Koelen met propaan/CO2 soms interessant

De nieuwe Europese wetgeving op het gebied van koudemiddelen sluit vanaf 2022 de mogelijkheid van inzet van een van de thans verkrijgbare synthetische koudemiddelen volledig uit. Tot 2030 kan er in bestaande installaties wel gewerkt worden met gerecyclede middelen. Beschikbaarheid en prijs zijn onzekere factoren. Het kan dus bepaald geen kwaad om nu al te kijken naar alternatieven. Zeker nu de overheid milieuvriendelijke alternatieven nog steunt.

Propaan als koudemiddel

Propaan tast de ozonlaag niet aan en heeft een broeikaseffect van 3. Dit middel kan dus ook na 2022 gewoon worden ingezet. De brandbaarheid van propaan is echter een niet te verwaarlozen nadeel. Daarom zijn er beperkingen gesteld aan de hoeveelheid koudemiddel die er in een installatie mag zitten. Voor de meeste installaties zoals in de landbouw opgesteld en toegepast is die grens 25 kg. Dat betekent dat een met propaan gekoelde installatie altijd maar van een beperkte capaciteit kan zijn. In het recente verleden zijn installaties met propaan wel toegepast, maar vanwege de beperkte capaciteit heeft dat geen grote vlucht genomen. Wat wel veelbelovend is, is de combinatie van propaan als koudemiddel en CO2 als koudedrager.

Hoe werkt het?

Toepassing van CO2 in een gewoon koelsysteem is niet onmogelijk, maar lastig. De kritische temperatuur van CO2 ligt op 31 °C. Dat betekent dat boven die temperatuur CO2 niet vloeibaar gemaakt kan worden ongeacht de druk die toegepast wordt. Lagere condensatietemperaturen zijn wel mogelijk maar zelfs bij 20°C condenseren bedraagt de druk nog ruim 57 bar. Dat vraagt wel erg veel van de drukbestendigheid van een installatie. Door CO2 nu te condenseren en af te koelen met behulp van propaan kan het systeem bij lagere drukken werken. In dit geval wordt CO2 afgekoeld tot -5°C( in de cascade condensor). De druk in het verdampersysteem bedraagt dan circa 30.5 bar. Die druk ligt in de orde grootte van wat met synthetische koudemiddelen ook voorkomt. Uitval of stilzetten van het systeem leidt tot zeer hoge drukken. Voor die gevallen is een noodkoelsysteem nodig. Dat systeem is zeer beperkt van omvang omdat alleen het vat koel gehouden moet worden.

Omdat CO2 in hogere concentraties schadelijk is zeker voor de mens maar soms ook voor het product(o.a. voor winterpeen) moet wel een detectiesysteem worden geïnstalleerd.

In de figuur  is de werking schematisch aangegeven.

Voor - en nadelen

Voordeel van dit systeem is dat je met een geringe hoeveelheid koudemiddel (propaan in dit geval) een grotere koelcapaciteit kunt bereiken dan met alleen propaan. Met 25 kg propaan zijn capaciteiten haalbaar van circa 110 tot 130 kW. Een ander voordeel is dat de verdampers optimaal benut worden omdat een overmaat van vloeibare CO2 wordt toegepast. Hoewel het een indirect systeem is (CO2 wordt afgekoeld door propaan en dan naar de cellen gepompt) kan bij een goed ontwerp en omdat de condensatietemperatuur wat lager kan zijn circa 7.5% energie op de koude opwekking bespaard worden.

Natuurlijk heeft het systeem ook beperkingen anders zou het allang op grote schaal worden toegepast. Omdat de drukken bij CO2hoog zijn kan het niet gemakkelijk bij hoge temperaturen worden toegepast. Bewaartemperaturen van +1 tot -2°C zoals in de vollegrondsgroenteteelt vaak voorkomen, zijn geen probleem.

Een klein nadeel is dat heetgasontdooiing niet mogelijk is. Voor producten die net boven 0°C bewaard worden ( winterpeen, sluitkool, uien) is dit nadeel beperkt.

De propaan/CO2 installatie valt voor 100% in de EIA. Effectief bedraagt de subsidie bij een BV circa 10.5% en bij een V.O.F. circa 21% van het geïnvesteerde bedrag. De terugverdientijd van de investeringen is dus sterk afhankelijk van de rechtsvorm waaronder het bedrijf werkt (zie figuur 2). De invloed van het aantal draai uren op de terugverdientijd is beperkter in het geval van een VOF of maatschap.

Johan Nijssen, Agrofocus