PROJECT
Cool and Comfort 89 – mei 2021
Hoe optimaliseert de coöperatieve COFRA haar koudeproductie en fruitconservering op een efficiënte en duurzame manier?
Quercy Refrigeration, specialist in industriële koeling, biedt een milieuvriendelijke oplossing met een energiebesparing van 25%.
In het hart van de alluviale vlakte van de Lot- en Garonnevallei werd in 1961 COFRA opgericht. Deze fruitcoöperatieve met 17 leden bewaart en conserveert van augustus tot juli een vijftiental appel- en enkele peren- en pruimenvariëteiten met daarnaast kalibratie-, verpakkings- en verkoopactiviteiten voor klanten in de supermarkt en de groothandel. In het voorjaar en de zomer kunnen er koelcellen worden gehuurd om aardbeien, aubergines en courgettes op te slaan. Deze KMO heeft een omzet van 4 miljoen euro en telt 24 voltijdse medewerkers. Haar visie op de middellange en lange termijn is het bevorderen van de circulaire economie en duurzame ontwikkeling.
Koeling, een basisbehoefte voor het bedrijf
Het COFRA-gebouw met een oppervlakte van 20.000 m², op een terrein van 10 hectare, is sinds zijn ontstaan een enorme “koelkast”. Opgebouwd over de jaren om aan de vraag van de markt te voldoen en om nieuwe soorten appels zoals Pink Lady, Gala of Chanteclerc te stockeren, heeft het depot vandaag de dag 57 koelcellen, waarvan bijna de helft is voorbehouden aan biologisch gekweekte appelen Voor kortetermijn opslag heeft normale koudeopslag de voorkeur.
Voor langere periodes is opslag in een gecontroleerde atmosfeer de oplossing bij uitstek. COFRA heeft een totale stockagecapaciteit van 12.000 ton. Het spreekt voor zich dat koeling essentieel is om hun diensten te garanderen aan de landbouwers van de regio, die er volledig op vertrouwen dat ze hun gewassen op de best mogelijke manier kunnen stockeren en bewaren. “We kunnen het ons niet veroorloven om op eender welk moment zonder koeling te zitten; zonder koeling ben ik niets. Het is in ons belang om te weten hoe het werkt”, benadrukt Emile Nioche, die naast zijn managementtaken ook gepassioneerd is door technologie.
Er is fulltime koeltechnicus is in dienst om de koelinstallaties te monitoren en dagelijks onderhoud uit te voeren aan alle technische apparatuur. Sinds de jaren 2000 is er een zogenaamd indirect koelsysteem. Het bestaat uit vier ammoniakkoelers met een koelcapaciteit van 300 kW elk, die een glycolwaterlus bij -7°C voeden om alle koelruimtes en de laadkaaien te koelen. Een koeltoren wordt gebruikt voor ammoniakcondensatie.
COFRA integreert duurzame ontwikkeling in zijn strategie
Zonne-energie is een van de vroegste initiatieven, met de installatie van fotovoltaïsche panelen op het hele dakoppervlak en de overdekte parkeerplaatsen van de voertuigen van de werknemers. En binnenkort is het doel om een zonne-energiecentrale aan te schaffen om 10% van de eigen energie te produceren. Eigen energieproductie is een leitmotiv gezien 3 miljoen KWh per jaar die nodig is voor de werking van COFRA.
Denken aan toekomstige generaties betekent ook een aangepast en minder energieverslindend productiesysteem van koeling. Door hogere buitentemperaturen in de afgelopen jaren moest de koelinstallatie in de zomer opnieuw worden aangepast om aan de vraag te voldoen en zo een overschot aan energie te genereren”, legt Emile Nioche uit. Het project voor een nieuwe investering wordt daarom eind 2018 gelanceerd om dit probleem op te lossen zonder het gebruik van een koeltoren, die bijkomende eisen stelt qua onderhoud en wettelijke controles. COFRA doet een beroep op het bedrijf Quercy Réfrigération, een bedrijf erkend in de boomkwekerijsector voor zijn knowhow en zijn HD-Cold systeem.
Milieuvriendelijk koelsysteem voor appels
Het langdurig bewaren van fruit zonder toevoeging van chemicaliën en met behoud van gewicht is een uitdaging voor Benoît Duparc, manager van Quercy Refrigeration, een dynamisch bedrijf in volle expansie in Frankrijk en in het buitenland. Om te voldoen aan de COFRA-specificaties wordt in het voorjaar van 2020 een totaaloplossing geïmplementeerd op basis van vier pijlers:
• HD Cold: het geïntegreerde regelsysteem dat geen bevochtiging nodig heeft. Het laat toe om de hygrometrie te optimaliseren en dit zonder ontdooiing in een koelkamer onder normale of gecontroleerde atmosfeer. De NATURE HDCOLD-verdampers, ontwikkeld door de fabrikant Stefani, werken volgens de specificaties van Benoît Duparc met ventilatormotoren (blow throw EC-ventilator) die de luchtverdeling en de vochtigheidsregeling verbeteren. Deze gepatenteerde oplossing voldoet aan de ecologische eisen en laat tot 40% energiebesparing toe, 30% minder afvalwater en een vermindering van het verlies aan groenten en fruit.
• 4 koelmachines met R-1234ze ter vervanging van de bestaande ammoniakinstallaties en zo de koeltoren te elimineren. Het koudemiddel Solstice ze heeft vele voordelen: een oplossing op lange termijn met een GWP van minder dan 1 (niet in F-Gas-quota) geclassificeerd in groep 2 van de PED volgens de EN 378 -norm, een eenvoudig gebruik voor technici door zijn lage druk, een zeer goede prestatiecoëfficiënt, een energiebesparing van ongeveer 25% ten opzichte van ammoniak, geklasseerd als niet-toxisch, zodat er geen administratieve verklaringen voor de eindgebruiker nodig zijn, en economisch interessante investering en onderhoudskosten.
• Regandsy & Hates: het nieuwe proces om de condensering te verbeteren (zie kader).
• Warmteterugwinningsproces met het gebruik van een systeem van platenwarmtewisselaars om water voor te verwarmen (minder aardgasverbruik), te ontdooien, het gebouw te verwarmen en het thermobehandelingsproces aan te drijven om de schimmel in bepaalde appelvariëteiten te neutraliseren alvorens ze op te slaan in koelcellen.
De resultaten zijn indrukwekkend na een paar maanden dienst. Deze investering van 2 miljoen euro, grotendeels gefinancierd door energiebesparingscertificaten, stelt COFRA in staat om duurzaam te innoveren en met een gerust hart naar de toekomst te kijken. Het koelsysteem is immers gemakkelijk aan te sturen dankzij de geconnecteerde tools die tegelijk werden geïmplementeerd.
Regandsy & Hates innovatie
Het Regandsy & Hates System, ontwikkeld door RH2i, ondersteunt het beheer van condensatie met een waterlus die overdag met warmte wordt geladen en ’s nachts op het voordeligste moment door het Hates System wordt afgevoerd. Dit water wordt opgeslagen in twee series geïsoleerde bekkens van elk 125 m3. Op basis van de buitentemperatuur en het tijdstip waarop de calorische waarde moet worden geladen, wordt de condensatietemperatuur in warmere periodes verlaagd en kan de ventilatorsnelheid van de condensator met 15-35% worden verlaagd.
Een platenwarmtewisselaar stroomopwaarts van de condensor verwarmt het gas aan de uitgang van de compressor, zodat er minder vermogen en de snelheid van de condensorventilatoren nodig is, wat energie bespaart. Een platenwarmtewisselaar stroomafwaarts van de condensor en stroomopwaarts van de economiser verbetert de onderkoeling en verhoogt het rendement van de economiser. De winst op de glycolwaterlus is 0,2 tot 0,5 °C, d.w.z. 7 tot 17% meer rendement ongeacht de buitentemperatuur. Een verdere ontwikkeling van het systeem met bypass van de condensor en een volledige of gedeeltelijke condensatie in de koeler maakt het mogelijk om de condensatietemperatuur en het stroomverbruik het hele jaar door te verminderen.
“De verbetering van de condensatie maakt deel uit van een duurzame ontwikkelingsaanpak. Het is de bepalende factor voor de beheersing van het elektriciteitsverbruik en de kwaliteit van de koeling. De innovatie van Regandsy & Hates staat centraal in deze aanpak, die de efficiëntie van de koeling optimaliseert”, besluit Jean-François Sailhan, directeur van RH2i.
Prestatiestudie R-1234ze vs. Ammoniakkoelers:
de energie-efficiëntieverhouding neemt aanzienlijk toe met Solstice® ze.
Achtergrond
Optinergie, een ingenieursbureau gespecialiseerd in industriële energieprestaties, voert op verzoek van het bedrijf Quercy Réfrigération tussen mei en december 2020 meetcampagnes op de COFRA-site. Het doel is om de totale EER* te berekenen door de werking van de installaties nauwkeurig te analyseren met behulp van fysieke metingen en instrumenten. De EER* wordt bepaald door de verhouding tussen de geproduceerde koelenergie en de elektrische energie die door de koeleenheid wordt geabsorbeerd. De opnames worden gemaakt op:
- het glycolwaterdebiet,
- de doorstroom-/terugstroomtemperaturen op het pekelcircuit,
- elektrisch verbruik op het algemene debiet van de R-1234ze koelers (compressor, condensor, primaire en hulppompen op hetzelfde debiet) en op de compressor, condensor, primaire pomp, oliekoeler ventilator en oliekoeler pomp stromen voor deze NH3-unit.
Opmerking: Deze installaties zijn vergelijkbaar omdat het regelprincipe vergelijkbaar is. De koelmachines zijn uitgerust met elektronische snelheidsregelaars. Diegenen met R-1234ze hebben geen oliekoeler.
*(Energie-efficiëntieverhouding / Ratio d’efficacité énergétique).
Beschrijving van de koelinstallatie van de COFRA-vestiging
De COFRA-installatie bestaat uit 4 parallelle koelcellen voor de toevoer van een tank met gekoeld water. Drie van deze groepen hebben R-1234ze als koelmiddel, de andere groep is op ammoniak.
Het PID (gedetailleerd uitvoeringsplan) van de primaire en secundaire toevoerleidingen van de eenheden wordt hieronder weergegeven; de debiet- en temperatuurmetingen werden telkens uitgevoerd op het primaire circuit van de eenheden. De symbolen Q, T1 en T2 staan voor respectievelijk de locaties van de pekelstroom, de retourtemperatuur (naar eenheid) en de doorstroomtemperatuur (naar de tank).
Resultaat: betere prestaties met R-1234ze
Meetcampagne van 13 tot 27 mei 2020 op chiller nr. 1 met R-1234ze met het Regandsy systeem inactief en chiller nr. 3 met NH3.
De EER van de NH3-koelmachine vermindert sneller als de buitentem- peratuur stijgt. De gemiddelde EER’s zijn: R-1234ze = 1,73; NH3 = 1,29,
*Opmerking: aan het einde van het jaar zal een derde meetcampagne worden uitgevoerd om de resultaten met of zonder het Regandsy-systeem over een langere periode te vergelijken. De gemiddelde EER gemeten over de twee dagen van de werking met het Regandsy systeem was 2,95.
Conclusie
“Deze tweede campagne bevestigt ook dat de R-1234ze koelmachines efficiënter zijn dan de NH3 koelmachine in vergelijkbare bedrijfsomstandigheden met hoge buitentemperaturen en een grotere fruitopslag” benadrukt Quentin Camou-Juncas, Industrial Energy Performance Engineer bij Optinergie.