Ierse champignonteler bespaart energie met frequentieregelaars van Mitsubishi

Champignonteler Codd Mushrooms in Ierland heeft Mitsubishi Electric en system integrator partner MPAC ingeschakeld voor een oplossing die leidt tot energiebesparing bij het koudwater teeltkoelsysteem en tegelijkertijd de betrouwbaarheid van de installatie vergroot.

Het geïmplementeerde PLC-gebaseerde besturingssysteem met Mitsubishi Electric frequentieregelaars voor het regelen van de verschillende pompen en systemen heeft geleid tot een wekelijkse besparing van meer dan 5400 kWh. Met het nieuwe regelsysteem kan, afhankelijk van seizoensinvloeden, tot € 40.000 per jaar worden bespaard.

Codd Mushrooms

Het familiebedrijf Codd Mushrooms in Tullow, een plaatsje in het Ierse graafschap Carlow, is opgericht in 1989 en heeft zich ontwikkeld tot één van de grootste leveranciers van champignons voor de Ierse markt.

Koelproces

Codd Mushrooms heeft een moderne productie- en verpakkingsfaciliteit en een vacuüm koelsysteem dat de producten binnen slechts 20 minuten van een omgevingstemperatuur van 20 °C naar 3 °C kan brengen.

Dit koelproces zorgt ervoor dat de producten van Codd Mushrooms twee dagen langer houdbaar zijn dan champignons waarbij die koeling niet heeft plaatsgevonden.

Teeltkoelsysteem

Codd Mushrooms wilde onderzoeken of energiebesparing kon worden gerealiseerd in het koudwater teeltkoelsysteem en of de betrouwbaarheid ervan kon worden verhoogd.

Water wordt in dit systeem gekoeld tot 5 °C en in een geïsoleerde buffertank op die temperatuur gehouden. In bedrijf wordt het gekoelde water uit deze buffertank door de kwekerij gepompt waarbij via wamtewisselaars de verschillende teeltruimtes worden gekoeld. Hierna belandt het gebruikte koelwater in een retourleiding, waar het wordt gemengd met gebruikt koelwater van andere teeltruimtes en ongebruikt koelwater.

Dit water, dat uiteindelijk weer in de buffertank terecht komt, is aanmerkelijk warmer dan op het moment dat het de tank verliet. Dit warmere water mengt met het nog aanwezige koude water in de buffertank, zodat de capaciteit van de koelmachine omhoog moet om de temperatuur in de tank weer terug tot 5 °C te brengen.

Energiebesparing

Om de mogelijkheden voor energiebesparing in het systeem te onderzoeken, schakelde Codd Mushrooms de lokale Mitsubishi Electric system integrator MPAC in.

Directeur Matt Pender geeft aan waar de winst te behalen was: “Omdat het systeem op geen enkele manier wist wat de vraag zou zijn, draaide het altijd op volle capaciteit. Op die manier was het alleen maar efficiënt als de vraag gelijk zou zijn aan 100% van de capaciteit.”

Zelfs bij nulvraag zou, in de oude situatie, het systeem de maximale hoeveelheid water door de het teeltbedrijf blijven pompen. Hoewel het in dat geval niet door de warmtewisselaars zal worden gevoerd, zal het na verlaten van de geïsoleerde buffertank toch beginnen op te warmen door de warmere omgeving. Met als gevolg dat het water dat terugkeert naar de buffertank warmer is dan wanneer het de tank verliet, en de koelmachine toch aan de slag moet om water te koelen dat in dit geval geen enkele waarde heeft toegevoegd.

Diepgaand onderzoek

MPAC analyseerde het teeltkoelsysteem nauwgezet op inefficiënties en mogelijkheden voor verbetering. Ook bracht de system integrator het energieverbruik in kaart: over een periode van zeven dagen was dat maar liefst 6115 kWh!

Theoretisch gezien zou een maximaal rendement kunnen worden bereikt door het koelsysteem bij nulvraag stop te zetten. Hiermee verlies je echter de mogelijkheid om te detecteren wanneer de vraag weer zou toenemen. “Bovendien,” zegt Pender, “als we niet zorgen voor een soort van buffer van gekoeld water, zouden we een zeer log systeem hebben dat te traag reageert op de vraag naar koeling vanuit de teeltruimtes.”

Oplossing

De door MPAC ontwikkelde oplossing zit hier tussenin door uit te gaan van een berekende vraag. De verschillende pompen in het systeem - waaronder de primaire pomp die water tussen de industriële koeler en de geïsoleerde buffertank pompt, een secundaire pomp die het laag gelegen deel van het gebouw met koelwater voedt en een twinset pomp die dat voor het hoger gelegen deel van het gebouw doet- werden geregeld met Mitsubishi Electric FR-F740 frequentieregelaars. Deze werden via CC-Link gekoppeld aan een Mitsubishi Electric MELSEC Q-serie PLC.

“We werken al vele jaren nauw samen met Mitsubishi Electric en hebben een absoluut vertrouwen in de prestaties en de betrouwbaarheid van de producten”, aldus Pender.

Alle druk- en temperatuurvariabelen in het proces worden gemeten door sensoren. De analoge en digitale meetgegevens worden via een Mitsubishi Electric STLite remote I/O-module naar de Q-serie PLC gevoerd. De PLC berekent op basis van al deze gegevens de actuele vraag, stelt de juiste respons vast om aan die vraag te kunnen voldoen en stuurt de frequentieregelaars aan om daar voor te zorgen. Door een nauwkeurige en passende besturing van de pompen, zal de hoeveelheid water die door de primaire en secundaire circuits stroomt altijd in overeenstemming zijn met de vraag. Bediening door de operator en procesvisualisatie vindt plaats met behulp van een Mitsubishi Electric GOT-serie HMI.

“Met dit systeem werken de pompen veel efficiënter en keert er aanzienlijk minder warm water terug naar het buffervat“, zegt Pender. “Dit werkt door op het primaire circuit, waardoor de koelmachine nu veel minder hoeft te worden gebruikt.”

Verbetering

De grafiek van de snelheid versus het energieverbruik bij centrifugaalpompen verloopt volgens een kwadratische functie, zodat zelfs een kleine vermindering van de snelheid al een aanzienlijke energiebesparing op kan leveren. "We identificeerden op verschillende tijdstippen van de dag toenames en afnames van de vraag”, vertelt Pender. “Op sommige dagen is de belasting hoger in het midden van de dag, op andere dagen is dat juist in de ochtend, en er waren ook enkele dagen bij waar we die hoge belastingspieken juist in de nacht zagen. Het voordeel van onze besturingsoplossing is dat die continu de belasting meet en op basis daarvan reageert, zodat het systeem altijd optimaal werkt.”

Monitoring van het energieverbruik

Na de installatie van het nieuwe besturingssysteem, monitorde MPAC het verbruik over een tweede periode van zeven dagen. Uit die metingen bleek dat het energieverbruik van 6115 kWh bij het oorspronkelijke systeem dat continu op volle snelheid draaide, was verminderd tot slechts 664 kWh bij de nieuwe regelmethode. Een besparing dus van maar liefst 5451 kWh!

Bovendien zorgt de overstap van directe netgeschakelde start-stop naar frequentiegeregelde besturing voor minder elektrische en mechanische belasting van de pompmotoren, het niet meer voorkomen van waterslageffecten ten gevolge van de schok bij starten en stoppen van de pompen, en minder operationele belasting van de pompen. “Voordat we met de upgrade aan de slag gingen, zagen we een aantal beginnende tekortkomingen in diverse afdichtingen en lagers. De upgrade zal een grote, positieve impact hebben op onderhouds- en reparatiekosten, terwijl de levensduur van de motor en de aangedreven apparatuur wordt verlengd”, stelt Pender.

Raymond Codd somt de voordelen op van het nieuwe besturingssysteem: “We zijn zeer tevreden over de samenwerking met MPAC, die ons heeft geholpen om onze processen te automatiseren met behulp van een reeks toonaangevende oplossingen van Mitsubishi Electric. Deze hebben onze productiviteit verhoogd en het rendement verbeterd.”