Rok 2022 pokazał jak ważna jest optymalizacja procesów produkcyjnych. Jednym z najczęściej pojawiającym się na forum zagadnieniem w poprzednim roku była efektywność i obniżenie kosztów eksploatacyjnych. Mniejsze zużycie mediów, w tym energii elektrycznej, wody, gazu itp., równa się bardziej konkurencyjny produkt końcowy. Poniższy artykuł prezentuje kilka rozwiązań dedykowanych i wdrożonych do zakładów mięsnych.
Chłodzenie adiabatyczne – chłodnia adiabatyczna PAD-V
Chłodnie adiabatyczne PAD-V dzięki hybrydowej pracy, tj. połączeniu wysoko wydajnego wymiennika lamelowego z odparowaniem wody, uzyskują wysoką wydajność przy najniższych kosztach eksploatacyjnych. Przez ok. 90% godzin w ciągu roku urządzenie pracuje w trybie suchym, wykorzystując tylko pracę wentylatorów. Przez pozostały czas do uzyskania niezbędnych temperatur czynnika wykorzystana będzie woda (tryb mokry). Dochłodzenie powietrza następuje na specjalnym panelu adiabatycznym (PVC + wiskoza), gdzie w krótkich powtarzalnych cyklach stosowana jest woda do procesu adiabatycznego, która nie musi być uzdatniona. Jest to możliwe ponieważ chłodnia posiada dwa osobne obiegi, zamknięty, do chłodzenia medium czy skraplania czynnika chłodniczego oraz otwarty, tak zwany adiabatyczny. Krótkie cykle wykorzystania wody do odparowania na panelu powodują, że całoroczne zużycie wody, w porównaniu do zużycia wody wieży otwartej czy zamkniętej (bez strat na odsalanie wody), jest o 95% mniejsze. W okresie pracy w trybie mokrym wbudowana pompa wody adiabatycznej będzie pracowała tylko przez ok. 25% czasu.
Chłodnie adiabatyczne PAD-V mają więc zastosowanie, gdy niezbędna jest:
– redukcja zużycia wody – 95% mniejsze zużycie wody nieuzdatnionej,
– modernizacja suchego skraplacza – redukcja zużycia energii wentylatorów oraz sprężarek poprzez obniżenie skraplania,
– praca w trybie free coolingu – zastąpienie pracy chillera, opłacalność nawet w przypadku agregatów wody lodowej (12/7°C),
– efektywne chłodzenie procesów – redukcja wszystkich kosztów eksploatacyjnych w porównaniu do chłodni z systemem zraszającym.
Dochładzacz adiabatyczny MITA
Alchemist to produkt plug & play, który w porównaniu z innymi rozwiązaniami wyparnymi/adiabatycznymi stosowanymi w celu zwiększenia wydajności chłodniczej zachowuje istniejącą konfigurację agregatu chłodniczego i mroźniczego. Alchemist łączy chłodzenie adiabatyczne z dochładzaniem czynnika chłodniczego. Chłodzenie adiabatyczne polega na obniżeniu temperatury powietrza poprzez nawilżanie. Ochłodzone powietrze dochładza ciecz za skraplaczem agregatu chłodniczego krążącą wewnątrz układu chłodniczego.
Opatentowany, prosty i kompaktowy produkt, zaprojektowany w celu zwiększenia mocy agregatów chłodniczych i mroźniczych (↑40%) oraz sezonowej efektywności energetycznej (zużycie energii elektrycznej mniejsze nawet o 25%).
Alchemist został opracowany przez MITA Cooling Technologies dla chłodnictwa komercyjnego i przemysłowego (przechowywanie żywności), szczególnego i wymagającego sektora, skoncentrowanego na wydajności i niezawodności. Dzięki doskonałym wynikom uzyskanym w transkrytycznych instalacjach CO2 oraz w instalacjach z tradycyjnymi czynnikami chłodniczymi (HFC, HFO, itp.), MITA oferuję dochładzacz adiabatyczny wraz z odpowiednimi obliczeniami oraz indywidualnym tokiem doboru wymiennika. Wyniki, które można uzyskać z dochładzaczem MITA, podnoszą wydajności istniejącego agregatu chłodniczego klasy D (średnio sezonowo) do klasy A.
Trigeneracja i odzysk ciepła czyli wykorzystanie ciepła odpadowego – agregaty absorpcyjne Yazaki
Odzysk i utylizacja ciepła odpadowego jest kluczowym elementem poprawy efektywności zakładu przemysłowego. Najszybszym i najczęstszym sposobem na wykorzystanie ciepła odpadowego jest wykorzystanie go do celów bytowych i grzewczych. Tracone ciepło może jednak zostać wykorzystane również do produkcji wody lodowej. Najbardziej ekonomiczne chłodzenie absorpcyjne w Polsce nie jest jeszcze bardzo znane, chociaż jego zastosowanie zyskuje na popularności w ostatnich latach. Znaczący wzrost zainteresowania był widoczny w 2022 roku. Wyprodukowany chłód wykorzystany może zostać do chłodzenia procesów produkcyjnych (niezbędne przez cały rok) oraz klimatyzacji pomieszczeń biurowych czy produkcyjnych (przeważnie w okresie letnim).
W przypadku gdy woda lodowa niezbędna jest przez 8760 godzin (procesy produkcyjne, klimatyzacje precyzyjne, itp.) inwestycja w odzysk ciepła oraz agregat absorpcyjny Yazaki jest najbardziej opłacalny. Całkowita utylizacja ciepła odpadowego do produkcji chłodu nie przekreśla jednak dalszego jego wykorzystania np. do ogrzewania czy c.w.u. Agregat absorpcyjny Yazaki może zostać tak dobrany, aby delta temperaturowa czynnika grzewczego była jak najmniejsza, np. ∆T=5K. Ciepło może być wykorzystanie w szerszym zakresie, tj. do ok. 20K. Zastosowanie absorpcji do klimatyzacji wiąże się z okresami, gdzie ciepło, w miesiącach z niskimi temperaturami otoczenia, wykorzystane jest tylko na potrzeby grzewcze, a w okresie klimatyzacyjnym, do utrzymania komfortu w pomieszczeniach. Inwestycja również jest opłacalna i czas zwrotu nie przekracza ok. 3/4 lat.
Proces chłodzenia absorpcyjnego polega na wytworzeniu efektu chłodzenia (parownik) za pomocą gorącego czynnika (generator). Urządzenie musi być dodatkowo chłodzone (skraplacz oraz absorber), najczęściej poprzez wieże chłodniczą, która charakteryzuje się niskim zużyciem energii elektrycznej. W porównaniu ze sprężarkowymi agregatami wody lodowej (F-gazy, NH3, CO2, itp.) wytworzenie efektu chłodniczego (wody lodowej) nie wymaga dostarczenia dużej ilości energii elektrycznej. Kompaktowa konstrukcja oraz opatentowane rozwiązania firmy Yazaki charakteryzują się najniższym zużyciem energii. Urządzenie o nominalnej wydajności chłodniczej równej 350 kW zużyje tylko 630 W energii elektrycznej.
Yazaki swoje urządzenia absorpcyjne, w zakresie wydajności chłodniczej od ok. 17 kW do ok. 350 kW, produkuje w Japonii od ponad 40 lat. Na całym świecie pracuje ponad 100 000 urządzeń absorpcyjnych marki Yazaki. Konstrukcja agregatów Yazaki przystosowana została do montażu zewnętrznego. Obie cechy są ważnym aspektem dla wielu zakładów przemysłowych gdzie brakuje miejsca na nowe instalacje. Najmniejszy możliwy „foot print” często jest kluczowy w wyborze odpowiedniego systemu.
Źródłem odpadowego ciepła najczęściej są:
– spaliny lub gorące gazy = odzysk ciepła,
– nieużyteczny kondensat = odzysk ciepła,
– jednostki kogeneracyjne = trigeneracja (prąd elektryczny, ciepło, chłód),
– sprężarki powietrza = trigeneracja (sprężone powietrze, ciepło, chłód),
– wiele innych źródeł.
Odzysk ciepła ze spalin, gorących gazów czy kondensatu daje właściwie nieograniczoną możliwość produkcji gorącej wody. Temperatura gorącej wody może sięgnąć nawet +95°C co sprawi, że efektywność wytworzenia wody lodowej w agregacie absorpcyjnym będzie najefektywniejsze. Współczynnik efektywności (COP) wyniesie wtedy ok. COP=0,8 (darmowa moc cieplna, kW/wytworzona moc chłodnicza, kW).
Trigeneracja, jak sama nazwa wskazuje, jest skojarzonym wytwarzaniem trzech mediów. Najczęściej spotykanym systemem jest równoległe wytwarzanie energii elektrycznej, gorącej wody (odzysk ciepła z gorących gazów) oraz chłodu. Podczas spalania gazu w module kogeneracyjnym wytwarzane jest ciepło odpadowe. Jednoczesna produkcja energii elektrycznej oraz odzysk ciepła z gorących spalin sprawiają, że Użytkownik ma własne źródło energii elektrycznej oraz gorącej wody. Dzięki zastosowaniu agregatu absorpcyjnego Yazaki również zapotrzebowanie na chłód zostanie zapewnione, w całości lub części.
Dzięki innowacyjnemu urządzeniu PowERpack trigeneracja jest również możliwa w instalacjach sprężonego powietrza, tj. skojarzone wytwarzanie sprężonego powietrza, gorącej wody oraz chłodu. PowERpack jest kompaktowym urządzeniem grzewczym wyposażonym w wymiennik ciepła, pompę obiegową, armaturę hydrauliczną olejową i wodną, systemem AKPiA oraz sterownikiem. Wydzielanie energii cieplnej, w procesie sprężania powietrza, jest nieuniknionym efektem ubocznych. Nawet wysokowydajne sprężarki śrubowe generują duże ilości ciepła. Zaprojektowany oraz dobrany w odpowiedni sposób odzysk ciepła, poprawia warunki pracy maszyny, zwiększając jej sprawność. Temperatura czynnika grzewczego może osiągnąć nawet +80°C, więc w sposób efektywny będzie stanowić źródło zasilania agregatu absorpcyjnego.
Pierwsza tego typu instalacja, odzysk ciepła ze sprężarek powietrznych, została wykonana na przełomie 2021/2022 roku, dla Klienta z branży spożywczej. Łącznie z 4 sprężarek, każda po 90 kW zainstalowanej mocy elektrycznej, odzyskano ok. 288 kW gorącej wody. Przy współczynniku COP=0,75 uzyskano 216 kW mocy chłodniczej do klimatyzowania ważnej infrastruktury elektrycznej, tj. transformatory i serwery. Pierwszy sezon chłodniczy pozwolił Inwestorom zaoszczędzić 70% energii elektrycznej, w porównaniu z wcześniejszymi latami.
Podsumowanie
W artykule opisano część z możliwych do zastosowania rozwiązań i produktów. Każdy zakład ma swoją specyfikę. Dla jednego Klienta różne rozwiązania mogą okazać się efektywne, dla drugiego zakładu te same założenia przyniosą mniejsze zyski ze względu na inne procesy, wykorzystanie mediów czy stawki np. za energię elektryczną czy gaz. Jednak dla każdego Klienta można zaproponować rozwiązanie optymalizujące zużycie energii. Jest to możliwe dzięki programom doborowym, które są w stanie obliczyć realne koszty eksploatacyjne. Obliczenia oraz sprawdzone technologie pozwalają Klientowi dodatkowo ubiegać się o białe certyfikaty, które zwiększają rentowność modernizacji i inwestycji we wskazane rozwiązania.
Bartosz Jagieła
Prezes Zarządu
