Compressoren met natuurlijke koudemiddelen: wat zijn de trends?

2 december 2021

De markt van compressoren is in beweging. Dat komt onder meer door de vraag naar industriële warmtepompen met grote vermogens en het maken van hoge temperaturen. Een andere ontwikkeling komt door de opmars van koudemiddel CO₂. Daarvoor komen steeds meer compressoren op de markt, zo maakt een rondje langs fabrikanten en een leverancier duidelijk.

Tekst: Martijn Louws

 

 

• GEA
Warmtepompcompressoren: groter en met hogere temperaturen
Het klimaat en daarbij het terugdringen van de CO₂-uitstoot staat hoog op de agenda van de EU, de VN en bedrijven. Ook GEA neemt hier zijn verantwoordelijkheid en vertaalt dit in het visie-statement ‘Engineering for a better world’. “Een voorbeeld hiervan zijn onze duurzame koude- en warmte-oplossingen. We kijken hierbij hoe die efficiënter en milieuvriendelijker kunnen worden ingericht. Dat betekent soms dat de oude en inefficiënte met fossiele brandstoffen gestookte stoomketel eruit gaat en wordt vervangen door een warmtepomp die in het ideale geval draait op wind- of zonne-, of andere groene energie”, vertelt Pieter Makkinga, Product Manager bij GEA Refrigeration Netherlands.

Opkomst van district heating
GEA begeeft zich met zijn eigen lijn warmtepompen en compressoren ook op die markt. “De eerste stap was een compressor die met 39 bar een condensatietemperatuur haalde van 70 °C. Nu komen we met een hogedruk-compressor van 63 bar”, aldus Makkinga. Dat is de nieuwe Grasso V XHP-zuigercompressor, die GEA in staat stelt met zijn ammoniakwarmtepomp (de RedGenium) watertemperaturen te bereiken tot 95 °C. “Vanwege de opkomst van district heating, ofwel verwarming van woonwijken vanuit één centrale installatie, is er veel marktvraag naar grotere capaciteiten. Wij ontwikkelen om die reden naast de compressoren met 4, 6 en 8 cilinders ook een compressor met 10 cilinders, waardoor installaties van meer dan een megawatt tot de doelgroep gaan behoren.”

Ammoniak en water
Als het om het koudemiddel gaat, zijn volgens hem natuurlijke koudemiddelen de toekomst. “Met name ammoniak en CO₂. Voor de industriële toepassing met grotere capaciteiten vraagt dat wel om industriële compressoren die kunnen omgaan met deze capaciteiten en koudemiddelen”, aldus Makkinga. Hij ziet daarnaast dat er ook veel wordt getest met andersoortige natuurlijke koudemiddelen, zoals bijvoorbeeld propaan en butaan. “Een ander voorbeeld is een proefopstelling met zuigercompressoren met een koudemiddelmix van ammoniak en water. Die mix is wel gevoelig voor de compressor, maar aan de andere kant heeft dit veel efficiëntie-voordelen”, legt Makkinga uit. De meeste huidige producten beperken zich tot 95 °C, maar de warmtevraag in de industrie gaat tot ver boven de 200 °C. Deze warmtevraag is vele malen groter dan de koudevraag. De verwachting van Makkinga is dat richting de toekomst veel spelers zich op deze markt zullen focussen om ook deze warmtevraag met efficiëntere producten te voorzien dan nu gebeurt.

Digitalisering is belangrijke trend
Naast de natuurlijke koudemiddelen ziet Makkinga de digitalisering als een belangrijke trend in de markt van compressoren. “Daar is iedereen mee bezig. Sensoren in de compressorunits verzamelen data en die data wordt naar een cloud gestuurd. Daar komt alles samen en kan de data bijvoorbeeld door middel van ‘artificial intelligence’ worden geanalyseerd en kan men er op allerlei manieren voordeel mee doen.” Die digitalisering heeft ook andere voordelen, volgens Makkinga. “Producten worden complexer, terwijl de kennis hiervan steeds meer afneemt. De digitalisering kan dit probleem deels oplossen met slimme (onderhouds)hulpmiddelen voor engineers.” Een andere trend die Makkinga in de markt ziet ontstaan, is de vraag naar circulariteit van producten. “In hoeverre kan het oude product weer worden hergebruikt? Deze trend zal versterkt worden door de vraag naar duurzame oplossingen.”

 

• Sabroe
Schroefcompressoren voor de grotere vermogens
Ook Sabroe speelt in op de toenemende vraag naar warmtepompen met grote vermogens. Joost van der Gaag van Sabroe: “Dit vraagt uiteraard ook om grotere vermogens (slagvolumes) van de compressor. Sabroe gaat daarom de range hogedruk-schroefcompressoren verder naar boven uitbreiden.” Sabroe is producent van industriële compressoren, waterkoelers en warmtepompen die voornamelijk gebruikmaken van natuurlijke koudemiddelen als ammoniak, propaan en CO₂.

Zuigercompressor bij warmtepomptoepassingen
De fabrikant levert open schroef- en zuigercompressoren, geen scroll. Hogedruk-zuigercompressoren heeft Sabroe al enige tijd en deze range gaat van circa 300 kW tot en met 1.500 kW verwarmingscapaciteit, en tot heet water van 90 °C. Deze compressoren worden veelal in warmtepompen om de industrie toegepast, waar de capaciteitsvraag vaak relatief beperkt is. “Bijkomend voordeel van een zuigercompressor bij warmtepomptoepassingen is dat hij vaak een beter rendement heeft dan een schroefcompressor, zeker wanneer in deellast wordt gedraaid”, stelt Van der Gaag.

Grote vermogens: schroefcompressoren
Wanneer er grotere capaciteiten worden gevraagd, bijvoorbeeld bij stadsverwarmingsprojecten, is het toepassen van schroefcompressoren echter de meest logische keuze. “Schroefcompressoren kunnen gewoonweg grotere vermogens leveren. Er zouden anders heel veel zuigercompressoren nodig zijn, wat qua investering niet interessant is. Ook hebben schroefcompressoren minder vaak onderhoud nodig, wat een belangrijke factor kan zijn bij zo’n project.”

Compressoren met grote capaciteit
De vraag naar compressoren met een echt grote capaciteit neemt toe. Bij industriële warmtepompen gaat het dan om 2 tot 5 megawatt, en soms zelfs daarboven, zoals voor stadsverwarming. “En voor de industrie. Die vraagt wel om steeds hogere temperaturen, zelfs tot boven de 100 °C. Die trend is duidelijk waarneembaar. De komende jaren zullen waarschijnlijk warmtepompen en compressoren worden ontwikkeld die aan die vraag kunnen voldoen”, zegt Van der Gaag.

 

• Bitzer: Inspelen op marktontwikkeling zoals toename CO₂
Compressorfabrikant Bitzer speelt in op de groeiende belangstelling voor CO₂ als koudemiddel. Voor veel installateurs is dit een logische stap vanwege de terugfasering van HFK’s . “Ze verwachten minder last te hebben van wet- en regelgeving dan bij bijvoorbeeld ammoniak”, zegt Ruud van Dissel van Bitzer. Volgens hem ontwikkelt Bitzer continu producten in lijn met trends in de markt. “We lopen voorop richting natuurlijke koudemiddelen, maar eveneens met andere, nieuwe, chemische koudemiddelen. Een voorbeeld is onze nieuwe CO₂-compressor, een 8-cilinder zuigercompressor met een groter slagvolume van circa 100 m³/hr. En we ontwikkelen momenteel een schroefcompressor voor NH₃, met een slagvolume van 2.000 m³/hr.” Bij de toepassing van NH₃ zijn volgens Van Dissel minder compressoren nodig dan bij CO₂ en zijn schroefcompressoren favoriet. “Dankzij het grotere slagvolume kan het aantal benodigde compressoren beperkt blijven. Bovendien blijft het energetische aspect van groot belang, en kleine(ere) compressoren hebben veelal een minder goed rendement.”

Welke passen het beste?
Vanwege de groei in installaties met natuurlijke koudemiddelen als CO₂, propaan en ammoniak, ligt daar de focus bij de productontwikkeling van Bitzer. “We kijken goed welke compressoren het best geschikt zijn voor de uiteenlopende installaties: zuiger, schroef of scroll. Schroef is geschikt voor de hogere volumes, zuiger juist voor de wat kleinere volumes. De supermarkten in de Benelux bijvoorbeeld zijn gezien hun afmetingen en de benodigde capaciteiten uitstekend geschikt voor CO₂ met zuigercompressoren”, aldus Van Dissel.

Uitgebreide serviceorganisatie
Naast het ontwikkelen van nieuwe compressoren die energetisch optimaal werken en eveneens energetisch zo optimaal mogelijk kunnen worden geïntegreerd in installaties, heeft Bitzer een uitgebreide serviceorganisatie, genaamd Green Point. Hier kunnen compressoren worden gerepareerd. “Bovendien behoort herfabricage tot de mogelijkheden. “Grondstoffen worden schaarser en duurder, reden voor ons om te kijken waar we onderdelen kunnen hergebruiken. Dat doen we in onze Green Point-vestigingen, waarvan er volgend jaar één opent in Nederland. Hier worden compressorreparaties en -revisies uitgevoerd”, zegt Van Dissel.

• Centercon/Dorin
Compressor specifiek ontwikkeld voor CO₂
Centercon is als groothandel en leverancier van diverse merken CO₂-compressoren al jaren nauw betrokken bij de ontwikkelingen in onder meer de retailsector. De opmars van CO₂-koelingen in de supermarktwereld zorgde de afgelopen jaren voor een veranderende vraag, ook als het gaat om compressoren, vertelt sales- en accountmanager Jos Nugteren van Centercon. Volgens hem spelen nagenoeg alle compressorfabrikanten hierop in, waaronder Dorin, waarvan Centercon leverancier is. Centercon is specifiek over dit merkt geïnterviewd.
“Wij leveren veel Dorin CO₂-compressoren voorzien van specifieke technologieën voor dit koudemiddel, die uitermate goed functioneren. De drukken en temperaturen bij CO₂ zijn niet te vergelijken met die van synthetische koudemiddelen. Om die reden heeft Dorin de filosofie dat een specifieke CO₂-compressor noodzakelijk is. Daarom is er bij de ontwikkeling goed gekeken naar technieken die bij verbrandingsmotoren worden toegepast.”

Vraag naar grote slagvolumes
Aangezien het toepassen van CO₂ in industriële installaties een enorme vlucht neemt, groeit de vraag naar grote slagvolumes. Ook hierin voorziet Dorin. Momenteel is de grootste compressor van Dorin 80 pk sterk; hij levert 125 kilowatt koelvermogen bij -10 °C. En voor het vriezen gaat het om 60 pk en 125 kilowatt koelvermogen bij -40 °C. Daarmee is het einde nog niet in zicht; er wordt al druk gewerkt aan compressoren tot 180 pk.

Aangepaste compressor
Volgens Nugteren werd door fabrikanten voorheen nog weleens een aangepaste compressor voor synthetische koudemiddelen ingezet voor CO₂, maar komen ze daar nu van terug. “Het gaat meer de industriële kant op, en het moet specifieker. Gewoonweg omdat de markt vraagt om betrouwbare installaties. Dat geldt niet alleen voor de supermarkten, maar ook voor distributiecentra, vleesverwerkende bedrijven en de agrarische sector.”

Hogere drukken en temperaturen
Volgens Nugteren kiezen zij steeds vaker voor CO₂ DX- en pompsystemen in plaats van voor ammoniak­installaties. De reden? “Qua installatie en onderhoud is CO₂ toegankelijker. En wellicht speelt de iets soepelere wet- en regelgeving ook een rol.” CO₂ is wellicht makkelijker toepasbaar voor installateurs, maar het brengt aan de andere kant wel hogere drukken en temperaturen met zich mee. Dat vraagt om extra aandacht bij de keuze voor de compressoren, licht Nugteren toe. “Het gaat dan vooral om de oliehuishouding en smering. De constructie van drijfstangen, zuigers en zuigerpennen is ten opzichte van een compressor voor synthetische koudemiddelen totaal anders. Wat dat betreft lijkt een specifieke CO₂-compressor veel meer op een industriële compressor.”