Innovaties in koeltransport:
de zoektocht naar het optimale koudemiddel
(artikel) Transportkoeling is een cruciale schakel binnen de koudeketen, maar er is relatief weinig aandacht voor. Toch wordt ook in deze sector volop geïnnoveerd, onder andere op koudemiddelgebied.
Tekst: Bas Roestenberg
De markt voor mobiele koelinstallaties in trailers, reefers (containers) en bestelwagens is redelijk overzichtelijk. Naar schatting wordt meer dan 80 procent ervan bediend door twee Amerikaanse grootmachten: Thermo King (onderdeel van Ingersoll Rand) en Carrier Transicold. Andere bekende partijen die binnen Europa actief zijn, zijn Emerson (monitoring- en regelsystemen) en Daikin (reefers). Daarnaast zijn er marktpartijen die het ontwerpen van koeltechnische systemen niet als core business hebben, maar wel eigen koelmachines bouwen, zoals trailerbouwer Schmitz Cargobull en de Deense containerrederij Maersk.
F-gassenregels voor de transportsector
Net als leveranciers van stationaire koelsystemen hebben ook de fabrikanten van mobiele installaties te maken met de F-gassenverordening. Alle mobiele koelsystemen met een koudemiddellading van meer dan 3 kilogram behoren ‘F-gassen compliant’ te zijn. Afgezien van kleine bestelwagens betreft dit veruit de meeste trailers en koeltrucks. Leveranciers en monteurs hiervan moeten dus gewoon voldoen aan de standaardregels rond koudemiddelregistratie en lekdetectie.
Naar schatting wordt meer dan 80 procent van de markt voor koelinstallaties bediend door twee Amerikaanse grootmachten: Thermo King en Carrier Transicold.
Verbod op koudemiddel R404A?
Een ander onderdeel uit de F-gassenverordening – de aanstaande verbodsbepalingen voor hoog-GWP-koudemiddelen – ‘treft’ de transportsector veel minder. Over minder dan een jaar wordt de toepassing van maagdelijk koudemiddel met een GWP hoger dan 2.500 in veel gevallen verboden. Dat verbod geldt dus ook voor R404A (GWP: 3.922), dat tot enkele jaren geleden ‘first choice’ was voor installaties in koeltrailers. Alleen is aan dit verbod een grenswaarde gekoppeld: het is alleen van kracht bij een koudemiddelvolume met een CO₂-equivalent van meer dan 40 ton. Die grens wordt bij R404A bereikt bij iets meer dan 10 kilogram (40.000 / 3.922 = 10,2), en veruit de meeste mobiele koelsystemen halen dat volume niet. Kortom: het aanstaande R404A-verbod is in de transportsector nauwelijks van toepassing.
Overstap naar lagere GWP
Hoewel het juridisch dus niet nodig lijkt, zijn de twee grootste fabrikanten, Thermo King en Carrier, een paar jaar geleden al afgestapt van R404A. Al een hele tijd was immers duidelijk dat hoog-GWP-koudemiddelen duurder en schaarser worden, en bovendien willen de leveranciers – en hun klanten – aan de vraag naar meer duurzame producten voldoen. “Voor ons was dat reden om een kleine drie jaar geleden, als eerste in de markt, bij vrijwel ons gehele portfolio voor trailers, trucks en bestelauto’s over te stappen van R404A naar R452A”, vertelt Laurent Debias, product management leader EMEA bij Thermo King. “De GWP -waarde daarvan is met 2.142 bijna de helft lager dan die van R404A. Alleen bij onze Frigoblock-systemen (Thermo King werkt samen de Duitse koelunitfabrikant Frigoblock, -red.) gebruiken we geen R452A maar R410A, dat ook een veel lagere GWP-waarde heeft.”
Thermo King doet volgens Debias voortdurend onderzoek naar nieuwe opties. “We zijn eerder van R502 naar R404A gegaan, en de afgelopen jaren dus van R404A naar R452A. We blijven doorontwikkelen om onze klanten de best mogelijke oplossing te bieden. Daarbij zoeken we een delicate balans tussen verschillende factoren, want niet alleen de GWP-waarde is van belang.”
Impact tijdens hele levenscyclus
Met dat laatste bedoelt Debias dat iedere specifieke koudemiddelkeuze invloed heeft op de efficiëntie van het koelsysteem. Daarbij komen verschillende aspecten kijken, legt hij uit: “Ten eerste moeten mobiele koelsystemen goed presteren in uiteenlopende klimaatzones. Trailers rijden bijvoorbeeld vanuit het warme Midden-Oosten naar het koude Noord-Europa, en moeten onder beide omstandigheden optimaal presteren. Andere afwegingen hebben te maken met de LCCP (Life Cycle Climate Performance -red.) en TEWI-waarde van een systeem: wat is de impact van een koudemiddel op het energiegebruik tijdens de hele levenscyclus, en welke gevolgen heeft de koudemiddelkeuze voor de levensduur van de installatie? En dan komt er tot slot nog bij dat de transportsector sterke concurrentie kent. Toepassing van een koudemiddel moet dus ook bedrijfseconomische voordelen bieden.” Volgens Debias biedt R452A op al deze aspecten vooralsnog het beste resultaat. “En het middel heeft nog een voordeel”, vervolgt hij. “Bestaande R404A-machines zijn met minimale aanpassingen geschikt te maken voor dit koudemiddel. Het is dus een relatief eenvoudige en goedkope retrofit.”
“Wat is de impact van een koudemiddel op het energiegebruik tijdens de hele levenscyclus?”
Terugdringen van lekkage
Net als concurrent Thermo King stelt Carrier Transicold de zoektocht naar het optimale koudemiddel centraal. “Daarnaast hebben we veel geïnvesteerd in het lekvrij maken van de circuits”, vertelt Giel Verkamman, managing director Benelux bij Carrier Transicold Benelux. “Het verlagen van de GWP is één ding, maar als je lekkage weet te voorkomen, biedt dat uiteindelijk de beste klimaatbescherming.” Sinds de introductie van het Vector-koelmachineplatform in 1999 gebruikt Carrier in plaats van een open systeem een hermetisch gesloten systeem, waarbij het koudecircuit is gescheiden van het aandrijfgedeelte, dus de motor. “Sindsdien hebben we veel minder lekkages, en we werken er continu aan om het risico op lekkage verder terug te dringen. Denk daarbij aan technische ontwikkelingen zoals microchannelwarmtewisselaars, of onze E-technologie waardoor er geen slijtagegevoelige onderdelen zoals een shaftshield of clutches meer worden gebruikt.”
CO₂ als mogelijk alternatief
Een volgende stap kan volgens Verkamman wellicht de toepassing van koudemiddel CO₂ zijn: “Door van R404A naar R452A over te stappen hebben we flinke milieuwinst geboekt. En als je alleen naar de GWP-waarde kijkt, lijkt CO₂ een heel aantrekkelijk volgend alternatief.” Carrier heeft inmiddels stappen gezet in de richting van marktintroductie van dit natuurlijke koudemiddel. “Die ontwikkeling is begonnen bij de gewone, stationaire koelsystemen van ons zusterbedrijf Carrier Bedrijfskoeling, voor koelcellen in supermarkten”, vertelt Verkamman. “Zes jaar geleden lanceerden we in de containerdivisie de NaturaLine, een elektrische koelmachine die op CO₂ draait. En inmiddels experimenteren we met de toepassing van dit middel in trailermachines. In dat kader loopt er een veldtest in Nederland, waarbij tien trailerkoelmachines zijn gevuld met CO₂. Daarmee onderzoeken we hoe systemen met dat koudemiddel in de praktijk presteren. Als deze pilot succesvol blijkt, kunnen we daarna naar daadwerkelijke marktintroductie toewerken.”
“Als je alleen naar de GWP-waarde kijkt, lijkt CO₂ een heel aantrekkelijk volgend alternatief”
Gevoelig leidingwerk in trailers
Dat Carrier Transicold het koudemiddel CO₂ inmiddels op grote schaal in reefers – of koelcontainers – toepast maar veel voorzichtiger is als het om trailers gaat, heeft volgens Verkamman een goede reden: “De koelmachine van een reefer zit opgesloten in een sterk stalen frame waar nauwelijks beweging in zit”, vertelt hij. “Bij een trailer is dat heel anders. Daar wordt de koelmachine vooraan op de oplegger gemonteerd, en er hangt veel leidingwerk aan. De opleggerbak schuift altijd wat heen en weer, bijvoorbeeld als de chauffeur een rotonde neemt. Een trailerkoelsysteem heeft daardoor met veel meer trillingen te maken dan een reefersysteem, en dat kan funest zijn voor de verbindingen. Vergis je niet, in een multitemperatuursysteem van een trailer is al snel meer dan 10 meter inflexibele koperleiding verwerkt. Doordat CO₂ met een veel hogere drukken werkt dan een HFK zoals R452A kan ieder haarscheurtje daarin funest zijn.”
‘We koelen om producten in de juiste kwaliteit aan de consument te kunnen aanbieden’.
‘Het belang van bedrijfszekerheid’
Volgens Verkamman is de terughoudendheid waarmee naar CO₂ wordt gekeken daarom vooral ingegeven door het belang van bedrijfszekerheid: “Voor ons staat voorop dat we de klant de zekerheid van een optimaal fungerende installatie bieden. Voor het klimaat is het veel minder erg als een laag-GWP-koudemiddel zoals CO₂ uit de installatie lekt. Maar het leidt er bij zo’n koudemiddel wel toe dat de machine volledig stilvalt, en bij geconditioneerd vervoer van bederfelijke producten is dat een zakelijk drama. We moeten dus 100 procent zeker zijn dat een CO₂-installatie betrouwbaar is voordat we erop doorontwikkelen, zeker gezien het feit dat zo’n installatie een ander systeemontwerp vergt en relatief duur is. Het respecteren van de koudeketen is voor ons een belangrijke factor. We koelen immers om producten in de juiste kwaliteit aan de consument te kunnen aanbieden, en om ‘food waste’ te voorkomen of in ieder geval zo beperkt mogelijk te houden.”
Transkritische grens van CO₂
Ook Thermo King kijkt met een voorzichtig oog naar natuurlijke koudemiddelen. “Natuurlijk heeft CO₂ een zeer aantrekkelijke GWP van 1”, aldus Laurent Debias. “Maar net zoals ik eerder vertelde over onze afwegingen rond koudemiddelen, geldt ook hierbij de vraag welke impact het koudemiddel heeft op energiegebruik en efficiëntie. Met het oog op dat laatste brengt CO₂ een eigen uitdaging met zich mee, vooral bij toepassing in warme gebieden”. Met dat laatste doelt Debias op de transkritische grens van CO₂: bij buitentemperaturen boven de +/- 31 °C verandert de manier waarop het koudemiddel condenseert, en dat heeft gevolgen voor de energie-efficiëntie van de installatie.
Indirect open circuit
Thermo King ziet CO₂ daarom voorlopig niet als alternatief voor gangbare ‘gesloten’ systemen. “We zetten het middel wel al in bij ons CryoTech-portfolio”, stelt Debias. “Deze machines hebben een indirect open circuit met vloeibare CO₂. In tegenstelling tot een volledig open systeem komt daarbij geen kooldioxide in de laadruimte. In plaats daarvan zorgt een gesloten verdamper met ventilatoren ervoor dat de lucht in de trailer afkoelt. Het in de verdamper gasvormig geworden koudemiddel wordt vervolgens buiten vrijgelaten, in de atmosfeer. Dat laatste gebeurt zonder dat het een extra bijdrage aan het broeikaseffect levert, omdat we alleen ‘rest’-CO₂ gebruiken die eerder is afgevangen bij industriële processen.”
> Leestips:
Slim transport en opslag voor perfecte bananen
China ontwikkelt spoorwegnetwerk voor koeltransport.
Innovatieve Star Cool Integrated containers houden bananen vers tijdens transport over zee.
‘Internet of Things’ doet intrede bij gekoeld zeetransport.