Houd de bo(e)l koel!
Het koelen van bollen is noodzakelijk om de rust te doorbreken of juist om de bollen in rust te houden. Door slim te koelen is het mogelijk om op energie(kosten) te besparen.
Bij het koelen van bloembollen wordt veel energie gebruikt. De tulpenbroeierij heeft bijvoorbeeld een groot aandeel in het totale elektraverbruik van de bolbloemensector. In 2011 werd er in Nederland op 5.100 hectare leliebollen geteeld. Hiermee staat de lelie qua oppervlakte bloembollenteelt op de tweede plaats na de tulp (11.900 hectare) en voor de narcis (1.800 hectare). Voor het energieverbruik in kWh door koeling ten behoeve van de teelt zijn vooral zomerbloeiende bolgewassen als lelie verantwoordelijk. 76% van het totale energieverbruik tijdens het productieproces bij lelie komt voor rekening van koeling. Het energieverbruik van deze 5.100 ha is bij een gemiddeld energieverbruik van 7.230 kWh/ha in totaal ruim 36 miljoen kWh.
Houd de bo(e)l koel! In het project ‘Houd de bo(el)l koel’ ligt de focus op het koelen van bloembollen. Het doel van het project is een bijdrage te leveren aan energiebesparing in de bollensector door het demonstreren en het communiceren van technieken die leiden tot energiebesparing tijdens het koelen van bollen. Daarbij is niet specifiek naar één energiebesparende maatregel gekeken, maar naar meerdere maatregelen die geïntegreerd zijn toegepast op 3 demonstratiebedrijven: een tulpenbedrijf met broei en teelt, een bedrijf met bol-op-pot en een lelieteeltbedrijf. Een aantal van de toegepaste technieken zijn relatief nieuw en zijn nog niet algemeen bekend in de sector.
Bedrijf 1: Tulpenbroeierij Bedrijf 1 heeft een tulpenkwekerij en broeierij. In 2010 is op het demonstratiebedrijf een nieuwe bedrijfshal gebouwd met cellen uitgerust met een ammoniakkoelinstallatie. Tot nu toe werd ammoniakkoeling i.v.m. de hogere installatiekosten voornamelijk toegepast in grote koel- en vrieshuizen. Het kostenverschil wordt kleiner naarmate de installatie groter is. Ammoniak is een natuurlijk koudemiddel dat de ozonlaag niet aantast. Het energieverbruik van een ammoniakkoelinstallatie is lager door gunstige koeleigenschappen, een lagere zuigdruk en een kleinere compressor in vergelijking tot de installaties met een direct expansiesysteem, zoals vaak toegepast op agrarische bedrijven. De lucht over de gehele verdamper koelt gelijkmatiger af en de temperatuurverschillen zijn kleiner. Hierdoor blijft het celklimaat vochtiger en treedt minder uitdroging van het product op.
Het energieverbruik van de ammoniakkoelinstallatie in het nieuwe bedrijfsgebouw is vergeleken met het bestaande bedrijfsgebouw met een conventionele koelinstallatie (R22). Installateur Polytechniek heeft kWh-meters geplaatst om het energieverbruik te registeren. Afhankelijk van de maand staan de tulpenbollen bij verschillende temperaturen en in wisselende cellen. Dit is allemaal geregistreerd. Ook de klimaatcomputer logt diverse parameters. De verzamelde gegevens zijn gebruikt om het energieverbruik van het koelproces inzichtelijk te maken. Op basis van de verzamelde gegevens is voor de periode 6 juli 2012 tot 15 april 2013 een goede schatting te maken van het energieverbruik per kist voor koeling en circulatie van de oude cellen en de nieuwe cellen. De resultaten staan in onderstaande tabel. Oude Cellen
De nieuwe bedrijfshal op bedrijf 1 heeft 9 cellen met een totale opslagcapaciteit van 1528 kisten (ca. 1800 m3 bollen). Het ammoniakkoelsysteem bevat 600 kg koudemiddel. De koelcapaciteit is 170 kW bij -5°C verdampingstemperatuur en 30°C condensatietemperatuur. Er zijn twee direct gekoppelde compressoren à 85 kW. De ene compressor is voorzien van een frequentieregelaar en de andere van een capaciteitsregelknop. Beide compressoren zijn via een drycooler voorzien van kopkoeling met water. 120% 100%
Oude cellen Nieuwe cellen
80% 60% 40% 20% 0% 01-‐jun.
21-‐jul.
09-‐sep.
29-‐okt.
18-‐dec.
06-‐feb.
28-‐mrt.
17-‐mei
Figuur: bezeBngsgraad bewaarcellen
Figuur 1: Bezettingsgraad van de oude en nieuwe cellen. 30
Temperatuur (oC)
25
Oude cellen Nieuwe cellen
20 15 10 5 0 01-‐jun.
RESULTATEN 21-‐jul.
09-‐sep.
29-‐okt.
Figuur: gemiddelde bewaartemperatuur
18-‐dec.
06-‐feb.
28-‐mrt.
17-‐mei
Nieuwe cellen
periode
koeling
circulatie
totaal
koeling
circulatie
16/Jul
0
0
0
0
0
totaal 0
23/Jul
5
5
10
0
16
16
6/Aug
11
14
25
3
34
37
20/Aug
16
35
52
2
43
45
3/Sep
24
43
67
18
49
66
17/Sep
32
51
84
18
54
72 90
1/Oct
40
58
98
31
59
15/Oct
48
64
113
31
64
95
29/Oct
57
71
129
33
68
102
12/Nov
72
77
149
52
72
124
26/Nov
83
79
162
55
75
130
10/Dec
89
80
169
72
77
149
24/Dec
96
81
177
74
80
154
7/Jan
104
82
187
92
82
174
21/Jan
111
84
194
94
85
179
4/Feb
116
85
201
113
87
200
18/Feb
122
86
207
119
89
207
4/Mar
127
87
214
145
91
236
18/Mar
133
88
221
152
93
245
15/Apr
166
93
259
192
97
289
Tabel 1: Cumulatie elektraverbruik per kist (kWh) De tabel bevat het cumulatieve elektraverbruik voor koeling, circulatie en de som daarvan. Het energieverbruik voor circulatie loopt aanvankelijk snel op. Rond half september neemt dit weer af. Voor de oude en nieuwe cel is uiteindelijk het energieverbruik voor circulatie vrijwel gelijk: ongeveer 70 kWh tot begin november, tot bijna 100 kWh per kist tot half april. Het elektraverbruik voor koeling van de nieuwe cellen is per kist tot begin februari duidelijk lager (gem. 25%) vergeleken met de oude cellen. Vanaf februari is de bewaartemperatuur in de nieuwe cellen lager t.o.v. de oude cellen, waardoor voor de koeling in de nieuwe cellen meer energie wordt gebruikt. Op basis van de verzamelde gegevens is de conclusie dat de toegepaste technieken in de nieuwe cellen voor een lager energieverbruik per kist zorgen.
Bedrijf 2: Broeierij van bol-op-pot Bedrijf 2 heeft een nieuwe bedrijfshal met twee koelcellen laten bouwen. De belangrijkste energiebesparende maatregel is dat de verdamper op automatisch staat ingesteld. Daarnaast zijn de verdampers toerengeregeld, hebben de compressoren een elektronisch expansieventiel en zijn de twee cellen goed geïsoleerd. Door installatiebedrijf Eval zijn kWh-meters geplaatst, waarbij per koelcel het stroomverbruik van de compressor en verdamper wordt gelogd. In een koelcel komt warmte naar binnen door de wanden, vloer, dak en deur (koudeverlies). Daarnaast wordt warmte geproduceerd door de verdamperventilatoren en ademende bollen. De ademhaling van de (opgeplante) bollen is bepaald door CO2-meting. Om de gewenste celtemperatuur te handhaven, moet de cel regelmatig worden gekoeld.
Totaal is per dag voor cel 4 en 5 respectievelijk 23 kWh en 22 kWh berekend. De kWh-meters gaven aan 25 kWh voor cel 4 en 28 kWh voor cel 5. Voor cel 4 is de berekening redelijk goed, voor cel 5 wat minder. Dit komt doordat het stroomverbruik van de condensor gemeten wordt op de kWh-meter van cel 5. De warmteafvoer van beide cellen komt via een warmtewisselaar in de vloerverwarming van de kas terecht. Dit bespaart ca. 13 m3 gas per dag. Wat opvalt, is dat het koudeverlies een groot aandeel heeft in het energieverbruik voor warmteafvoer. Cel 4 en 5 zijn nieuwe cellen, maar bij oude cellen zal dit aandeel vermoedelijk nog veel groter zijn. Een goede isolatie is dus heel belangrijk. Op dit bedrijf zijn de koelmaanden voor bol-op-pot oktober t/m maart (6 maanden). Het valt op dat in deze maanden relatief weinig energie wordt gebruikt, circa 5000 kWh per maand. Als dan ook nog eens ingezoomd wordt op de twee nieuwe koelcellen, dan gebruiken de koelcompressoren met verdampers ongeveer 1500 kWh per mnd. Dit is een kostenpost van 180 euro per maand. Elektra verbruik 2013 (kWh) 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000
kWh per dag
Figuur 2: Energieverbruik voor warmteafvoer
dec.-13
cel 5
nov.-13
cel 4
okt.-13
0
8,1
sep.-13
4,6
aug.-13
1,1 2,0
jul.-13
4,1
10 5
warmte bollen
jun.-13
15,4
mei-13
15
Ven=latoren systeemwand 9,6
apr.-13
20
mrt.-13
koudeverlies verdamperven=latoren
0
feb.-13
25
5.000 jan.-13
Cel 4 en 5 zijn de nieuwe cellen op het bedrijf. Cel 4 wordt gebruikt voor het koelen van narcissenbollen in kuubkisten. De ingestelde temperatuur is 2°C met een RV van 85%. De narcissen-op-pot staan in cel 5 bij een temperatuur van 5°C en een RV van 95 tot 100%. De celinhoud van beide cellen is ca. 900 m3. PPO heeft aan de hand van de geregistreerde gegevens berekend hoeveel energie nodig is voor de warmteafvoer in cel 4 en 5. Het gaat om de koelperiode in de maand december. Het resultaat van de berekeningen is samengevat in onderstaande figuur.
Figuur 3: Elektraverbruik van het praktijkbedrijf bol-op-pot In vergelijking met het elektraverbruik in de zomermaanden voor het drogen en bewaren van de bollen, zijn de elektrakosten voor koelen laag. Dit project maakt duidelijk dat koelen van bol-op-pot relatief weinig elektra vraagt, mits gebruik wordt gemaakt van energiezuinige maatregelen. Het demonstratiebedrijf kan vooral in de zomermaanden nog besparen op elektra. De ventilatoren zijn allemaal toerengeregeld, maar bestaan deels uit energievretende centrifugaalventilatoren. Naar schatting kunnen energiezuinige gelijkstroomventilatoren het elektraverbruik met 20% verlagen in de zomermaanden. Dit levert een besparing op van 12.000 kWh (= 1.440 euro) per jaar. Verder is gebleken dat een verkeerde instelling van de klimaatcomputer het energieverbruik bij koelen aanzienlijk kan verhogen. Door het analyseren van de gegevens en het kiezen van de juiste computerinstellingen kan dus energie worden bespaard.
Bedrijf 3: Teelt van lelies Op het derde praktijkbedrijf is de teelt van lelie een belangrijke activiteit. Het bewaren van lelieplantgoed vraagt veel energie. Bij de nieuwbouw op dit bedrijf is veel aandacht besteedt aan energiebesparende technieken. In samenwerking met het bedrijf en installateur Olof Schuur is een combinatie van technieken en maatregelen onderzocht om maximaal te besparen op energie(kosten). Productkwaliteit stond daarbij voorop.
CO2
Kort na de oogst zijn leliebollen erg actief. Daarbij gebruiken de bollen zuurstof en geven CO2, warmte en vocht af aan de lucht. In de praktijk wordt veel geventileerd en gecirculeerd om o.a. de CO2-concentratie in de cel laag te houden. In de buitenlucht is de CO2-concentratie gemiddeld 400 ppm. Praktijksituaties tonen aan dat concentraties van meer dan 5.000 ppm tussen de bollen geen schade geven. Alleen bij extreem hoge concentraties kunnen zwarte spruiten ontstaan. Dit is wel waargenomen na 2 weken 20.000 ppm. Door te sturen op een CO2-concentratie van bijvoorbeeld 5.000 ppm, wordt overmatig ventileren voorkomen. Door het in kaart brengen van temperatuur, vocht en CO2gehalte in de cellucht kan de ventilatie geoptimaliseerd worden. Als het CO2-gehalte in de cellucht het toelaat kan de ventilatie verminderd worden, door het knijpen van de luchtklep en/of het terugtoeren van de verversingsventilator. Als de buitentemperatuur laag genoeg is, wordt de ventilatie juist weer vergroot zodat de koeling minder hoeft te draaien en dus elektra bespaard wordt. De warmte in het heetgas (afkomstig van de verdamper) kan door middel van een warmtewisselaar worden overgedragen aan het retourwater van de vloerwarming. Dit retourwater wordt opgewarmd tot ca. 40°C en is prima geschikt om de vloer van een broeikas of werkruimte op temperatuur te houden. Dit bespaart gas.
maar hier is nog te weinig ervaring mee. Door het meten van temperatuur en CO2 in de palletkist, is gezocht naar een goede balans tussen het toerental en de tijdklok. Het bleek dat veranderingen in het toerental en de tijdklok geen noemenswaardige invloed hadden op de temperatuur en CO2-gehalte in de kist. Er is echter nooit minder dan 100 m3 lucht per uur per m3 bollen gegeven. Terugtoeren zorgt direct voor energiebesparing. Teruggetoerde ventilatoren produceren minder warmte, waardoor de koeling minder hoeft te draaien. Dit geeft een extra besparing op elektra. Door te weinig circulatie loopt de RV in de kist op en kan spruitvorming ontstaan. Dit is een belangrijk aandachtspunt. Ook is er bij een hogere RV meer kans op een Penicillium-aantasting. Streef naar continu circuleren bij een laag toerental zodat de luchtconditie in de kist gelijk blijft aan de cellucht.
Aanpassing systeemwand Als er minder gecirculeerd wordt, zou de kist waar de lucht het moeilijkst doorheen gaat, te kort lucht kunnen krijgen. De kist met de minste circulatie is de bepalende factor. Om dit te voorkomen zijn de systeemwanden doorgemeten en aangepast. Ook andere zaken kunnen een goede luchtverdeling overigens verslechteren zoals: halfvolle kisten, verschillende bolmaten door elkaar op een rij en lekkage. Als er verschillende maten op een rij komen te staan, zet dan de fijnste maten het verst van de wand af.
Besparing In het algemeen kan flink teruggetoerd worden na het optimaliseren van de systeemwand. Bij het koel bewaren van bloembollen kan de gelijkstroomventilator nog minder toeren draaien als de bollen in rust zijn. Minder circuleren heeft nauwelijks effect op de luchtverdeling. Bij lelies lijkt de minimale circulatie bepaalt te worden door de RV.
Gelijkstroomventilatoren Gelijkstroomventilatoren met toerenregeling en tijdklok (aan/uit regeling) zorgen op het demonstratiebedrijf voor de circulatie. In eerder onderzoek is een circulatienorm van 300 m3 vastgesteld en voor later in de tijd 100 m3 lucht per uur per m3. Ook 50 m3 is wel eens getest en gaf toen geen schade,
Om alle verschillende processen aan te sturen, wordt op het demonstratiebedrijf gebruik gemaakt van een klimaatcomputer. Kennis van de werking van de computer en het stuurprogramma is belangrijk om een hoge besparing te halen, zonder kwaliteitsproblemen te krijgen. Afhankelijk van de buitentemperatuur bespaart het nieuwe bewaarregime tussen de 49 en 57% op de energiekosten.
Colofon Het demonstratieproject Houd de bo(e)l koel! is uitgevoerd door DLV Plant en PPO Bloembollen in samenwerking met 3 demonstratiebedrijven. De betrokken installateurs zijn Olof Schuur, Polytechniek en Eval.
Informatie Bob Bisschops, DLV Plant
[email protected] Rob de Groot, DLV Plant
[email protected]
Foto’s en redactie: DLV Plant
Installatieburo
EVAL B.V.
Galglaan 11 - 2231 ND Rijnsburg T (071) 4022621 - F (071) 4031647 - www.eval.nl
De looptijd van het project is drie jaar en vindt plaats in het kader van de demonstratieregeling ‘Schoon en Zuinig’. Het project kwam tot stand door bijdragen uit het Europees Landbouwfonds voor Plattelandsontwikkeling: ‘Europa investeert in zijn Platteland’, het ministerie van Economische Zaken en de deelnemende bedrijven.
