In
collaborazione con la californiana Hanabi Lager Company, Pro Refrigeration sta valutando la fattibilità di un refrigeratore a CO₂ (R744) per piccoli birrifici e ne sta determinando il potenziale ritorno sull’investimento (ROI), confrontandolo con un refrigeratore a R454C in funzione presso la RD Winery.
Pro Refrigeration ha installato un impianto a CO₂ da circa 20,8 TR (73 TR), alimentato da due compressori Dorin da 25 HP, presso lo stabilimento di Hanabi nella Napa Valley. L’impianto, messo in funzione a maggio, produce acqua ghiacciata a 32°F (0°C) e mantiene un serbatoio di glicole a una temperatura compresa tra 18 e 25°F (da −8 a −4°C), mentre il sistema di recupero del calore fornisce acqua fino a 180°F per i processi di produzione e sanificazione del birrificio. La fase di prova, originariamente prevista per concludersi alla fine di ottobre, sarà ora prorogata fino a gennaio 2027 per adeguarsi al programma di produzione del birrificio e consentire un periodo di tempo aggiuntivo per la raccolta dei dati.
«Poiché abbiamo esigenze sia di raffreddamento che di riscaldamento, eravamo davvero interessati a collaborare con Pro e al loro sistema a CO₂ per recuperare il calore residuo – che, con altri refrigeratori, viene solitamente semplicemente rilasciato nell’atmosfera – e utilizzarlo per produrre acqua calda», ha affermato Nick Gislason, proprietario e fondatore di Hanabi Lager. «Altrimenti dovremmo ricorrere ai combustibili fossili per produrre acqua calda».
Pro Refrigeration ha sviluppato il suo primo refrigeratore a CO₂ per il raffreddamento di processo e la produzione di acqua calda nel 2021, con il supporto della società di consulenza sudafricana Future Green Now. Dopo aver testato l’unità in un allevamento da latte in California, l’azienda ha lanciato il suo refrigeratore a CO₂ ProGreen da 100 HP, con una capacità di raffreddamento fino a 1.829.000 BTUH (152,5 TR/536 kW).
Sviluppo delle apparecchiature: il birrificio rappresenta un’opportunità per Pro Refrigeration di sviluppare nuove apparecchiature a CO₂, tra cui un’unità di capacità ridotta su misura per l’industria della birra.
- A differenza degli allevamenti da latte, caratterizzati da profili di carico ripetibili, i birrifici sono soggetti a carichi di riscaldamento e raffreddamento altamente variabili e in rapida evoluzione, il che comporta sfide per il controllo della portata e i tempi di standby dell’impianto.
- La nuova unità è dotata di uno scambiatore di calore a piastre con guarnizioni Thermaline, che consente al birrificio di far circolare al suo interno prodotti chimici anticalcare per la pulizia sanitaria senza doverlo smontare. Pro Refrigeration offre ora lo scambiatore di calore sanitario come aggiornamento standard su tutte le sue linee di refrigeratori.
- Pro Refrigeration ha inoltre integrato un nuovo design del pannello con una superficie a rete bagnata per preraffreddare l’aria ambiente in entrata nel raffreddatore adiabatico a gas.
Le prestazioni: sulla base di dati operativi reali raccolti in poco meno di una settimana per il refrigeratore a CO₂, Pro Refrigeration ha riportato un COP pari a 3,65 a metà agosto, con una temperatura ambiente media di 70 °F (21 °C).
- Il sistema ha prodotto una potenza frigorifera totale di 250.000 BTUH (20,8 TR/73 kW), consentendo il raffreddamento simultaneo di nove serbatoi, ciascuno contenente un lotto di birra da 7 bbl (217 gal/819 L), da 50 a 43 °F (da 10 a 6 °C), secondo quanto riferito da Sergio Romero, ingegnere frigorista presso Pro Refrigeration.
- Senza commutare l’impianto in modalità riscaldamento, disponeva di 327.000 BTUH (27,3 TR/96 kW) di capacità di recupero di calore disponibile, con la possibilità di riscaldare 474 gal (1.794 L) di acqua all’ora da 71 a 154 °F (da 22 a 68 °C). Tale dato si basa sul funzionamento del raffreddatore di gas con una temperatura in ingresso di 163 °F (73 °C) e una temperatura in uscita di 77 °F (25 °C).
- Grazie alla potenziale capacità di riscaldamento del sistema, Gislason intende sostituire i serbatoi da 60 bbl (1.860 gal/7.040 L) con serbatoi da 200 bbl (6.200 gal/23.500 L), secondo quanto riferito da Jim Weatherwax, responsabile regionale delle vendite presso Pro Refrigeration. In questo modo si «produrrà acqua calda a sufficienza per l’intera struttura», ha aggiunto Weatherwax.
Note comparative: Hanabi Lager e RD Winery operano nello stesso spazio comune condiviso da oltre una dozzina di produttori di birra, sidro e vino. L’impianto a CO₂ è stato installato due settimane dopo il refrigeratore a R454C.
- Il sistema a CO₂ costa circa 100.000 dollari (85.800 euro) in più rispetto all’unità a R454C.
- Tuttavia, il refrigeratore a R454C non fornisce acqua calda. Secondo Jim VanderGiessen Jr., cofondatore e amministratore delegato di Pro Refrigeration, il sistema a refrigerante sintetico non funziona a una temperatura sufficientemente elevata per consentire un efficace recupero del calore residuo.
- Nei prossimi mesi, la sperimentazione metterà a confronto diretto il consumo di energia elettrica dei due sistemi durante il raffreddamento dello stesso serbatoio d’acqua. «Quanto differisce l’efficienza di un refrigeratore a CO₂ rispetto a uno sintetico in termini di kilowatt di raffreddamento per kilowatt di energia elettrica?» È una domanda che Gislason riceve regolarmente e alla quale desidera rispondere con dati concreti.
Citazione: «Le prestazioni mostrano un quadro chiaro dal punto di vista del consumo in kilowatt», ha affermato Gislason. «Le nostre perdite ambientali sono relativamente contenute rispetto alle esigenze di produzione. Ciò mi dà la certezza che il sistema non stia consumando inutilmente grandi quantità di elettricità».
«Le prestazioni tracciano un quadro chiaro a partire dal consumo in kilowatt. Le nostre perdite ambientali sono relativamente modeste rispetto alle esigenze di produzione.» Nick Gislason, proprietario e fondatore di Hanabi Lager
