Miljøprojekt, 945 – Fremtidens remote-anlæg i supermarkeder

Fremtidens remote-anlæg i supermarkeder

3 Driftssikkerhed

Driftssikkerheden defineres ud fra to parametre:

Komponent-tilgængelighed. Kan komponenterne skaffes efter et evt. nedbrud
Teknologisk stade. Hvor moden er teknologien?

Driftssikkerheden er en vigtig parameter, der skal overvejes, før et nyt anlæg anskaffes, specielt hvis teknologien, der anvendes, er ny. Hvis der er lavet en analyse af f.eks. komponent-tilgængeligheden, er det muligt at have eventuelle kritiske komponenter på lager, så en lang leveringstid og dermed store økonomiske tab undgås.

Der er i det følgende afsnit lavet en vurdering af alle 7 anlægstyper, og resultatet er samlet i en tabel sidst i afsnittet.

I de efterfølgende afsnit vil der være en gennemgang af komponent-tilgængeligheden specielt til CO₂ og kulbrinter samt et afsnit, hvor anlægstypernes driftssikkerhed vurderes.

3.1 Komponent-tilgængelighed

Generelt kan alle komponenter skaffes til alle de nævnte anlægstyper. Der kan dog forekomme lange leveringstider. Komponenterne kan deles i tre grupper: komponenter til brændbare kølemidler, komponenter til CO₂-lavtryk (<40 bar) samt komponenter til CO₂-højtryk (>40 bar). Komponenter til HFC-kølemidler er ikke medtaget i undersøgelsen, da de er tilgængelige, og branchen er bekendt med leveringstider m.m.

3.1.1 Komponenter til brændbare kølemidler

Markedet for komponenter til HC-kølemidler har til dato ikke været ret stort. Det ser dog ud til, at udfasningen af HFC-kølemidler vil være med til at øge volumenet af denne type komponenter og dermed øge leveringsikkerheden ^[1]. I de efterfølgende afsnit vil der blive givet en kort beskrivelse af komponentsituationen for de forskellige komponenttyper.

3.1.1.1 Fordampere

Da anlæg med kulbrinter ofte anvendes til køling af pladevekslere eller andre former for kaskadevekslere, er der generelt ikke problemer med at skaffe fordampere. Pladevekslere til kulbrinter er af samme type, som der anvendes til HFC-kølemidler og er i mange tilfælde lagervare hos producenten eller grossisten.

3.1.1.2 Kondensator

Som kondensator anvendes normalt enten luftkølede lamelkølere eller pladevekslere. Hvis der anvendes pladevekslere, kan der laves anlæg med meget stor kapacitet med en meget lille fyldning, og der kan anvendes standardpladevekslere. Ved luftkølede kondensatorer er der begrænsninger på fyldningen.

Denne grænse vurderes at blive et problem ved anlæg med en kapacitet på ca. 50-75 kW. For at omgå denne grænse, kan systemet opdeles i flere kredse, som er selvstændige og uafhængige af hinanden. Generelt er luftkølede kondensatorer ikke en lagervare, og de skal fremstilles specielt. Der kan dog anvendes almindelige standardkondensatorer ved enkelte opstillingsformer.

3.1.1.3 Kompressorer

Generelt er kompressorer til kulbrinter ikke en lagervare, men de fremstilles efter ordre, hvilket gør, at leveringstiden bliver længere. Da producenterne opfatter denne type kompressorer som en prototype, bærer installatøren garantiforpligtelsen.

3.1.1.4 Ventiler

Danfoss har, som de første, haft ventiler til kulbrinter på programmet siden efteråret 2001, og siden da har stort set alle producenter fulgt trop. Leveringstiden på disse komponenter er dog stadig væsentlig længere end for tilsvarende komponenter til HFC-kølemidler.

3.1.1.5 Generelt

Det vurderes, at med et stigende marked for denne type komponenter vil leveringstiden blive kortere. Indtil markedet har en så stor volumen, at komponenterne bliver lagervarer, kan det være nødvendigt, at leverandøren har eget komponentlager.

3.1.2 Komponenter til CO₂ lavtryk <40 bar

I det efterfølgende afsnit vil der blive givet en kort beskrivelse af, hvilke komponenter, der kan være problemer med, og hvilke, der kan skaffes fra dag til dag.

3.1.2.1 Fordamper

Generelt er de fordampere, der anvendes til CO₂, specielt fremstillet pga. det høje tryk, og derfor er de ikke en lagervare. Da efterspørgslen ikke er særlig stor på europæisk plan, er der ikke udsigt til, at det bliver en hyldevare, medmindre grossister eller kølemontører selv laver et lager. På frostfordampere kan der evt. anvendes standardfordampere, men løsningen er ofte ikke optimal, da der ofte ønskes fordampere med et andet design.

3.1.2.2 Kondensator

Kondensatoren i et 40 bars CO₂-anlæg udgøres ofte af en pladeveksler eller lignende. Da pladevekslere til 40 bar er standard, vil leveringstiden på denne komponent ikke give anledning til problemer.

3.1.2.3 Kompressor

Kompressorerne er på nuværende tidspunkt ikke et standardprodukt hos producenterne. Der er dog enkelte grossister, der lagerfører et relativt lille program. Derfor kan leveringssituationen for denne komponent også være et problem.

3.1.2.4 Ventiler

Ventiler til CO₂ er en af de komponenter, hvor leveringssituationen er god. Det har været relativt nemt for producenterne at konvertere ventiler fra R410a. Ventilerne til HFC-kølemidler kan dog ikke anvendes direkte, da der kan opstå problemer med pakningsmaterialer m.m.

3.1.2.5 Generelt

Udbudet af komponenter til CO₂ 40 bar er i kraftig vækst. I dag kan der stort set bygges anlæg til 40 bar uden problemer. Alle komponenter er tilgængelige inklusiv receivere m.m. Der må dog påregnes længere leveringstid end for komponenter til konventionelle kølemidler. Markedet er i kraftig udvikling, og det vurderes derfor, at leveringstiderne vil blive reduceret kraftigt i den kommende tid.

3.1.3 Komponenter til CO₂ højtryk >40 bar

Transkritisk CO₂ har været anvendt siden ca. år 1900. Processen er dog blevet udkonkurreret af syntetiske kølemidler, da disse har været lettere at anvende. Det bevirker, at komponentsituationen til dette trykområde helt er forsvundet. Der er dog igen ved at komme interesse for denne proces, da den rummer nogle nye muligheder i forhold til udskift af HFC-anlæg.

3.1.3.1 Fordamper

Der kan ofte anvendes fordampere til 40 bar, da trykket i systemet ikke kommer over dette tryk. Der kan dog være enkelte applikationer, hvor det vil være fordelagtigt med højere tryk. Fordampere til højere tryk kan også fremstilles specielt, men er ikke en lagervare.

3.1.3.2 Kondensator

Der kan anvendes specielt producerede luftkølede gaskølere eller koaksial-vekslere med en vandkreds. Teknologien er tilgængelig, men der er tale om specielle komponenter, hvor volumenet er meget lavt, og derfor er prisen p.t. betydelig højere end for tilsvarende komponenter til kulbrinter eller HFC-kølemidler.

3.1.3.3 Kompressor

Der findes efterhånden flere kompressorer til 130-150 bar. Der har i de seneste år været fokus på dette område fra flere af kompressorproducenterne. Dorin har haft kompressorer som prototyper i drift i en kortere årrække, og de har haft supermarkeder i drift siden 2002 uden at opleve nævneværdige problemer med kompressorer. Udviklingen på området er drevet af bilindustrien. Derfor er der bl.a. begyndt at komme kompressorer til AC i busser, som også kan anvendes til dette formål.

3.1.3.4 Ventiler

I dele af anlægget kan standardventiler anvendes. Komponenter er dog ikke kommercielt tilgængelige. Udviklingen på området går hurtigt.

3.1.3.5 Generelt

Komponenter til det høje tryk findes ikke i det normale sortiment hos kølegrossisterne. Derfor er det på nuværende tidspunkt nødvendigt at søge inden for andre brancher for at finde egnede komponenter. Det er muligt at bygge denne type anlæg i dag, men der må dog påregnes en længere leveringstid og en højere pris. Inden for det sidste år er der kommet produkter på markedet, som anvender denne teknologi, og de er konkurrencedygtige på pris. Det vil dog stadig være svært for den enkelte montør selv at bygge anlæg af denne type, da viden om opbygning og styring af denne anlægstype ikke er særlig udbredt endnu.

I det efterfølgende afsnit vil driftssikkerheden og den teknologiske stade af de enkelte anlægstyper blive vurderet. Nogle af anlægstyperne er der kun meget begrænset erfaring med og enkelte ingen erfaring, hvilket derfor er en vigtig parameter ved valg af anlægstype.

I nedenstående tabel er der lavet en vurdering af driftssikkerheden på samtlige anlægstyper. Tabellen tager udgangspunkt i, at der anvendes HC-kølemidler i de anlægstyper, hvor det er muligt, og ikke HFC selv om det ville være muligt.

	Samlet
Plug-in (1)
Kondenseringsunit (2)
Brinesystem med decentral frost (3)
Brine/CO₂-kaskadesystem (4)
40 bar CO₂ med pumpecirkulation (5)
60 bar CO₂ system (6)
CO₂ 130 bar transkritisk (7)

Tabel 2: Opsummering af komponentsituationen for de enkelte anlægstyper

3.2 Risikovurdering

I risikovurderingen vil der blive set på den økonomiske risiko ved de forskellige anlægstyper. Risiko er i denne sammenhæng defineret som risikoen for økonomiske tab i form af tabt kølemiddel og risikoen ved at anvende en ny teknologi, som for mange brugere ikke er kendt. Der vil bl.a. blive taget udgangspunkt i analysen af komponent-tilgængelighed samt en vurdering af teknologien generelt. Der vil også blive set på risikoen for tab af fyldning, som er en væsentlig risiko for butiksejeren.

3.2.1 Tab af fyldning

Risikoen for tab af en del af fyldningen er en reel risiko for anlægsejeren efter garantiperiodens udløb. Økonomisk er det en stor risiko for anlægsejeren, da en ny fyldning kan løbe op flere hundrede tusinde kroner på konventionelle anlægstyper, da afgifterne på HFC-kølemidler øger prisniveauet betydeligt. Denne risiko elimineres næsten ved anlægstyperne 3-7, da de giver muligheden for at anvende naturlige kølemidler. Prisen for de naturlige kølemidler CO₂ og propan udgør ca. 20-30% af prisen for R404a inkl. afgift. Samtidig er fyldningen typisk delt op i to eller flere kredse, hvilket giver mindre risiko for, at hele fyldningen slipper ud.

Tab af fyldning på plug-in apparater (anlægstype 1) er meget sjælden og udgør ikke en særlig stor udgift. Derfor vil det ikke blive behandlet nærmere i dette afsnit.

For anlægstyperne 3-6 er der krav om kontinuerlig nedkøling af CO₂-kredsen for at sikre, at trykket ikke overstiger afblæsningstrykket for sikkerhedsventilen. Det kunne bl.a. blive aktuelt i forbindelse med en strømafbrydelse, hvor det ikke vil være muligt at køle CO₂-kredsen. Det vurderes dog, at der kun i sjældne tilfælde vil blive tale om et tab af hele fyldningen, da varmeindfaldet til systemet også vil blive reduceret. Økonomisk udgør prisen for en ny fyldning heller ikke så stor en risiko, som hvis det havde været HFC-kølemiddel.

På højtemperatur-trinnet kan der bl.a. anvendes propan eller et HFC-kølemiddel. Den økonomiske risiko for tab af hele fyldningen på denne kreds er relativt begrænset, da det kun kan ske ved et uheld eller et knækket rør. Da denne del ofte er meget kompakt, nedsættes risikoen betragteligt, og da fyldningen også er relativ lille, udgør den ikke den store økonomiske risiko.

For CO₂ 130 bar transkritiske systemer (anlægstype 7) består fyldningen udelukkende af CO₂. En del af fyldningen er placeret i beholdere, der som for anlægstyperne 3-6 kræver køling. Derfor vil man have samme risiko ved strømafbrydelser som for de øvrige anlægstyper. Det er dog utænkeligt, at hele fyldningen blæses af.

3.2.2 Vurdering af teknologierne

Anlægstyperne 1 og 2 er gammelkendte anlægstyper, som har været anvendt i mange år og derfor kendes særdeles godt. Derfor vil disse anlægstyper ikke blive behandlet yderligere i dette afsnit.

Generelt har anlægstyperne 3-7 ikke været tilgængelige i mere en nogle få år. Der har dog været lavet demonstrationsanlæg med alle anlægstyperne med undtagelse af brinesystemer med decentral frostanlæg (anlægstype 3) og 60 bar CO₂ systemer (anlægstype 6).

Fælles for anlægstyperne 3 og 4 er, at der anvendes en brinekreds til køling af +5°C kølestederne. Til frost anvendes der henholdsvis et decentralt eller et centralt frostanlæg, som køles indirekte eller direkte af et højtemperatur HC- eller HFC-køleanlæg. CO₂-køleanlæg har været anvendt i industrikøleanlæg i flere år, og er derfor en teknologi, der er gennemtestet i andre applikationer. Der har siden 1999 været lavet to demonstrationsprojekter, hvor brine/CO₂- kaskadesystemer (anlægstype 4) er anvendt i to supermarkeder med gode resultater.

Brinesystemer med decentral frostanlæg (anlægstype 3) har derimod ikke været anvendt i praksis. Anlægstypen indeholder dog kun principper, der er kendt fra andre anlægstyper, og det vurderes derfor, at anlægstypen kan bygges uden nævneværdige problemer.

40 bar CO₂-anlæg pumpecirkulation (anlægstype 5) består af en CO₂-kreds med pumpecirkulation på køl og direkte ekspansion på frost. CO₂-kredsen køles af et højtemperatur-køleanlæg. Der er bygget flere anlæg af denne type i Danmark, hvor der anvendes HFC eller propan på højtemperatur-køleanlægget.

60 bar CO₂-systemet (anlægstype 6) er endnu ikke blevet bygget i praksis, da komponenterne til denne løsning ikke er kommercielt tilgængelige. Komponenterne kan hentes i andre brancher, hvor prisniveauet er væsentligt højere. Princippet minder i sin opbygning meget om et konventionelt R404a parallelanlæg med et højtemperatur-trin. Anlægstypen vurderes at være anvendelig specielt i kombination med anlæg, der også anvendes til airconditionering.

CO₂ 130 bar transkritiske systemer (anlægstype 7) har været anvendt i praksis siden 2002 i 2 demonstrationsanlæg i Italien og i Danmark. Producenten oplyser, at anlæggene har været i drift i ca. 1 år uden problemer af væsentlig karakter. Opbygningen af anlægget kan laves meget simpelt, hvilket bevirker, at prisen på sigt også vil komme ned.

Generelt kan der opstå problemer med levering af komponenter som bl.a. kompressorer, kondensatorer og fordampere til CO₂ og propan. Risikoen kan dog fjernes ved, at grossisten eller producenten garanterer leveringstid eller et mindre lager. Generelt bør leveringssituationen for komponenter til anlægget overvejes før anskaffelse.

3.3 Sammenfatning - driftssikkerhed

Generelt kan alle komponenter til brændbare kølemidler og CO₂ op til 40 bar købes uden de store problemer. Leveringstiden på komponenter kan dog give problemer. Derfor tilrådes det, at lave et lager af komponenter, der er kritiske for driften af systemet, indtil en leverandør har et lager. Tendensen er, at flere og flere komponenter kommer på lager såsom ventiler og kompressorer.

Komponenter til CO₂ og højere tryk end 40 bar er ikke lagervarer og skal ofte produceres specielt. Derfor bør leveringssikkerheden på kritiske komponenter undersøges.

Generelt kan anlægstyperne 1 og 2 bygges uden problemer med driftssikkerheden. Anlægstyperne 3, 4 og 5 anses også for at være driftsikre på niveau med de anlægstyper, der kendes fra i dag. Der kan dog opstå problemer med levering af komponenter, hvilket kan give problemer. Derfor opfordres der til at tage hånd om dette problem før et eventuelt nedbrud.

Anlægstyperne 6 og 7 kører med væsentligt højere tryk, hvorfor komponentsituationen på nuværende tidspunkt er kritisk ved et nedbrud. Dette bør man træffe foranstaltninger mod, inden anlægget opføres. 60 bar CO₂-systemet (anlægstype 6) er der ingen driftserfaringer med på nuværende tidspunkt, mens CO₂ 130 bar transkritiske systemer (anlægstype 7) anvendes flere forskellige steder i Europa med gode resultater.

Generelt er risikoen ved at anvende CO₂ eller propan større, da der kan forekomme længere leveringstider. Denne situation kan dog imødekommes ved, at der laves eget beredskab, hvor der sikres kort leveringstid på kritiske komponenter. Herved kan denne risiko elimineres.

	Samlet
Plug-in (1)
Kondenseringsunit (2)
Brinesystem med decentral frost (3)
Brine/CO₂-kaskadesystem (4)
40 bar CO₂ med pumpecirkulation (5)
60 bar CO₂-system (6)
CO₂ 130 bar transkritisk (7)

Tabel 3: Sammenfatning - risikovurdering

Fodnoter

[1] Leveringssikkerheden er defineret som sikkerheden for, at en komponent er tilgængelig inden for et rimeligt tidsrum, så vareskader minimeres og økonomiske tab undgås.