De kunst van het koelen

Tijdens een conferentie in de Rwandese hoofdstad Kigali heeft een groot aantal landen afgesproken het gebruik van synthetische koudemiddelen - zogeheten HFK’s - af te bouwen. De op het terugdringen van broeikasgassen gerichte afspraak is begin 2017 ingegaan. Twee jaar later is in Parijs het internationale klimaatakkoord gesloten, met opnieuw maximale aandacht voor het tegengaan van broeikasgassen. De vertaling van beide akkoorden in daden heeft echter op zich laten wachten. Binnen de Europese Unie is bijvoorbeeld pas sinds maart 2024 strikte wetgeving van kracht om de HFK’s uit te faseren. Dit betekent onder meer dat in de zuivelketen vertrouwde koelmiddelen als R404A en R134a (twee soorten fluorkoolwaterstof) hun definitieve einddatum naderen.

Natuurlijke alternatieven

Peter Donkers was tot voor kort directeur van het in de zuivelsector bekende bedrijf Voets & Donkers Koeltechniek. Het Brabantse bedrijf is recent overgenomen door SPIE, Europees marktleider op het gebied van multitechnische dienstverlening. Als oude rot in het vak is Donkers daar nu verkoopdirecteur. “In de jaren negentig begon het met de CFK’s, de chloorverbindingen die werden verboden en vervangen door HFK’s”, herinnert hij zich. “Nu moeten de HFK’s plaatsmaken voor natuurlijke alternatieven. Dat zijn ammoniak, kooldioxide (CO₂) en in mindere mate ook propaan.” Zijn die natuurlijke middelen milieuvriendelijk? Donkers: “Niet per se, maar wel veel minder schadelijk dan HFK’s. En ook beter voor het milieu dan een serie nieuw ontwikkelde synthetische koudemiddelen, bekend als HFO’s. Die vallen onder PFAS, wat maakt dat ze in veel landen meteen al onder vuur zijn komen te liggen omdat ze kankerverwekkend kunnen zijn. Wij werken er niet mee.”

Alles in één

Het vervangen van HFK’s door natuurlijke stoffen is al enkele jaren gaande, vertelt Donkers: “Veel grote bedrijven maakten die overstap al, anderen stellen de investering nog wat uit.” Vanaf 2030 zijn HFK’s in Nederland niet meer toegestaan. Die stip op de horizon is één van de redenen dat na de grote, kapitaalkrachtige concerns inmiddels ook de middelgrote ondernemingen willen investeren in alternatieven. Een andere, zeker zo belangrijke reden is de onzekerheid over de energiemarkt. Sinds de turbulentie van de afgelopen jaren met hoge energieprijzen is er veel belangstelling voor een nieuwe generatie thermische energiecentrales, zegt Donkers. “Deze installaties maken een ‘slim’ en samenhangend geheel van koelen en verwarmen mogelijk. Lucht- en waterkoeling, vriezen, vloer- en ruimteverwarming en hoogwaardige warmte om bijvoorbeeld te pasteuriseren: deze machines kunnen het allemaal. Alles tussen de -50 en +95 graden past dan in één systeem. Alleen stoomproductie ontbreekt nog in het pakket, maar dat zit er ook aan te komen.”

Slim combineren

De nieuwe alleskunners geven bedrijven de kans om alle aspecten van hun energiehuishouding op elkaar af te stemmen. Warmte of koude die bij het ene proces vrijkomt, kan vaak elders weer worden ingezet. Donkers: “In combinatie met een passend energiecontract kun je ook energie en dus kosten besparen door vooruit te plannen. Als je weet dat je gekoeld water nodig hebt, kun je het koelproces in gang zetten op een moment dat energie goedkoop is. Wie dat slim managet, kan forse bedragen besparen.”

Dat merken ze bij Voets & Donkers: “We verkopen steeds meer van dit soort systemen, zeker ook binnen de foodindustrie.” Donkers, als ingenieur gespecialiseerd in scheikundige- en bioprocestechnologie, wijst daarnaast nog op de mogelijkheid om met de moderne installaties op aardgas te besparen. “Met de nieuwe warmtepomp- en koelinstallaties kun je meer dan honderd procent rendement bereiken”, stelt hij. “Doordat het systeem koelen en verwarmen slim combineert, kun je met 1 kiloWatt elektrisch vermogen 3 tot wel 7 kiloWatt aan opbrengsten creëren. Dit soort voordelen maakt dat sowieso bij nieuwbouw voor deze moderne systemen wordt gekozen. Bij vervanging van installaties in bestaande panden is het vaak nog een puzzel. Per project kijk je wat er nodig is, wat de prijzen voor aardgas doen en welke terugverdientijd bij een bepaalde keuze hoort.”        

Detailhandel  en boerderijwinkels

Bij Koeltechnisch Buro Midden Nederland in het Gelderse Ingen merken ze ook dat een transformatie gaande is, waarbij klimaatschadelijke installaties stilaan worden vervangen of aangepast. Het bedrijf bedient naast industriële opdrachtgevers vooral supermarkten en middenstanders die gekoelde producten verkopen, van de slager op de hoek tot en met de in opmars zijnde boerderijwinkels. Gisella Koops, een van de spinnen in het web bij het Gelderse bedrijf maakt duidelijk dat ook de retailsector de oude koelvloeistoffen steeds meer de deur uit doet. “Grote supermarkten zoals Aldi en AH gaan voorop. Logisch, want zij hebben de grootste financiële middelen.” De nieuwe, natuurlijke koelvloeistoffen en het aanpassen van installaties betekenen extra kosten voor de ondernemers. Een probleem? “Ze hebben geen keus”, zegt Koops

Gesloten koelmeubelen

Leveranciers van koel- en warmte-installaties houden een (verplichte) registratie bij van zogeheten BRL 100 F-gassen. Die boekhouding is onder meer gericht op het behalen van internationale en nationale klimaatdoelen. “Onze monteurs moeten de regelgeving op dit gebied goed kennen”, vertelt Gisella Koops. “Maar oude apparatuur zomaar vervangen en overgaan op nieuwe natuurlijke koudemiddelen is niet voor elke onderneming haalbaar. Vooral voor wat kleinere ondernemingen is het een stevige investering. We kijken dan naar mogelijkheden om de bestaande systemen op zo’n manier aan te passen dat je toch minder broeikasgassen gebruikt en de installaties energiezuiniger kunt laten functioneren.”

“Daarnaast kun je binnen het MKB veel energiewinst behalen door bijvoorbeeld moderne energiezuinige installaties te laten installeren. We adviseren de ondernemers daar ook een slim besturingssysteem bij. Je kunt de installatie dan beheren vanaf je telefoon en bij veranderingen in het systeem of bij een storing krijg je een seintje.”

Koops wijst nog op een andere stap die veel winkels al hebben gezet. “De afgelopen jaren is al fors geïnvesteerd in gesloten koelmeubelen. Toonbanken zijn nog open maar veel andere koelmeubels zijn voorzien van schuif of draaideuren. Dat voorkomt zeker wel 30 procent energieverlies. We adviseren onze klanten voor gesloten koelingen te kiezen.”

Koplopers

Blijven zuivelproducten dankzij de moderne koeltechnieken ook langer houdbaar en zijn ze daardoor over grotere afstanden te vervoeren? “Innovaties op het gebied van temperatuurbewaking en beheersing van het vochtgehalte zorgen altijd voor nieuwe mogelijkheden”, stelt Peter Donkers, “Maar dat is niet nieuw. De uitdaging van deze tijd is het uitfaseren van schadelijke broeikasgassen en vooral ook energiebesparing. Daarvoor wil je de koelketen juist kort houden. De meeste winst behaal je als een product zo snel mogelijk naar de eindgebruiker gaat.”

Volgens Donkers horen Nederland en België internationaal bij de koplopers wat betreft duurzame en slimme koel- en warmtetechniek: “Van oudsher zijn de lage landen vertrouwd met het produceren, verwerken en conserveren van voedsel. Daardoor hebben we ook alle knowhow wat betreft koelen, vriezen, drogen, verwarmen, energie opwekken en gebruiken en het bufferen van warmte en koude. De afgelopen tien jaar is bovendien het gebruik van sensoren en slimme meters gigantisch toegenomen. In de machinekamers van fabrieken en grote supermarkten wordt veel op afstand gemeten, geanalyseerd en aangepast. De komende jaren zullen er wat betreft het optimaal benutten van de systemen weer extra stappen worden gezet door data-analyse, inclusief het gebruik van AI.”

Onderzoek naar innovatief koelen

Experts met kennis van koel- en verwarmingstechnieken zien de vervanging van de schadelijkste koelgassen door alternatieven met minder impact op het klimaat als een belangrijke stap vooruit. Toch zijn ook die minder schadelijke stoffen zoals kooldioxide en ammoniak niet milieuvriendelijk. Geen wonder dat wetenschappers blijven zoeken naar nieuwe mogelijkheden. In Cambridge zet men bijvoorbeeld in op een barocalorische methode, waarbij niet langer vloeibare maar vaste materialen warmte en koude absorberen en afgeven.

In Nederland timmert de Delftse start-up Magneto aan de weg met een methode waarbij zogeheten magneto-calorisch materiaal enkele graden opwarmt zodra er een magnetisch veld actief wordt. Zonder dat veld daalt de temperatuur weer. Het principe laat zich vertalen in verschillende toepassingen voor koelen en verwarmen tussen -80 tot +200 graden Celsius. Hoogleraar Fundamentele aspecten van materialen en energie Ekkes Brück van de Technische Universiteit Delft spant zich al zo’n twintig jaar in om de methode breed inzetbaar te maken. In 2019 heeft dat geleid tot de start-up Magneto. Manager productie en productontwikkeling Jilles Langeveld van Magneto zegt dat zijn bedrijf inmiddels veelbelovende prototypes van magneto-calorische installaties heeft laten bouwen, waarmee volop wordt getest. Daarnaast bouwt Magneto zelf met succes magnetocalorische warmtewisselaars, eveneens als prototypes.  

Om de stap naar de markt te maken, moet de efficiëntie van de installaties omhoog, zegt Langeveld. Magneto verwacht binnen twee jaar een installatie operationeel te hebben in een Nederlandse supermarkt. Langeveld ziet goede kansen: “Onze technologie gebruikt geen chemische koudemiddelen maar water, is energiezuinig en er zijn geen zeldzame aardmetalen nodig. Bovendien staat er geen druk op de leidingen en de installatie maakt amper geluid. Allemaal voordelen waar belangstelling voor zal zijn zodra we machines aanbieden met een passende terugverdientijd.”