Marktsurvey prestaties CO2 koeling in supermarkten

Marktsurvey prestaties

CO2 koeling in supermarkten

ROB opdrachtnummer: ROBP090101

Datum : 10-12-2009

Auteur : ing. R.Jans

Projectnummer : Status :

CS7-1004-038 Definitief 13-09-2010

Contactpersoon : ir. M.Dieleman (Agentschap NL, ROB programma)

________________________________________________________________________________

2

Inhoudsopgave : 1. Samenvatting : ..................................................................................... 3 2. Inleiding : ............................................................................................ 3 3. Gerealiseerde varianten op de Nederlandse markt : .................................... 3 3.1. Locaties met het concept R744/R744/R717 (combinatie CO2-Ammoniak) : .... 4 3.2. Locaties met het concept R744/R744/R410A (combinatie CO2-HFK) : ............ 5 3.3. Locaties met het concept R744/R744/R744 (uitsluitend CO2) : ..................... 8 3.4. Locaties met het concept R744/R134a/R134a (combinatie CO2-HFK) : ......... 10 3.5. Warmteterugwinning ( WTW ) : ............................................................. 11 4. Energie efficiency van de verschillende installatieconcepten ....................... 11 5. Veiligheid, ontwerpdrukken en gasdetectie : ............................................ 14 6. Afstemming met andere disciplines bij WTW ............................................ 15 7. Verbeteropties : .................................................................................. 15 8. Conclusies, aanbevelingen en andere relevante zaken : ............................ 16 9. Bijlagenoverzicht (bij hoofdstuk 4): ........................................................ 18

________________________________________________________________________________

3

1. Samenvatting : In dit rapport worden alle sinds 2004 gerealiseerde koelingconcepten binnen de Nederlandse supermarkten, met CO2 als koudemiddel of als koudedrager, besproken en geanalyseerd op energieverbruik en milieueffect (CO2 broeikasgas bijdrage). De visies van relevante partijen over de onderzochte technologieën zijn onderzocht. Daarvoor is eerst contact gelegd met alle CO2-koelleveranciers (zie Literatuurlijst). Dit heeft geleid tot de huidige lijst van typen onderzochte koelsystemen. Verder zijn de visies bij de supermarktketens gepeild over de marktintroductie van deze systemen. Zonder de ketens specifiek te citeren, kunnen de volgende visies opgemerkt worden. Er is sterke behoefte aan onafhankelijke informatie over de investerings- en exploitatiekosten, terugverdientijd, energieverbruik, veiligheid en onderhoud van installatie. De beperkte energiebesparing met CO2-koeling lijkt een beperking voor een succesvolle marktintroductie. Echter, de markt ziet vooral voordeel in het duurzame aspect (CO2-reductie tot ca 40%, zie tabel 8.2, door schrappen van HFK-gebruik en lekkage), waardoor de verkopen van CO2-koelsystemen in 2010 en 2011 er positief uitzien. Deze trend is ook internationaal zichtbaar. Daarom is het logisch dat de overheid niet alleen een subsidie op de energiebesparing verleent (fiscale stimulering via de EIA lijst), maar ook op de vermindering van de CO2 broeikasgas bijdrage (fiscale stimulering via de VAMIL/MIA, zie de MIA lijst). De markt blijkt zich nog te weinig bewust van deze beide stimuleringsvormen, en de gunstige invloed ervan op de terugverdientijd voor deze duurzamer koelingkeuze.

2. Inleiding : Deze rapportage geeft een overzicht van tot op heden gerealiseerde projecten met R744 (C02) als koudemiddel en / of koudedrager in Nederlandse supermarkten. Het onderzoek heeft zich specifiek gericht op de periode tussen november 2004 en december 2009 met een update t/m augustus 2010. De overzichten hebben uitsluitend betrekking op de koelen vriesobjecten welke zijn aangesloten op de centrale koelen vriesinstallaties. Stekkerklare koelen vriesmeubelen zijn hierbij buiten beschouwing gelaten. Op 27 juni j.l. is er op initiatief van het Agentschap NL een bijeenkomst georganiseerd met deskundigen op het gebied van CO2 koelinstallaties voor supermarkten. ( adviseurs en installateurs ) Doelstelling van deze bijeenkomst was afspraken te maken over een uniforme wijze van presenteren van monitoringresultaten. Dit rapport komt zo goed mogelijk tegemoet aan deze wens en heeft gebruik gemaakt van de afgesproken standaard parameters m.b.t. winkel- en buitentemperaturen. Dit rapport inventariseert niet de economische aspecten van de verschillende koelsystemen. Daarvoor zijn de (meer)investeringen voor CO2-koeling in deze eerste paar jaar nog net te weinig marktconform, bij de eerste 10 veelal ROB-gesubsidieerde projecten. Leveranciers geven aan vanaf 2011-2012 CO2-systemen te leveren die economisch rendabel zullen zijn, wel gebruik makend van EIA fiscaal voordeel.(gebaseerd op maatregel 220212 regeling voor 2010) Evenmin zijn er al energieprestaties over een heel bedrijfsjaar beschikbaar van de meeste van de genoemde projecten.

3. Gerealiseerde varianten op de Nederlandse markt :

Gedurende bovenvermelde periode zijn een aantal varianten op de Nederlandse markt verschenen. Dit hoofdstuk geeft een overzicht van deze varianten met eventueel aanvullende informatie welke beschikbaar is uit eerdere publicaties. Om het overzicht te bewaren worden de concepten als volgt aangeduid : vriesobjecten/koelobjecten/koudeopwekking :

o vriesobjecten : koudemiddel circulerend door vriesobjecten o koelobjecten : koudemiddel circulerend door koelobjecten o koudeopwekking : koudemiddel dat de feitelijke (koude) opwekking verzorgt

________________________________________________________________________________

4

3.1. Locaties met het concept R744/R744/R717 (combinatie CO2-Ammoniak) : De eerste projecten welke zijn gerealiseerd stammen uit de periode 2004 t/m 2006 en zijn uitgevoerd als cascade R744=(C02) / R717=(ammoniak) systemen. Deze projecten zijn gerealiseerd door Bort de Graaf uit Bunschoten. Het principe schema van deze uitvoering is weergegeven in figuur 1.

Figuur 1 Dit systeem is als zodanig bij twee supermarkten in Nederland uitgevoerd. Het eerste systeem bij C-1000 Zoetelief in Bunschoten en het tweede systeem bij het Deen filiaal Weidevenne in Purmerend. Van deze projecten zijn door twee verschillende partijen rapportages opgesteld waaruit de belangrijkste conclusies zijn overgenomen en weergegeven in tabel 1.

Item C-1000 Bunschoten

Deen Purmerend

Rapportage TNO Adviesburo Bruin Datum november - 2004 mei - 2006 VVO oppervlakte supermarkt ( m2 ) 796 1627 Koelcapaciteit ( kW ) 60,5 113,5 Vriescapaciteit ( kW ) 10,7 19,5 Meerinvestering ( € ) 112.458,- 116.050,- Energiebesparing per jaar ( kWh/jr ) 25.000 66.290 Energiebesparing per jaar ( €/jaar ) 1.750,- 4.456,- Andere besparingen – Frequentieregelaars - 516,- Andere besparingen – Koudemiddellekkage 1.000,- - Andere besparingen – Besparing op STEK 3.000,- - Besparing broeikasgassen in ton CO2 eq/jr 70,4 73,7 Totale jaarlijkse kosten ( A * I – B ) ( €/jr ) -/- 10.264 -/- 11.553 Kosteneffectiviteit € / ton CO2 eq/jr 145 156

Tabel 1 A = Annuïteit = 0,1424 I= Investering B = Baten (jaarlijkse energiebesparing + andere besparingen)

________________________________________________________________________________

5

Van de locatie Deen Weidevenne kan geconstateerd worden dat de originele uitgangspunten m.b.t. energiebesparing niet gerealiseerd zijn. In de loop der jaren zijn verbeteringen aangebracht in de regeling waardoor de situatie wel verbeterd is. Het energieverbruik ligt nu in lijn met het gemiddelde verbruik van de overige Deen filialen.

3.2. Locaties met het concept R744/R744/R410A (combinatie CO2-HFK) : Vanaf eind 2007 t/m eind 2009 zijn door Fri-jado een aantal projecten gerealiseerd gebaseerd op het Deense Birton principe. Het principe schema van deze uitvoering is weergegeven in figuur 2.

Figuur 2 Dit CO2 concept maakt gebruik van twee voorraaddrukvaten welke beurtelings door het primaire koudemiddel ( HFK-410A ) op druk worden gebracht. Alleen het allereerste project is nog gerealiseerd met HFK-404A als koudemiddel. Doordat er geen elektrisch aangedreven CO2 circulatiepompen meer nodig zijn wordt er een aanzienlijke energiebesparing gerealiseerd t.o.v. het concept zoals omschreven in hoofdstuk 2.1. en kan de machine-installatie aanzienlijk compacter worden gebouwd. Op het moment dat het eerste vat voldoende vloeibare CO2 heeft verzameld om dit naar de koelen vriesobjecten te sturen wordt het vullen van het tweede vat gestart. Op zijn beurt gaat dit weer gepaard met het onderkoelen van het primaire koudemiddel wat de systeemefficiency ten goede komt. Hierdoor is het mogelijk een continue CO2 vloeistofstroom te creëren waardoor met “normale” expansieventielen bij de objecten gewerkt kan worden. De keuze voor het primaire chemische koudemiddel is destijds gevallen op HFK-R410A nadat op voorhand een afweging is gemaakt van de specifieke voor- en nadelen van de twee meest geschikt geachte koudemiddelen :

________________________________________________________________________________

6

HFK-R134a :

o Voordeel : GWP = 1300. Dit is bijna 3x zo laag als HFK-R404A. o Voordeel : Geeft lagere drukken waardoor het lekpercentage lager komt te liggen. 1] o Nadeel : Hoger benodigd slagvolume. ( hogere kosten )

HFK-R410A :

o Voordeel : GWP = 1900. Dit is bijna 2x zo laag als HFK-R404A. o Voordeel : Lager energieverbruik ( ca 15% ) o Voordeel : Lager benodigd slagvolume ( lagere kosten ) o Nadeel : Geeft hogere drukken waardoor het lekpercentage hoger komt te liggen. 1]

Note 1] Het systeem werkend met het chemische koudemiddel kan zeer beperkt van inhoud zijn. De projecten welke met dit concept zijn uitgevoerd zijn weergegeven in tabel 2.

Organisatie In bedrijf VVO m2 WTW Type WTW 1] 2] 3] 4]

Jan Linders Arnhem Nov 2007 1000 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Nee Nee Ja E

Plus Heerlerheide Mei 2008 1550 Ja Vloerverwarming Nee Nee Ja E

Jan Linders Herkenbosch Sept 2008 1300 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Nee Nee Ja O

Jan Linders Geleen Okt 2008 1200 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Nee Nee Ja E

Jumbo Maastricht Nov 2008 1400 Ja Vloerverwarming Ja Nee nee

Poiesz Stiens Maart 2009 900 Ja Vloerverwarming

luchtgordijn Ja Nee Ja E

Super de Boer Etten leur Juli 2009 1319 Ja Vloerverwarming

luchtgordijn Nee Ja ?

Deen Blokker Juli 2009 1200 Nee Ja Nee Ja E

C1000 Roosendaal Okt 2009 1388 Nee Ja Nee Ja E

Jan Linders Venlo Okt 2009 1100 Ja Vloerverwarming

luchtgordijn Nee Nee Ja E

Tabel 2 1] Aanvullende gasketel ( Ja / Nee ) 2] Dagafdekking verticale koelmeubelen ( Ja / Nee ) 3] Energie monitoring ( Ja / Nee ) 4] Energie monitoring door E = eigen (supermarkt) organisatie O = onafhankelijk bureau

________________________________________________________________________________

7

Het project Plus Heerlerheide is gerealiseerd met ROB subsidie. Van dit project is een aparte rapportage beschikbaar waarvan de belangrijkste conclusies zijn overgenomen en weergegeven in onderstaande tabel.

Directe emissie t.g.v. koudemiddel lekkage Cascade - theorie Cascade - praktijk

Koudemiddel(en) R410A / R744 R410A / CO2

Koudemiddelinhoud (ton) 0,040 / 0,400 0,082 / 0,340 GWP van het koudemiddel 1890 / 1 1890 / 1 Jaarlijks lekverlies (%/jr.) 5 / 5 0 / 12 Directe jaarlijkse emissie (ton CO2 eq./jr) 3,8 / 0,02 0 / 0,04

Indirecte emissie t.g.v. energieverbruik Cascade - theorie Cascade - praktijk

Koelvermogen (kW) ( koelobjecten / vriesobjecten ) 170 / 17,6 170 / 17,6 Koudefactor (C.O.P.) Modelberekening Praktijkmetingen Draaiuren installatie (h/jr) Modelberekening Praktijkmetingen Elektriciteitsverbruik koelinstallatie (kWh/jr.) 252.929 261.125 Indirecte emissie (ton CO2 /jr.) (0,61 kg CO2/kWh) 154 159

Tabel 3 – Praktische milieueffecten In het bij de installatie behorende logboek is aangetekend dat er geen HFK-410A is bijgevuld in het eerste jaar. Wel is er een CO2 lekkage opgetreden waardoor er 40 kg is bijgevuld. Samenvattend geeft dit het volgende overzicht :

broeikasgasemissie van de diverse concepten

Installatie concept Direct Indirect Totaal

ton CO2 /jr % ton CO2

/jr % ton CO2 /jr %

Referentie - installatie 75 100 181 100 256 100 Cascade CO2 /R410A-theorie 4 4 154 85 158 62 Cascade CO2 /R410A-praktijk 0 0 159 88 159 62

Tabel 4 – Overzicht milieueffecten van de diverse concepten. De totale gerealiseerde emissiereductie bedraagt dus 38%.

________________________________________________________________________________

8

3.3. Locaties met het concept R744/R744/R744 (uitsluitend CO2) : Vanaf juni 2009 t/m september 2010 worden door Veld, Carrier, Fri-jado en Assumburg transkritische booster installaties geïnstalleerd. Het principe schema hiervan is weergegeven in figuur 3.

Figuur 3 De projecten welke met dit concept zijn uitgevoerd zijn weergegeven in tabel 5.


Plus Olst Juni 2009 921 Ja Luchtheaters en

luchtgordijn Nee Ja Ja O

Boni Hattem Juni 2009 1384 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Ja Ja Ja O

C1000 Stamproy Aug 2009 1274 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Nee Ja Ja E

Super de Boer Delfzijl Sept 2009 1230 Ja Luchtheaters +

warmtepomp Nee Ja Ja E

D-winkels Almere Sept 2009 1300 Ja Luchtheaters +

warmtepomp Nee Ja Ja E

Deen Heerhugowaard Nov 2009 1335 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Nee Ja Ja O

Deen Julianadorp Nov 2009 1524 Ja Vloerverwarming


Linders Venlo Nov 2009 1100 Ja Vloerverwarming


Vomarkt Heerhugowaard Maart 2010 2000 Ja Vloerverwarming Nee Ja Ja E

Tabel 5 1] Aanvullende gasketel ( Ja / Nee ) 2] Dagafdekking verticale koelmeubelen ( Ja / Nee ) 3] Energie monitoring ( Ja / Nee ) 4] Energie monitoring door E = eigen (supermarkt) organisatie, O = onafhankelijk bureau

________________________________________________________________________________

9

In de loop van 2010 zullen nog een aantal van deze concepten worden geïnstalleerd waarbij de volgende projecten in ieder geval definitief zijn :


Boni Zeewolde April 2010 710 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Ja Ja Ja E

Plus Overschie Juni 2010 1165 Ja Vloerverwarming


C1000 Leiderdorp Jun. 2010 2500 Ja Luchtverwarming Ja Ja Ja E

Deen Edam Juli 2010 971 Ja Luchtheaters Ja Ja Ja E

Plus Stellendam Juli 2010 970 Ja Vloerverwarming


Linders Deurne Juli 2010 1000 Ja Luchtverwarming Ja Ja Ja E

Poiesz Witmarsum Juli 2010 1000 Ja Vloer- en

luchtverwarming Ja Ja Ja E+O

COOP Nijmegen Aug. 2010 1064 Ja Vloerverwarming


Plus Benschop Aug. 2010 1000 Ja Vloer- en

luchtverwarming Ja Ja Ja E

C1000 Spijkenisse Aug. 2010 1600 Ja Luchtverwarming Ja Ja Ja E

Deen Hoorn Sept. 2010 1236 Ja Luchtheaters Ja Ja Ja E

Linders St. Anthonis Sept. 2010 1000 Ja Luchtverwarming Ja Ja Ja E

Deka Heemskerk Sept. 2010 2637 Ja Vloerverwarming

en aquifer Nee Ja Ja E

Deen Wieringerwerf Okt. 2010 1535 Ja Vloer- en

luchtverwarming Ja Ja Ja E

C1000 Almere Okt. 2010 2700 Ja Vloerverwarming ? Ja Ja E

Boni Harderwijk

Najaar 2010 858 Ja Vloerverwarming

en luchtgordijn Ja Ja Ja E

COOP Assen

Najaar 2010 1256 Ja Luchtverwarming Ja Ja Nee E

Agrimarkt Middelharnis

Najaar 2010 2500 Ja Vloer- en

luchtverwarming Nee Ja Ja E

Deka Den Helder

Najaar 2010 2100 Ja Vloerverwarming Ja Ja Ja E

Deka Schagen

Najaar 2010 1600 Ja Vloerverwarming Ja Ja Ja E

Tabel 6 1] Aanvullende gasketel ( Ja / Nee ) 2] Dagafdekking verticale koelmeubelen ( Ja / Nee ) 3] Energie monitoring ( Ja / Nee ) 4] Energie monitoring door E = eigen (supermarkt) organisatie O = onafhankelijk bureau

________________________________________________________________________________

10

3.4. Locaties met het concept R744/R134a/R134a (combinatie CO2-HFK) : Vanaf medio 2010 wordt buiten de hiervoor om-schreven systeem varianten door een aantal partijen (waaronder Bitzer) promotie gemaakt voor een sub-variant welke wederom gebruik maakt van een combinatie van een natuurlijk en een chemisch koudemiddel. Dit is eigenlijk de klok weer een aantal jaren terugzetten naar de tijd dat "transkritisch" zich nog in een experimenteel stadium bevond. Hierbij moet aangemerkt worden dat deze oplossing t.o.v. de huidige standaard = booster met R404A milieutechnisch natuurlijk beter uit de bus komt. Hierbij kan men zich echter ook afvragen of de keuze van R134a dan beter is dan R410A ? Om hier een beter gevoel bij te krijgen zijn in de bovenstaande grafiek de Carnot-rendementen en systeemgrenzen van deze koudemiddelen als functie van TC bij een zuigdruk van -10 °C weergegeven. Hieruit valt af te leiden dat zowel R134a als R410A veel beter presteren dan de huidige standaard R404A. Bij hogere condensatietemperaturen komt R134a als beste uit de bus. Bij lagere condensatietemperaturen scoort R410A het beste. Het nadeel van R134a is dat er aanzienlijk grotere leidingdiameters benodigd zijn waardoor ook de benodigde hoeveelheid koudemiddel aanzienlijk hoger zal zijn dan bij R404A. Het principe schema van deze systeemvariant is weergegeven in figuur 4. ( zie ook argumenten onder hoofdstuk 3.2 ) Als laatste punt het vooruitzicht dat er op termijn een vervanger voor R134a wordt gevonden met een zeer lage GWP waarmee de bestaande systemen dan "geretrofit" kunnen worden.

Figuur 4

40,0

42,0

44,0

46,0

48,0

50,0

52,0

54,0

56,0

58,0

60,0

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Carnotrendement [ %

]

Tc [ °C ]

Invloed koudemiddel op COP bij ‐10 °C

R410A

R134a

R404A

________________________________________________________________________________

11

3.5. Warmteterugwinning ( WTW ) : Bij alle concepten is een vorm van WTW mogelijk. De uitvoeringen hierbij variëren sterk maar het komt erop neer dat tussen de (koel)compressoren en de luchtgekoelde condensor (gaskoeler bij een compleet CO2 systeem) een warmtewisselaar wordt gemonteerd om de warmte aan een CV systeem af te staan. Ter indicatie is voor het systeem zoals omschreven in hoofdstuk 3.3 het principe schema van een mogelijke WTW uitvoering hierna weergegeven.

Figuur 5

4. Energie efficiency van de verschillende installatieconcepten In dit hoofdstuk maken we een vergelijk tussen de diverse CO2 varianten en de referentie installatie uitgevoerd met een HFK. Dit referentiesysteem is weergegeven in figuur 6.

Figuur 6

________________________________________________________________________________

12

Een andere veel voorkomende variant is het booster systeem waarvan het principeschema is weergegeven in figuur 7.

Figuur 7 M.b.t. de vloeistofonderkoeling zijn er voor beide concepten meerdere varianten denkbaar. Indien n.l. ook de vloeistof voor de koelobjecten wordt onderkoeld kan worden volstaan met één centrale vloeistofleiding wat installatietechnisch ( en dus economisch ) voordelen biedt. Voor het echte energie vergelijk gaan we er van uit dat alleen de vloeistof van de vriesobjecten wordt onderkoeld. In de onderstaande tabel zijn de berekeningen van het kWh verbruik van de verschillende installatieconcepten weergegeven. Alle concepten zijn doorgerekend met een VVO van 1000 m2. Om de getallen in verhouding te zien zijn voor de verlichting en andere elektraverbruikers een soort "nominale" waarden ingevoerd. Verder zijn er om het vergelijk goed te houden geen energiebesparende opties verwerkt in deze berekeningen. Gedetailleerde informatie per concept is in de bijlagen van hoofdstuk 9 te vinden. Verbruik van de koel & vriesinstallaties totaal, dus inclusief eigen verbruik van de meubelen : Type installatie concept Koudemiddelen Verbruik van de koel & vries installaties

Monoflow R404A/R404A/R404A 282.410 kWh/jaar = 282 kWh/m2 VVO

Booster R404A/R404A/R404A 290.331 kWh/jaar = 290 kWh/m2 VVO

Cascade R744/R744/R410A 266.388 kWh/jaar = 266 kWh/m2 VVO

Cascade R744/R744/R134a 273.701 kWh/jaar = 274 kWh/m2 VVO

Cascade R744/R134a/R134a 273.701 kWh/jaar = 274 kWh/m2 VVO

Booster R744/R744/R744 269.434 kWh/jaar = 269 kWh/m2 VVO

ROBS090114 R744/R744/R744 159.233 kWh/jaar = 123 kWh/m2 VVO

ROBS090103 R744/R744/R744 176.164 kWh/jaar = 191 kWh/m2 VVO Tabel 7.1

________________________________________________________________________________

13

Verbruik van de koel & vriesinstallaties totaal, dus exclusief eigen verbruik van de meubelen : Type installatie concept Koudemiddelen Verbruik van de koel & vries installaties

Monoflow R404A/R404A/R404A 146.289 kWh/jaar = 146 kWh/m2 VVO

Booster R404A/R404A/R404A 154.210 kWh/jaar = 154 kWh/m2 VVO

Cascade R744/R744/R410A 127.454 kWh/jaar = 127 kWh/m2 VVO

Cascade R744/R744/R134a 136.030 kWh/jaar = 136 kWh/m2 VVO

Cascade R744/R134a/R134a 136.030 kWh/jaar = 136 kWh/m2 VVO

Booster R744/R744/R744 130.499 kWh/jaar = 131 kWh/m2 VVO

ROBS090114 R744/R744/R744 96.855 kWh/jaar = 75 kWh/m2 VVO

ROBS090103 R744/R744/R744 123.034 kWh/jaar = 134 kWh/m2 VVO Tabel 7.2 Deze getallen zijn dus uitsluitend geschikt om de diverse concepten met elkaar te vergelijken. De getallen kunnen aanzienlijk afwijken van de bij de diverse supermarktorganisaties bekende kentallen. Dit komt doordat er dus geen energiebesparende opties zijn verwerkt ( zie informatie op de bijlagen ) en het opgestelde koelen vriesvermogen per supermarktorganisatie sterk kan verschillen. Bij de ene organisatie wordt 100 kW koelvermogen opgesteld in een winkel met een VVO van 1000 m2 maar bij een andere winkel kan dit 65 kW zijn. Ditzelfde geldt voor variaties in het opgestelde vriesvermogen. Eigenlijk heeft het dus geen zin op deze wijze verbruiken per m2 VVO te vergelijken. Een supermarktorganisatie kan wel zien of deze verbruiken passen binnen de beschikbare kentallen van andere eigen filialen waarbij echter de specifieke winkelformule nog voor aanzienlijke variaties kan zorgen. Dit wordt bevestigd door de meetresultaten van twee ROB projecten welke gedurende 1 jaar uitgebreid zijn gemeten. Deze resultaten zijn in de twee onderste rijen van bovenstaande tabellen toegevoegd. In de onderstaande tabel zijn de milieueffecten van de verschillende installatieconcepten weergegeven. Gedetailleerde informatie per concept is in de bijlagen van hoofdstuk 9 te vinden. CO2 uitstoot van de koel & vriesinstallaties totaal inclusief het verbruik van de meubelen : Type installatie concept Koudemiddelen Milieu effect ton CO2 eq./jr.

Monoflow R404A/R404A/R404A 213 = 100 %

Booster R404A/R404A/R404A 215 = 101 %

Cascade R744/R744/R410A 167 = 78 %

Cascade R744/R744/R134a 170 = 80 %

Cascade R744/R134a/R134a 178 = 84 %

Booster R744/R744/R744 164 = 77 % Tabel 8.1

________________________________________________________________________________

14

CO2 uitstoot van de koel & vriesinstallaties totaal exclusief het verbruik van de meubelen : Type installatie concept Koudemiddelen Milieu effect ton CO2 eq./jr.

Monoflow R404A/R404A/R404A 130 = 100 %

Booster R404A/R404A/R404A 132 = 102 %

Cascade R744/R744/R410A 83 = 64 %

Cascade R744/R744/R134a 86 = 66 %

Cascade R744/R134a/R134a 94 = 72 %

Booster R744/R744/R744 80 = 62 % Tabel 8.2 Bovenstaande getallen zijn dus verder exclusief het effect van eventuele stekkerklare koelen vriesmeubelen.

5. Veiligheid, ontwerpdrukken en gasdetectie : Hoewel CO2 een natuurlijk koudemiddel is vergt het veilig gebruik in een koelinstallatie de nodige aandacht en vakkennis van de desbetreffende koeltechnische installateur. Globaal kunnen we bij installaties, met CO2 als enig koudemiddel, voor de verschillende toepassingen drie verschillende (ontwerp) drukgroepen onderscheiden :

o Toepassing in het vriesgedeelte ( vriesmeubelen ) : 25 Bar o Toepassing in het koelgedeelte ( koelmeubelen ) : 40 Bar o Toepassing in de transkritische kringloop ( gaskoeler ) : 120 Bar

De ontwerpdruk van de eerste twee groepen verschilt niet veel van de toepassing van bv R410A. In het winkelgedeelte zelf vinden we uitsluitend systemen met een maximale ontwerpdruk van 40 bar. Hoewel de drukken bij transkritisch bedrijf hoog zijn is het voordeel van CO2 dat er kleine diameters benodigd zijn. De consequenties welke deze hogere ontwerpdrukken met zich meebrengen zijn te overzien en worden door de PED wetgeving goed gestructureerd. Het is wel zaak de verbindingsleidingen tussen de machine-installatie en de gaskoeler bij transkritische installatie zo klein mogelijk te houden omdat dit leidingwerk onderhevig is aan strenge keuringseisen. ( kosten aspect ! ) Een punt van aandacht is de situatie waarbij door stroomuitval de druk in het CO2 gaat oplopen. Dit wordt natuurlijk opgevangen door de aanwezige veerveiligheden maar de geluidsproductie bij het afblazen is extreem hoog wat tot verontrusting bij buurbewoners kan leiden. Aangezien het voorkomen van een dergelijke storing niet is te voorzien en ook niet is te voorkomen zal nader onderzoek gedaan moeten worden naar het verminderen van deze overlast. ( locatie, extra geluiddempende voorzieningen?) maar vooralsnog misschien extra informatieverstrekking naar buurtbewoners ? ) De aspecten giftigheid, brandbaarheid en explosiegevaar zijn niet van toepassing op CO2 waarbij een kanttekening moet worden gemaakt bij het aspect giftigheid omdat CO2 de plaats van O2 kan innemen waardoor uiteindelijk toch een gevaarlijke situatie kan ontstaan. Dit risico is echter door het gebruik van detectieapparatuur in combinatie met ventilatievoorzieningen tot een minimum te beperken. Hierbij is het nog wel zaak de koudemiddelinhoud zoveel mogelijk te beperken.

________________________________________________________________________________

15

6. Afstemming met andere disciplines bij WTW De afstemming tussen de verschillende disciplines ( CV en koeltechniek ) vergt extra inspanning. Over het algemeen kan gezegd worden dat de CV installateur zich niet bewust is welke invloed hij uitoefent op het energieverbruik van de koelinstallatie. Men ziet de WTW vaak nog als een soort ketelsysteem waarbij men de gewenste capaciteit kan instellen terwijl de beschikbare capaciteit van de WTW slechts een gevolg is van de koudevraag van de koelen vriesobjecten. Ook de retourtemperatuur van het CV systeem wordt vaak door een gebrekkige regeling te hoog gehouden waardoor dit ten koste gaat van de efficiency van het koelsysteem en het energieverbruik onnodig wordt verhoogd. Het R744/R744/R744 concept biedt de mogelijkheid om op eenvoudige wijze gelijktijdig warmte op verschillende temperatuurniveaus te creëren. ( bv. tapwater en ruimteverwarming ) zonder dat dit ten koste gaat van de efficiëntie. Het vermijden van het gasverbruik is echter niet uitsluitend aan dit concept verbonden maar kan ook door een WTW systeem op een HFK installatie worden verkregen. Het is dus niet juist de financiële besparing die het vermijden van het gasverbruik met zich mee brengt uitsluitend toe te wijzen aan een R744/R744/R744 systeem !

7. Verbeteropties : Gezien de kleine massa- en volumestromen is een optimalisatie van het aantal verdampercircuits raadzaam. Dit om achterblijven van olie in de verdamper, als gevolg van lage gassnelheden, te voorkomen. Onder commerciële druk (Levertijden) vindt deze optimalisatie niet altijd plaats. Ook bij hergebruik van bestaande verdampers, welke zijn geoptimaliseerd voor HCFK's en/of HFK's, wordt voorbijgegaan aan dit aspect. POE olie biedt de beste mogelijkheden, waarbij echter aandacht besteedt moet worden aan de filterspecificaties. Van belang is CO2 toe te passen met een laag aandeel H2O, omdat er anders, op plaatsen waar expansie plaatsvindt, ijsvorming kan optreden welke zorgt voor een blokkade van de koudemiddelstroom.

________________________________________________________________________________

16

8. Conclusies, aanbevelingen en andere relevante zaken :

o De realisatie van dit soort projecten vraagt een langere voorbereiding dan de standaard HFK projecten i.v.m. de levertijd van bepaalde (industriële) componenten.

o Het hanteren van het juiste referentiesysteem voor de desbetreffende situatie is dus van belang. Een R744/R744/R744 systeem met WTW dient dus te worden vergeleken met een R404A/R404A/R404A systeem met WTW !!

o Een uitgebreid systeem voor energie monitoring met een geautomatiseerde dataverwerking ter verificatie van de gehanteerde uitgangspunten is onmisbaar voor het dagelijkse energiebeheer en na-optimalisatie. Het is raadzaam een overkoepelend energiemanagement systeem toe te passen gezien de potentiële energiebesparing op basis van een juiste optimalisatie tussen koeling van de warmteterugwinning met afgifte aan de CV-airco.

o Aangezien stroomuitval wel eens voorkomt, zijn veerveiligheden voor CO2-overdruk opgenomen, waardoor nabije bewoners kunnen schrikken van het geluid dat geproduceerd wordt bij het afblazen van CO2. De juiste keuze en locatie van deze veerveiligheden kan echter deze overlast tot een minimum beperken.

o De combinatie met warmtepompen (CV-airco) kan in bepaalde situaties gunstig uitpakken maar dient op voorhand zorgvuldig te worden uitgewerkt met rekenmodellen om teleurstelling (bij de eindgebruiker) achteraf te voorkomen.

o Nog te weinig aandacht wordt m.i. besteed aan de optimalisatie van de koelen vriesverdampers in de koelmeubelen m.b.t. circuitverdeling.

o Verder is er m.i. meer aandacht nodig voor de noodzakelijke veiligheidsvoorschriften om deze meer specifiek toe te spitsen op de supermarktomgeving. Ik denk hierbij aan eenduidige voorschriften voor koelen vriescellen, ventilatie van de winkellocatie etc. De voorschriften moeten nu bij elkaar worden gesprokkeld uit algemeen beschikbare zaken hierbij te denken aan :

EN 378 praktische limiet voor R744 0,1 kg/m3 Het Bouwbesluit. ( Bezettingsgraad B4 ?! ) Arbeidsomstandighedenbesluit beleidsregel 4.6-6. Voorkomen van

verstikking bij toepassing van kooldioxide.

Iemand zou deze zaken eens éénmalig moeten uitzoeken waarna de branche op eenduidige wijze hiervan gebruik zou kunnen maken.

o De visies van relevante partijen over deze onderzochte koelingtechnologieën zijn onderzocht. Daarvoor is eerst contact gelegd met alle CO2-koelleveranciers (zie Literatuurlijst). Dit heeft geleid tot de huidige typen onderzochte koelsystemen. Verder zijn de visies bij de supermarktketens gepeild over de marktintroductie van deze systemen. Zonder de ketens specifiek te citeren, kunnen de volgende visies opgemerkt worden. Er is sterke behoefte aan onafhankelijke informatie betreffende investerings- en exploitatiekosten, terugverdientijd, energieverbruik, veiligheid en onderhoud van installatie.

o Bij de EIA stimulering 1] ontstaat een voordeel van 11% op de totale investering van de CO2-machine-installatie, waaruit een reductie van 30% volgt op deze meerinvestering. Dit betekent dat 70% van de meerinvestering door de eindgebruiker zelf moet worden geïnvesteerd om te komen tot een groener imago.

o Bij de MIA/VAMIL stimulering 2] ontstaat eveneens een aantal procenten voordeel op de totale investering, als resultaat van de vrije afschrijving in de daarvoor meest geschikte jaren. Het voordeel hiervan is alleen door de accountant goed in te schatten.

o De beperkte energiebesparing met CO2-koeling lijkt een beperking voor een succesvolle marktintroductie. Echter, de markt ziet vooral voordeel in het duurzame aspect (CO2-reductie tot ca 40%, zie tabel 8.2, door schrappen van HFK-gebruik en lekkage), waardoor de verkopen van CO2-koeling in 2010 en 2011 er positief uitzien. Deze trend is ook internationaal zichtbaar. Daarom is het logisch dat de overheid niet alleen een subsidie op de energiebesparing verleent (fiscale stimulering via de EIA lijst), maar ook op de vermindering van de CO2 broeikasgas bijdrage (fiscale stimulering via de VAMIL/MIA, zie de Milieulijst). De

________________________________________________________________________________

17

markt blijkt zich nog te weinig bewust van deze beide stimuleringsvormen, en de gunstige invloed op de terugverdientijd voor deze duurzamer koelingkeuze.

1] EIA voordeel: “Wie investeert in een milieuvriendelijker koelsysteem komt in aanmerking voor een financiële tegemoetkoming van de overheid”, aldus Karel Haverkorn van Agentschap NL, een onderdeel van het ministerie van Economische Zaken. Een belangrijke subsidiemaatregel in dit verband is de EIA (Energie InvesteringsAftrek) die als doel heeft investeringen in energiebesparende bedrijfsmiddelen en duurzame energie te stimuleren. De ondernemer krijgt een deel van de investering terug in de vorm van een fiscaal voordeel. 44 % van de investering mag hij aftrekken van de belastbare winst. Bij een winst van 200.000 euro, een investering van 100.000 euro en een vennootschapsbelasting van 25 % levert dit een fiscaal voordeel op van 11.000 euro. Voorwaarde is wel dat een bedrijfsmiddel minimaal vijf jaar op de balans staat. In de ‘Energielijst’ staan de eisen per techniek omschreven. De EIA past binnen het voornemen van de overheid van Nederland een van de schoonste en energiezuinigste energielanden in Europa te maken. Code EIA lijst (2010): 220212 [W] Energiezuinige koel- of vriesinstallatie Bestemd voor: het koelen of vriezen van ruimten of processen tot maximaal + 12°C, enz. De CO2-koelsystemen vallen onder rubriek a: a. een koel- of vriesinstallatie op basis van een halogeenvrij koudemiddel, uitgezonderd zijn de installatiedelen die dit koudemiddel niet bevatten. 2] VAMIL voordeel: De Vamil-regeling is van toepassing op investeringen in halogeenvrije koelsystemen. Vamil staat voor “Willekeurige Afschrijving Milieu-investeringen”. De Vamil biedt ondernemers een liquiditeits- en rentevoordeel doordat de investering op een willekeurig moment kan worden afgeschreven. Door sneller af te schrijven drukt een ondernemer de fiscale winst en betaalt minder inkomsten- of vennootschapsbelasting. Combinatie van Vamil met EIA is mogelijk. Voorbeeld toepassing Vamil U hebt voor € 50.000 een machine aangeschaft die in de Milieulijst staat. De normale afschrijvingsperiode is acht jaar. De restwaarde na acht jaar is bepaald op € 2.000. Volgens de 'normale' afschrijving zou u per jaar € 6.000 afschrijven (kostprijs min restwaarde, gedeeld door de levensduur). Omdat dit apparaat in de Milieulijst staat, kunt u het tijdstip van afschrijving zelf bepalen. Zo kunt u bijvoorbeeld de eerste twee jaar niets afschrijven en in het derde jaar € 48.000. U kunt ook besluiten de eerste vier jaar niets af te schrijven en daarna vier jaar lang elk jaar € 12.000. Dit kan voordelig zijn wanneer u de eerste twee jaar (nagenoeg) geen fiscale winst heeft, maar daarna wel. Halogeenvrij koelsysteem: Code C 2112 Omschrijving a. bestemd voor: het koelen van ruimten, producten of processtromen door een koelsysteem op basis van één of meer halogeenvrije koudemiddelen, b. bestaande uit: een koelsysteem.

________________________________________________________________________________

18

Literatuurlijst. Haaf, S Erste C02 Kälteanlage für normal- und tiefkühling in einem Schweizer Hypermarkt. (Kälte & Klimatechnik – 2/2005) Jans, R De toepassing van CO2 als koudemiddel voor koel -en vriesobjecten in een moderne supermarkt. Riessen van, G.J Supermarkt koelen vriesinstallatie met uitsluitend natuurlijke koudemiddelen. Projectnummer 3945 / November 2004 Bitzer Refrigerant Report 14. Edition A-501-14 Interviews Koelingleveranciers : Assumburg, Carrier, Fri-Jado, Frimex en Veld.

9. Bijlagenoverzicht (bij hoofdstuk 4): Typen koelinstallatie concepten: Monoflow R404A/R404A/R404A

Booster R404A/R404A/R404A

Cascade R744/R744/R410A

Cascade R744/R744/R134a

Cascade R744/R134a/R134a

Booster R744/R744/R744

VVO = 1000 m2 BVO = 1333 m2 2

Koudemiddelvulling ( koel ) 193 kG

Jaarlijks lekpercentage 5 %

Koudemiddelvulling ( vries ) 56 kG


Directe jaarlijkse emissie 40 ton CO2 eq./jr

Indirecte emissie ( elektra ) 172 ton CO2 eq./jr

Totale jaarlijkse emissie 213 ton CO2 eq./jr



Indirecte emissie ( gas ) 42 ton CO2 eq./jr


100,0 kW Openingsuren 72 Uren / week15,0 kW Sluitingsuren 96 Uren / week

50 n Openingsuren 4067 Uren / jaar4 B Sluitingsuren 4680 Uren / jaar

Monoflow NeeR404A GWP 3260 NeeR404A GWP 3260 Nee

Platenwisselaar vriesobjecten Nee NeePersgasontdooiing diepvries objecten Nee Nee

Nee RT max 20,0 NeeNee T in 10,0 Warmtepomp voor verwarming Nee

21068 m3 € 0 21,1 m3/jaar.VVO2087 m3 € 0 2,1 m3/jaar.VVO

Verwarming kantine & kantoren 678 m3 € 0 0,7 m3/jaar.VVO

282410 kWh € 0 282 kWh/m2.VVOStekkerklare meubelen 0 kWh € 0 0 kWh/m2.VVOWinkelverlichting 60998 kWh € 0 61 kWh/m2.VVOBake off , Grill's etc. 60998 kWh € 0 61 kWh/m2.VVORest 85398 kWh € 0 85 kWh/m2.VVOWarmtepomp verwarming 0 kWh € 0 0 kWh/m2.VVO

489804 kWh € 0 490 kWh/m2.VVO

23833 m3 € 0 24 m3/jaar.VVO

€ € 0 0 €/m2.VVO

104474 kWh € 0 104 kWh/m2.VVO85305 kWh € 0 85 kWh/m2.VVO

189778 kWh € 0 190 kWh/m2.VVO41815 kWh € 0 42 kWh/m2.VVO45947 kWh € 0 46 kWh/m2.VVO



R404A/R404A/R404A

Dagafdekkingen vertikale koelmeubelenDagafdekkingen horizontale vrieseilanden

Milieu aspecten koelsysteem exclusief stekkerklaar

Milieu aspecten totale supermarkt

Koel- en vriescapaciteiten Openings-en sluitingstijden

Installatie gegevens

per jaar

Verwarming magazijn

Totale supermarkt

per jaar

REC KDEC KKoeling totaal

per jaar

Koel & Vries totaal

per jaar

Compressoren totaal ( REC K + REC V )Meubelen totaal ( DEC K + DEC V )

Totale supermarkt

Totale supermarkt

Vries totaal

per jaar

REC V

Luchtgekoelde condensor

DEC V

Verwarming supermarkt VVO

Bezettingsgraad

Uitkomsten gebaseerd op berekeningen

Watergekoelde condensor

Energiebalans elektriciteit kWh ( % ) Energiebalans aardgas m3 ( % )

TOP koeling

InstallatietypeKoelobjectenVriesobjecten

Folie op diepvriesglasdeurkastenEC-ventilatoren koelen vriesmeubelenLED verlichting diepvriesglasdeurkasten

KoelobjectenVriesobjectenPersonen aanwezig

Energiebesparende opties

Warmteterugwinning

58%

0%

13%

12%

17%0%

Koel ‐en vriesapparatuur

Stekkerklare meubelen

Verlichting

Bake‐off / Grill's

Diversen

Warmtepomp verwarming

88%

9% 3%


Verwarming magazijn

Verwarming kantine & kantoren

67133

133

1000

Kantine & kantoren

Diversen

Magazijn

Winkel

E:\Coolsultancy\Projecten\Agentschap NL\Survey-CO2\Rekenmodel-Supermarkt-06072010-CS-AgenschapNL 6-7-2010

VVO = 1000 m2 BVO = 1333 m2 2














Booster NeeR404A GWP 3260 NeeR404A GWP 3260 Nee






497726 kWh € 0 498 kWh/m2.VVO

23833 m3 € 0 24 m3/jaar.VVO

€ € 0 0 €/m2.VVO





R404A/R404A/R404A






per jaar

Verwarming magazijn

Totale supermarkt

per jaar


per jaar

Koel & Vries totaal

per jaar


Totale supermarkt

Totale supermarkt

Vries totaal

per jaar

REC V


DEC V


Bezettingsgraad




TOP koeling





Warmteterugwinning

59%

0%

12%

12%

17%0%



Verlichting


Diversen


88%

9% 3%


Verwarming magazijn


67133

133

1000

Kantine & kantoren

Diversen

Magazijn

Winkel


VVO = 1000 m2 BVO = 1333 m2 2














Cascade NeeR410A GWP 1720 NeeR744 GWP 1 Nee






473783 kWh € 0 474 kWh/m2.VVO

23833 m3 € 0 24 m3/jaar.VVO

€ € 0 0 €/m2.VVO





R744/R744/R410A






per jaar

Verwarming magazijn

Totale supermarkt

per jaar


per jaar

Koel & Vries totaal

per jaar


Totale supermarkt

Totale supermarkt

Vries totaal

per jaar

REC V


DEC V


Bezettingsgraad




TOP koeling





Warmteterugwinning

56%

0%

13%

13%

18%0%



Verlichting


Diversen


88%

9% 3%


Verwarming magazijn


67133

133

1000

Kantine & kantoren

Diversen

Magazijn

Winkel


VVO = 1000 m2 BVO = 1333 m2 2














Cascade NeeR134a GWP 1300 NeeR744 GWP 1 Nee






481095 kWh € 0 481 kWh/m2.VVO

23833 m3 € 0 24 m3/jaar.VVO

€ € 0 0 €/m2.VVO





R744/R744/R134a






per jaar

Verwarming magazijn

Totale supermarkt

per jaar


per jaar

Koel & Vries totaal

per jaar


Totale supermarkt

Totale supermarkt

Vries totaal

per jaar

REC V


DEC V


Bezettingsgraad




TOP koeling





Warmteterugwinning

57%

0%

13%

12%

18%0%



Verlichting


Diversen


88%

9% 3%


Verwarming magazijn


67133

133

1000

Kantine & kantoren

Diversen

Magazijn

Winkel


VVO = 1000 m2 BVO = 1333 m2 2














Booster NeeR744 GWP 1 NeeR744 GWP 1 Nee






476828 kWh € 0 477 kWh/m2.VVO

23833 m3 € 0 24 m3/jaar.VVO

€ € 0 0 €/m2.VVO





R744/R744/R744






per jaar

Verwarming magazijn

Totale supermarkt

per jaar


per jaar

Koel & Vries totaal

per jaar


Totale supermarkt

Totale supermarkt

Vries totaal

per jaar

REC V


DEC V


Bezettingsgraad




TOP koeling





Warmteterugwinning

56%

0%

13%

13%

18%0%



Verlichting


Diversen


88%

9% 3%


Verwarming magazijn


67133

133

1000

Kantine & kantoren

Diversen

Magazijn

Winkel


Marktsurvey prestaties CO2 koeling in supermarkten

Documents

Transcript of Marktsurvey prestaties CO2 koeling in supermarkten