsprøjtningsventil skal styres af en regulator med tidsbegrænset opstartsrutine efterfulgt af traditionel PID-regulering.

Ved at anvende Trykudstyrsdirektivet (Bekg. 743) og senere Atex-direktivet som konstruktionsgrundlag opnås en optimal sikkerhed, der givet også i fremtiden vil danne basis for diskussioner.

Projektet viser, at kølebranchen kan levere køleenheder med propan/CO₂ som kølemiddel og dermed fjerne det direkte ækvivalente CO₂-emisionsbidrag herfra.

1.5 Baggrund

Montreal Protokollens (1987) restriktioner og forbud omkring anvendelse af CFC og HCFC’erne, Kyoto Protokollens (1997) skærpede kurs over for drivhusgasserne (HFC’erne) samt Miljøstyrelsens udspil omkring afgifter på de industrielle drivhusgasser medfører, at man i stor udstrækning i fremtiden vil anvende naturlige kølemidler og samtidig reducere køleanlæggenes energiforbrug.

Mange butikker anvender i dag R404A (HFC). R404A er en blanding af R143a, R125 og R134a med et direkte drivhuspotentiale på 3.800 ved en tidshorisont på 100 år. Da levetiden for butikskøleanlæg normalt er 10-15 år, og lækager udgør 10-20% af anlæggenes fyldning pr. år, vil det medføre, at der i en lang årrække vil være mange R404A-anlæg, der via deres lækager bidrager til den globale drivhuseffekt.

I Danmark findes ca. 2.200 supermarkeder og varehuse, hvorfra kølede og frosne fødevarer sælges. Køleanlæggene består primært af de såkaldte remoteanlæg, hvor kølemøblerne (køle- og frostgondoler) er tilsluttet et centralt køleanlæg placeret i et maskinrum langt fra møblerne. Remoteanlæg i detailhandlen er karakteriseret ved lange udbredte rørstrækninger og store kølemiddelfyldninger. Anlæggene er typisk kun minimalt optimerede mht. energiforbrug, mens fokus primært ligger på driftssikkerhed samt funktion og fremtoning, der kan give mersalg i butikken. Installationerne har således typisk relativt højt energiforbrug samt høje lækagerater af kølemiddel!

Figur 1:
Figuren viser skematisk opbygningen af et remoteanlæg

Ved lækager siver kølemidlet gradvist fra systemet ud i kælderrum, butiksarealer og omgivelser, men i visse tilfælde kan store udslip også forekomme fra rørbrud i transportledninger. Lækagerne opdages, når anlæggets funktion bliver kritisk, hvilket ofte først er tilfældet, når over halvdelen af kølemidlet er forsvundet fra anlægget.

I gennemsnit er den estimerede kølemiddelfyldning ca. 50 kg i hvert supermarked, hvilket svarer til en samlet mængde på 118.000 kg. På nye anlæg, hvor der anvendes HFC, regnes der med gennemsnitlige årlige lækagerater på 10% (11.800 kg), ækvivalent med 44.840 tons CO₂-emission pr. år, når kølemidlet R404A anvendes, hvis ækvivalente CO₂-emission er på 3.800 kg CO₂ pr. kg.

Supermarkedernes køle- og fryseanlæg tegner sig til sammen for omkring 1,5% af det samlede energiforbrug i Danmark (600 GWh/år). Regnes med 0,78 kg CO₂/kWh, fås en årlig CO₂-belastning på 468.000 tons/år. Derfor er det nødvendigt at tage et stort hensyn til elforbruget i bestræbelserne på at udfase de uønskede gasser fra det kommercielle marked.

1.6 Anlægget

Flere af de naturlige kølemidler kan ikke anvendes direkte i butikken pga. uheldige egenskaber omkring brandfarlighed og giftighed, og det er således nødvendigt at lave indirekte systemer, hvor disse kølemidler varmeveksler med et sekundært kølemiddel (brine), som så pumpes fra maskinrummet til køle- og frostmøblerne.

Hidtidige målinger og analyser på denne type køleanlæg til supermarkeder har imidlertid vist, at det ville "koste" en forøgelse af energiforbruget på mellem 5-10% at erstatte de uønskede gasser.

Ved at anvende f.eks. CO₂ direkte i selve frostmøblerne og et indirekte system på kølemøblerne er energiforbruget uændret set i forhold til optimerede systemer med R404A, der findes på markedet i dag.

Se her!

Figur 2:
Figuren viser skematisk opbygningen af køleanlægget, som anvender propan og CO₂

Køle- og frostmøblerne vist til venstre er opstillet i selve butikken, mens de øvrige anlægskomponenter (kompressor, pumper, varmevekslere, beholdere osv.) er opbygget på et kompressorstativ, som skal placeres i separat maskinrum.

Kombinationen propan og kuldioxid er en optimal løsning, da kølefirmaerne kender teknologien omkring lodning af kobberrør og har derfor ikke svært ved at bygge anlæg med de nye kølemidler. Endvidere betyder anvendelsen af kuldioxid på lavtemperaturdelen en væsentlig reduktion af fyldningsmængden af propan. Det vurderes muligt at komme under 10 kg selv i større supermarkeder, hvor man i dag anvender fyldninger med HFC på 60-120 kg.