Innovatieve compacte industriële warmtepomp met waterkoeler produceert gelijktijdig heet en koud water
12-nov-2020
Bron: Nederlandse BouwDocumentatie
Primeur: combinatie warmtepomp met water-koeler van Sabroe Products Benelux als duurzame, gasloze oplossing voor het eerst in de Nederlandse zuivelindustrie toegepast bij kaasfabriek in Overijsselse Rouveen.
Voor een nagenoeg gasloos en duurzaam productieproces van verschillende kaassoorten is in een nieuw gebouw van kaasfabriek Rouveen Kaasspecialiteiten in het Overijsselse Rouveen een gecombineerde warmtepomp met waterkoeler van Sabroe Products Benelux, onderdeel Johnson Controls, geïnstalleerd. Een dergelijk type industriële warmtepomp is nog niet eerder in de Nederlandse kaasindustrie toegepast.

Volgens Guido Postmus, als technisch engineer bij Lascon betrokken bij dit project, is de combinatie van de warmtepomp en waterkoeler het unieke aan de installatie. Het produceert heet water tot 90°C en koud water tot -0,5°C. “Ook uiterst kleine temperatuurverschillen tussen het ingaande en uitgaande hete water en koude water zijn buitengewone prestaties”, laat Postmus weten. Dit type industriële warmtepomp, die in Denemarken is getest, staat al in de fabriek in Rouveen en is recentelijk opgestart. De kaasfabriek bespaart met deze installatie circa 800.000 m3 aardgas per jaar. Lascon Groep uit Heerenveen, gespecialiseerd in installatieprojecten voor de zuivelindustrie, ontwikkelt het complete installatiesysteem voor de kaasfabriek in Rouveen, waarvan de warmtepomp onderdeel uitmaakt. PS Koeltechniek uit Deventer installeert de warmtepomp van Sabroe Products.

Rouveen Kaasspecialiteiten ontvangt meer dan dertig soorten melk, zoals biologische, weide- of halal of koosjer melk- en kaasproducten van koeien-, geiten- of schapenmelk, die elk hun eigen productieproces kennen. De Rouveense kaasfabriek is een streekgebonden coöperatief zuivelbedrijf dat bestaat uit 238 melkveehouders.

Duurzame, gasloze oplossing
Jan Kin, manager technische dienst bij Rouveen Kaasspecialiteiten, legt uit dat de kaasfabriek op zoek was naar een duurzame, gasloze oplossing voor het produceren en conserveren van hun kaasproducten. Rouveen ligt onder de rook van een Natura 2000-gebied, dus de keuze voor uitstoot reducerende maatregelen die passen bij de duurzaamheidsambitie en imago van de kaasfabriek, lag redelijk voor de hand. “Door voortdurende productontwikkeling van nieuwe kaasproducten wordt op het fabrieksterrein een nieuwe melkontvangst gebouwd waarin een nieuw installatiesysteem komt te staan om de producten te koelen, te verhitten en te verpompen”, zegt Kin. Deze installatie moet daarnaast zeer nauwkeurig gereinigd worden, waarvoor ook een aanzienlijke hoeveelheid energie nodig is. “Voorheen werd voor het productieproces warmte gegenereerd met stoomketels die met aardgas werden verwarmd. Om de stikstof-, NOX- en CO2-uitstoot van het productieproces te reduceren, vonden we een duurzame, gasloze oplossing voor de energievoorziening in de nieuwe techniek van de warmtepomp van Sabroe. De warmtepomp met waterkoeler van Sabroe die zowel heet water tot 90°C en koud water tot -0,5°C kan genereren, vervangt de stoomketels die op gas draaiden. Voor de CIP-installatie bijvoorbeeld, die het interne reinigen van de tanks reguleert, is heet water van circa 80°C nodig”, zegt Kin.

Naast heet water heeft het productieproces om kaas te maken, ook koud water nodig. Op de huidige melkontvangst wordt ook een nieuw pekellokaal gebouwd, met een pekelbad om de kazen op smaak te brengen en voor het conserveren. Dit pekelbad draait op een lage watertemperatuur, die ook door de warmtepomp wordt geregeld. Daarnaast zorgt de opbouw van de installatie voor een hermetische afsluiting van alle productstromen. Deze productstromen mogen nooit met elkaar vermengd worden. “Deze compacte waterpomp met waterkoeler van Sabroe past ook nog eens perfect in de beperkte ruimte die we hiervoor beschikbaar hebben”, geeft Kin aan.

Behoefte aan koud en heet water
“De kaasfabriek in Rouveen heeft constante behoefte aan koud en heet water”, zegt Søren Demant, sales executive van Sabroe Products Benelux, onderdeel Johnson Controls: “De warmtepomp die we in de kaasfabriek hebben geïnstalleerd is de dualPAC716 VSD-warmtepomp met een verwarmingsvermogen van circa 1240kW en een koelvermogen van 800 kW ”, legt hij uit. Deze industriële warmtepomp bestaat uit twee 16-cilinder frequentiegeregelde zuigercompressoren. “Het is een tweetrapsinstallatie (tweetraps warmtepomp), met twee verschillende van elkaar gescheiden onderdelen. Het ene onderdeel omvat een lagedrukcompressor die koud water produceert. Het andere deel is een hogedrukcompressor die heet water produceert”, legt Demant uit. De energiebehoefte die wordt gebruikt door de lagedrukcompressor (low stage pressure compressor) wordt verplaatst door de hogedrukcompressor (high stage compressor), waardoor er nauwelijks energieverlies ontstaat tijdens het verkoelen en verwarmen. “De twee onderdelen van de machine zijn fysiek gelinkt door een tussenkoeler. Dit betekent dat het persgas van de lagedrukcompressor direct wordt gebruikt voor de hogedrukcompressor. Omdat deze machine niet op aardgas werkt, is het een duurzame en energie-efficiënte oplossing”, zegt Demant.

Joost van der Gaag, senior accountmanager bij Sabroe Products, vertelt dat een dergelijke waterpomp nog niet eerder bij een Nederlandse kaasfabriek is geïnstalleerd. “Deze warmtepomp is gebouwd in de productiefabriek van Sabroe in Denemarken, waar deze warmtepompen inmiddels bij verschillende zuivelfabrieken zijn geïnstalleerd. Voordat deze machine naar Rouveen is getransporteerd, is deze uitvoerig getest”, zegt Van der Gaag.

Nico Doorn, sales engineer bij PS Koeltechniek uit Deventer vertelt dat door de integratie van twee technieken in één machine, de omvang van de hele installatie vier keer kleiner is, dan reguliere warmte- en koude-installaties. “De machine is relatief compact, wat een belangrijk voordeel is voor de fabriek, die slechts beperkte ruimte beschikbaar heeft om de verschillende technieken bij elkaar te kunnen zetten”, zegt Doorn. De warmtepomp is 6,5m lang, 2,5m breed en 2,5m hoog. “Daarnaast heeft deze gecombineerde installatie slechts weinig koudemiddel (circa 100 kilo) nodig”, vult Doorn aan.

Produceren zonder al te grote aanpassingen
Guido Postmus, process engineer bij Lascon, vertelt dat Lascon voor dit project een overkoepelend procesontwerp voor de installaties heeft gemaakt. “De Rouveense kaasfabriek kan zonder al te grote aanpassingen en op een duurzame wijze produceren, zonder het productieproces drastisch aan te passen”, zegt Postmus. Lascon is in 2015 gestart met de voorbereidingen van dit complexe project. “Het inpassen van de warmtepomp in het productieproces van de Rouveense kaasfabriek is behoorlijk ingewikkeld”, zegt Postmus. “Het bufferen van ijswater en van heet water, de diverse productflows, het conserveren van de kaasproducten onder de juiste condities en de balans van de warmtepomp met waterkoeler eisen uiterst nauwkeurige engineering.” De meeste warmtepompen draaien via warmteterugwinning op restwarmte. De warmtepomp van Sabroe werkt niet met warmteterugwinning, maar wordt specifiek ingezet om de warm- en koudwaterbehoefte van de diverse processtromen te combineren in één machine. Het houdt de verschillende temperatuurniveaus bij het in- en uitgaand water in stand. “Alleen met deze techniek kun je volledig van het aardgas af.”

Postmus bewondert de Rouveense kaasfabriek die met deze innovatieve techniek een eerste stap zet naar een duurzaam productieproces in de zuivelindustrie. “Koplopers zoals dit bedrijf zijn cruciaal om de energietransitie door te voeren”, zegt Postmus. “Met behulp van duurzame, energie-efficiënte en innovatieve technieken van Sabroe zijn dit soort fabrieken volledig te verduurzamen. Hopelijk volgen er meer!”, zegt Postmus.