De rol van natuurlijke koudemiddelen

De rol van natuurlijke koudemiddelen

  24-01-2022

   AD VAN GEEL (PROJECTLEIDER)

De rol van natuurlijke koudemiddelen

“We bevinden ons op een sleutelmoment in het nieuwe tijdperk van de koeltechnische sector,” zo zegt Ad van Geel, projectleider bij Keyter Intarcon Nederland. In het kader van klimaatverandering zal de vraag naar alternatieve koudemiddelen (zoals natuurlijke koudemiddelen) steeds verder toenemen. “En dat betekent dat gefluoreerde koudemiddelen steeds meer van het podium verdwijnen,” zo stelt Ad.

 

In de afgelopen ruim vijftig jaar is de commerciële koel- en vriesindustrie enorm gegroeid en hebben synthetische koudemiddelen zich ontwikkeld. Helaas zit hier ook een keerzijde aan en heeft het ook flinke gevolgen voor het milieu en onze omgeving. Zo hebben CFK’s een negatief effect op de ozonlaag en dragen HFK’s bij aan de opwarming van de aarde. Maar ook het bij HFK’s aanwezige trifluorazijnzuur (gefluoreerd carbonzuur) levert een potentiële bedreiging op. Wat de oplossing zou kunnen zijn? Ad: “Natuurlijke koudemiddelen kunnen de duurzaamheid van onze omgeving op lange termijn garanderen.”

Controversie van natuurlijke koudemiddelen

De term ‘natuurlijk koudemiddel’ klinkt controversieel, omdat in feite alle koelmiddelen worden geproduceerd of gesynthetiseerd. Toch zit het grote verschil in het feit dat natuurlijke koudemiddelen -of eigenlijk de stoffen ervan- al in grote hoeveelheden in de natuur aanwezig zijn. “Denk bijvoorbeeld aan ammoniak, dat ontstaat bij afbraak van een organisch materiaal en deel uitmaakt van de natuurlijke stikstofkringloop,” zo vertelt Ad. “Natuurlijke koudemiddelen zijn aanwezig in onze atmosfeer en zijn evenwichtig onderdeel van ons dagelijkse leven.”

 

Hij vervolgt: “De meest gebruikte natuurlijke koudemiddelen zijn ammoniak, kooldioxide en koolwaterstoffen (zoals propaan of isobutaan). Andere koudemiddelen, zoals propyleen of ethaan, zijn in veel mindere mate aanwezig.”

De term 'natuurlijk koudemiddel' klinkt controversieel, omdat vrijwel alle koelmiddelen worden geproduceerd of gesynthetiseerd.

Ammoniak

Ammoniak (R717) staat bekend als een uitstekend koudemiddel met hoge efficiëntie, dankzij de unieke thermodynamische eigenschappen. Echter, de hoge toxiciteit -in plaats van een geringe ontvlambaarheid- is het nadeel van ammoniak bij toepassing in of nabij openbare gebouwen. Dat is de reden dat het hoofdzakelijk toegepast wordt binnen grote industriële systemen.

 

Toch heeft recent onderzoek aangetoond dat, wanneer de benodigde hoeveelheid koudemiddel wordt gereduceerd, de veiligheid wordt vergroot. Zo hebben testen in ammoniakkoelers (met microchannel condensor) geleid tot een vulgraad van slechts 70 g/kW. Het laagste in de geschiedenis van de koeltechniek. “Een mooie ontwikkeling,” zegt Ad, “net zoals het low-charge ammoniakproject in Australië, waar ze werken met directe expansiesystemen in tegenstelling tot de gebruikelijke ammoniak pompsystemen.”

 

Door deze nieuwe technieken is men in staat de ammoniakvulling in systemen te reduceren en terug te brengen tot minder dan 5% van de oorspronkelijke vulling. En dat komt de veiligheid ten goede.

R744 en CO2 (of kooldioxide)

R744, CO2 of kooldioxide worden sinds het begin van deze eeuw gebruikt als koudemiddel. Vaak als secundaire koudedrager met een faseovergang, maar ook als koudemiddel voor de lage temperatuurtrap in cascade systemen.

 

Binnen de commerciële koelingen, zijn de CO2 transkritische installatie populair in Noord- en Midden-Europa en Japan. Met name voor (grote) supermarkten is het vaak de beste oplossing, dankzij de goede thermodynamische eigenschappen van CO2. Echter, voor Zuid-Europa (waar het kwik vaak boven de 25°C uitkomt) bleek het transkritisch CO2 systeem niet voldoende. Daarom zijn er verschillende onderzoeken uitgevoerd -van mechanische onderkoeling tot ejectoren- en blijkt parallelle compressie het meest succesvol.

 

“De ontwikkelingen blijven doorgaan,” vertelt Ad, “en op basis van de huidige uitkomsten lijken ook de resultaten met scroll compresoren met middendrukdampinjectie veelbelovend. We zullen dan ook zien dat deze uitbreiding van CO2 binnen de commerciële koeling, de keuze in componenten en machines ten goede zal komen. Er zullen steeds meer compacte units en minicentrales met ingebouwde gaskoelers verkrijgbaar zijn.”

Binnen de commerciële koelingen, is de CO2-cyclus populair in Noord- en Midden Europa en Japan.

Koolwaterstoffen

Van de koolwaterstoffen is isobutaan of R600a gestandaardiseerd voor huishoudelijke koeling. Hiervan worden er miljoenen per jaar geproduceerd. “Niet vreemd, want met een vulling van slechts 100 gram koudemiddel loopt geen enkel huishouden een risico.” 

 

Voor airconditioning, koelcellen en koelunits wordt vaak gekozen voor propaan of R290, veelal ook in compact samengebouwde units, zogenaamde monoblocks. Een andere recente toepassing is het gebruik van R290 in indirecte systemen (waterloopsystemen). Dit gebeurt veelal voor commerciële koeltoepassingen, zoals kleine supermarkten of industriële keukens.

 

De uitstekende koelprestaties van R290 blijven niet onopgemerkt in Centraal- en Noord-Europa. Dankzij de veelzijdigheid, betrouwbaarheid en beheersbaarheid van indirecte systemen (zeker in vergelijking met CO2- DX systemen) heeft geleid tot een toenemende vraag naar deze koeloplossingen.

Beslissend moment na transitieperiode

“Natuurlijke koudemiddelen zullen steeds meer de plek van gefluoreerde middelen overnemen,” vertelt Ad. “Zeker nu de Europese regelgeving (EN378, red.) de toepassing van ammoniak en propaan binnen de airconditioning en warmtepompen toestaat.

 

“Natuurlijk, we moeten afwachten hoe het zich de komende jaren gaat ontwikkelen, maar ik blijf erbij natuurlijke koudemiddelen voldoen aan de eisen die worden gesteld aan de koel- en vriesindustrie. Het aanbod aan oplossingen wordt steeds groter, de veiligheid neemt toe en de producten worden continu verbetert. Dit is hét moment om door te zetten.”

Deel dit verhaal

             

Lees ook

deze verhalen