De koudeketen toekomstbestendig maken met duurzame koeltechniek

22 april 2024

Het belang van een kwaliteitsbeheer van de koudeketen mag niet worden onderschat. Ervoor zorgen dat bederfelijke voedingsmiddelen op het moment van consumptie veilig en van hoge kwaliteit zijn, is een enorme verantwoordelijkheid voor degenen die koudeketenfaciliteiten exploiteren. GEA is toonaangevend in het leveren van veilige en duurzame koeltechnologie voor koel- en distributiecentra, door klanten te helpen het energieverbruik en de koolstofemissies van hun faciliteiten te reduceren.

Koudeketenfaciliteiten spelen een cruciale rol in het waarborgen van de volksgezondheid door degradatie van bederfelijke producten te voorkomen. Als een product niet op de juiste temperaturen gehouden kan worden, kan dit leiden tot textuurdegradatie, verkleuring, blutsen en microbiële groei. Hoe groter de faciliteit, hoe groter de impact van eventuele afwijkingen. Toch bereikt wereldwijd naar schatting ongeveer een derde van de bederfelijke producten de klant niet door een ongeschikte koude opslag of distributie. Bovendien moet de voedselproductie drastisch toenemen, naarmate de wereldbevolking blijft groeien. Het is nog nooit zo belangrijk geweest om verliezen na de oogst tot een minimum te beperken.

Ondertussen wordt er steeds meer aandacht besteed aan duurzame praktijken voor koudeketenoperaties. Bedrijven geven voorrang aan milieuvriendelijke praktijken, zoals het gebruik van alternatieve brandstoffen, elektrische voertuigen en hernieuwbare energiebronnen, om koolstofemissies te reduceren en de impact van hun activiteiten op het milieu te minimaliseren.

De lat hoog leggen voor wat betreft opslagcapaciteit en reductie van de koolstofvoetafdruk

De nieuwste koudeketenfaciliteiten bieden deze uitdagingen het hoofd door een ontwerp met een hoge opslag te gebruiken. Door ruimte verticaal te gebruiken (soms tot 50 meter hoog en 100 meter of meer breed) om producten op te stapelen, neemt de opslagcapaciteit toe en wordt minder ruimte in beslag genomen, met hoge opslagfaciliteiten waar soms zelfs meer dan 100.000 pallets in kunnen worden ondergebracht. Omdat voor hoge opslag meestal geautomatiseerde opslag- en ophaalsystemen (AS/RS) moeten worden gebruikt, die gepaard gaan met geautomatiseerd stapelen van artikelen door robots, is de enige beweging in het magazijn de stapelkraan die op en neer gaat. Daardoor wordt de luchtturbulentie binnen de ruimte tot een minimum beperkt, voor een natuurlijkere luchtstroom en daardoor ook een constantere temperatuur in het gebouw. 

Niet alleen kunnen alle goederen op die manier op een gelijkmatige temperatuur worden gehouden, maar het geautomatiseerde model voor hoge opslag helpt ook de energierekeningen omlaag te brengen. In het conventionele koelruimtemodel vertegenwoordigt het binnendringen van buitenlucht door de structuur en deuropeningen van het gebouw soms ongeveer 50% van de koelbelasting. Daarom is compressorvermogen nodig en wanneer compressors draaien, moeten de condensors ook draaien. Bovendien is een zuurstofreductiesysteem nodig, wat nog meer kosten oplevert.

Met gebruik van een “cold lake”-model met hoge rekken en een strenge controle, blijven buitenluchtfiltratie en binnenluchtturbulentie tot een minimum beperkt, waardoor duurdere koeltechnieken niet nodig zijn om te compenseren voor temperatuurschommelingen. GEA en veel klanten van koudeketens zijn ervan overtuigd dat dit model (samen met digitalisering en automatisering) de toekomst van de koudeketen is.

Het lagere energieverbruik gaat ook gepaard met lagere emissies. GEA is trots om zijn klant Magnavale te steunen in de ontwikkeling van een van de meest efficiënte hoge koelruimtes in Europa. Met een hoogte van 47 m is de locatie, in Lincolnshire, VK, de hoogste koelruimte in het VK, die wordt bekrachtigd door 100% hernieuwbare energiebronnen, inclusief een volledig op ammoniak gebaseerde koelinstallatie van GEA. 

GEA ontwikkelde samen met de klant een op maat gemaakte koeloplossing voor de nieuwe faciliteit, die werd ontworpen met de capaciteit om -28ºC te behalen, waardoor ze gebruikt kan worden voor de opslag van vele verschillende producten, zoals vis en ijs. De interne computationele vloeistofdynamica- (CFD-) simulaties toonden de luchtstroom en het temperatuurprofiel op basis van het cold lake-principe en bewezen de superieure efficiëntie in vergelijking met conventionele koelmethoden.

Slimmere energiehub met een gecombineerde verwarming en koeling

GEA-installaties bij projecten voor hoge koude opslag, zoals de Magnavale-locatie in Lincolnshire, maken deel uit van een opkomende en spannende trend in de industrie van de koudeketen. Met onze groeiende bevolking zijn milieubescherming, financiële stabiliteit en energie-efficiëntie essentieel. Om nog verder te gaan dan alleen koude opslag en distributie van voedingsmiddelen, combineren een aantal van de nieuwste koudeketenfaciliteiten koeling ook met warmteterugwinning als onderdeel van een breder energiehubconcenpt.

Bij SmartParc SEGRO in Derby, VK, worden voedingsmiddelen sneller en verser dan ooit tevoren naar de consument gebracht. De verwerking, verpakking en logistiek van voedingsmiddelen (en eventueel andere producten) komen naadloos samen op een gunstige locatie met eenvoudige toegang tot grote transportnetwerken. SmartParc maximaliseert de efficiëntie en deelt hulpbronnen, en heeft een gecentraliseerde verwarmings- en koelinstallatie van GEA geïnstalleerd, die ook wordt onderhouden door de ingenieurs van het bedrijf. Afvalwarmte van de koelinstallatie wordt teruggewonnen en geboost, met gebruik van een warmtepomp op basis van ammoniak. Vervolgens wordt het opnieuw door de locatie gedistribueerd en voor verwarming gebruikt, waardoor het elektriciteitsverbruik en de koolstofemissies enorm afnemen.

Natuurlijke oplossing met snel rendement op de investering

Nu een groeiend aantal landen over de hele wereld het gebruik van bepaalde chemische stoffen verbiedt omdat ze slecht zijn voor het milieu, maakt de installatie van een koel- en warmtepompsysteem op basis van natuurlijke koelmiddelen de faciliteiten van klanten nog tientallen jaren toekomstbestendig. Aangezien ammoniak een van de goedkoopste beschikbare koelmiddelen is en een lange levensduur heeft in vergelijking met synthetische koelmiddelen, blijft de investering nog vele jaren energie-efficiënt. 

Toen de Godden Food Group in Australië verhuisde en een geïsoleerd magazijn van 27.000 m3 bouwde, was GEA de voor de hand liggende keuze voor de levering van een veilig, kosteneffectief koelsysteem dat nog ver in de toekomst een duurzame service zou bieden. GEA raadde een gecentraliseerd koelsysteem met low-charge ammoniak aan in verband met de enorme besparingen in energiekosten die op de lange termijn konden worden behaald. 

Het voornaamste voordeel van een centraal low-charge ammoniak-koelsysteem is dat het heel weinig ammoniak bevat, ongeveer vier tot vijf keer minder dan een conventioneel overstromingssysteem. Het systeem draait op een veel lagere drukdaling van de onderste koelmiddelleiding (waar de meeste energiebesparingen worden behaald), waardoor het zeer energie-efficiënt is. 

De installatie bij Godden Foods heeft precies zo gepresteerd als we hadden voorzien, met energiebesparingen van ongeveer twee derde ten opzichte van een luchtgekoeld systeem op fluorkoolwaterstof. Het bedrijf verwacht de kosten van de nieuwe installatie in acht jaar volledig terug te verdienen, en de onderhoudskosten van het systeem worden geschat op ongeveer 2% van de initiële kapitaalkosten per jaar, wat veel lager is dan voor equivalente freon-systemen. Ervan uitgaande dat als zulke technologie correct wordt onderhouden, ze 30 tot 40 jaar trouwe dienst biedt, is dat een zeer snel en overtuigend rendement op de investering.

Afval, koolstofvoetafdruk en kosten reduceren

Doordat een hoog percentage van het energieverbruik van koelruimtes voortvloeit uit koeling en verwarming, kan energie worden bespaard en kunnen de bedrijfskosten van de klanten van GEA worden gereduceerd, door te voorkomen dat overtollige warmte in de omgeving verloren gaat. Door de efficiëntie van koelruimtes te optimaliseren met op maat gemaakte oplossingen die op de individuele behoeften zijn afgestemd, worden voedingsmiddelen vers en veilig gehouden voor klanten, op een manier die nog vele jaren duurzaam zal zijn.