Optimal styring af køletårne
Køletårne designes som regel ud fra worst-case-forhold, dvs omgivelser med varm og fugtig luft. I alle de tilfælde, hvor omgivelsesluften er koldere/tørrere end designtilstanden, eller hvor det aktuelle kølebehov er mindre end designværdien, har man i princippet en overkapacitet til rådighed. Denne overkapacitet kan udnyttes til energioptimering, fx ved at reducere pumpe- og blæserhastigheden i køletårnet, eller endnu bedre ved at sænke vandtemperaturen i køletårnet og dermed opnå en bedre funktion af den maskine, som køletårnet køler på.
For eksempel får et kompressorkøleanlæg en væsentligt bedre virkningsgrad, hvis kølevandet bliver koldere, og da kompressoranlæggets elforbrug er væsentligt større end køletårnets, slår en ændring meget kraftigere igennem her.
Det er ikke nogen simpel sag at finde det energimæssigt optimale driftspunkt, når kølebehov og omgivelsesbetingelser ændrer sig. Derfor ser man ofte, at styringen indrettes efter faste temperatur-setpunkter, i stedet for at udnytte mulighederne for en reduceret temperatur. Det ses også ofte, at køletårn og kompressoranlæg leveres af hver sin underleverandør, som hver har deres ide om, hvordan det enkelte anlæg styres optimalt. De færreste har dog et velbe-grundet bud på, hvordan det kombinerede anlæg styres energioptimalt.
Projektets mål er derfor at definere og teste energioptimale styringsalgoritmer til forskellige kombinationer af køletårne og deres "kunder".
Formålet med projektet er at forbedre kontrollen med køletårne med henblik på at spare energi. I modsætning til mange andre projekter forsøger dette at optimere både køletårne og det udstyr, der er forbundet med køletårnene. Logikken bag dette er, at udstyrets energiforbrug ofte er knyttet til temperaturen på kølevandet fra køletårnene. Hvis man med andre ord kun ser på køletårnene og forsøger at optimere disses energiforbrug, kan det ende med at føre til et øget forbrug i det tilknyttede udstyr. For at opnå det reelt set lavest mulige energiforbrug er der således behov for en mere holistisk tilgang, hvor energiforbruget i såvel køletårnene som disses "kunder" tages i betragtning.
"Kunderne" er typisk kompressorkølesystemer, hvor kondensatoren på kølesystemet afkøles med vand fra køletårnet. En lav vandtemperatur fører til en lav kondenserings-temperatur og dermed et lavt energiforbrug i kompressorerne. For at opnå en lav vandtemperatur må køletårnets ventilatorer dog køre hurtigt, hvilket fører til et højt energiforbrug på ventilatorerne. Målet er således at finde det optimale driftspunkt for ventilatorerne, hvilket vil give det laveste samlede energiforbrug.
Projektets hovedidé er således at designe og afprøve en kontrolprocedure, der minimerer det samlede energiforbrug for køletårne og "kunderne".
De konklusioner, der indtil videre har kunnet uddrages af projektet, kan opsummeres som følger:
- I teorien kan der opnås betydelige energibesparelser ved optimal styring af køletårne og deres "kunder", især i tilfælde hvor køletårne og "kunderne" kører ved lave belastninger og/eller lav omgivende rumtemperatur.
- Der er blevet designet en optimeringsalgoritme baseret på en simpel matematisk model af køletårnene.
- Mange industrielle operationer kører med fuld belastning 24 timer i døgnet for at udnytte produktionsmaskinerne bedst muligt. I så fald burde der stadig være mulighed for optimering, hvis den omgivende rumtemperatur er lavere end designtemperaturen.
- For kompressorkølesystemer vil optimeringsprocessen være begrænset af, at de fleste kompressorsystemer kræver en vis minimumskondenseringstemperatur for at sikre, at trykket er tilstrækkeligt til, at der kan leveres kølevæske til alle forbrugere. I dette tilfælde styres køletårnets viftehastighed af minimumskondenserings-temperaturen, og det vil derfor ikke være muligt at optimere yderligere.
- I tilfælde af fordampningskoncentrationsanlæg har det ikke været muligt at påvise nogen optimering ved at sænke kølevandstemperaturen. Data tyder på, at kapaciteten faktisk falder i takt med, at kølevandstemperaturen sænkes. Dette er ikke på nogen måde logisk, og det har ikke været muligt at identificere årsagen.
- En række projektpartnere benytter sig allerede af hastighedsregulatorer til ventilatorne i et forsøg på at minimere det samlede energiforbrug. Sådanne regulatorer er tilgængelige til brug på "simple" systemer, hvilket vil sige systemer, hvor alle køletårne kører parallelt med samme ventilatorhastighed og således reelt fungerer som ét stort køletårn.
- Analyserne viser et betydeligt potentiale for energibesparelser hos én af partnerne, som således har muligheden for en efterfølgende afprøvning i praksis.
Key figures
Kategori
Deltagere
| Partner | Tilskud | Eget bidrag |
|---|---|---|
| DAKA | ||
| Vestas Industrial Cooling | ||
| ARLA FOODS AMBA | ||
| ARLA FOODS AMBA | ||
| Arla Brabrand | ||
| Region Syddanmark | ||
| Ørsted A/S |
