Absorptionskøling. Anvendelse i gartnerier og slagterier. Projektrapport August 1999

Transkript

1 Absorptionskøling Anvendelse i gartnerier og slagterier Projektrapport August 1999

2 Absorptionskøling Anvendelse i gartnerier og slagterier Rene Thiemke Dansk Gasteknisk Center a/s Hørsholm 1999

3 Titel Rapport kategori Forfatter Dato for udgivelse Copyright Sagsnummer Sagsnavn ISBN Absorptionskøling Projektrapport Rene Thiemke 18. august 1999 Dansk Gasteknisk Center a/s ; H:\717\12\rapport\ rapport rev..l.doc Absorptionskøling i gartnerier og slagterier For ydelser af enhver art udført af Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) gælder: at DGC er ansvarlig i henhold til "Almindelige bestemmelser for teknisk rddgivning & bistand (ABR 89) '', som i øvrigt anses for vedtaget for opgaven. at erstatningsansvaret for fejl, forsømmelser eller skader over for rekvirenten eller tredjemand gælder pr. i:msvarsp4dragende fejl eller fors(!jmmelse og altid begrænses til l 00% af det vederlag, som DGC har modtaget for de1~ pågældende ydelse. Rekvirenten holder DGC skadesløs for alle tab, udgifter og erstatningskrav, der måtte overstige DGC's hæftelse. at DGC skal- uden begrænsning - onllevere egne ydelser iforbindelse medfejl og forsømmel~er i DGC's materiale. at rekvirenten er ansvarlig for, at de ihtlov gældende sikkerheds- og arbejdsmiljøregler hos rekvirenten kcm overholdes af DGC i forbindelse med opgavens udførelse. Såfremt DGC md standse, afbryde og/eller udsætte en opgave, fordi disse regler ikke kan overholdes, må rekvirentert bære DGC's eventuelle ekstraomkostninger i forbindelse hermed. Juli 1999

4 DGC-rapport 1 Indholdsfortegnelse Side l Forord Resume Konklusion Absorptionskøleanlæg generelt Absorptionskøleanlæg til gartnerier og slagterier Driftsøkonomi Beskrivelse af absorptionskøleteknologien Tekniske anlægsdata l O 4.2 Anlægstyper Energi og miljø Gartneribranchen l Kølebehovet i gartnerier Absorptionskøling i væksthuse Kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg i gartnerier Slagteribranchen Kølebehov i slagterier Kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg i slagterier Anlægsopbygning l Drift, styring og vedligehold Dimensionering af absorptionskøleanlæg l Kølebehov Varmegrundlag Anlægsøkonomi l Driftsøkonomi Leverandøroversigt Referencer

5 DGC-rapport 2 Bilag Bilag l: Quick Selection Procedure /5/ Bilag 2: Diagrammer til beregning af driftsøkonomi for absorptionskøleanlæg

6 DGC-rapport 3 1 Forord Køling med absorptionskøleanlæg er p.t. ikke en udbredt teknologi i Danmark. Da teknologien anvender varme til at producere kulde, er der ved øget udbredelse mulighed for at fortrænge en del af den eldrevne køleproduktion og dermed opnå en reduktion af miljøbelastningen. Umiddelbart synes koblingen af kraftvarme- og absorptionskøleanlæg at være en oplagt mulighed for at øge udbredelsen af en mere miljøvenlig produktion af køling. Samtidig vil der for kraftvarmeanlæggenes vedkommende kunne opnås flere driftstimer og dermed forbedret driftsøkonomi. Kombinationen af varme- og køleanlæg er især interessant for grene af erhvervslivet, hvor store varme- og kølebehov er fremtrædende. For den rette kombination af varme- og kølebehov vil der for disse virksomheder kunne opnås fordelagtige driftsøkonomiske forhold. Med udarbejdelsen af denne rapport, og tilhørende vejledning, har Gasselskabernes Fagudvalg 2 (FAU 2) sat fokus på muligheden for at anvende absorptionskøleanlæg i forbindelse med bl.a. gartnerier og slagterier. Hørsholm, august 1999 f~ ~ Rene Thiemke Projektingeniør Afd. for Gasanvendelse (3~ Bjarne Spiegelhauer Afdelingschef Afd. for Gasanvendelse

7 DGC-rapport 4 2 Resume I forbindelse med absorptionskøleanlæg er bl.a. slagterier og gartnerier interessante, idet anlæg, der installeres her, kan kombineres med kraftvarmeanlæg, der med fordel enten er etableret eller kan etableres. Behovet for varme (og C02 i gartnerier) koblet med behovet for køling gør, at absorptionskøleanlæg i djsse virksomheder under de rigtige forudsætninger vil kunne erstatte eldrevne kølekompressorer. Herved kan der opnås en besparelse på elforbruget med en deraf følgende reduktion af miljøbelastningen. I rapporten beskrives absorptionskøleteknologien generelt, og der opstilles diagrammer til dimensionering af anlæggene og til beregning af driftsøkonomien. På baggrund af rapportens indhold er der udarbejdet en vejledning for absorptionskøleanlæg.

8 DGC-rapport 5 3 Konklusion Formålet med udarbejdelsen af denne rapport er at beskrive absorptionskøleteknologien og opstille simple værktøjer til dimensionering og beregning af driftsøkonomi. Rapporten danner grundlag for udarbejdelsen af vejledningen "Absorptionskøleanlæg". 3.1 Absorptionskøleanlæg generelt Kommercielt tilgængelige absorptionskøleanlæg findes p.t. kun som 1- eller 2-trins anlæg baseret enten på stofparret LithiumBromid/vand (LiBr/H 2 0) eller H 2 0/NH 3 (ammoniak). Anlæggene er enten direkte eller indirekte fyrede (indirekte fyrede= vand/damp-drevne). I Danmark er det kun anlæg baseret på LiBr/H 2 0, der findes installeret. Dette hænger bl.a. sammen med, at det med de aktuelle energipriser ikke er rentabelt at producere frost vha. absorptionskøleanlæg /1/. l-trins absorptionskøleanlæg arbejder typisk med en effektivitet (COP) på 0,5-0,7. Effektiviteten hænger dog nøje sammen med temperaturniveauet og volumenstrømmen af den varme, der tilføres til anlæggets koncentrator. Med reducerede tilgangstemperaturer falder effektiviteten. 2-trins anlæg kan opnå COP på mellem 0,9-1,2, men kræver samtidig højere tilgangstemperaturer (typisk damp eller direkte fyrede) end 1-trinsanlæg 3.2 Absorptionskøleanlæg til gartnerier og slagterier Energibehovet til køling i gartnerier vil fremover stige som følge af skærpede miljøkrav. Det betyder, at størstedelen af de danske gartnerier har en oplagt mulighed for at kombinere et eksisterende gasbaseret kraftvarmeanlæg med et absorptionskøleanlæg. Denne kombination har flere fordele. Plantevæksten kan bedre styres ved at indføre køling, dermed kan produktionen optimeres. Endvidere vil kombinationen give mulighed for flere årlige driftstimer på kraftvarmeanlægget, idet der om sommeren kan aftages varme fra anlægget til drift af absorptionskøleanlægget Med øget driftstid forbedres driftsøkonomien for kraftvarmeanlægget

9 DGC-rapport 6 De større danske slagterier kendetegnes typisk ved store varme- og kølebehov. I slagteribranchen udgør udgifterne til drift af køleanlæg derfor en væsentlig del af de samlede energiudgifter. Ved at installere absorptionskøleanlæg åbnes der mulighed for at erstatte en del af den elproducerede køling med den mere miljøvenlige absorptionskøling. En stor del af kølebehovet i slagterier relateres til frysning, der mest rentabelt produceres med eldrevne kølekompressorer 11/. En anden og ikke uvæsentlig del går til fødevaretemperering, rumkøling, udligningskøling mv., hvor den nødvendige køletemperatur ligger på 4-10 C. Pga. den fordeling, der er mellem slagteriernes varme- og kølebehov, vil de kunne drage stor fordel af at kombinere absorptionskøleanlæg med kraftvarmeanlæg. Fordelene ved denne kombination er bl.a. øget driftstid på kraftvarmeanlægget og dermed en øget indtægt ved salg af el. Installeres der tillige kulde- og varmelager, kan driften af kraftvarmeanlægget optimeres, således at anlægget primært er i drift i de perioder af døgnet, hvor elsalget giver den største indtægt (spids- og højlastperioden i 3-leds eltariffen). Der bør for såvel gartnerier som for slagterier gennemføres demonstrationsprojekter, der fastlægger muligheder og barrierer ved anvendelse af absorptionskøleteknologien. Specielt bør der fokuseres på energiforbrug og -effektivitet samt en dyberegående driftsøkonomisk vurdering af kombinationen af kraftvarme-/absorptionskøleanlæg. 3.3 Driftsøkonomi Sammenfattende om driftsøkonomien for absorptionskøleanlæg i Danmark kan man sige, at anlæggene kun er rentable i forbindelse med køling ved temperaturer på ca. soc eller derover.

10 DG C-rapport 7 Ligeledes skal el-/varmeprisforholdet være fordelagtigt. Dvs. varmeprisen må ikke være for høj i forhold til elprisen. Allerhelst skal varmen til drift af absorptionskøleanlægget være gratis (spildvarme). For at opnå acceptable tilbagebetalingstider på anlæggene skal der være tilstrækkeligt store kølebehov, der kan dækkes med absorptionskøling. Et beregningseksempel viser, at med en elpris på 1,25 kr./kwh og en varmepris på O kr./kwh kan der opnås tilbagebetalingstid på under 5 år for et absorptionskøleanlæg med COP på 0,6 ('llel = 3), hvis kølebehovet er 1000 MWh og anlægsinvesteringen 2 mio. kr. Elsalg og drift af et kraftvarmeanlæg er ikke medtaget i beregningerne. Med tilstrækkeligt store kølebehov er der altså basis for at erstatte eksisterende eldrevne kompressionskøleanlæg med absorptionskøleanlæg og derved opnå driftsmæssige fordele - især ved at kombinere anlægget med kraftvarmeanlæg. Driftsøkonomien bør undersøges nærmere, således at et detaljeret billede af kombinationen af kraftvarme-/absorptionskøleanlæg kan fremstilles.

11 DGC-rapport 8 4 Beskrivelse af absorptionskøleteknologien Det kan virke paradoksalt, at man ud fra en varmeeffekt kan producere køling. Det er ikke desto mindre på denne måde at absorptionsteknikken producerer kulde. Absorptionskøleanlæg er opbygget af fire hovedkomponenter (Figur l): en koncentrator en kondensator en fordamper en absorber Herudover indgår også en ekspansionsventil mellem kondensator og fordamper, samt en drøvleventil og en væskepumpe mellem koncentrator og absorber. Ofte indgår der tillige en varmeveksler ligeledes placeret mellem koncentrator og absorber. Varmevekslerens funktion er at forbedre absorptionskøleanlæggets nyttevirkning (COP). Absorptionskøleteknikken ligner på mange måder kompressionskøleteknikken, idet der i et absorptionskøleanlæg, i stedet for en mekanisk kompressor indgår en termisk kompressor bestående af koncentratoren, absorberen samt drøvleventilen (se Figur 1). KONDENSATOR TERMISK KOMPRESSOR r KØLEVAND KONCENTRATOR EKSPANSIONSVENTIL FORDAMPER VARMEVEKSJ..,ER l l : l DRØVLEVENfri L ABSORBER KULDEYDELSE Figur l Hovedkomponenter i et absorptionskøleanlæg

12 DGC-rapport 9 For at drive anlægget skal der tilføres varme til koncentratoren fra en ekstern forsyningskilde (KV-anlæg, gasmotor, spildvarme mv.). Derudover skal der bortledes varme via en kølekreds (køletårne). Køleprocessen igangsættes, ved at der tilføres varme til koncentratoren. Herved fordampes kølemidlet (vand i LiBr/H 2 0-anlæg) og ledes til kondensatoren. I et andet kredsløb strømmer den resterende del af opløsningen, der nu er fattig på kølemiddel, fra koncentratoren til absorberen via en varmeveksler og en drøvleventil (trykreduktion). Det fordampede kølemiddel fra koncentratoren kondenseres i kondensatoren og føres via en ekspansionsventil (trykreduktion) til fordamperen. I fordamperen sprayes kølemidlet over en rørsektion, hvori systemvandet, der leverer kuldeydelsen, strømmer. Herved afkøles systemvandet, samtidig med at temperaturen af kølemidlet øges. Ved denne opvarmning fordamper kølemidlet Fra fordamperen ledes det dampformige kølmiddel til absorberen (Figur 2). Her absorberes kølemidlet af opløsningen, under afgivelse af varme.. -- ABSORBEH Figur 2 Skitse af absorberen i absorptionskøleanlæg Opløsningen, der nu er beriget med kølemiddel, pumpes via en varmeveksler retur til koncentratoren. Herved er kredsløbet sluttet, og processen påbegyndes på ny.

13 DG C-rapport 10 I Figur 3 ses procesforløbet skitseret i et tryk/temperatur-diagram. Det ses, at absorptionskøleanlægget arbejder i en højttryks-og lavtryksside. I 161 angives trykniveauerne til 0,1 bar på højtrykssiden og 0,01 bar på lavtrykssiden. 1l Alkøllng via køletårn Generator (:::: Varmetilførsel Kutdeydetse(::::.., Fordamper Absorber Tem eratur Figur 3 Principskitse af procesforløbet i absorptionskøleanlæg Det skitserede anlæg tilføres køletårnsvand til absorberen, som derefter ledes til kondensatoren og derfra pumpes retur til køletårnet 4.1 Tekniske anlægsdata For LiBrllhO-baserede absorptionskøleanlæg er tekniske anlægsdata typisk følgende: Koncentratoren arbejder med tilgangstemperaturer på mellem C, når energikilden er vand l Il l. Hos Danica l l Ol er koncentratoren udlagt efter tilgangstemperatur på 91,1 oc og udgangstemperatur på 65,8 C. Dvs. ~t= 25,3 C over generatoren. Med et vandflow på 27,6 m 3 /h giver det et varmebehov på ca. 810 kw. Kondensatoren og absorberen køles med køletårnsvand, typisk med fremløbstemperaturer fra køletårnet på mellem C. Anlægseksempler præsenteret i 1101 og 1111 angiver returtemperaturer på C.

14 DG C-rapport 11 I eksemplet hos Danica er effekten, der skal aftages af køletårnet, dimensioneret til ca kw, idet M= 5,5 C og vandflowet er 184m 3 /h. Fordamperen, der leverer kuldeydelsen, arbejder for LiBr/H 2 0-anlægs vedkommende typisk med fremløbstemperaturer på kølevandet til forbrugsstederne på mellem 5-8 C, og med i1t på kølevandet på mellem 4-8 C over fordamperen. Danicas absorptionskøleanlæg er dimensioneret til at levere en køleydelse på ca. 502 kw, idet i1t = 5,2 C over fordamperen og vandmængden, der cirkuleres i kølesystemet, er 83,2 m 3 Ih. I Figur 4 ses en principskitse af et absorptionskøleanlæg, med angivelse af temperaturerniveau forskellige steder i processen. Kondensator 38'C Varmt vand Kølevand ud 39'C - Systemvand frem Systemvand retur Figur 4 Principskitse af absorptionskøleanlæg 4.2 Anlægstyper Der findes i dag 2 typer kommercielt tilgængelige absorptionskøleanlæg. Den ene type er baseret på en væske blandet af lithiumbromid og vand, og den anden på stofparret vand og ammoniak.

15 DG C-rapport 12 For vand/ammoniak-anlægget gælder, at ammoniakken fungerer som kølemiddel og vandet som absorber. Det betyder, at denne type anlæg er i stand til at producere køling ved meget lave temperaturer ( +60 C). En undersøgelse l l l har vist, at det i Danmark ikke er rentabelt at benytte absorptionskøleanlæg til at producere frost. I stedet anvendes konventionelle kompressionskøleanlæg til at dække dette behov. LiBr/H 2 0-anlæg er den mest udbredte type anlæg. Med dette stofpar kan der produceres køling med temperaturer ned til ca. +5 C, idet vandet fungerer som kølemiddel og lithiumbromiden som absorber. Denne type anlæg er bl.a. velegnede i forbindelse med komfortkøling og fødevaretemperering. Absorptionskøleanlæg findes som enten 1- eller 2-trins anlæg og som enten direkte eller indirekte fyrede. Oftest leveres de som indirekte fyrede, hvilket vil sige, at røggassen anvendes til at opvarme vand, der føres til koncentratoren enten som varmtvand, hedtvand eller damp. 4.3 Energi og miljø Energiudnyttelsen beskrevet ved CO P-værdien (Coefficient Of Performance) ligger for absorptionskøleanlæg typisk mellem 0,5-0,7 for l-trins absorptionskøleanlæg. For 2-trinsanlæg er energiudnyttelsen forbedret, idet COP-værdien ligger mellem 0,9 og 1,2 (se Figur 5). Når 3-trins absorptionskøleanlæg bliver kommercielt tilgængelige forventes, COP-værdien at blive yderligere forbedret.

16 DG C-rapport 13 1,4 1,2 1,0 c. 0,8 o 0,6 0,4 0,2 0,0 - - :2.. ~ >- - Å COP for 1- og 2-trins absorptionskøleanlæg Å 31 ~ ;;; ;;; ~.9l a; "' "' "' l " i! i! i! i! '6.. "'.. "'.. lij ~ " d ~ ~ ~ ~ t- >- >- >- >- >- j >- ~ >- u u u o o o.. ::E ::E ::E..., "U :E Fabrikat Å.. ;: -~.. ~..,. c: c: c: o o o o o Å Å e 2-trins anlæg Å 1-trins anlæg Figur 5 COP-værdier for 1- og 2-trins absorptionskøleanlæg 171 I l 11 l angives COP for 1- og 2-trins absorptionskøleanlæg ved forskellige tilgangstemperaturer til koncentratoren. V ærdieme fremgår af Tabel l. Tabel l Gennemsnitlige værdier af COP for absorptionskøleanlæg baseret på LiBr/H Anlægstype Tilgangstemperatur COP 2-trins C 1 '1-1,2 1-trins C 0,7 1-trins ao- 1oooc 0,65 Effektiviteten øges med stigende tilgangstemperatur til koncentratoren. 2- trins absorptionskøleanlæg kræver enten højtemperatur damp som drivmiddel, eller at anlægget er direkte fyret. En af fordelene ved at anvende absorptionskøling frem for eldrevet kompressionskøling er, at energiformen, der anvendes til at producere køleeffekten, er varme. Anvendes der spildvarme til at drive absorptionskøleanlægget, erstattes elforbruget med en energikilde, der ellers ville gå til spilde. Det giver en betydelig miljøgevinst i form af reduceret C0 2 -udledning. Ikke alene sættes elforbruget ned, den samlede energiudnyttelse forbedres også kraftigt.

17 DGC-rapport 14 5 Gartneribranchen Gartneribranchen har gennem en årrække gennemgået en udvikling hen imod færre, men større virksomheder. Fra i 1997 at være 2740 virksomheder med et samlet væksthusareal på 565 ha blev der i 1990 registreret 959 gartnerier med et samlet vækshusareal på 510 ha /2/. Af Statistisk Årbog fremgår det, at der i 1996 var 1365 gartnerier. Energiforbruget for gartnererhvervet var totalt i 1993 (ekskl. transport) 8818 TJ/år Kølebehovet i gartnerier Kølebehovet i gartnerier er naturligvis størst i sommerperioden, hvor temperaturniveauet er højest, og hvor indstrålingen i væksthuset er størst. Det oplyses af Dansk Erhvervsgartnerforening (DEG), at ved en indstråling på W/m 2 ønskes typisk halvdelen bortskaffet. Dvs. et kølebehov på 250 W/m 2. For at undgå indstrålingen udstyres væksthuse med gardiner, der skærmer for solen. Samtidig ventileres der ved at åbne vinduer (naturlig ventilation) for at holde temperaturen nede. I fremtiden vil der kunne opstå problemer med at kunne ventilere tilstrækkeligt i væksthuse, idet anvendelsen af flere og flere sprøjtemidler forbydes. Når sprøjtemidler forbydes, opstår der et behov for at holde skadedyr ude af væksthuse. Det betyder, at der skal monteres insektnet i væksthusets ventilationsåbninger. Herved reduceres den naturlige ventilation med øget indetemperatur til følge. Dermed opstår der et kølebehov i væksthuset. Gartneriers kølebehov knytter sig ikke alene til væksthuset. Der er også et behov for køling af lagerfaciliteter. 5.2 Absorptionskøling i væksthuse Hver plantetype har sin ideelle vækstbetingelse. Med hensyn til temperaturen gives følgende eksempler i /2/.

18 DG C-rapport 15 Potteplantegartneri: Temperaturniveau året rundt: Grøntsagsgartneri (tomater): Temperaturniveau i vækstperioden (feb.- nov.): C Champignongartneri: Komposttemperatur under masseløbning: Komposttemperatur på væksthylde: Rumtemperatur (væksthylde): 27 C 24 C 20 CI17 C Champignongartneriets kølebehov skyldes bl.a., at kompostens gæringsproces udvikler varme. Varmen skal enten bortledes ved ventilation eller køling. Som det fremgår af ovenstående temperaturniveauer, vil der i varme perioder af året være et kølebehov, der ideelt kan dækkes af absorptionskøling baseret på LiBr/H 2 0-anlæg. Ved at køle i gartnerier vil det i højere grad være muligt at styre planternes vækst. Dette åbner mulighed for, at planterne kan produceres og sælges på det rigtige tidspunkt, samtidig med at spild undgås. Y deriigere har køling i gartnerier den fordel, at lavere væksthustemperatur reducerer fordampningen fra planterne, hvorved vandforbruget kan nedbringes. 5.3 Kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg i gartnerier Hos en stor del af gartnerierne i Danmark er der gennem de senest lo år blevet installeret kraftvarmeanlæg. Ikke alene har det gjort gartneriet selvforsynende med el og varme, det har også gjort produktionen i væksthusene mere effektiv. Forbrændingsprodukterne fra afbrænding af naturgas indeholder C0 2. Ved at øge koncentrationen af co2 i væksthuset kan planternes vækstrate øges. Derfor ledes, på enkelte anlæg, en del af røggasserne ind i væksthuset.

19 DG C-rapport 16 Ved at koble et absorptionskøleanlæg til et eksisterende kraftvarmeanlæg åbnes der mulighed for at øge driftstiden på kraftvarmeanlægget og dermed forbedre driftsøkonomien. Samtidig kan planteprocessen som tidligere nævnt optimeres, og vandforbruget nedsættes. I takt med at vand bliver en mere kostbar ressource, er reduktion af vandforbruget en miljøgevinst, der ikke bør overses. SKORSTEN VÆKSTHUS MM. VARMEVEKSLER r 1-) ~ ~-~ li... C02 BLÆSER... r- ~ ~ ~ GASMOTOR NAT UR GAS t w KØLETÅRN EL ~ ~ TIL NET VARMELAGER --~ f ABSORPTIONSKØLEANLÆG Figur 6 Principtegning af anlægsopbygning En mulig anlægsopbygning for et kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg er vist i Figur 6. Varmen produceres af gasmotoren, der er forbundet med generatoren, der producerer el. Røggasserne opvarmer fjernvarmevandet via motorkøling og varmeveksler. Varmen føres til forbrugsstedet (væksthus m.m.), lagres i varmelageret eller anvendes til produktion af kulde vha. absorptionskøleanlægget En C0 2 -blæser sørger for, at en del af røggassen ledes efter røggasrensning ind i væksthuset. Fra absorptionskøleanlæggets kondensator og absorber ledes varme bort via køletårnskredsen.

20 DG C-rapport 17 Installeres der endvidere faciliteter til kuldelagring, kan driften optimeres (økonomisk), idet der opnå frihedsgrader for, b vornår gasmotoren kan køre. Anlæggets produktion af el er i høj grad bestemmende for anlæggets rentabilitet. Derfor bør driftsstrategien lægges an på den eksisterende 3-Jeds el tarif. Det betyder, at varme og el primært produceres i spidslastperioden, hvor salg af el giver den største indtægt. Ved at optimere anlæggets driftsstrategi kan der opbygge anlæg, der driftsmæssigt, teknisk og økonomi k er attraktive for gartneribranchen. Der bør som opfølgning på dette projekt gennemføres et demonstrationsprojekt, der fastlægger barrierer og muligheder for absorptionskøleanlæg i forbindelse med gartnerier. Spedelt bør der fokuseres på en dyberegående driftsøkonomisk vurdering af et kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg.

21 DGC-rapport 18 6 Slagteribranchen Landbruget i Danmark producerer årligt ca. 20 mio. svin og kreaturer. Via de danske slagteriers forarbejdning svarer det til omkring l,5 mio. tons svinekød og ca tons okse- og kalvekød. For slagteribranchen betyder det ifølge Statistisk Årbog 1998 et årligt energiforbrug på ca TJ. I svinebranchen er der i perioden fra registreret en stigning i antallet af slagtninger på ca. 32%. Samtidig er energiforbruget til svineslagtninger kun steget med ca. 7%. Det betyder, at svineslagterierne gennem en længere periode har været opmærksomme på at forbedre deres processer og har derved sparet på energiforbruget. For kreaturslagterier ses den samme tendens, idet der dog er sket et fald i antallet af slagtninger på ca. 23%. Tilsvarende er energiforbruget faldet med ca. 37% 113/. Et eksempel på et produktionsflow for et slagteri er vist i Figur 7. Dyrene modtages i staldene, hvorefter de transporteres til aflivningshallen. Efter blodaftapning i blodgangen føres dyrene til slagtehal, hvor selve slagtningen sker. Dyrene opskæres og udbenes efterfølgende, hvorefter de færdige produkter emballeres, pakkes og videresendes.

22 DG C-rapport 19 SLAGTERI Figur 7 Eksempel på produktionsflow i en slagtevirksomhed 113/ Det primære energiforbrug i slagterier fordeler sig typisk på køling, ventilation, varme, forarbejdning (maskiner) og lys. Heraf udgør køling og varme langt størstedelen af forbruget. I forædlingsvirksomheder, der viderebehandler fødevarerne, som fx Tulip International, går en stor del af energiforbruget desuden til behandling af kødet, fx i røgeri og kogeri. Virksomhedernes forbrug af varme kan ved installation af et absorptionskøleanlæg udvides til at omfatte produktion af køling. Herved kan en del af elforbruget konverteres til eksempelvis gasforbrug (varme via gasmotor). Efterfølgende behandles slagteriets kølebehov.

23 DGC-rapport Kølebehov i slagterier En stor del af slagteriernes energiforbrug fordeler sig på køleanlæggene, der sørger for, at fødevarerne kan forarbejdes og opbevares ved temperaturer, der sikrer sundhedsmæssigt forsvarlige produkter. Af 1121 findes følgende fordeling af elforbruget. Elforbrugstordeling for mindre slagteri ~ Cl 30,----- r:: Gi "C o u n P> P> ~ ~ -~0" 0... ~~0" tø'~~ o n n n D r l n ~tsj ~<Si ~~ b~ ~ ~ ø" ~~ ~~ ~ tø~ fif ~ C} #- ~~ #ø ~(:' ~'b' ~o ~'ti ~0~ ~ (;;)~ ~~ ~ Figur 8 Eksempel på fordeling af elforbruget for et mindre slagteri Som det fremgår af figuren, udgør elforbruget til køleanlæg ca. 50% af det samlede elforbrug. En stor del at dette køleforbrug går til frysning af fødevarerne ved temperaturer på +l O C. En anden del af køleforbruget går til køling af svalerum, udligningskøling, rumkøling (terminal, palletering, produktionslokaler mv.). Temperaturniveauet for denne type køling ligger på mellem ca C. I mindre slagteforretninger er kølebehovets andel af det samlede energiforbrug lige så markant som for slagtehuse og større slagterier. Absorptionskøling vil dog ikke være et rentabelt alternativ i denne type virksomheder, idet anlægsinvesteringen i forhold til behovet for køling ved temperaturer på ca. 5 C er alt for stor.

24 DG C-rapport 21 Ved at dække en del af kølebehovet med absorptionskøleanlæg kan elforbruget til drift af kompressionskøleanlæg reduceres. Som anlæggene typisk arbejder i dag, dækker kompressionskøleanlæg, der leverer kuldeydelse til frostanlæg, også kølebehov, hvor temperaturniveauet ligger på 5-10 C. Erstattes dette kølebehov af køling med absorptionskøleanlæg, vil kravet til kompressionskøleanlæggets kølekapacitet kunne reduceres. Det betyder, at anlæggene, når de i fremtiden skal udskiftes, kan dimensioneres ud fra et mindre kølebehov, hvorved der kan installeres mindre, bedre tilpassede og dermed billigere frostanlæg. 6.2 Kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg i slagterier Muligheden for at kombinere kraftvarme og absorptionskøling er i høj grad til stede for slagterivirksomheder. I forbindelse med større slagterier og forædlingsvirksomheder er varmebehovet af en størrelsesorden, der gør kraftvarmeanlæg til et interessant alternativ til eksisterende kedelanlæg. Eksemplerne i l 131 har følgende årlige varme og kølebehov: Tabel 2 Varmebehov og elforbrug til køleanlæg for udvalgte slagterier /13/ Virksomhed Varmebehov Elforbrug til køleanlæg (kwh/år) (kwh/år) Slagteri Syd, Blans (Danish Crown) Iversen - Dane Beef Tulip International Vestjyske slagterier Tabellen viser, at slagterierne har et stort varmebehov kombineret med tilsvarende store behov for energi til drift af køleanlæggene. Undersøgelsen l 131 har vist, at der kan opnås tilbagebetalingstider på mellem 4-20 år ved at installere kraftvarmeanlæg på slagterierne. Undersøgelsen peger dog på, at anlægsspecifikke forhold, der ikke er medtaget i beregningerne, kan forbedre tilbagebetalingstiden med op til25%. I denne undersøgelse er muligheden for at koble kraftvarmeanlægget med absorptionskøling ikke undersøgt.

25 DGC-rapport 22 Hvis kraftvarme kombineres med et absorptionskøleanlæg, kan der opnås fordele ved: Øget driftstid for kraftvarmeanlægget Større elsalg - eller mindre behov for køb af el Reduktion af eludgift til køling Mere miljøvenlig køleproduktion Driftsstrategien for et kombineret kraftvarme-/absorptionskøleanlæg bør, som det beskrives for gartnerier, baseres på den aktuelle 3-leds eltarif. Varme- og kuldelagringsfaciliteter villigeledes for slagterier være en mulighed for at optimere driften og dermed forøge rentabiliteten. På grund af det danske klima vil der kun være behov for absorptionskøling i perioden fra maj- september. Dette skyldes, at udetemperaturen ofte i den kolde periode kan dække behovet for køling ved temperaturer omkring 5- l00c. Udnyttelse af udetemperaturen til køling benævnes frikøling. Som det var tilfældet med absorptionskøleanlæg i forbindelse med gartnerier, bør der ligeledes for slagterier gennemføres et demonstrationsprojekt med målinger af energiforbrug og -effektivitet samt en dyberegående vurdering af driftsøkonomiske forhold.

26 DGC-rapport 23 7 Anlægsopbygning Et køleanlæg baseret på absorptionskøleprincippet kan bl.a. opbygges, som det beskrives i eksemplet i Figur 6. Det samlede anlæg består således af: Absorptionskøleenheden Varmekilde Køletårnskreds Kølesystem med fordeling til forbrugssteder Y deriigere kan anlægget etableres med mulighed for varme- og kuldelagring. Absorptionskøleenheden og dens virkemåde beskrives i detaljer i Afsnit 4. For at anlægget skal kunne fungere er der flere forhold, der skal være opfyldt. Der skal etableres en varmeforsyning til anlægget. I Danmark findes anlæg, der drives af varmt eller overhedet vand enten fra lokalt kraftvarmeværk, forbrændingsanlæg eller processpildvarme. Som alternativ kan anlægget fyres direkte via røggaserne. Denne type anlæg findes ikke installeret i Danmark. Ved kombination af kraftvarme-/absorptionskøleanlæg skal man være opmærksom på, at temperaturen på vandet retur til kraftvarmeanlægget skal sænkes tilstrækkeligt, til at overhedning og deraf følgende driftstop undgås. Opstår problemet, kan det bl.a. afhjælpes ved at montere en intercooler. Køletårnets funktion er at transportere varme væk fra absorptionskøleanlæggets kondensator og absorber. For at opnå optimal drift er det vigtigt, at køletårnets effekt er dimensioneret tilstrækkeligt stor. Er effekten for lille, vil temperaturen på væsken (fordampet H20) i kondensatoren være for høj. Det betyder, at køleydelsen, der leveres af fordamperen, falder, hvorved anlæggets samlede effektivitet reduceres. Fra fordamperen i absorptionskøleenheden skal køleydelsen ledes til forbrugsstedeme. Der skal derfor, som til ethvert andet køleanlæg, tilknyttes et