W dniu 22 listopada 2013 roku nastąpiło otwarcie centrum handlowego „Galati Shopping City” z pierwszym w Rumunii hipermarketem Carrefour, w którym zastosowano technologię z użyciem CO² jako czynnikiem chłodniczym w układzie booster do zasilania wszystkich pozycji chłodniczych i mroźniczych zakresu średnich i niskich temperatur. Instalacja ta wyznacza nowe standardy w zakresie efektywności energetycznej uzyskując ponad 30% efektywności energetycznej i redukcji o ok 70% emisji CO² w porównaniu do systemów chłodniczych pracujących na syntetycznych czynnikach chłodniczych.

Największymi wyzwaniami przedmiotowej realizacji dla inżynierów Frigo-Consulting Ltd. były: panujący w Rumunii kontynentalny klimat, transfer „know-how” i dostawa technicznych części instalacji CO². Odpowiednie podejście do projektu i zaangażowanie wszystkich stron pozwoliło na pokonanie tych barier, dzięki czemu rozpoczęto implementację instalacji chłodniczych na pełnych systemach CO2 w Rumunii.

„Pełny”, czyli kompletny system chłodniczy bazujący na CO² jako czynniku chłodniczym okazał się najbardziej zrównoważonym i energooszczędnym rozwiązaniem w sektorach komercyjnym i przemysłowym, które zostały ponownie odkryte dokładnie dziesięć lat wcześniej. Sytuacja wynikająca z zaostrzenia przepisów i wzrostu podatków od syntetycznych czynników chłodniczych w takich krajach jak: Danii, Skandynawii i Szwajcarii doprowadziła do przyspieszonego rozwoju przedmiotowej technologii w takim stopniu, iż aktualnie uważa się „pełne” systemy chłodnicze z CO² jako najbardziej zaawansowane technologicznie rozwiązania dla chłodnictwa – w przeciwieństwie do pozostałych krajów, w których m.in. aspekty kosztowe czy cieplejszy klimat spowolniły, bądź ograniczyły implementacje CO² w instalacjach chłodniczych. Jest zrozumiałym, iż wymagane było wiele argumentacji, aby przekonać sceptyków do technologii CO², która niemal wymarła do czasu ponownego odkrycia faktu możliwości realizowania jej na dużą skalę. Kosztowało to wiele pracy i włożonych sił w innowacje oraz rozwój małego zespołu inżynierów firmy Frigo-Consulting Ltd. wykorzystujących wyrafinowane techniki systemowe synergii pomiędzy efektywnością energetyczną i warunkami finansowymi, aby w odpowiedni sposób informować i przekonywać operatorów/właścicieli obiektów eliminując u nich ostatecznie panujący sceptycyzm. Carrefour Europa decydując się na krok w stronę technologii wykorzystał nie tylko ogromny jeszcze niespożytkowany potencjał do obniżenia kosztów operacyjnych, jak i również zmniejszenia emisji CO², powodując znaczne zmniejszenie swojego udziału w degradacji warstwy ozonowej „CO²-footprint” poprzez eksploatację nowoczesnych instalacji chłodniczych. Z tego powodu, Carrefour Europa zdecydował się na implementację systemów chłodniczych z pełnym CO² do wszystkich swoich hipermarketów.

Rys. 1. Diagram przedstawiający system chłodniczy „pełny" CO²-booster ze zintegrowaną sprężarką równoległego sprężania oraz zewnętrznym dochładzaczem bazującym na naturalnym czynniku chłodniczym R290 – rozwiązanie zastosowano w hipermarkecie Carrefour Galati

Klimat w położonym nad Dunajem w okolicy ujścia do Morza Czarnego, w pobliżu granicy z Mołdawią, w miejscowości Galati jest zdominowany przez skrajne różnice temperatury w zakresie od -20°C w zimie do 40°C w lecie. Zespół inżynierów Frigo-Consulting Ltd. stanął przed dość trudnym wyzwaniem klimatycznym. Rozwiązaniem okazało się zaprojektowanie systemu z równoległym sprężaniem w połączeniu z zewnętrznym dochładzaczem chłodzonym powietrzem, w którym również zastosowano naturalny czynnik chłodniczy – propan. Celem ułatwienia kontroli i sterowania systemem booster zastosowano zintegrowaną sprężarkę sprężania równoległego, dzięki czemu zwiększono efektywność energetyczną przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów inwestycyjnych i operacyjnych.

Rys. 2. Diagram przedstawiający porównanie wpływu na środowisko naturalne emisji CO2 zestawienie standardowej instalacji chłodniczej z syntetycznymi czynnikami do instalacji chłodniczej z pełnym CO2 na bazie hipermarketu Carrefour Galati

Przez zintegrowanie dochładzacza CO² uzyskano rozwiązanie obniżenia do +26°C temperatury na wylocie chłodnicy gazu przez cały rok, powodując tym możliwość odsysania „flash gas-u” bezpośrednio ze zbiornika o temperaturze 9K wyższej niż poziom temperatury parowania układu średniotemperaturowego – dzięki zastosowaniu technologii sprężania równoległego. Podczas realizacji przedmiotowej inwestycji należy zwrócić uwagę na sukces myśli technicznej inżynierów FCAG, dzięki której zarówno efektywność energetyczna jak i bezpieczeństwo pracy zostały wprowadzone do projektu i jednocześnie wykonane podczas inwestycji, a dzięki którym uzyskano generację oszczędności zużycia energii w wysokości 30% z zainstalowanych 265 kW mocy chłodniczej poziomu średnio- i niskotemperaturowego dając wynik roczny oszczędności energii elektrycznej ponad 100.000 kWh.

Rys. 3. CO²-chłodnica gazu w połączeniu z dochładzaczem na dachu nad maszynownią chłodniczą

Podczas gdy tylko część ciepła odpadowego wcześniej przekształcanego lub w inny sposób emitowanego do środowiska, aktualnie w przykładowym obiekcie w Galati 100% z niego jest wykorzystywane jako ciepło do podgrzania średnio 4000 litrów wody każdego dnia na cele ciepłej wody użytkowej i do ogrzewania magazynu, pomieszczeń socjalnych czy hali sprzedaży w hipermarkecie Carrefour. Pomaga to znacznie zmniejszyć zużycie paliw kopalnych, zmniejszając tym emisję dwutlenku węgla, co nie zostało jeszcze uwzględnione w porównaniu technologii chłodniczych i obniżonych emisji CO² do 3,6 mln kilogramów. 

Rys. 4. Zespół sprężarkowy z CO2 w układzie booster Carrefour Galati

Bardzo optymistyczne perspektywy

Aktualnie cały przemysł chłodniczy został „wybudzony” ze stosowania syntetycznych czynników chłodniczych w swoich systemach, m.in. rozporządzeniem parlamentu europejskiego i rady (EU) z dnia 16 kwietnia bieżącego roku oraz przedstawianym potencjałem i korzyściami płynącymi z zastosowań systemów chłodniczych z „pełnym” CO², którego nie spotyka się w innych sektorach przemysłowych ze względu na wysoką liczbę innowacji i rozwoju jakiegokolwiek innego czynnika. Otwiera to różnorodne, a przede wszystkim trwałe korzyści dla operatorów, producentów i inżynierów chłodniczych. Koszty są stale redukowane ze względu na wysoki poziom produkcji przemysłowej, ustandaryzowanie procesów i prowadzenie niższych stanów magazynowych.

W rezultacie decyzja o zainwestowaniu w pełną technologię CO² aktualnie staje się sensem oczywistym, dzięki czemu emisja CO², a tym samym nasz udział w niszczeniu warstwy ozonowej będzie sukcesywnie spadać. Mimo wyższych kosztów inwestycyjnych osiąga się gwarantowane, zdecydowanie niższe koszty eksploatacyjne operatora/właściciela instalacji.

Obecnie Polska stała się kolejnym krajem, w którym istnieje ogromny potencjał do zmian i gdzie odnotowano wzmożoną aktywność na rynku chłodniczym związanym z implementacją CO² w instalacjach chłodniczych, realizowany wspólnie z biurem inżynierii chłodniczej Frigo-Consulting Ltd.

Marcus HOPFL
Kierownik Projektów Międzynarodowych,
Członek Zarządu Frigo-Consulting AG

mgr inż. Krzysztof BŁAUCIAK
Kierownik Projektu Polska – Frigo-Consulting AG
z biurem w Toruniu