Z pras drukarskich zszedł już najnowszy numer czasopisma Plast Echo a w nim wywiad z Maurycym Szwajkajzer na temat efektywnego energetycznie chłodu.
Pełna treść poniżej.
W branży przetwórczej chłód najważniejszy nie jest, ale bez niego większość produktów z tworzywa sztucznego nie powstanie. Dlatego postanowiliśmy porozmawiać o oszczędnym energetycznie chłodnictwie z Maurycym Szwajkajzerem – inżynierem i właścicielem firmy zajmującej się nowoczesnym chłodnictwem na CO2.
Panie Maurycy, zacznijmy od konkretów. Ile procent energii można oszczędzić na chłodzie z chillerów?
Od 25 do ponad 45…
Hmm… chyba powinniśmy jednak porozmawiać o tym bardziej szczegółowo, bo wartości o których pan mówi są znaczące i czytelnicy będą potrzebowali więcej informacji, aby zrozumieć skąd one się biorą. Może zacznijmy od podstaw. Dlaczego akurat w chłodnictwie szuka pan oszczędności?
Chłodnictwo jest obecne w większości otaczających nas produktów, tj. w branży spożywczej, farmaceutycznej, rolniczej… I oczywiście, także w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Dokładnie pamiętam koniec drugiego roku studiów na Politechnice Warszawskiej, kiedy wybierałem specjalność. Czułem… a właściwie już wtedy wiedziałem, że chłód w formie klimatyzacji lub chłodu procesowego jest jednym z podstawowych mediów, które tworzą współczesny dobrobyt. Jest też pewna magia w tym, że możliwe jest odebranie ciepła z temperatury niższej i oddawanie go do temperatury wyższej. Po studiach pracowałem w kilku bardzo ciekawych firmach budujących instalacje chłodnicze, aż przyszedł moment, w którym uznałem, że muszę iść na swoje. Byłem nieco krnąbrnym pracownikiem i lubię trzymać wszystko w garści. W ten sposób jestem tu, gdzie jestem. Prowadzę firmę zajmującą się efektywnym energetycznie chłodnictwem. Czasem oznacza to hybrydowe wieże adiabatyczne, a czasem super efektywny chiller na CO2.
Hybrydowa wieża adiabatyczna, chiller. Czym różnią się te technologie?
Źródło chłodu musi być dopasowane do wymaganej temperatury. Do chłodzenia oleju stosuje się temperaturę około 25oC. Można ją oczywiście osiągnąć przy pomocy chillera, ale dużo taniej będzie zastosować popularny freecooling. Gdy temperatura powietrza przekracza okolice 20oC, sam przepływ powietrza to jednak za mało, aby utrzymać zadany parametr. Wtedy stosujemy chłodzenie adiabatyczne – z wykorzystaniem wody. Odpowiednio dobrane urządzenie pozwoli utrzymać założone 25oC bez zużywania energii na pracę chillera, zminimalizuje zużycie wody i nie będzie wymagało uzdatniania. Z drugiej strony do chłodzenia form zazwyczaj stosuje się temperaturę między 7oC a 15oC. Tego parametru nie uda się utrzymać przez cały rok chłodząc jedynie powietrzem zewnętrznym – freecooling. Należy więc zastosować chiller z obiegiem chłodniczym.
A czym różnią się chillery na CO2 od tych stosowanych obecnie? Nie jestem pewien czy branża przetwórstwa będzie chciała, aby na nich eksperymentować.
Technologia chłodnictwa na CO2 jest szeroko stosowana w handlu, przetwórstwie spożywczym i logistyce. Można powiedzieć, że w mocach chłodniczych od 20 kW do około 2 000 kW CO2 jest pierwszym wyborem – to technologia sprawdzona i doceniona. Uzyskiwane oszczędności energii są potwierdzone konkretnymi pomiarami. Zaprojektowałem i wykonałem dziesiątki takich systemów. Kiedy jestem w roli inżyniera projektu, częścią moich obowiązków jest potwierdzenie osiąganych parametrów. Urządzenia na CO2 pracują częściowo, w podobnym obiegu chłodniczym co chillery F-gazowe, jednak posiadają tryb nadrykrytyczny, a najlepsze z nich będą miały parowniki zalane.
O kwestiach technicznych pisał pan już na łamach naszego czasopisma.
Nawet dwa razy! Dziękuję przy tej okazji za udzielenie mi głosu. Konkretnych informacji udzieliłem szczególnie w artykule na temat kosztu chłodzenia szczotki z tworzywa sztucznego. Moje dzieci przynosiły przedmioty z „plastiku”, a ja je ważyłem na domowej wadze. Robiłem obliczenia, a na końcu wychodziły złotówki lub grosze.
Wracając do tematu. Mówi Pan, że jest to technologia obecna w innych branżach. Dlaczego więc w naszej – przetwórstwie tworzyw sztucznych – jeszcze tych urządzeń nie spotykamy? Uważa pan, że one się przyjmą?
Panie redaktorze, ja wiem, że się przyjmą… Opowiem może jakie były początki chłodnictwa na CO2 w branży handlowej – w supermarketach. Wtedy przepisy, które miały wycofać F-gazy były dopiero na horyzoncie. Nikt nie wierzył, że finalnie wejdą w życie. Energia elektryczna nie była droga. Słowo ekologia było uznawane za brzydkie, a o mnie w Internecie ktoś pisał, że jestem sponsorowany przez nieznane zagraniczne fundusze! Czas minął, przepisy stały się faktem, energia elektryczna podrożała, technologia zaczęła się bardzo opłacać, a ekologia jest miłym dodatkiem. Spójrzmy teraz na obecną kondycję branży przetwórstwa tworzyw sztucznych. Energia elektryczna jest droga, ale wiemy, że będzie jeszcze droższa. W parlamencie UE mówi się o ustawie F-gazowej II. Ekologia jest mile widziana, ale nikt nie będzie kładł na szalę swojej firmy dla niej. Istnieją… są znane i lubiane chillery F-gazowe. Chłód na CO2, także ten produkowany przez nowoczesne wieże adiabatyczne jest tańszy i koniec. Na początku będą się na niego decydowali innowatorzy i odważni przedsiębiorcy. Dzięki temu będą mieli przewagę konkurencyjną nad resztą branży. W ten sposób krok po kroku efektywne energetycznie chłodnictwo przekona do siebie także i ten sektor rynku.
A jakie są wady dotyczące tej technologii?
W tym momencie jest to przede wszystkim koszt inwestycyjny. Sam chiller na CO2 jest droższy w stosunku do podobnego urządzenia na F-gazy. W chwili gdy prowadzimy tę rozmowę, czyli w I połowie 2022 roku ta różnica wynosi około 1,6 razy. Moja praca polega więc na uzasadnieniu większego OPEX’u tytułem mniejszego CAPEX’u. Upraszczając, przekonuję branżę do większej inwestycji teraz, tytułem przyszłych oszczędności – na kosztach energii elektrycznej. Nie jest to łatwe zadanie, ale jak już wielokrotnie udowadniałem w swoich artykułach, w tym również na łamach „Plast Echo”, obliczenia są bardzo precyzyjne, a doświadczenia innych branż potwierdzają, że także wiarygodne. Nie korzystam z prostego współczynnika COP, który podaje ilość wyprodukowanego chłodu przy zużyciu 1 kWh energii elektrycznej w jednym punkcie. Obliczam zużycie energii dla 8760 punktów w roku – dla każdej godziny dla konkretnej lokalizacji.
No dobrze, ale chłód w przetwórstwie tworzyw sztucznych to nie tylko chiller, prawda?
Naturalnie, że nie. Typowy układ będzie zawierał źródło chłodu, zespół pompowy pierwotny, zbiornik buforowy, który jest także sprzęgłem, zespół pompowy wtórny, rurociągi i ostatecznie zejścia do maszyn. Cała ta instalacja będzie bez zmian, bez względu na to, czy chiller jest F-gazowy czy na CO2. Te wszystkie elementy kosztują. I to słono! Efekt jest taki, że i owszem, sam chiller na CO2 jest znacznie droższy od istniejącej technologii, ale gdy staje się częścią całej instalacji, różnica staje się niewielka. (powt.)
Rozumiem. A jak ocenia pan sytuację dotyczącą właśnie tych elementów nie będących chillerami. Tych wszystkich zespołów pompowych, zbiorników, rurociągów?
To ciekawa kwestia. W swojej praktyce wykonałem wiele setek audytów chłodnictwa w obiektach przemysłowych i kilkanaście w zakładach przetwórstwa tworzyw sztucznych. Studiując taki obiekt, widzę jego piękną historię, która często zaczyna się od przysłowiowego „garażu” i człowieka z wizją. Fabryka rośnie tak jak pączkują grzyby. Powstają nowe pomieszczenia, dostawiane są kolejne maszyny i urządzenia, a układ chłodniczy jest modyfikowany i modyfikowany. W efekcie to, co było bardzo dobrym rozwiązaniem kiedyś, dziś po zbyt wielu modyfikacjach staje się energetycznym „potworkiem”. Zadaniem układów wodnych lub glikolowych jest transport chłodu, a tak naprawdę ciepła. Powinno to być realizowane z jak najmniejszą stratą temperatury, energii elektrycznej w pompach, itd. Wbrew pozorom dużo energii często marnuje się właśnie w niepoprawnie wysterowanych pompach, zbyt małych średnicach rurociągów, niepotrzebnych wymiennikach i różnego rodzaju dostawkach.
Transport chłodu, a tak naprawdę ciepła? Brzmi to intrygująco! Czy może pan to wyjaśnić?
Chłodzenie polega na odbieraniu ciepła od produktu lub oleju. Ciepło to, poprzez rurociągi wodne lub glikolowe, dociera do chillera, gdzie podnoszony jest parametr temperatury do poziomu, który pozwala je oddać do otoczenia cieplejszego niż woda w formie lub do chłodzenia oleju. W podnoszeniu temperatury drzemie kolejny potencjał – odzysk ciepła. Chillery na CO2 posiadają unikalną cechę. Wyposażone w odzysk ciepła mogą ogrzewać wodę nawet do temperatury ponad 90oC i to bez zwiększania zużycia energii elektrycznej! 1kWh ciepła z gazu to około 0,21 złotego. Czyli do oszczędności po stronie produkcji chłodu możemy z łatwością dodać oszczędność po stronie ciepła. Ciepła wykorzystywanego do ogrzewania budynku lub ciepłej wody użytkowej.
Zmniejszenie zużycia energii elektrycznej i gazu – w nim właśnie pan widzi wspomnianą wcześniej ekologię?
Też, ale także w samym czynniku, który jest zastosowany. Wyjaśnię to poprzez anegdotę. Załóżmy, że chcemy okrążyć Ziemię po równiku typowym niewielkim samochodem rodzinnym. 40 000 km x 0,2kgCO2/km = 8 000 kg CO2 wyemitowanego do atmosfery. Tę samą emisję CO2 do atmosfery uzyskamy wypuszczając 3,8 kilograma popularnego F-gazu r410A. 3,8 kilograma! Te substancje chemiczne są naprawdę szkodliwe! Klient stosujący w chłodnictwie CO2 o GWP 1 – kontra 2088 dla r410, może w firmie jeździć tylko największymi samochodami ze starymi silnikami V8, jego wszyscy pracownicy mogą jeździć takimi samochodami… i nadal będzie bardziej ekologiczny niż sąsiad ze standardową produkcją chłodu. Obecnie jest to najbardziej ekologiczna technologia dostępna na rynku.
No dobrze. Skoro jak pan twierdzi, ta technologia się opłaca, jest gotowa do wdrożenia i jeszcze jest przyjazna dla środowiska – to chyba powinna dość szybko sama się przyjąć. Jakie widzi pan największe trudności w jej wdrożeniu?.
Wiele lat temu pisałem o fenomenie „Late Adopters”. Polega on na tym, że w czasie kiedy gospodarka jest w dobrej kondycji, firmy się bogacą. Na koncie pojawiają się fundusze zapasowe, inwestycyjne, itd. Jest naturalna tendencja do korzystania z tego dobra. Firma, która w momencie posiadania funduszy nie będzie inwestowała w zmniejszanie kosztów działania na przyszłość, z czasem zacznie tracić uzbierane zapasy, ponieważ konkurencja „innowacyjna” będzie oszczędzać więcej, obniżając koszty produkcji, koszty produktu, itd. W efekcie, kiedy wdrożenie technologii oszczędzających energię jest konieczne ze względu na ryzyko bycia „pod kreską”, pieniędzy na jej wdrożenie może już nie być. Jest to zjawisko, które powtarza się cyklicznie, tak jak cyklicznie gospodarka idzie w górę i w dół.
Jestem przekonany, że większość poruszonych w naszej rozmowie kwestii warto będzie w przyszłości rozwinąć. Jako absolutny laik w dziedzinie chłodnictwa liczę, że na łamach naszego czasopisma będziemy gościć teksty pana autorstwa wyjaśniające zawiłości technologii chłodzenia.
Tak faktycznie lubię się rozgadać. Przecież to są ciekawe tematy!
Maurycy Szwajkajzer
dla Plast Echo maj 2022
