Optimering af køleanlæg til supermarkeder

Projektets formål var at udvikle styresystemer, der reducerer energiforbruget på supermarkedskøleanlæg. Dette sker via bedre regulering og løbende energiovervågning og optimeret dimensionering. En model skal udvikles for at vurdere, hvordan supermarkedskøleanlæg kan bidrage til fleksibelt elforbrug.
Projektbeskrivelse

Fase 1. Fastlæggelse af optimeringspotentialet for et supermarked med transkritisk CO2 køleanlæg. Målingen realiseres med en coriolis-flowmåler og energimålere til supplering af de mange målepunkter, der indgår i styresystemets instrumentering. Dette er grundlaget for beregningen af besparelsespotentialet og de videregående analyser. Fase 2. Flowmåler. Denne fase undersøger forskellige måleprincipper og tester dem op imod coriolis-flowmåleren på testanlægget fra fase 1. Overvågning af enkeltkomponenternes ydelse og effektiviteten af det samlede anlæg beregnes med udgangspunkt i kølemiddelflowet. Fase 3. Modellering. Modellering af anlæg med henblik på analyse af energiforbrug og udarbejdning af algoritmer til brug i styringer. Videreudvikling af værktøj (Pack calculation II fra IPU) til beregning af tilbagebetalingstider for energisparetiltag på køleanlæg og et værktøj til dimensionering af kompressortrin i forhold til størrelse og antal af kølesteder. Endvidere udvikles en model til brug for at vurdere potentialet i forbindelse med fleksibelt elforbrug på eksisterende anlæg. Fase 4. Udvikling af styrings- og overvågningssystemer. 4.1 Systemoptimale flydende setpunkter. Reguleringssystemer på supermarkeder måler i dag en lang række parametre, der kan anvendes til at bestemme kølemøblernes termiske reaktionstider. Ved hjælp af disse kan kølebehovet fremskrives og moduleres til ydelsen af anlæggets kompressortrin. Besparelsespotentialet kan således realiseres ved hjælp af prædiktive og adaptive styringsalgoritmer ved at udnytte systemkomponenternes tidskonstanter, uden at der bliver gået på kompromis med de primære driftskonditioner som varetemperatur og driftssikkerhed. 4.2 Optimering af gaskølerstyring. Målingerne fra fase 1 anvendes til at evaluere og optimere styringen af gaskøleren på det transkritiske CO2 anlæg og eventuelt nye komponenter. 4.3 Systemovervågning energieffektivitet og driftstilstand. Der søges udvikles et intelligent overvågningsudstyr, der fastholder besparelsespotentialet ved at sikre optimal drift af anlæggene. Udstyret skal give tilbagemelding om reduceret ydelse af komponenter forårsaget af slid, tilsmudsning og fejltilstande. Ved hjælp af løbende bearbejdning af de målte parametre (exergi-analyse) giver styresystemet et estimat af fejltilstandens indvirkning på energiforbruget. Brugeren af anlægget får mulighed for at optimere arbejdsrutiner, der har betydning for energiforbruget og servicepersonalet får et værktøj til at sikre energirigtig drift. Fase 5. Demonstration. De udvalgte elementer fra fase 3 og 4 implementeres på et eller flere supermarkeder og dokumenteres i et måle- og analyseprogram. Fase 6. Videnspredning og formidling ved seminar og artikler. Fase 7. Projektledelse under hele projektet

Resultater

Projektet har anvist en vej til bedre kontrol og overvågning af supermarkeders kølesystemer. Via målinger på et konkret CO2-køleanlæg i Otterup på Fyn og simuleringer er det lykkedes påvise, at en såkaldt Model Predictive Controller kan reducere energiforbruget ved at koordinere kølestedernes behov for køling med kompressorens kapacitet. Det er dog fortsat en udfordring at foretage denne beregning løbende for mere end tre kølesteder på en gang. Danfoss A/S er derfor i gang med at udvikle en ny styringsalgoritme, der vil kunne reducere antallet af start/stop for kompressoren. Derved reduceres energiforbruget og sliddet på udstyret. Den nye algoritme forventes implementeret i Danfoss’ standardsoftware, og vil efter afprøvning i 2014 blive markedsført i 2015. Løsningen vil blive solgt som en opgradering af den eksisterende softwareløsning til optimal drift af kølemøbler i supermarkeder. Den nye styring forventes at føre til energibesparelser på 10-20 % i gennemsnit, så hvis Danfoss kan fastholde/erobre 1/3 af verdensmarkedet, kan det potentielt medføre energibesparelser i størrelsesordenen 250-500 GWh årligt. Derudover har projektet identificeret yderligere besparelsespotentialer i størrelsesordenen 10 % af det nuværende elforbrug til køl og frys i supermarkeder via forskellige adaptive løsninger. Danfoss vurderer, at eksportværdien af den nye softwareløsning alene vil ligge i størrelsesordenen 2 mio. kr. i 2015.

Key figures

Periode:
2010 - 2014
Bevillingsår:
2010
Egen finansiering:
1,85 mio.
Støttebeløb:
2,44 mio.
Støtteprocent:
57 %
Projektbudget:
4,29 mio.

Deltagere

Teknologisk Institut (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
ADVANSOR A/S 0.24 mio. 0.16 mio.
Danfoss A/S 0.18 mio. 0.28 mio.
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 0.58 mio. 0.17 mio.
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 0.46 mio. 0.08 mio.
FAKTA A/S 0.05 mio. 0.07 mio.
IPU 0.26 mio. 0.17 mio.
SUPER KØL A/S 0.15 mio. 0.15 mio.
SUPERGROS A/S 0.05 mio. 0.07 mio.
Teknologisk Institut 0.47 mio. 0.70 mio.

Kontakt

Kontakperson
Heerup, Christian
Adresse

Teknologisk Institut. Center for Køle- og Varmepumpeteknik
Gregersensvej 2
DK-2630 Tåstrup
www.teknologisk.dk
Heerup, Christian , 72202020, info@teknologisk.dk
Øvr. Partnere: Danfoss A/S; Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Mekanisk Teknologi (DTU Mekanik); Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Informatik og Matematisk Modellering (DTU Informatik); IPU Køle- og Energiteknik; Super Køl A/S; Advansor A/S; Fakta A/S; SuperGros A/S

Email
chp@dti.dk

Energiforskning.dk - en fælles informationsportal for energiteknologiske forsknings- og udviklingsprogrammer.

Logo innovationsfonden
Logo for EUDP
Logo for elforsk