Áruházak hűtésének ökohatékonysági vizsgálata

Az EcoCool konferencián elhangzott előadás alapján.

Az öko-hatékonysági felmérés háttere

Az áruházak hűtéséből eredő üvegházgáz-kibocsátás
– általában az áruházak kibocsátásának 50%-át adja
– fő összetevők:
az energiához kapcsolódó CO2 kibocsátás
az szivárgáshoz kapcsolódó HFC kibocsátás
– jelentős potenciált jelent a kibocsátás-csökkentés szempontjából
Számos alternatív áruházi hűtésrendszert vizsgáltunk, amelyek öko-hatékony technológiát alkalmaznak

Az öko-hatékonyság koncepciója: Teljes élettartam-elemzésen alapul

Gyártás
– Megkötött szén
– Felhasznált energia
– Szekrények és kompresszor-csomagok tőkeköltsége

Beszerelés
– Közvetlen kibocsátások: hűtőközeg-szivárgás
– helyszín tőkeköltsége, munkálatok

Üzemeltetés
– Közvetlen kibocsátások, hűtőközeg-szivárgás
– közvetett kibocsátás (energiafogyasztás)
– energiaköltség, karbantartás, hűtőközeg

Visszavonás a piacról
– Közvetlen kibocsátások (kinyerés és lerakás)
– A kivonás és eltávolítás költségei

Referencia rendszer (1. modell)
az EU-ban legelterjedtebb típusú rendszer alapján
– Közvetlen tágulású (DX), R-404A alapú rendszer, az egyes csomagok 3 – 8 teljesen vagy részben hermetikus kompresszort tartalmaznak
– 70 kW középhőmérséklet csomag + 20 kW alacsony hőmérséklet csomag
– Általános szivárgási arány: 15%, átlagos élettartam: 12 év
a design egyenértékű a megszokott 2007-2009-es új rendszerekkel

Vizsgált alternatívák

Egy korábbi vizsgálat alapján az EPEE választott modelleket
igyekeztünk elkerülni a magas energiafogyasztású opciókat

2. modell:
MT: DX 404A rendszer
LT: Szubkritikus DX CO2 rendszer

3. modell:
MT: másodlagos glikol hűtőközeg, R-404A hűtő
LT: Szubkritikus DX CO2 rendszer

4. modell:
Transzkritikus CO2 rendszer
MT: DX CO2 hűtőrendszer
LT: DX CO2 hűtőrendszer

Munkahipotézisek az éghajlattal és az energiafelhasználással kapcsolatban
Fontos feladat az elemzés az EU-ban tapasztalható különböző éghajlati körülmények között
– általános EU éghajlat: Strasbourg
– hűvös EU éghajlat: Helsinki
– meleg EU éghajlat: Athén
az elektromos energia átlagos felhasznált CO2 tartalma az EU
– 0,43 kg CO2 per kWh

Energiafogyasztás:

Energia: Lényegi elemek
– 3. modell (másodlagos glikol felhasználásával) minden körülmények között rosszabb
– 4. modell (transzkritikus CO2) a legjobb hűvös klímán
– Az 1. és a 2. modell melegebb éghajlaton előnyösebb a 4. modellnél
– Váltópont 15oC körül

Éves energiafogyasztás:

Éves energiafogyasztás: Lényegi elemek

– A közvetett rendszer használja a legtöbb energiát mindhárom éghajlati övben (kb. 15% extra energia)
– Hűvös éghajlat: a transzkritikus CO2 nyújtja a legjobb teljesítményt (kb.10%-kal kevesebb energia, mint a hagyományos R404A)
– Forró éghajlat: a transzkritikus CO2 nyújtja több energiát fogyaszt, mint a hagyományos R404A (kb. +3%)
– Közepes éghajlat: a transzkritikus CO2 valamivel jobb teljesítményt nyújt (kb. 5%-kal kevesebb energia mint a hagyományos R404A)

Élettartamra vetített üvegházgáz kibocsátások:

Élettartamra vetített kibocsátások: Lényegi elemek

A legrosszabbul a hagyományos R404A rendszer teljesít:
– Az üvegházgáz-kibocsátás 40%-a közvetlen szivárgásból ered – ez a becslés évi 15%-os szivárgáson alapul
– Transzkritikus CO2 a legjobb minden éghajlaton
– 37% Athén, 44% Strasbourg, 47% Helsinki
A gyártás, beszerelés és kivonás fázisaihoz kötődő kibocsátás elhanyagolható

Élettartamra vetített költségek:

Élettartamra vetített költségek: Lényegi elemek
– 12 éves élettartam és 5% kamatláb alapján
– a tőkeköltségek tartalmazzák a látványpultokat és a hűtőcsomagokat is
– az élettartamra vetítve a transzkritikus CO2 kb.17%-kal költségesebb, mint a hagyományos R404A
a tőke- és karbantartási költségek magasabbak
hűvös és közepes éghajlaton alacsonyabb energiaárak

Öko-hatékonysági elemzés:

Öko-hatékonyság: Lényegi elemek
A 2., 3. és 4. modelleket
– „negatív pénzügyi előny” (magyarul drágábbak)
– és „pozitív környezeti előny” jellemzik (kevesebb üvegházgáz-kibocsátás)
A 4. modell térül meg leginkább
– egy tonna megtakarított CO2 kb. 100 euró megtakarítást eredményez
– bár a beruházás költségei meglehetősen magasak

Lehetőségek a további fejlődésre

Csökkentett szivárgás:
– A HFC rendszerek javítása (M1, M2) alacsonyabb szivárgás esetén (jobb beszerelés és karbantartás)

Alacsony GWP értékű HFC hűtőközegek:
– A HFC rendszerek javítása (M1, M2) pl. HFC 134a használata esetén közepes hőmérsékletű rendszerekben

Rendszerhatékonyság:
– Valamennyi modell fejlesztése a rendszerhatékonyság javításával (csökkentett hőemelés, hatékonyabb ventilátorok és kompresszorok, HFC folyadék túlhűtés és CO2 booster rendszerek)

Technológiai érés:
– A CO2 rendszerek költségeinek csökkentése a technológai „beérésének” köszönhetően – magasabb értékesítési haszon és jobb értéktervezés – az eredmény: alacsonyabb tőke- és karbantartási költségek

Hűtőszekrény-ajtók:
Valamennyi modell továbbfejlesztése „chill” szekrényajtók révén

Beruházás a szivárgámentes R134a rendszerekbe:

Energiahatékonysági intézkedések hozzáadása:

Hagyjuk, hogy beérjen a CO2 technológia:

Szereljünk fell „Chill” szekrényajtókat!:

A vizsgálat fő eredményei

1. Komplex elemzés – számos változó Európa-szerte

2. A transzkritikus CO2 nyújtja a legjobb teljesítményt hűvös éghajlaton, bár forró viszonyok között nem a legelőnyösebb

3. A CO2 rendszerek jelentős környezeti előnnyel járnak a HFC 404A referenciarendszerhez képest – átlagos EU-éghajlaton a különbség kb. 44%

4. A CO2 rendszerek költségei jelenleg magasak, így az egy tonna CO2-ra eső költségmegtakarítás magas (CO2 tonnánként kb.€100)

5. Az alternatív módszerek javíthatják a költséghatékonyságot

6. Rövid távon a közepes hőmérsékletű R134a rendszerek használata (R404A helyett) a szivárgásmentes tervezéssel jelentős megtakarítást (>80%) jelenthet, a CO2-nál jóval alacsonyabb költségen (évi €60 megtakarítás CO2 tonnánként)

7. Mind a HFC, mind a CO2 rendszerek hatékonysága tovább javítható

8. A CO2 költséghatékonyabá válnak a jövőben a technológiai és karbantartási eljárások finomodásával

9. A „chill” hűtőszekrény-ajtók jelentik a leginkább költséghatékony előrelépést

Megjegyzések a döntéshozók számára:
– Fontos tisztában lenni az éghajlat jelentőségével
– Ne erőltessük rossz irányba a technológiát
– Az energiahatékonyság kritikus kérdés
– Ne áldozzuk fel az energiahatékonyságot a közvetlen kibocsátás-megtakarítás oltárán
– Rövid távon jó megoldás lehet a HFC rendszerek kialakításának és beszerelésének finomítása
– A nagy teljesítményű CO2 technológia bizakodásra ad okot – de jelentős technológiai lépésváltásról van szó, a beéréséhez időre van szókség
– További időre van szükség, amíg a jelenlegi F-gáz szabályozás eléri a maximális pozitív hatást

Ray Gluckman