Presentation av koncept och prestanda för anläggningen

Presentation av nytt klimatsmart
kyl- och värmesystem på Topp Chark
i Bastuträsk
Adam Wikström, Tekn. Dr.
Invigning 2014-05-31
Startpunkten
Vi hade en vätskekylare/värmepump som all vår kyla var beroende
av. Den var helt utsliten och hade gått på en kompressor i ca 5 års
tid. Den återstående kompressorn hade enligt VVS och Kylteknik
Nord bland de mesta timmarna i landet på sig. Maskinen hade gått i
stort sett oavbrutet sedan 1981.
En ny liknande vätskekylare skulle kosta ca 1,2 miljoner kr. Vid ett
rent byte skulle energibesparingen på hela anläggningen bli mycket
liten. Vi beslutade under hösten 2012 att i stället ta ett helhetsgrepp
och försöka reducera energikostnaden rejält.
(I bakgrunden syns hur Micke på VKT börjat bygga nya systemet)
Grundidé med anläggning
Vätskekylaren ersätts med extern värmesänka, det vill säga
borrhål och vattenbrunn.
Det ger möjligheter till:
•
Supereffektiv kylmaskindrift på grund av fri tillgång till 7gradigt kylmedium. Nya anpassade kyl- och frysmaskiner
införskaffades.
•
Frikyla till luftkonditionering sommartid samt förvärmning av
ventilationsluft vintertid.
•
Möjlighet att köra värmepumpar effektivt även under perioder
med värmeunderskott
Dessutom
•
•
•
•
•
•
Systemet byggs om så att varmvatten ackumuleras nattetid för
att förskjuta elförbrukningen från dag till natt.
Yttertaket byts till ett reflekterande tak med luftspalt för att
minska kylbehovet under sommaren
Ett avancerat värme- och kylåtervinningssystem som tar till
vara spillvärme från kylmaskiner och spillkyla från
värmepumpar
Het värmeåtervinning från kylmaskiner och luftkompressor har
installerats
Spillvärme säljs till Bafutec
Systemet byggs med bra kapacitetsreglering (varvtalsstyrda
pumpar etc) så att tomgångsförbrukningen blir minimal
Vätskekylaren ersätts med extern värmesänka, det vill
säga borrhål och vattenbrunn.
I januari 2013 borrade vi 4 st energihål, ca 220 meter djupa
samt en vattenbrunn som är 90 meter djup. Vi har borrat
något grövre hål för att rymma 4-kollektorslangar. Våra
borrhål tar under största delen av tiden upp värme och
fungerar mer som effektsänka än energibrunn.
Årstidsvariationen nyttjas.
Vattenbrunnen används för spetskylning sommartid och
spetsvärmning under de kallaste dagarna och för att
kontrollera temperaturen i våra energiborrhål. Den gamla
vätskekylaren nyttjade ca 40 kW el vilket i princip helt sparas.
Borrhålen utnyttjas delvis som ett värmelager mellan
sommar/vinter samt natt/dag.
Supereffektiv kylmaskindrift på grund av fri tillgång till
7-gradigt kylmedium. Nya anpassade kyl- och
frysmaskiner införskaffades.
Den varma sidan av kyl- och frysmaskinerna kan nu köras med ca
18 graders kondenseringstemperatur. På grund av väl tilltagna
kylbafflar blir förångningstemperaturen på kylmaskinerna ca -7
grader och på frysen ca -28 grader. COPkyla är ca 5.2 för
kylmaskiner och ca 2.75 för frys. Detta innebär att de nya frys- och
kylmaskinerna ger ungefär halverad elförbrukning jämfört med
innan ombyggnaden
Frikyla till luftkonditionering sommartid samt
förvärmning av ventilationsluft vintertid.
Energiborrhålen och vattenbrunnen används för att förvärma
tilluften i ventilationen vintertid och förkyla luften sommartid.
Vintertid då det är -25 grader ute ger förvärmaren ca 100 kW
frivärme och sommartid då det är +30 grader ute ger den ca 90 kW
frikyla.
Möjlighet att köra värmepumpar effektivt även under
perioder med värmeunderskott
I ett konventionellt system fläktluftkylare på taket tappar man
möjlighet till värmepumpsproduktion allteftersom kylbehovet i
anläggningen minskar. Det vill säga under kall senvinter går det
dåligt att köra värmepumpar. I och med att vi borrat
energibrunnar och vattenbrunn kan vi köra värmepumparna
effektivt även vintertid.
Systemet byggs om så att varmvatten ackumuleras
nattetid för att förskjuta elförbrukningen från dag till
natt.
Vi använder ca 10 ton hett färskvatten för rengöring varje
produktionsdag. Vi har byggt om det gamla systemet så att vi nu
har 5000 liter hett färskvatten tillgängligt varje morgon och
dessutom ca 10 000 liter hett pannvatten som kan växlas över till
hett färskvatten. Vi kan därför ackumulera varmvatten nattetid då
energi- och eleffektpriserna är låga.
Yttertaket byts till ett reflekterande tak med luftspalt för
att minska kylbehovet under sommaren
Före
Efter
Is
Vi har tidigare haft avsevärt större kylbehov i produktionslokalerna
under sommaren. Detta eftersom vi har haft ett svart yttertak utan
isolerande luftspalt. Det har medfört att det har blivit mycket
varmt under yttertaket sommartid och därmed har det krävts stora
mängder kyla för att hålla rätt temperatur inne i fabriken.
Dessutom har värmeläckaget i det gamla taket inneburit
bekymmer med isbildning vintertid. (se nedersta bilden)
Ett avancerat värme- och kylåtervinningssystem som tar
till vara spillvärme från kylmaskiner och spillkyla från
värmepumpar har utvecklats
Vi får stora mängder lågvärdig spillvärme från kylmaskiner och
även lågvärdig spillkyla från värmepumpar. I en konventionell
anläggning kan en optimal värmeåtervinning endast uppnås då
kylbehov och värmepumpsbehov precis balanserar varandra. Detta
innebär att värmepumpens avgivna kyleffekt är precis samma som
kylmaskinens avgivna värmeeffekt samt att spädning ej
förekommer. Detta driftsfall inträffar mycket sällan i praktiken. Vi
har därför utvecklat ett system som tillåter att kylmaskiner och
värmepumpar körs oberoende av varandra men ändå tar tillvara på
spillvärmen på bästa möjliga sätt. Detta görs genom minimal
temperaturkontrollerad spädning mot vår externa värmesänka. Vi
nyttjar dessutom våra energiborrhål för att lagra och återanvända
lågvärdig spillvärme och spillkyla.
(Rörsvetsning och bygge av Mikael på VKT syns till höger)
Het värmeåtervinning från kylmaskiner och
luftkompressor har installerats
Kyl- och frysmaskiner är försedda med hetgasväxlare och
luftkompressorn med värmeåtervinning. Detta används för att
förvärma matarvatten till ångproduktion samt för förvärmning av
hetvatten .
Spillvärme säljs till Bafutec
Anläggningen har generellt ett stort värmeöverskott. Under
produktionstid finns det ett värmeöverskott även under de kallaste
vinterdagarna. Vi levererar i och med detta spillvärme till Bafutec
AB. Spillvärmen ackumuleras av Bafutec med elpatron som
backup.
På bilden ses ingrävning av kulvert till Bafutecs hyreshus. Vår
vattenbrunn skymtar i förgrunden.
Systemet byggs med bra kapacitetsreglering
(varvtalsstyrda pumpar etc) så att
tomgångsförbrukningen blir minimal
I ett klassiskt kylsystem dimensioneras alla pumpar och
pumpflöden för situationen under årets varmaste dag. Detta
innebär normalt sett en hög tomgångsförbrukning. Vi har i mycket
hög grad använt kapacitetsregleringar och varvtalsstyrda pumpar.
Detta innebär att vår tomgångsförbrukning har sänkts radikalt.
Energiförbrukningen följer nu produktionen bättre. Vi är i och med
detta inte lika känsliga för svängningar i efterfrågan.
Den nya anläggningen har större maxkapacitet än den gamla, så en
eventuell framtida expansion kan klaras med befintlig kyl- och
värmeanläggning.
(På bilden visas varvtalsstyrda pumpar samt Kabona reglering
levererat av friginor)
Utgångsläge innan investeringen
kWh/Oms MSEK
104 296
218%
64 118
47 864
134%
Nordchark 2006
Piteortens 2006
100%
Toppchark 2007
För att få en uppfattning om hur effektiv den gamla
anläggningen var har data från Nordchark och
Piteortens chark jämförts med prestanda för denna
anläggning 2007 innan Bastuträsk Charkuteri köpte fabriken.
Data gäller totala förbrukade kWh dividerat med omsatt miljon kr.
Alltså el + olja + fjärrvärme. (Källor Nenet samt interna data)
Piteortens verksamhet är väldigt jämförbar med vår, ungefär
samma omsättning, nästan hela sortimentet kokas,
fabriken byggdes på 80-talet.
Nordchark är inte så jämförbart på grund av kringverksamheter,
jättelik frys samt jättestor fabrik för sin omsättning.
Gamla anläggningen hade goda prestanda!
Prestanda hos nya systemet
Fabrikens dygnsförbrukning under mars-april
Förbrukade kWh/dygn
6000
5000
4000
3000
2000
2014
1000
2013
0426
0419
0412
0405
0329
0322
0315
0308
0301
0
Ovan visas prestanda för det nya systemet jämfört med det
gamla. Elförbrukning per dygn visas under mars-april i 2014
och 2013. Förbrukad brännolja är i stort oförändrad mellan
åren och Topp Chark köper ingen fjärrvärme. Siffrorna är
dock ytterligare lite bättre än grafen visar eftersom vi under
denna period sålde spillvärme motsvarande i genomsnitt ca
310 kWh/dygn. Notera skillnaderna i tomgångsförbrukning.
Dessa data är dessutom innan det nya reglersystemet är i full
drift. Notera i data att påsken inföll i mars under 2013 och i
anslutning till sista april under 2014. Den totala försäljningen
var relativt oförändrad mellan åren.
Under mars sänktes förbrukningen med 38.5%
Under april sänktes förbrukningen med 33.5%
Under maj sänktes förbrukningen med ca 39.5%
Prestanda hos nya systemet
Tomgångsförbrukning för hela anläggningen ett
helgdygn i april
Totalt effektbehov i kW
70
60
50
40
30
Efter
20
Före
10
0
Tomgångsförbrukningen är den förbrukning som anläggningen har
då ingen verksamhet pågår i lokalen och alla kylrum bara
underhåller temperaturer. Denna är viktig eftersom den ligger i
botten under en stor del av årets 8760 timmar.
Denna mäts bäst en lördag eller söndag då inget arbete pågått
sedan fredag eftermiddag. Ovan visas data från Skellefteå Kraft på
energibehovet kWh/h under en helgdag i april före (2013)
respektive efter (2014) ombyggnaden. Vi ser att ca kl. 18:00 har
en värmepump startat och gått ca en timme i nya anläggningen.
Skillnaden är nästan 30 kW i tomgångsförbrukning. Fabrikens
lägsta timvärde under hela perioden mars-april 2014 var 11 kW.
Prestanda hos nya systemet
kWh_EL/Oms MSEK
38810
24386
-37%
2013 mar-maj
2014 mar-maj
I figuren visas totala elenergiprestandan hos gamla
anläggningen mars-maj 2012 samt hos nya
anläggningen mars-maj 2013. Data är visat i form av
förbrukade kWh el per omsatt miljon. Nya systemet
ger en besparing på 37% under mars-maj.
Vi har dessutom sålt spillvärme motsvarande ca 2600
kWh/MSEK under perioden. Eftersom denna säljs kan
det ses som en besparing på ytterligare 6,7%.
Prestanda bör förbättras ytterligare något då
effekterna av vårt nyligen driftsatta reglersystem
börjar slå igenom.
Prestanda är jättebra!
Slutligen
Mattias Berg ny VD på Bastuträsk Charkuteri
från och med den 1/6.
Adam Wikström står kvar som en av huvudägarna och
går ner på deltid.
kWh Consulting AB
Ett nystartat konsultbolag ägt av Adam Wikström.
Bolaget utvecklar energieffektiva systemlösningar
riktade mot företag.
Kontakt
Adam Wikström, Tekn. Dr.
Hemsida: www.kwhconsulting.se
Tel: 070 606 44 64
Epost: adam@toppchark.se
Stort tack till
Länsstyrelsen
Europeiska jordbruksfonden för landsbygdsutveckling
Swedbank
Norsjö kommun
VVS och Kylteknik Nord (VKT)
Eltech
Kylma
Friginor
Rålunds bygg
Företagshotellet Fabriken AB
Brunnsborrarna Rehn & Sjöberg
JP gräv
TWT Kran
Och sist men inte minst Stefan Lundström, Topp Chark,
som jobbat med ombyggnaden samt alla våra övriga
anställda som haft tålamod under byggtiden.