Global oppvarming og de økende negative virkningene av klimaendringene tvinger styresmakter over hele verden til å iverksette tiltak for å hente en større andel energi fra fornybare ressurser og øke effektiviteten av den energien vi bruker. Utslipp av drivhusgasser (GHG) fra industrien er en av de viktigste årsakene til de økte CO2-nivåene i atmosfæren i verden i dag. Derfor er dette et område hvor det kan settes inn energieffektiviserende tiltak.
CREATIV – et norsk prosjekt CREATIV (Competence project for Reduced Energy use through Advanced Technology Innovations), ledet av Dr. ing. Anne Karin Hemmingsen ved SINTEF Energi i Norge, har som mål å utvikle teknologiske løsninger som kan bidra til redusert energiforbruk i industrien og lavere utslipp av drivhusgasser. Prosjektet ble startet i 2009 med midler til fire års drift fra Norges Forskningsråd og samarbeidspartnere i industrien. CREATIV skal presentere sine resultater i 2013. Denne satsingen innebærer samarbeid mellom en rekke internasjonale forskningsmiljøer, sentrale leverandører av energieffektivt utstyr og et industrikonsortium som omfatter områdene metallurgi, treforedling, mat og fiskeri, samt supermarkeder.
Omfattende suksess
CREATIV står bak en rekke teknologiske nyvinninger for å forbedre energieffektiviteten på tvers av industrisektorer ved å konsentrere seg om prosesser som omfatter alt fra én enkelt komponent til hele systemer. Gass er en grunnleggende komponent med en rekke industrielle bruksområder, inkludert jetmotorer, gasstransport i rør, oljeraffinerier samt kjøle- og luftkjølesystemer.
Teamet har utviklet en svært effektivt 100 kW CO2-kompressor som øker den samlede energieffektiviteten med opp til 12 prosent. Når det gjelder kjølesystemer, er økningen omtrent 20 prosent. Kjøling er en spesielt energiintensiv prosess siden det kreves kontinuerlig bruk av energi for å transportere varme fra ett område til et annet mot den naturlige termiske gradienten. Matvareindustrien, som er helt avhengig av kjøleanlegg, kan øke energieffektiviteten dramatisk dersom kjøleteknologien forbedres.
I tillegg til en effektiv kompressor har prosjektet også utviklet et kompakt, miljøvennlig og effektivt 250 kW CO2 RSW (refrigerated seawater) kjølesystem for fiskebåter samt konseptet «superkjøling» for matvarer, der 5–20 prosent vann i produktet fryses. Behovet for å fryse kjøtt og fisk på vanlig måte reduseres, og produktene får dobbelt så lang holdbarhet, samtidig som kvaliteten opprettholdes, og den totale energibruken som går til kjøling reduseres med opp til 13 prosent. Ved superkjøling av fersk fisk under transport er det heller ikke behov for is. Det betyr at kjølebilene kan frakte mer fisk, noe som reduserer karbonfotavtrykket fra transport med 20–25 prosent per kg fisk.
I lys av alle disse imponerende eksemplene på potensiell energisparing innen matindustrien, finnes det største potensialet for utnyttelse av overskuddsvarme overraskende nok i treforedlingsindustrien, raffineringsanlegg og metallindustrien, som står for mer enn 70 prosent av energibruken i industrien i Norge. CREATIV-teamet har vist at det er teknisk mulig for et aluminiumsverk å øke kraftproduksjonen fra 0,2 til 1 TWh ved hjelp av overskuddsvarme. Dessverre har det meste av overskuddsvarmen fra treforedlings- og metallindustrien for lav temperatur til å produsere elektrisitet. Av den grunn trengs det mer forskning for å utvikle teknikker for kraftproduksjon ved lavere temperaturer.
CREATIV har utviklet konsepter og teknologier med stort potensial for reduksjon av energibruk. For at Norge skal nå målet om å redusere den spesifikke energibruken med 20 prosent innen 2020, må hovedfokuset ligge på produksjon av elektrisitet ved høye temperaturer på overskuddsvarmen (>100 °C), bruk av effektive pumpesystemer med lav-til-middels temperatur (25–100 °C) samt etablering av industriklynger for å oppnå optimal energiutveksling.
Fremtidens energieffektive supermarkeder
CREATIV har vært spesielt opptatt av supermarkeder og det høye energibehovet i denne bransjen. Her har satsingen utviklet betydelige energisparende tiltak ved å modifisere kjøle- og ventilasjonssystemene.
En studie som nylig ble publisert av IEA (International Energy Agency) viste at energieffektivisering må stå for mer enn halvparten av alle tiltak som kreves globalt for å unngå en uakseptabel global oppvarming i vårt århundre. På grunn av supermarkedenes funksjon og infrastruktur er energiforbruket langt høyere enn for andre kommersielle bygninger av tilsvarende størrelse; og dobbelt så høyt sammenlignet med et kontorbygg av samme størrelse. Elektrisiteten som brukes til oppvarming og luftkjøling (HVAC), varmt vann og kjøleutstyr står for omtrent 4 prosent av det totale energiforbruket i USA og Frankrike, og 3 prosent i Sverige. En reduksjon av energibruken på bare én prosent ville dermed representere en betydelig energisparing både i nasjonal og global målestokk.
For best å kunne vurdere effekten og suksessen av energieffektiviserende tiltak i supermarkeder, trengs det en systemtilnærming som samtidig tar hensyn til muligheten for forskjellige parametre knyttet til energisparing. Innenfor det store forskningsfeltet energieffektive forbedringer, har denne bransjen vært spesielt interessant for CREATIV på grunn av det store energiforbruket denne bransjen står for. Det har ikke vært en lett oppgave med tanke på de mange faktorene som påvirker hvor mye energi et bestemt supermarked bruker; variabler som omgivelses- og innendørs temperatur, relativ fuktighet, åpningstider og antall kunder.
Energisparing i supermarkeder
Gjennom hele prosjektet har teamet jobbet med å utvikle og demonstrere nye, energieffektive supermarkedkonsepter for fremtiden: først og fremst ved å integrere ventilasjon, luftkjøling og kommersielle kjølesystemer. En strategi er å implementere teknologi som muliggjør bruk av overskuddsvarme fra kjølesystem til oppvarming. Systemet lagrer energi både i tanker og under jorden og har et ventilasjonssystem som er spesialdesignet for supermarkeder. Konseptet er fullstendig fleksibelt – det gir mulighet for ubegrenset tilgang på luftkjøling ved bruk av energibrønner og kan enkelt skiftes over fra kjøle- til varmefunksjon avhengig av etterspørsel og variasjon i vinter- og sommertemperaturer.
Komponentutvikling
Et annet satsingsområde for CREATIV er optimalisering av kjølesystemer hvor kuldemedier basert på halokarbon – som står for betydelige miljøutslipp hvert år – erstattes med naturlige medier som CO2. Supermarkeder står for en stor del av de direkte utslippene av drivhusgasser (GHG) gjennom bruk av kuldemedier. Det er derfor behov for utvikling av naturlige og effektive kuldemedier som ikke kommer i konflikt med fremtidig lovgivning når det gjelder utslipp av klimagasser. Nylig ble derfor kuldemediet R774 utviklet og brukes i dag i over 300 supermarkeder i Europa, hovedsakelig i de nordlige landene.
Fremtidige utfordringer
Selv om de nye konseptene allerede implementeres i supermarkeder, er det fremdeles behov for optimalisering, nye verktøy og nye konsepter for ytterligere å redusere energibruken og påvirkningen på miljøet. Et forslag om et nytt benchmarking-verktøy for supermarkeder er sendt til EUs «Intelligent Energy Program» i tillegg til et annet forslag om multi-ejektorsystemer for å realisere enda mer energieffektive kjølesystemer. Styreleder i CREATIV, Anne Karin Hemmingsen oppsummerer: «Vi tror at det vil være et sterkt fokus på energieffektive supermarkeder i fremtiden, og vi gleder oss til å jobbe med disse komplekse systemene sammen med våre nåværende og fremtidige partnere.»
