In
Zusammenarbeit mit der kalifornischen Hanabi Lager Company
prüft
Pro Refrigeration die Machbarkeit eines CO₂-Kaltwassersatzes (R744) für kleine Brauereien und ermittelt dessen potenzielle Kapitalrendite (ROI), indem es mit einem bei RD Winery betriebenen R454C-Kaltwassersatz verglichen
wird.
Pro Refrigeration installierte in der Hanabi-Anlage im Napa Valley ein CO₂-System mit einer Leistung von rund 20,8 TR (73 TR), das von zwei 25-HP-Dorin-Verdichtern angetrieben wird. Die im Mai in Betrieb genommene Anlage erzeugt Eiswasser mit einer Temperatur von 32 °F (0 °C) und hält einen Glykolvorrat auf einer Temperatur zwischen 18 und 25 °F (−8 und −4 °C) aufrecht, wobei die Wärmerückgewinnung Wasser mit einer Temperatur von bis zu 180 °F für die Brauverfahren und die Reinigung bereitstellt. Der Testbetrieb, der ursprünglich Ende Oktober enden sollte, wird nun bis Januar 2027 verlängert, um dem Produktionsplan der Brauerei Rechnung zu tragen und zusätzliche Zeit für die Datenerfassung zu gewinnen.
„Da wir sowohl Kühl- als auch Heizbedarf haben, waren wir sehr daran interessiert, mit Pro und deren CO₂-System zusammenzuarbeiten, um die Abwärme – die bei anderen Kaltwassersätzen in der Regel einfach in die Atmosphäre abgegeben wird – zur Erzeugung von Warmwasser zu nutzen“, sagte Nick Gislason, Inhaber und Gründer von Hanabi Lager. „Andernfalls müssten wir fossile Brennstoffe zur Warmwasserbereitung einsetzen.“
Pro Refrigeration entwickelte 2021 mit Unterstützung des südafrikanischen Beratungsunternehmens Future Green Now seinen ersten CO₂-Kaltwassersatz für die Prozesskühlung und Warmwassererzeugung. Nach Tests des Geräts auf einem kalifornischen Milchviehbetrieb brachte das Unternehmen seinen 100-HP-ProGreen-CO₂-Kaltwassersatz mit einer Kühlleistung von bis zu 1.829.000 BTUH (152,5 TR/536 kW) auf den Markt.
Anlagenentwicklung: Die Brauerei bietet Pro Refrigeration die Möglichkeit, neue CO₂-Anlagen zu entwickeln, darunter ein auf die Brauindustrie zugeschnittenes Gerät mit geringerer Leistung.
- Im Gegensatz zu Milchviehbetrieben mit wiederkehrenden Lastprofilen unterliegen Brauereien stark schwankenden, sich rasch ändernden Heiz- und Kühllasten, was Herausforderungen hinsichtlich der Durchflussregelung und der Standby-Zeiten des Systems mit sich bringt.
- Das neue Gerät verfügt über einen Thermaline-Plattenwärmetauscher mit Dichtungen, der es der Brauerei ermöglicht, Entkalkungschemikalien zur hygienischen Reinigung durch das Gerät zirkulieren zu lassen, ohne es zerlegen zu müssen. Pro Refrigeration bietet den hygienischen Wärmetauscher nun als Standard-Upgrade für alle seine Kaltwassersätze an.
- Pro Refrigeration hat zudem ein neues Pad-Design mit einer feuchten Netzoberfläche integriert, um die in den adiabatischen Gaskühler eintretende Umgebungsluft vorzukühlen.
Die Leistung: Basierend auf knapp einer Woche Betriebsdaten des CO₂-Kaltwassersatzes meldete Pro Refrigeration Mitte August einen COP von 3,65 bei einer durchschnittlichen Umgebungstemperatur von 70 °F (21 °C).
- Das System erzeugte eine Gesamtkühlleistung von 250.000 BTUH (20,8 TR/73 kW) und ermöglichte damit die gleichzeitige Kühlung von neun Tanks mit jeweils einer Biercharge von 7 bbl (217 gal/819 l) von 50 auf 43 °F (10 auf 6 °C), so Sergio Romero, Kältetechniker bei Pro Refrigeration.
- Ohne das System in den Heizbetrieb umzuschalten, verfügte es über 327.000 BTUH (27,3 TR/96 kW) verfügbare Wärmerückgewinnungskapazität, mit der 474 gal (1.794 l) Wasser pro Stunde von 71 auf 154 °F (22 auf 68 °C) erwärmt werden konnten. Dies basiert auf einem Betrieb des Gaskühlers bei einer Einlasstemperatur von 163 °F (73 °C) und einer Auslasstemperatur von 77 °F (25 °C).
- Angesichts der potenziellen Heizleistung des Systems plant Gislason laut Jim Weatherwax, Regionalverkaufsleiter bei Pro Refrigeration, die 60 bbl (1.860 gal/7.040 l) großen Tanks durch 200 bbl (6.200 gal/23.500 l) große Tanks zu ersetzen. Dadurch werde „genügend Warmwasser für die gesamte Anlage erzeugt“, fügte Weatherwax hinzu.
Anmerkungen zum Vergleich: Hanabi Lager und RD Winery sind in denselben Gemeinschaftsräumen tätig, die von mehr als einem Dutzend Bier-, Apfelwein- und Weinproduzenten gemeinsam genutzt werden. Das CO₂-System wurde zwei Wochen nach dem R454C-Kaltwassersatz installiert.
- Das CO₂-System kostet etwa 100.000 US-Dollar (85.800 Euro) mehr als die R454C-Anlage.
- Allerdings liefert der R454C-Kaltwassersatz kein Warmwasser. Das synthetische System arbeitet laut Jim VanderGiessen Jr., Mitbegründer und CEO von Pro Refrigeration, nicht bei einer ausreichend hohen Temperatur, um eine effektive Abwärmerückgewinnung zu ermöglichen.
- In den kommenden Monaten wird im Rahmen des Versuchs der Stromverbrauch der beiden Systeme beim Kühlen desselben Wassertanks direkt verglichen. „Wie stark unterscheidet sich die Effizienz eines CO₂-Kaltwassersatzes im Vergleich zu einem synthetischen System, gemessen in Kilowatt Kühlleistung pro Kilowatt Strom?“ Diese Frage wird Gislason regelmäßig gestellt, und er möchte sie mit konkreten Daten beantworten.
Zitat: „Die Leistung lässt sich anhand des Kilowattverbrauchs eindeutig nachvollziehen“, sagte Gislason. „Unsere Umgebungsverluste sind im Verhältnis zum Produktionsbedarf relativ gering. Das gibt mir die Gewissheit, dass das System nicht unnötig viel Strom verbraucht.“
„Die Leistung lässt sich anhand des Kilowattverbrauchs eindeutig ablesen. Unsere Umgebungsverluste sind im Verhältnis zum Produktionsbedarf relativ gering.“ Nick Gislason, Inhaber und Gründer von Hanabi Lager
