Miljøvurdering af ekspansionsventiler

Miljøvurdering af ekspansionsventiler

Sammenfatning og konklusioner

Miljøvurdering

Baggrund
Denne miljøvurdering er udført som en del af projektet ”Retningslinier for Miljørigtig udvikling af Produktfamilier inden for Elektromekanisk Industri”.

TE55 termostatisk ekspansionsventil
Arbejdet er udført på en termostatisk ekspansionventil type TE55, der er udviklet og fremstillet af Danfoss A/S. Ventilens funktion er at regulere indsprøjtningen af kølemiddel i fordamperen i et kølesystem. Dette omfatter også at styre anlægget så overhedningen og dermed energiforbruget reduceres mest muligt.

Formål
Formålet er som en del af fase 2 & 3 i ovennævnte projekt, at gennemføre en miljøvurdering på denne ekspansionsventil.
Der arbejdes på at udvikle en ny elektronisk føler, og et væsentligt formål er at miljøvurdere denne i forhold til den mekanisk fungerende (traditionelle) føler. På dette grundlag skal desuden gennemføres en miljøvurdering med et bredere sigte på beslægtede produkter indenfor produktfamilien ”kontrol-ventiler”.

Metode
Arbejdet er udført efter retningslinierne i standarderne ISO 14040/41 (ISO, 1997 & 1998) og de udkast der foreligger i form af ISO/DIS 14042 og ISO/DIS 14043. Derudover er der gennemført en vægtning af resultaterne efter UMIP-metoden.
Beregninger i forbindelse med dette studie er udført ved hjælp af UMIP PC Værktøjet, version 2.11 beta, hvori der ligeledes er opbygget en model af produktet og dets livsforløb.

Datagrundlag
Der er primært anvendt data, som er tilgængelige i den til UMIP PC værktøjet hørende database samt en del specifikke data fra Danfoss A/S’ produktion på fabrikken i Nordborg. For nogle elektroniske komponenter er der anvendt standard data for materialesammensætningen indsamlet af Danfoss Drives A/S. Hvor det har været nødvendigt, er der tilføjet nye enhedsprocesser.

Følsomhedsvurdering
På grundlag af den gennemførte følsomhedsvurdering, kan det konkluderes at kvaliteten af de anvendte data er god og i hvert fald tilstrækkelig, og at de foretagne antagelser, forenklinger, etc. er rimelige i forhold til den opstillede model. Desuden kan det konkluderes, at de beregnede resultater ikke i væsentlig grad vil være følsomme overfor rimeligt sandsynlige ændringer i de nævnte antagelser, forenklinger etc.

Konklusion for ekspansionsventilen TE55

Miljøvurderingen af selve ekspansionsventilen viser, at det er materialefasen og produktionsfasen, der giver anledning til de største miljøeffektpotentialer.Her er det især kategorierne økotoksicitet, persistent toksicitet og farligt affald, der er dominerende, (figur 2).

Under produktionsfasen er det forniklingen, der yder langt det største bidrag indenfor de nævnte effektkategorier (jf. figur 16 & 18).

Elektronisk reguleret ventil
Hvis man sammenligner reference produktet med en TE55 med elektronisk føler vil sidstnævnte falde væsentligt dårligere ud på grund af den energiforbrugende elektronik (figur 6).
Ved sammenligning af en ventil med elektronisk føler og en ventil med mekanisk føler vil det derfor være rigtigt at udvide systemet til også at omfatte den energibesparelse på kølesystemets drift, som den elektroniske føler vil udløse. En beregning viser, at den øgede miljøbelastning fra drift af ventilen med elektronisk føler mange gange opvejes af selv en beskeden besparelse i energiforbruget på kun 1% (figur 8 & 9).

På ressource siden (figur 7) er den mest markante forskel, at den elektroniske føler har et større forbrug af den sparsomme ressource sølv, der slår hårdt igennem, selv om den kun udgør ca. 1 ‰ af det færdige produkt. Den væsentligste kilde er sølvholdig loddetråd (lodderinge), der anvendes til at lodde ventilhuset og huset til den elektroniske føler.

Udover dette er den væsentligste forskel et mindre forbrug af kobber for den elektroniske føler. Kobber indgår i den mekaniske føler i kapilarrør og følerrør.

Det kan desuden konkluderes at transportfasen ikke har nogen stor betydning – heller ikke hvis produktionen af ventiler flyttes til Mexico og fortsat har sit største marked i Europa (figur 10).

Forbedringsmuligheder
Det største miljøforbedringspotentiale ligger helt klart i, at ventilen fungerer optimalt og derved sikrer en så optimal anvendelse af de energiforbrug eller andre ressourcer, som anvendes i det samlede system ventilen indgår i.

Når man ser på selve ventilen (uden kølesystemets energiforbrug) er materialefasen meget væsentlig. Der ligger derfor en forbedrings mulighed i at vælge et materiale, der er mindre miljø belastende, og som er baseret på ressourcer, der er mere rigelige.

Sølv er den ressource, der er størst af de vægtede ressourceforbrug. Der ligger derfor et miljøforbedringspotentiale i at anvende en anden sammenføjningsmetode eller på anden måde undgå brugen af sølvloddetråd.

Forniklingsprocessen er årsag til væsentlige miljøbelastninger (figur 16 & 18), selv hvor der er tale om et velfungerende miljøgodkendt anlæg med tilhørende renseanlæg.
Et potentiale for miljøforbedring ligger derfor i simpelthen at undgå overfladebehandling og anvende materialer, der ikke kræver overfladebehandling.
Et eksempel på dette er at man i stedet for at fremstille en ventil i forniklet messing, anvender rustfrit stål, som det er gjort for nogle af de mindre ventiler i Danfoss’ produktprogram.

Konklusion for produktfamilien som helhed

Materialer
Hvis man ser på miljøbelastningen fra selve ventilen er en stor del knyttet til de anvendte materialer. Det betyder at de konklusioner, der er knyttet til materiale- produktions- og bortskaffelses faserne samt ”Undgået Produktion” også vil gælde for større eller mindre ventiler, opbygget efter samme principper og udført i de samme materialer.

Det skal dog bemærkes at for den elektroniske føler gælder denne antagelse ikke da denne vil have samme størrelse uanset hvilken ventil, den er bygget sammen med.

De mest anvendte materialer til fremstilling af ”kontrolventiler” er messing, rødgods, rustfrit stål og støbejern. Vurderet kg til kg konkluderes det, at støbejern er mindre miljøbelastende. Rustfrit stål, messing og rødgods ligger på samme niveau, idet messing og rødgods dog tegner noget mere belastende. Det er dog vigtig at være opmærksom på at forskellene ikke er større end at individuelle forskelle mellem forskellige alternativer som f. eks. materialemængde, genvindingsgrad m.m. hurtigt kan vende billedet.

Ressourcer
På ressource siden er det de sparsomme ressourcer set i forhold til, hvor meget der kan forventes at blive genvundet, der er vigtige. Indholdet af disse ressourcer kan umiddelbart aflæses af materiale sammensætningen og sammenlignes med det globale årsforbrug og forsyningshorisonten. Det er vigtigt at være opmærksom på at selv små mængder af de yderst sparsomme ressourcer (jf. sølv i TE55), kan slå hårdt igennem. Tabet af disse ressourcer, der forekommer i mindre mængder som f. eks. sølv i lodderinge, tin i låseskiver af tinbronze o.s.v. må formodes at være 100%, fordi genvindingen retter sig mod det primære materiale ventilen er fremstillet af.

Brug
Forholdene i brugsfasen kan variere meget ikke blot inden for forskellige typer af kontrolventiler i produktfamilien, men også indenfor forskellige anvendelser af samme ventil. Det er derfor ikke muligt at komme med alment gældende udsagn om betydningen af brugsfasen.

For produkter, der har indflydelse på energioptimering eller administrerer forbrug af andre ressourcer skal man gøre sig nogle overvejelser over hvilken betydning kontrolventilen har for systemets energiforbrug og holde dette op mod et kendt reference scenario. Udover at vurdere energiforbruget under den almindelige drift er det også relevant at vurdere om eventuelle funktionsfejl på ventilen vil kunne udløse et øget energiforbrug. Dette kan være fuldstændigt nedbræk eller det at en ventil er ude af justering og derved regulerer mindre optimalt.

Transport
Miljøbelastningen fra transportfasen vil være knyttet til produktets masse; men vurderes dog ikke at udgøre nogen væsentlig belastning.

Forbedringsmuligheder
Det største miljøforbedringspotentiale ligger helt klart i at kontrolventilen fungerer optimalt og derved sikrer en så optimal anvendelse af de energiforbrug eller andre ressourcer, som anvendes i det samlede system ventilen indgår i.

For større anlæg ligger der derfor et stort miljøforbedringspotentiale i at anvende en elektronisk reguleret ventil, hvis denne sikrer en bedre drift. For mindre anlæg vil der i mange tilfælde også være et betydeligt potentiale; men det er nødvendigt at vurdere om den forventede besparelse kan opveje miljøbelastningen fra fremstilling og drift af den ekstra elektronik.

Der ligger en forbedringsmulighed i at vælge et materiale, der er mindre miljøbelastende, og som er baseret på ressourcer der er mere rigelige. Der ligger et miljøforbedringspotentiale i at undgå at bruge materialer med de helt sparsomme ressourcer (f. eks. sølv og tin), da disse ofte vil gå helt tabt fordi genvindingen retter sig mod materialer/ressourcer, der forekommer i størst mængde.

Et andet potentiale for miljøforbedring ligger i simpelthen at undgå overfladebehandling og anvende materialer, der ikke kræver overfladebehandling.

Teknisk- og forretningsmæssig vurdering

M.h.p. at vurdere om de afdækkede forbedringspotentialer er realisable ud fra et teknisk- og forretningsmæssigt synspunkt, er der gennemført en vurdering af dette.

Det har været muligt at omsætte de afdækkede forbedringspotentialer i en række konkrete forbedringer, som også udfra en teknisk- og forretningsmæssig synsvinkel kan betragtes som forbedringer. Andre ideer vurderes at kunne realiseres på et senere tidspunkt f.eks. i forbindelse med udvikling af næste generation af produkter.

En række af de opnåede miljøforbedringer opfattes af kunderne som positive. En del af dette skyldes formodentlig at kunden samtidig opnår en øget funktionalitet og en bedre driftsøkonomi.

Værdien i at udarbejde en miljø guideline og præsentere kunden for en miljøvurdering og en bortskaffelses erklæring kan ikke måles i kroner og ører; men det kan være en medvirkende faktor til at blive foretrukket, når kunden skal vælge leverandør.