Deze inhoud is enkel voor abonnees. Je kan dit artikel lezen door hier in te loggen.
Heb je nog geen account en wil je je graag abonneren op Fruit? Ontdek hier de mogelijkheden.
Energie besparen in de koeling: geen koud kunstje!
- Ann Schenk
-
Vlaams Centrum voor Bewaring van Tuinbouwproducten
Elke bedrijfsleider zoekt momenteel naar manieren om energie te besparen. Fruit bewaren kost veel energie aan koeling. Toch zijn er mogelijkheden om te besparen, zonder in te boeten aan kwaliteit. En soms komen die oplossingen uit een verrassende hoek. Ontdek in dit artikel de kleine aanpassingen die je in je bestaande koelcel kan doen, die een wereld van verschil kunnen maken op je energiefactuur.
----------------------------------
Â
Deze inhoud is enkel voor abonnees.
Je kan dit artikel lezen door hier in te loggen.
Â
Heb je nog geen account en wil je je graag abonneren op Fruit? Ontdek hier de mogelijkheden.
Â
Inrichting van de koelcel
Verdamperventilatoren blazen de koude lucht de koelcel in. In de ideale opstelling creëer je een flow waarbij alle koude lucht tot aan de achterkant van de koelcel stroomt om vervolgens naar beneden en door de stapel kisten opnieuw naar de verdamper te stromen. Maar lucht volgt de weg van de minste weerstand. Je moet dus kortsluitroutes vermijden, want die kosten je energie. De kortsluitroute onder de koeleenheid kan je afsluiten door tochtgordijnen of flappen onder de koeleenheid te bevestigen. Dat levert meteen al een hele verbetering in koelefficiëntie op.
In een praktijktest in twee identieke commerciële appelkoelcellen (gevuld met 350 palloxen) toonden we het resultaat aan. In één van de koelcellen hangen flappen onder de volledige breedte van de koeleenheid (Foto 1). Zo verhinderen we een mogelijke recirculatie van koude lucht onder de koeleenheid. In de continue registratie van het aantal koelacties en de totale koeltijd zien we zo’n 24,5% minder koelacties en maar liefst 27,4% minder koeluren per dag in de situatie met flappen in vergelijking met de situatie zonder flappen (Figuur 1). Dat betekent indirect dat we het energieverbruik drastisch kunnen verlagen met behulp van flappen.
In verschillende kisten zitten loggers om het temperatuurverloop op te volgen. In het algemeen bevindt de koudste zone in de koelcel zich achteraan tegenover de verdamper en de warmste zone lag vooraan onder de koeleenheid. Flappen zijn één manier om een efficiëntere luchtstroming te realiseren in de koelcel, maar een goede stapeling is ook belangrijk. Wanneer de stapeling verhindert dat lucht kan circuleren of ervoor zorgt dat je kortsluitroutes hebt in de koelcel, gaat het koelrendement sterk dalen. Dat zorgt voor extra nutteloos energieverbruik. Nog een nuttige tip: door de plafondhoek tegenover de verdamper af te ronden, zorg je ervoor dat de lucht vlotter kan stromen. Ook dat spaart (een beetje) energie (Foto 2).
Cyclisch koelen: economisch en kwalitatief
Met cyclische koeling bedoelen we dat er op bepaalde momenten dieper gekoeld wordt en op andere momenten iets minder diep of niet, maar dat de gemiddelde temperatuur wel de optimale is voor het te bewaren ras. Zo kan je bv. ’s nachts dieper koelen dan overdag, omdat ’s nachts goedkopere energie (nachttarief) beschikbaar is. Je kan ook andersom overdag goedkoper koelen, omdat er dan ‘gratis’ zonne-energie beschikbaar is.
Door daarop in te spelen, heb je niet noodzakelijk minder energie nodig, maar kan je wel goedkoper koelen door in te spelen op de prijs. Wat betekent dat voor de vruchtkwaliteit wanneer er in een extreme situatie jaarrond continu cyclisch gekoeld wordt? VCBT deed de test in 2014-2015. Jonagold appels werden tot juni in ULO bewaard, waarbij de helft van de vruchten continu bij 1°C stonden en de andere helft een bewaarregime kregen dat schommelde van 0,3°C tot 1,7°C. We konden concluderen dat er geen verschil was in de kwaliteit (hardheid, kleur en afwijkingen) tussen de vruchten die bewaard waren op constante of fluctuerende temperatuur. Er is, wat kwaliteit betreft, dus geen bezwaar om gebruik te maken van de cyclische koeling.
CFD-berekeningen bevestigen bovenstaande metingen. Daarmee rekenen we een dag-nachtregime door voor een appelkoelcel van ongeveer 600 m³, waarbij ’s nachts de temperatuur 8 uren op 0,6°C wordt gehouden en overdag 16 uren op 1,2°C. Uit die berekeningen blijkt dat er meer energie nodig is om de cyclische koeling in stand te houden (Figuur 2), tot wel 30%. Het is dus belangrijk om een duidelijk prijsverschil te hebben tussen de ‘on en off’ periode, anders rendeert het systeem niet en valt het totale prijskaartje duurder uit. In beide situaties gaan we uit van continue ventilatie.
Kleiner koeldifferentieel: minder energieverbruik
Na een koelactie zal de koelcel langzaam weer in temperatuur gaan stijgen tot op een bepaald moment dat de koeling weer zal aanslaan. Het verschil tussen de streeftemperatuur en de temperatuur waarop de koeling weer aanslaat, noemt men het koeldifferentieel. Wanneer het differentieel klein is, bv. 0,3°C, dan zijn er meerdere korte koelacties. Is het koeldifferentieel groter, bv. 0,7°C, dan zijn er weinig maar langere koelacties op een dag. We berekenden de energieverbruiken en temperatuurverlopen in de koelcel bij differentiëlen van 0,4, 0,5 en 0,7°C.
Een klein differentieel heeft de voorkeur: de energieverbruiken zijn opvallend lager en de homogeniteit van de temperatuur in de cel en het product is beter. Dat geldt met name voor centrale koelsystemen waar de compressor kan blijven draaien en de koelcellen beurtelings kunnen gekoeld worden. Wanneer er slechts één koelcel draait en de compressor dikwijls moet opstarten, kan het minder gunstig uitdraaien, omdat de opstart van een compressor veel energie vraagt. Blijf daarom ook bij een differentieel van 0,3°C en ga hier niet veel lager.
Hogere temperatuur is geen goed idee voor lange bewaring
Bij de tips voor zuiniger koelen staat vaak ook de tip om op iets hogere temperatuur te bewaren, maar daaraan zijn wel enkele voorwaarden verbonden.
Allereerst mag de vruchtkwaliteit er niet onder lijden. Bovendien moet het energiewinst opleveren. Beide aspecten hebben VCBT en KU Leuven-MeBioS onderzocht. Vruchten van verschillende cultivars hebben we jaarrond bij hogere temperatuur bewaard. Wanneer we dat doen zonder extra andere behandelingen, leidt het bijna altijd tot kwaliteitsverlies dat zich meestal uit in vergeling van de grondkleur, maar vaak zien we ook hardheidsverlies.
Wanneer de vruchten worden behandeld met 1-MCP, dan is er meestal geen kwaliteitsverlies (Figuur 3). Joly Red die bij 4°C werd bewaard, maar behandeld is met 1-MCP blijft even hard in de bewaring als de vruchten die bij 1°C zijn bewaard terwijl onbehandelde vruchten bij hogere temperatuur sneller zacht worden.
Goede isolatie is beter dan verhoogde bewaartemperatuur
Ook dynamisch gecontroleerde atmosfeer (DCA) kan de hogere bewaartemperatuur wellicht wat compenseren, maar de vraag is of er nood is aan bewaring op hogere temperatuur? En bespaar je daarmee energie? Verschillende factoren spelen daarbij een rol.
Bij hogere temperatuur zijn er minder isolatieverliezen van de koelcel naar de omgeving en het rendement van de koelmachine (COP) is meestal gunstiger. Ook moeten we minder veldwarmte wegkoelen bv. van 20°C naar 4°C i.p.v. naar 1°C. Anderzijds neemt de ademhalingswarmte van de vruchten toe bij hogere temperatuur, waardoor het energieverbruik zal stijgen.
In figuur 4 berekenden we enkele simulaties voor een koelcel Jonagold (600m³, 120 ton). Voor de gegevens van de ademhaling voerden we uitgebreide ademhalingsmetingen uit in speciaal daarvoor, door VCBT, ontworpen respiratiepotten (Foto 3). De isolatieverliezen, ventilatorwarmte e.d. werden berekend in een koelkostenmodel. Het is duidelijk dat de ademhalingswarmte sterk doorweegt in de totale warmte die moet weggekoeld worden. Die ademhaling verhoogt sterk bij stijgende temperatuur. Bewaring bij hogere temperatuur zal dus al snel leiden tot een verhoogde nood aan koeling door meer ademhaling van de vruchten. Hoewel de koelinstallatie bij een temperatuur van 2°C hoger, efficiënter draait (ongeveer 8% betere COP) zal dat effect wellicht de hogere warmteproductie niet compenseren. Dat zagen we ook al bij metingen van energieverbruik op koelcellen in VCBT in juni 2014 waarbij de energiebalans werd opgemaakt van vergelijkbare cellen, gevuld met Red Delicious, die draaiden bij respectievelijk 1 en 3°C: ook hier was er een lager verbruik voor de koelcel op de laagste temperatuur.
Wanneer je dus lang moet bewaren en de koelcel goed is geïsoleerd, bewaar je dus best op de optimale temperatuur en niet op een hogere temperatuur. Dat is voor het energieverbruik en voor de kwaliteit de beste keuze.
Verlaging van zuurstofniveau: ULO of DCA
Een lagere ademhaling betekent minder warmteproductie en dus minder benodigde koeling. ULO-bewaring en bij uitbreiding dynamisch gecontroleerde atmosfeer (DCA) remmen ook de ademhaling, dus het is logisch om ook daarvan een effect te verwachten op de warmteproductie en in het verlengde de energiebesparing.
We testten dat uit door de vruchten te laten ademen bij 0,5% zuurstof: daarmee werd een DCA-conditie nagebootst. Het is duidelijk dat er ook door DCA een reductie is van de ademhalingswarmte en dus van de totale nood aan koeling maar die is eerder beperkt, vergeleken met het effect van Smartfresh: DCA reduceert in deze proefopstelling een 7 Ã 8% aan totale warmteproductie en dus nood aan koelenergie. Die energiewinst wordt in de praktijk ruimschoots gehaald met DCA-systemen.
Ademhaling gedeeltelijk stilleggen helpt
In datzelfde onderzoek keken de onderzoekers ook naar het effect van de toepassing van 1-MCP (1-Methylcyclopropeen) op de nood aan koeling van de vruchten. 1-MCP legt immers, via de remming van ethyleen, de ademhaling gedeeltelijk stil en op die manier daalt de warmteproductie. In figuur 4, hierboven, is duidelijk hoe groot het effect is van de toepassing van 1-MCP.
Bij 3,5°C is het aandeel van de ademhalingswarmte erg groot in het totaal van warmteproductie. 1-MCP halveert die ademhaling waardoor de totale warmte-productie 40% reduceert door 1-MCP bij 3,5°C en 1% zuurstof. Bij 1,5°C is het aandeel ademhaling kleiner en zal de reductie in energieverbruik door 1-MCP dus eerder rond 25% liggen. Bij appel is het effect van 1-MCP groter dan bij peer, omdat peren die behandeld zijn met 1-MCP nadien een langere wachttijd (9 weken) hebben eer ze op ULO mogen gebracht worden: in die wachttijd is hun ademhaling en hun warmteproductie hoger, waardoor de winst wat wegvalt ten
opzichte van onbehandelde peren die al in ULO zitten.
