Kosten senken in der Lebensmittelkühlung

Die Supermarktkette Aspiag (Austria Spar International AG), der Regeltechnikanbieter Carel und der italienische Kältefachbetrieb FriulFrigo haben in einem Projekt ihre Kompetenzen vereint, um auf wissenschaftlicher Basis zu ermitteln, wie weit der Energieverbrauch in der Lebensmittelkühlung eines modernen, „grünen“ Supermarktes gesenkt werden kann. Als Hauptziel wollte die Studie im Interesse von Aspiag Service die Extrakosten und Amortisationszeiten der derzeit am Markt verfügbaren elektronischen Energiesparlösungen berechnen, die im seit November 2009 bestehenden Eurospar-Supermarkt von Azzano Decimo in der nordostitalienischen Provinz Pordenone installiert sind. So wurde gemessen, wie und wie viel jede einzelne Anlagenregelungslösung zur Einsparung beiträgt und welche Auswirkung die kombinierte Verwendung der verschiedenen Lösungen auf eine betriebene Anlage hat. Das strenge Test-in-Field-Protokoll des Thermodynamiklabors von Carel ermöglichte die Erfassung einer relevanten und signifikanten Datenmenge zu verschiedenen Jahreszeiten und in unterschiedlichen Betriebsmodi.

Den drei derzeit in der Gewerbekälte verwendeten Regeltechniken wurden drei Supermarkttypen zugeordnet: traditionell, fortschrittlich und exzellent.

Traditioneller Supermarkt

Als typischer „traditioneller“ Supermarkt wurde eine Installation mit mechanischen Thermostatventilen, zwei Verbundkälteanlagen mit Verdichtern ohne Leistungs- oder Drehzahlregelung und ohne besondere Drucksollwertregelungsvorkehrungen gewählt.

Fortschrittlicher Supermarkt

Im fortschrittlichen Supermarkt wurden in den Kühlstellen elektronische Regelungslösungen wie die elektronischen Expansionsventile installiert. Die Drehzahlregler wurden für die Regelung der Verdichterdrehzahl in den Verbundkälteanlagen eingesetzt.

Da die elektronischen Ventile mit variablen Drucksprüngen arbeiten, kann in den kalten Monaten ein niedriger Verflüssigungsdruck vorteilhaft genutzt werden. Der Drehzahlregler ermöglicht eine stufenlose und präzise Saugdruckregelung.

Exzellenter Supermarkt

Für die Realisierung des „exzellenten“ Supermarktes wurden einige Anlagenbetriebsänderungen zur Steigerung der Energieeffizienz angebracht. Es wurde eine Realanlage gewählt, in der detaillierte Stromverbrauchsmessungen durchgeführt werden konnten, um die Energieeinsparung im Zusammenhang mit den angewandten technologischen Verbesserungen zu berechnen:

› frei schwankender Saugdruck;

› intelligente Antibeschlagheizungsregelung;

› optimierte „Skip Defrost“-Abtauungen.

Wichtig bleibt anzumerken, dass der Einsatz von Technologien, die den „fortschrittlichen“ Supermarkt vom „exzellenten“ Supermarkt unterscheiden, prozentmäßig sehr geringe Zusatzkosten mit sich bringt. Der frei schwankende Saugdruck ist eine Zusatzfunktion des „PlantVisorPRO-Supervisors“ von Carel; bei der Wahl der „MPXPro“-Steuerung für die Kühlstellen gehören die Abtauüberspringung „Skip Defrost“ und die autoadaptive Antibeschlagheizungsregelung zu den Funktionen, die nur aktiviert und konfiguriert werden müssen – praktisch zu Nullkosten.

Prüfmethode

Die Prüfmethode zielte darauf ab, möglichst vergleichbare Daten zu erlangen. Als Bezug wurde der Betrieb des „fortschrittlichen“ Supermarktes verwendet: Alle Kälteanlagen wurden mit elektronischen Expansionsventilen ausgerüstet, die Verbundanlagen mit Drehzahlreglern auf dem ersten Verdichter. Die Verflüssigung konnte auch in der kalten Saison außentemperaturgeführt geregelt werden. Die Parameter der elektronischen Steuerungen, die nicht von den verschiedenen Betriebstechnologien abhängig waren, wurden konstant beibehalten, um eine direkte Entsprechung der getesteten Funktion mit der Energieeinsparungsquote zu erlangen. Die Verbundkälteanlagen wurden mit den gleichen Verflüssigungssollwerten betrieben. Die Tests erstreckten sich über diverse Monate, wobei der Betrieb des „fortschrittlichen“ Supermarktes mit jenem des „exzellenten“ Supermarktes wöchentlich abgewechselt wurde. Es wurden Perioden gewählt, die aus der Sicht der Außenklimabedingungen vergleichbar waren, um alsdann die Energieeinsparung zu berechnen. Die Messproben wurden alle fünf Minuten entnommen. Mit aktiver frei schwankender Saugdruckregelung (floating suction) wird der Verdampfungsdruck in Abhängigkeit der nötigen Leistung optimiert (Tag/Nacht, Sommer/Winter); somit wird bei der Verbundkälteanlage immer nur die unbedingt nötige Leistung angefordert. Im Laufe von sechs Tagen konnten bis zu sieben Abtauungen vermieden werden.

Durch die Wahl von Perioden mit nahezu konstanter Außentemperatur konnten punktuelle Vergleiche zwischen dem „fortschrittlichen“ und dem „verbesserten“ Betrieb gezogen werden. Die Winterdaten fielen aufgrund einer anderen Wirksamkeit des frei schwankenden Saugdrucks und einer anderen Raumfeuchte besser als die Sommerdaten aus.

Schlussfolgerungen

Zu den interessantesten Ergebnissen gehört, dass infolge einer sorgfältigen Wahl der Bauteile und einer optimalen Anlagenrealisierung bedeutende Energieeinsparungen auch bei begrenzten Investitionen und niedrigen Zusatzkosten erzielt werden können. Die Wahl des Überganges von einem „traditionellen“ Supermarkt zu einem „fortschrittlichen“ Supermarkt bringt die Installation von elektronischen Ventilen mit den entsprechenden Kühlstellensteuerungen und von Verdichter-Drehzahlreglern in den Verbundkälteanlagen mit sich.

Diese Wahl impliziert somit Investitionskosten, die sich durch die Stromkosteneinsparung in Höhe von 20 % rechtfertigen. Ausgehend von dieser Lösung, die an und für sich schon fortschrittlich ist, lässt der „exzellente“ Supermarkt eine zusätzliche 10-15 %ige Einsparung praktisch zu Nullkosten zu, da diese Technologien in den „MPXPRO“-Steuerungen von Carel bereits implementiert sind, oder weil es sich um zusätzliche Plug-ins des „PlantVisorPRO-Supervisors“ von Carel handelt.