Sökande Energi & Kylanalys AB

Transkript

1 STEM038 ver.n-1.1, ANSÖKAN OM FORSKNINGSSTÖD Datum Dnr 1 (9) Projektnr Sökande Företag/organisation Organisationsnummer Energi & Kylanalys AB Institution/avdelning Postadress Varuvägen 9 Postnummer Ort Länskod Kommunkod Land Södertälje Se Projektledare (förnamn, efternamn) Jörgen Rogstam Telefon E-postadress jorgen.rogstam@ekanalys.se Eventuell medsökande (ange organisation) Fax Webbplats Postgiro/Bankgiro/Bankkonto Projektet Ansökan avser nytt projekt Projekttitel (på svenska) CO2 som köldmedium för mjölkkylning Projekttitel (på engelska) CO2 in milk cooling applications Fortsättning på tidigare projekt, ange projektnummer: Sammanfattning (på svenska). Sammanfattningen skall omfatta max 250 ord och skall skrivas både på svenska och på engelska. Sammanfattningen skall skrivas så att den i ämnet oinvigde med lätthet förstår projektets innehåll och syfte. Applikationen mjölkkylning är en nisch i den svenska kylbranschen men har ändå två internationella aktörer med bas i Sverige; De Laval och Wedholms. Ämnet är nytt inom Effsys+ och det föreslagna projektet tillför potentiellt två nya företag inom programmet; Wedholms och Advansor. Wedholms är ett svenskt företag med produktion i Sverige vilka agerar på en internationell marknad. Advansor är baserat i Danmark och är den internationellt största tillverkaren av sk transkritiska CO2-kylmaskiner. Utöver dessa deltar Danfoss och Cupori som komponentleverantörer där Danfoss har en nyckelroll främst genom integration av systemens styr- och reglerfunktioner. Olika undersökningar visar att energianvändningen för mjölkkylning är ca kwh/100 liter mjölk. Energianvändningen beror på omgivningstemperaturen men också på typ av system, om det är robot eller konventionell mjölkning, etc. Vidare används stora mängder varmvatten för diskning av mjölkrobotar och kyltankar. För att uppnå ett bra diskresultat krävs det att varmvattnet vid rengöring har en hög temperatur på. Svensk Mjölk rekommenderar branschen att använda en varmvattenberedare med möjlighet att få ut en vattentemperatur på mellan C. De konventionella kylsystem som används för mjölkkylning idag använder oftast R134a eller R404A som köldmedium. Värmeåtervinning är sällan möjlig till högre temperatur än C, vilket sätter en begränsning för återvinningen vad gäller diskvatten till tankar och robotar. Om istället CO2 användes Sekretariatet EFFSYS+ Institutionen för Energiteknik Avdelningen Tillämpad termodynamik och kylteknik Kungliga Tekniska Högskolan Stockholm Besöksadress Brinellvägen 68 Telefax E-post effsysplus@energy.kth.se

2 2 (9) som köldmedium skulle temperaturnivån på den återvunna värmen kunna ökat betydligt sannolikt nära de C som applikationen kräver. Projektet syftar till att utvärdera CO2 som köldmedium i en mjölkkylapplikation vad avser effektivitet i applikationen men inte minst möjligheten att återvinna varmvatten vid en hög temperatur. Det senare möjliggör en ökad återvinning med förbättrad miljöprofil och sänkta kostnader som följd. De transkritiska CO2-kylsystemen har kontinuerligt utvecklats i riktning mot mindre aggregat varefter tekniken utvecklats och kostnaderna sjunkit. Nu finns en realistisk möjlighet att en anpassning av de mindre aggregaten kan bli kommersiellt intressanta också inom mjölkkylning. CO2 är ett naturligt medium som inte är omgärdat av bestämmelser vad avser läckagekontroller och andra inspektioner. Det finns således potential för slutanvändarna att minska sina årliga kostnader totalt då både energi-, service- och administrativa kostander vägas samman. Projektet avser därför analysera totalkostnaden för applikationen genom att väga samman nämnda faktorer, eftersom en strikt investeringsanalys sannolikt inte räcker för att göra systemet kommersiellt framgångsrikt. Sammanfattning på engelska enligt ovan (max 250 ord). Milk cooling is a niche in the Swedish refrigeration business, although Sweden has two international players in the field: De Laval and Wedholms. This application field is new to the Effsys+ and further the proposed project potentially includes two new companies in the research program: Wedholms and Advansor. Wedholms is a Swedish company based in Nyköping, however, their market is highly international. Advansor is a leading manufacturer of transcritical CO2-units and based in Denmark. Further the project is supported by Cupori and Danfoss where the latter is key to the control system integration. Milk cooling in farm based perspective consumes vast amounts of energy. A rule of thumb is that kwh/100 liters of milk is required for the cooling only. On top of that the hot water production for cleaning must be added where the milking robots of today require C for the cleaning process. Traditional heat recovery from refrigeration systems based on the refrigerant R134a or R404A normally deliver only C, which limits the potential heat reclaim. With CO2 as refrigerant the potential temperature level is considerably higher due to the properties of CO2. It is realistic to assume that the adapted CO2-system can deliver hot water in the range of C. The aim of the project is to evaluate the overall efficiency of the CO2 system vs. the conventional system. This will include the refrigeration COP as well as the potential heat recovery. Further, the cost for the end customer will be evaluated from a life cycle cost perspective to put the potentially lower cost of operation in to perspective. Enskilt projekt Datum för projektstart Forskningsprogram, ange vilket: EFFSYS+ 1 januari mars 2014 Totalt sökt belopp kr Tidpunkt då projektet beräknas vara genomfört

3 3 (9) Motivering; Energi-/miljö-/näringslivsrelevans, max 250 ord. Ange koppling till resultat från tidigare genomfört program eller projekt. Årligen produceras det omkring tre miljoner ton mjölk i Sverige, varvid en tredjedel av denna mängd blir till konsumtionsmjölk. Den varma mjölken som lämnar korna har en temperatur på omkring 35⁰C. Mjölken måste sedan kylas till en temperatur lägre än 4⁰C under en tidsperiod på max 3 timmar. Mjölken måste sedan bevaras kall för att bibehålla kvalitén fram tills dess att den konsumeras som dryckesmjölk eller blir till en annan mejeriprodukt. För att kyla mjölken används på gårdsbasis traditionellt en mjölkkyltank med tillhörande kylsystem. Olika undersökningar visar att energianvändningen för mjölkkylning är ca kwh/100 liter mjölk. Energianvändningen beror på omgivningstemperaturen men också på typ av kylsystem, om det är roboteller konventionell mjölkning, etc. I egna fallstudier har konstaterats att med ett system av äldre typ kan energianvändningen vara omkring kwh/100 liter vid gynnsamma förhållanden. I ett nationellt perspektiv betyder det att mjölkproduktionen använder storleksordningen GWh el. Detta antagande är baserat på en produktion av ca 3000 ton mjölk och energianvändningen för kylningen endast vid gården. I övriga kyltransportkedjan kommer ytterligare energi att användas men det inkluderas inte här. Varmvattenproduktion och möjlighet till värmeåtervinning är en annan viktig aspekt vad gäller energianvändningen vid mjölkkylning. Den totala vattenmängden för hela diskprocessen uppgår till omkring 3-4 % av tankvolymen. En mellanstor mjölktank i storleksordningen liter använder omkring 265 liter varmvatten för diskprocessen. Motsvarande mjölktank med en volym på mellan liter använder ca 430 liter varmvatten till diskningen (ca 1-2 %). För att uppnå ett bra diskresultat krävs det att varmvattnet vid rengöring har en hög sluttemperatur. Svensk Mjölk rekommenderar branschen att använda en varmvattenberedare med möjlighet att få ut en vattentemperatur på mellan C. Den energi- och vattenmängd som krävs för ändamålet varierar givetvis från gård till gård. I genomsnitt används kwh per år och koplats till värmning av varmvatten för rengöring av en konventionell mjölkanläggning. Vad gäller robotmjölkning så har fältmätningar visat att de flesta anläggningar är i behov av att värma upp det inkommande vattnet till en temperatur till mellan C. För det mesta värms vattnet med elpatron vilket i energi kostar ca 130 kwh per år och koplats. Sammantaget uppgår värmebehovet bara i ladugården för en svensk genomsnittsgård till ca kwh per år. Utöver detta finns möjlighet att använda värme i bostadshus, personalrum, etc. De konventionella kylsystem som används för mjölkkylning idag använder oftast R134a eller R404A som köldmedium. Värmeåtervinning är sällan möjlig till högre temperatur än C, vilket sätter en begränsning för återvinningen vad gäller diskvatten till tankar och robotar. Om istället CO2 användes som köldmedium skulle temperaturnivån på den återvunna värmen kunna ökat betydligt sannolikt nära de C som applikationen kräver. CO2 är ett naturligt medium som inte är omgärdat av bestämmelser vad avser läckagekontroller och andra inspektioner. Det finns således potential för slutanvändaren (mjölkbönderna) att minska sina årliga kostnader totalt då både energi-, service- och administrativa kostander vägas samman. Wedholms är ett svenskt företag med produktion i Sverige och Polen vilka agerar på en internationell marknad. Att ligga i frontlinjen tekniskt skapar en starkare marknadsposition vilket är positivt för Svensk industri.

4 4 (9) Bakgrund; vad har gjorts tidigare?, vad är nytt i detta projekt?, forskargruppens verksamhet?, samarbeten? etc, max 1 A4-sida Företaget Wedholms etablerades redan för 130 år sedan och tillverkade då mjölkkannor. Under andra hälften av 50-talet började företaget även att tillverka mjölkkyltankar. Idag är Wedholms ett internationellt företag, framför allt med fokus på Östersjöregionen, men är även aktiva i andra delar av Europa och världen. Inom Wedholmsgruppen ingår även serviceföretag såsom Skånes kylteknik. Energieffektiva produkter har visat sig vara ett framgångsrikt koncept inom de flesta branscher och mjölknäringen är inget undantag. I och med ett ständigt ökande elpris blir kunderna allt mer medvetna och uppmärksamma på energikostnader vid val av produkter. En energieffektiv produkt gynnar inte bara miljön utan även kundens ekonomi samt företagets konkurrenskraft och profil. Energi & Kylanalys (EKA) har under en längre tid jobbat med utvecklingsfrågor runt mjölkkylningsapplikationer tillsammans med Wedholms. Både laboratorie- och fälttester har genomförts för att kartlägga systems effektivitet samt möjligheter till vidare utveckling. Tillsammans med Wedholms och Danfoss har EKA utvärderat kapacitetsreglerade kompressorer i denna applikation där även värmeåtervinningsfunktionen belysts. Danfoss har här bidragit med global expertis som stött projektet tekniskt. EKA har också genomfört en studie vad gäller värmeåtervinning från mjölkkylsystem där både litteraturstudier och fältmätningar genomförts. Resultatet har visat att när marknaden går mot robotmjölkning så ökar behovet av högvärdig värme för diskning då dessa robotar ofta kräver minst 90 C diskvatten. Vidare så finns sällan kunskapen och/eller medvetandet om vilken potential som ligger i nyttjandet av värmeåtervinning från kylsystemen. Robotmjölkning betyder i praktiken att mjölkprocessen fördelas ut över dygnet vilket i sin tur betyder att kyleffektbehovet minskar men å andra sidan ökar behovet av kapacitetsreglering. Till detta projekt har det danska företaget Advansor knutits som är en av världens ledande tillverkare av CO2-kylsystem. Advansor har till dags dato leverarat ca 700 stycken CO2-system världen över med fokus på butikskylapplikationer. Med CO2 systemens snabba utveckling så har konkurrentkraften vid lägre kyleffekter förbättrats markant på senare tid. Just det sistnämnda öppnar för att introducera CO2 i mjölkkylapplikationer där kyleffekterna ligger inom 5-50 kw vilket i ett butiksperspektiv är en liten anläggning. Inom CO2-området kommer nu sk condensing units vilka kyleffektmässigt passar de aktuella applikationerna väl. Detta öppnar för att hitta systemlösningar som inte bara tekniskt utan även kostnadsmässigt kan bli konkurrenskraftiga. EKA sammarbetar sedan länge med KTH/Energiteknik när det gäller CO2-teknik och utveckling inom detta område. Även i detta projekt kommer KTHs expertis inom området att kopplas in. Samer Sawalha som är den främste forskaren inom området kommer att stödja projektet vetenskapligt. Mål; Ange enkla, tydliga och mätbara mål i exempelvis kwh, max 250 ord. Övergripande mål Projektet ska identifiera en lämplig referensprodukt/mjölktank för jämförelse med motsvarande system baserat på CO2 som köldmedium och analysera energianvändning samt totalkostnad ur ett slutanvändarperspektiv. Mål 1 Ta fram minst 2 koncept för CO2-kylsystem i en mjölkkylapplikation: 1. externt kylsystem (förångaren utanför tanken) 2. integrerat system med en konventionellt inskummad förångare

5 5 (9) Koncept 1 betyder att mjölken behöver pumpas ut ur tanken för att kylas vilket har implikationer vad avser diskning, hygien, kostnader, etc. Till detta kopplas ett anpassat CO2-system med lämplig värmeåtervinningslösning för att uppnå önskad temperatur och energimängd. Koncept 2 innebär nykonstruktion av förångaren med avseende på hållfasthet och värmeöverföring, vilket görs genom simulering och beräkningar. På samma sätt som ovan kopplas till detta ett anpassat CO2-system med lämplig värmeåtervinningslösning. Mål 2 Genomför teknisk testning av referenssystem och vald CO2-lösning vad avser: Kyleffekt Kyleffekten ska vara i nivå med referenssystemet COP COP2 väntas vara lika eller möjligen något lägre för CO2-systemet Värmeåtervinningsgrad Total avgiven värme bör kunna bli likvärdig referenssystemet men temperaturnivån gör en större del användbar Temperaturnivå för värmeåtervinningslösning CO2-lösningen bör kunna leverera minst 85-gradigt vatten från VåV-systemet Övergripande energieffektivitet (med kyl- och värmeproduktion inkluderad) När kyl- och värmeproduktion vägs samman i ett totalt godhetstal så bör CO2-systemet uppvisa bättre totaleffektivitet Bedömning och jämförelse av referens- och CO2-systemens totala miljöpåverkan TEWI är ett nyckeltal som används för just denna typ av jämförelse Mål 3 Genomför en totalkostnadsanalys för slutanvändaren där konventionella lösningar jämförs med en vald CO2-lösning. I analysen som ska spegla en livcykelkostnad ska följande delar ingå: Inköpskostnad Servicekostnad Energikostnad Och andra faktorer som kan tänkas påverka slutkundens totaltkostnad (livscykelkostnad).

6 6 (9) Genomförande, max 250 ord. Projektet leds av EKA och projektparterna Wedholms, Advansor, Danfoss och Cupori bidrar med produkter, komponenter och eget arbete. Test av referenssystem och applikationer genomförs i Wedholms lokaler i Nyköping. CO2-systemen byggs och funktionstestas vid Advansors produktionsenhet i Århus (Dk). EKA står vidare för instrumentering, tester, analys av data och rapportering av resultat. 1. Utveckling av CO2-koncept I sammarbete med projektpartners så tas möjliga koncept för CO2-systemet fram. Koncept 1, den externa CO2-lösningen, vilken bygger på en sk condensing unit inklusive extern förångare är sannolikt en enklare lösning att realisera tekniskt. Denna kan ha servicemässiga fördelar då hela kylsystemet är åtkomligt, samtidigt som en uppenbar nackdel är rengöringsaspekten vilket sätter fingret på avgörande faktorer som hygien (rengöring av pump och vvx) över tiden. Med hjälp av KTH och lämpliga simuleringsverktyg så dimensioneras en konventionell sk inskummad förångare med ett arbetstryck på ca 80 bar. Utfallet av detta arbete, i form av simulering och analys, kommer att styra om det blir tester av en sådan lösning eller ej. 2. Teknisk testning Referenstester genomförs på den typ av tank och system som anses mest relevant. Ett mätsystem finns uppbyggt hos Wedholms baserat på bl.a. en ClimaCheck-enhet tillsammans med laboratoriemässiga, loggrar, flödesmätare, etc. System och testprocedurer finns utvecklade för att simulera robotmjölkning så dessa tester kan genomföras under nära verkliga förutsättningar. 3. Kostnads- och miljöanalys Här görs en så fullständig analys av de totala kostnader som möjligt där systemkostnad till slutkund inklusive löpande kostnader för läcksökning, köldmediefyllning, inspektioner, etc. ska vägas in. Vidare så görs en övergripande miljöbedömning där det konventionella systemen jämförs med det/de utvalda CO2-koncepten. Tidplan En översiktlig tidplan visas nedan vilken täcker in de huvudsakliga aktiviteterna Månad Kick-off för projektet januari Utveckling av CO2-koncept februari-maj Teknisk testning referens april-jun Teknisk testning CO2 aug-dec Delrapport sep Kostnadsanalys jun-dec 2014 Månad Rapportskrivning jan-feb Slutpresentation mars

7 7 (9)

8 8 (9) Kostnader Projektets totala kostnad Projektets totala kostnader per år % av heltid KALENDERÅR Lönekostnader Laboratoriekostnad Datorkostnad Utrustning Material Resor Övriga kostnader Ev förvaltningskostnader SUMMA Finansiering inkl. samfinansiärer Andel i kronor och procent av projektets totala kostnader/år. Specificera bidrag som natura respektive kontanta. FINANSIÄR År 2013 År 2014 År År År Total (%) Effsys Wedholms Advansor Danfoss Cupori SUMMA Detta projekt är i sin helhet i vissa delar lika med ansökan till annan myndighet, ange vilken: Sökt stöd för dyr utrustning (Vetenskapsrådet, Wallenbergsstiftelsen e.d.) Gäller endast högskola. Namn på doktorand Namn på doktorand Namn på doktorand Namn på doktorand Övriga samarbetspartners (ange organisation och namn) Resultatredovisning (ange här om resultatet kommer att redovisas på något ytterligare sätt än det obligatoriska, se information). Exempel på medier och tillfällen för informationsspridning: Media o Branschpressen: Kyla + Energi & Miljö

9 9 (9) Seminarier/mässor o KV-dagarna Web Internet o EKAs websida: o Effsys+: o Wedholm: o Advansor: o Danfoss: o Cupori: Bilagor Intyg med underskrifter från samfinansiärer Bilaga Wedholms 2. Advansor 3. Danfoss 4. Cupori Gantt-schema År Aktivitet/Kvartal Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 1 Kick-off 2 Litteraturstudie 3 Val av referensobjekt 4 Utveckling av CO2-koncept 5 Anpassning av testsystem 6 Teknisk testning - referens 7 Teknisk testning - CO2 8 Kostnads- & miljöanalys 9 Sammanställning och rapportskrivning 10 Slutpresentation Övriga bilagor Datum Datum 18 oktober oktober 2012 Behörig firmatecknares (prefekt motsv.) underskrift Projektledarens underskrift Namnförtydligande, titel och telefon Jörgen Rogstam, VD, Namnförtydligande och titel Jörgen Rogstam, projektledare

10 l-\ Energi & r.e Kylanalys Avsiktsförklaring deltagande i Effsys+ projektet: "CO2 som köldmedium vid mjölkkylning" Huvudflnansiären Statens Energimyndighet har genom forskningsprogrammet Effsys+, villkorat sitt stöd till projektet genom att en avsiktsförklaring från respektive deltagande företag ska bifogas ansökan. Vi avser att delta projektet " CO2 som köldmedium vid mjölkkylning" och stödja med medel såsom utrustning, personal och andra faciliteter motsvarande ett vä.de upp till kr. Avsildsförklarifgen gåller projektets löptid januari 2013 till mars 20'14. Undertecknas t,/,, 1(t_- FA-Erksson f orsäjrilngsansvarig Danfoss tnergi & Kylånalys AB I VaruväBen 9 I Älvsjö I Tel. O I

11 /-\ Energi & r-e Kylanalys Avsiktsförklaring deltagande i Effsys+ projektet: "COz som köldmedium vid mjölkkylning" Huvudfinansiären Statens Energimyndighet har genom forskningsprogrammet Effsys+, villkorat sitt stöd tiii projektet genom att en avsiktsförklaring från respektive deltagande företag ska biiogas ansökan. Vi avser att delta projektet " CO2 som köldmedium vid mjölkkylning" och stödja med medel såsom utrustning, personal och andra faciliteter motsvarande ett värde upp till kr. Avsiktsförklaringen gäller projektets löptid januari 2013 till mars Undertecknas :_1;. _.,r _,.*_ JörgenrRoöqtam, Projektledare Enerili & Kylånalys Energi & Kylanalys AB I Varuvägen 9 I Älvsjö I Tel. O8' I

12 /^\!- Energi & Kylanalys Avsiktsförklaring deltagande i Effsys+ projektet: "COz som köldmedium vid mjölkkylning" Huvudfinansiären Statens Energimyndighet har genom forskningsprogrammet Effsys+, villkorat sitt stöd till projektet genom att en avsiktsförklaring från respektive deltagande företag ska bifogas ansökan. Vi avser att delta projektet " CO2 som köldmedium vid mjölkkylning" och stödja med medel såsom utrustning, personal och andra faciliteter motsvarande ett värde upp till kr. Avsiktsförklaringen gäller projektets löptid januari 2013 till mars Undertecknas "-= s Axelsson, VD edholms AB Kyla n, Projektledare Energi & Kylanalys AB I Varuvä8en 9 I Älvsjö I Tel I se

13 7^\ Energi & r-e Kylanalys Avs i ktsfö rk la rin "COz som köl deltagande i Effs)rs+ projektel medium vid niiölkkvlnin Huvudfinansiären Statens Eneroi Effsys+, villkorat sitt stöd tilt proie deitagande företag ska bifogäsl Vi avser att delta projektet,, CO2 medel såsom utrustninq, persona kr Avsiktsförklaringen gäller proje yndighet har genom [orskn]ngspro{ et genom att en avsiktsförklarino fr ökan )m köldmedjum via rir;ottt<ytntng, o, )ch andra faciliteter rhotsvarande e i I. loptid januari 2013 qill mars i rammet n respektive stödja med värde upp till L Undeftecknas lt,,' Z/ -,/ / t,/,/ l Xim O CtTistense,n, Oirector ot E Advansor ineering,p ektledare nalys Energi & Kylanalys AB tvaruvägen Ätvsjö I Tet. 08 ssb ro: ro t www.