Compact ontwerp is extra voordeel CO2-installatie op vistrawler
Bij de vervanging van een installatie voor viskoeling op een trawler koos de Amerikaanse eigenaar voor het koudemiddel CO₂. Naast de bekende voordelen, waaronder de lage GWP, is het compacte karakter van de installatie in dit geval een pré. Hij moet immers in een kleine ruimte passen.
Tekst: aangeleverd door Gea Bock
De 45 meter lange trawler Northern Defender is een van de schepen uit de vloot van visbedrijf Global Seas, een Amerikaans bedrijf dat gevestigd is in Seattle. Deze vissersboot vist meestal voor de kust van Alaska, in de wateren van de Beringzee. De Northern Defender kan maximaal 340 ton koolvis vervoeren. Om ervoor te zorgen dat de vis tijdens het meerdaagse verblijf op zee vers blijft, wordt de vis gekoeld met gerecirculeerd zeewater op een temperatuur van tussen 0 °C en -1 °C. In 2018 bleek dat de koelinstallatie van de in 1979 gebouwde trailer dusdanig verouderd was dat de installatie moest worden vervangen. Global Seas wilde een efficiënte en vooral milieuvriendelijke nieuwe oplossing.
Keuze voor CO₂
Koelinstallatiebouwer Highland Refrigeration heeft zijn hoofdkantoor eveneens in Seattle en had al eerder met het visserijbedrijf samengewerkt. Highland Refrigeration stelde twee oplossingen voor, beide op basis van natuurlijke koudemiddelen: ammoniak of CO₂ . Steve Schwitters, project engineer bij Highland Refrigeration, licht de keuze toe: “Beide systemen zijn duurder in aanschaf dan systemen op basis van synthetische koudemiddelen. Maar als je naar de extra kosten kijkt die veroorzaakt worden door het lekken van synthetische koudemiddelen, valt de balans toch positief uit in het voordeel van natuurlijke koudemiddelen. En niet alleen voor het milieu.”
De Northern Defender vist op koolvis in de Beringzee (foto: Global Seas).
Uitfasering F-gassen
Schwitters verwacht ook dat synthetische middelen steeds duurder zullen worden, door de geleidelijke uitfasering van F-gassen. Hij verwacht ook dat juist de natuurlijke koudemiddelen CO₂ (met een GWP van 1) en ammoniak (met een GWP van 0) op de lange termijn relatief goedkoop zullen blijven. “Als je kijkt naar de totale kosten van eigendom (tco) betekent dit uiteindelijk dat een CO₂-systeem gunstiger uit zal vallen dan een systeem op freon, een koudemiddel dat van oudsher veel op trawlers wordt gebruikt.” Global Seas wilde sowieso voor een ‘groene’ oplossing kiezen. De keuze voor CO₂ werd gemaakt omdat de installatiekosten van een ammoniaksysteem hoger zijn dan die van een CO₂-systeem met gerecirculeerd zeewater (RSW).
Meer capaciteit
CO₂ heeft zich inmiddels als koudemiddel bewezen, maar tot nu toe wordt het product slechts zelden op schepen gebruikt. Steve Schwitters denkt dat daar binnenkort verandering in kan komen. “CO₂-systemen hebben één groot voordeel: de koelinstallatie is zeer compact en kan gemakkelijk worden aangepast om aan de ruimte-eisen van een schip te voldoen.” Voor Global Seas was dat een cruciale eigenschap, en de compacte afmetingen zorgen ook voor lagere kosten. Het CO₂-systeem zorgt in een vergelijkbare ruimte voor meer koelcapaciteit. De lagere efficiency van CO₂ ten opzichte van ammoniak wordt hierdoor ruimschoots gecompenseerd.
Beperkte installatieruimte
Op de Northern Defender was de omvang van de technische ruimte slechts 8 bij 1 bij 2 meter. De gewenste koelcapaciteit bedroeg 500 kW. Dankzij de zeer compacte CO₂-compressoren past het nieuwe koelsysteem perfect in die beperkte ruimte. In deze nieuwe installatie draaien drie semi-hermetische GEA Bock-compressoren van het type HGX46/345-4 S CO₂ T op een rij. Om deze compressoren zelfs bij een gedeeltelijke belasting efficiënt te laten functioneren, is elke compressor uitgevoerd met een frequentie-omvormer voor de regulering van de snelheid. Ook bij gebruik tot 70 Hz zorgt dat voor extra capaciteit.
Er is net genoeg ruimte in de koelruimte om langs de koelwatergenerator te kunnen lopen (foto: Highland Refrigeration).
Hogedruk-componenten
Alle componenten die in contact komen met zeewater zijn gemaakt van roestbestendig titanium, dat erg duur is. Om de extra kosten te compenseren, zijn deze dure componenten kleiner van formaat, maar toch bestendig tegen hoge druk. Schwitters: “We hebben die hogere-drukcomponenten absoluut nodig, maar de goedkopere, kleinere warmtewisselaars zorgen voor de vereiste capaciteit.”
Subkritisch bereik
Het koelsysteem van de Northern Defender functioneert meestal in een subkritisch bereik. Het design ervan houdt rekening met overstromingen door zeewater en met functioneren onder hoge druk. Dat levert verschillende voordelen op. Het systeem is ten eerste bestand tegen nagenoeg alle bedrijfsomstandigheden, zowel met een lage belasting als bij volledige belasting bij transkritisch functioneren. Het beschikt over een eenvoudig bedieningsmechanisme en loopt geen risico op verstopping. Daarbij komt ook nog dat het koelsysteem geen expansievaten nodig heeft, of andere componenten die veel ruimte innemen.
Betrouwbaarheid en continuïteit
Steve Schwitters is erg tevreden over de keuze voor de geavanceerde oplossingen van GEA Bock. “Ook de service is goed, zowel bij het leveren van reserveonderdelen als in de ondersteuning bij technische vragen.”
Een storing op zee kan ervoor zorgen dat alle vis bederft. Betrouwbaarheid en continuïteit van de apparatuur waren voor Global Seas dan ook de belangrijkste criteria bij de keuze voor een nieuw systeem. Schwitters: “Tot nu toch zijn slechts enkele minieme technische mankementen opgetreden. Tijdens de inbedrijfstelling werd een lekkende veiligheidsklep gevonden en na een week of wat kregen we een bedrijfsfout in een van de frequentieomvormers. Beide storingen hadden geen invloed op de kwaliteit van de vis. Ook wordt het steeds makkelijker om CO₂ in te kopen, nu steeds meer systemen dit koudemiddel gebruiken.”
Overstappen op natuurlijke koudemiddelen
Na deze positieve ervaringen heeft Highland Refrigeration ervoor gekozen om CO₂-koelinstallaties voor schepen in hun catalogus op te nemen. “Met de GEA Bock-compressoren kunnen wij systemen leveren met een koelcapaciteit tussen 100 kW en 1.000 kW. We kunnen zelfs een systeem leveren van 200 kW met één enkele compressor, voor een vergelijkbare prijs als die van een bestaand freon-systeem. Dat is ideaal voor reders die op natuurlijke koudemiddelen willen overstappen maar geen ammoniak aan boord willen, of geen ruimte hebben voor grotere compressoren”, concludeert Schwitters.