publicerat_40.jpg

R 401 Energiåtervinning från mjölkkylning

Publikationstyp: Rapporter lantbruk och industri
Författare: Karlsson Emelie, Hörndahl Torsten, Pettersson Ola
År: 2012
Föreliggande rapport tar upp frågan hur överskottsvärme, som bildas vid en mjölkkylanläggning på ett lantbruk, kan tillvaratas på effektivast vis. Rapporten belyser även andra processer på mjölkgården där det finns potentiell spillvärme, men fokus ligger på att värdera storlek och potentiellt användningsområde för den värme som alstras från en kompressorkylanläggning.

Tidigare genomförda undersökningar har visat att energianvändningen i mjölk-produktionen uppskattats till mellan 0,125 och 0,33 kWh/kg mjölk på svenska mjölkföretag. Den angivna energimängden avser energi som förbrukas inom gården. Energi för till exempel skörd och utkörning av gödsel till fält är ej inkluderad. Energianvändningen resulterar ofta i en energiomvandling där det produ-ceras en stor mängd lågtempererad spillvärme. Denna lågtempererade spillvärme är i många fall svår att både fånga upp och att finna avsättning för. Ett tydligt och talande exempel på detta är den diesel som traktorer och lastmaskiner använder i stor utsträckning. Där har det inte gått att hitta tekniskt kommersiella system för att ta tillvara värmen som motorer producerar. Däremot finns många andra källor där energi kan återvinnas vid mjölkproduktion t ex från, gödsel, ventilations¬luft eller mjölkkylningen. Energin från gödseln kan tas om hand genom att lägga kyl-slangar i gödselrännorna. Detta system ger låg temperaturhöjning, men ett använd¬nings¬område är att höja temperaturen på dricksvattnet till korna. Det är även möj¬ligt att ta tillvara värmen i frånluften från djurstallar. Dessa system kräver dock att stallet har mekanisk ventilation vilket inte längre är vanligt i stallar för mjölkkor. Det saknas kommersiell teknik för energiåtervinning vid naturlig ventilation.

Att kyla mjölk genererar en hel del spillvärme som t ex kan användas till att höja temperaturen på vatten som ska användas för disk mm i produktionen. Man kan även kyla mjölken innan den når kyltanken sk förkylning, Tyvärr blir temperaturhöjningen inte särskilt stor i något av fallen.

Dock skall man beakta att via en effektiv förkylning av mjölken kan man undvika att så mycket förluster skapas genom att kylkompressorn behöver arbeta mindre. Ett relativt enkelt sätt är att förkyla mjölken genom att låta den möta inkommande kallt vatten i en värmeväxlare. Vid god tillgång till kallt vatten kan mjölkens temperatur sänkas avsevärt Fördelen är att kylkompressorn används mindre vilket sparar elenergi och att temperaturen i kyltanken inte varierar lika mycket vilket är positivt för mjölk-kvalitén.

Temperaturhöjningen som uppkommer i det ingående kallvattnet kan utnyttjas på flera vis. Ett sätt är att förvärma dricksvattnet till korna. Sådana system fungerar bra då dricksvattenförbrukning och mjölkproduktion håller rimligt konstanta flöden till exempel vid robotmjölksystem. En vanlig metod för att återvinna värme från kylkompressorerna är att förvärma vattnet i varmvattenberedarna som ger varmvatten till disk etc. Då kan man ta vara på överskottsvärmen från kylkompressorerna som är kopplade till mjölktankarna, vilket ger temperaturer upp till 50 °C på varma sidan när kompressorn går. För att säkerställa god vattenkvalitet krävs att vattnet håller minst 65 °C och vid diskning av mjölkanläggning krävs minst 80 °C. Detta gör att man måste tillföra ytterligare värmeenergi för uppvärmning av varmvattnet. Beräkningar visar att med 50 kor finns ett överskott på ca 12 000 kWh/år som fläktas bort. Detta överskott kan minskas till hälften (5 300 kWh) om man förkyler mjölk till ca 18 °C med hjälp av till exempel ingående vatten. Vid en väl dimensionerad förkylningsutrustning kan mjölken kylas ner betydligt lägre än så vilket också sänker förlusterna ytterligare.

Om inte avståndet är för långt mellan privata bostaden och kylmaskinen är det möjligt att använda det lågtempererade vattnet (ca 50 °C) i bostaden till tapp-varmvatten och uppvärmning.

Resultatet från denna studie visar att det krävs 1 453 m3 mjölk per år vilket mot-svarar ca 158 kor (9200 kg/ko, år) för att klara både uppvärmning och förvärm-ning av varmvatten för bostaden. Dessa beräkningar utgår från ett ”medel”-hus i Sverige, där avståndet mellan mjölkrum och hus är 100 m och att det finns en väl-isolerad värmekulvert som för över energin. Flertalet byggnader på landsbygden har sitt ursprung i äldre byggnader som kräver mera energi. De har i många fall dessutom större byggnadsyta än normalvillan. Detta kan medföra att energi-behovet kan ha underskattats, vilket skulle innebära att det krävs ännu mer mjölk på flertalet mjölkföretag.

En viktig del av analysen är om energin i systemet klarar s.k. ”köldknäppar”. Det är just toppeffekten som gör att det krävs relativt många kor. Vid 50 kor har ca 44 % av energin ersatts med ”gratis” värme från kornas mjölk. Därför bör det vara intressant för flertalet mjölkföretag att undersöka om det är lönsamt att ut-nyttja överskottsvärmen från mjölkkylning, och komplettera med el eller fast-bränsle för att klara de kallaste perioderna. Det är även viktigt att inte underskatta förlusterna i värmekulverten mellan stall och bostadshus. I exemplet ovan är förlusterna 30 % av totalt överförd energi. Trots detta visar beräkningarna att årskostnaden är 30-40 % billigare jämfört med olika värmepumpar eller pellets-panna, även när man räknar in värmeförluster i kulverten. Studien har inte analyserat var denna brytpunkt ligger.

Om man mäter miljöbelastningen i CO2-ekvivalenter är systemet med värme-återvinning från mjölk bättre än övriga system med värmepump och likvärdigt med pellets om man använder el producerad som ”nordisk elmix” eller ”grön el”.

Slutsats

Det är alltid lönsamt att sänka temperaturen i mjölken så mycket som möjligt genom förkylning av mjölken före mjölktanken eftersom det spar både elenergi och gör att mindre kyleffekt krävs.

Kylningen av mjölken avger tillräckligt med energi för att klara djurstallets behov av uppvärmning av till exempel personalrum och andra varma avdelningar, samt räcker även till att förvärma tappvarmvatten i alla studerade gårdsstorlekar.

Det krävs 1 453 m3 mjölk per år för att klara hela årsbehovet av energi för värme och varmvatten även för en medelbostad i Sverige. Det krävs mera mjölk om bostaden är äldre, större eller ligger i norra Sverige.

Förlusterna i värmekulverten till bostadshuset är inte försumbara och måste finnas med i bedömningen av om det är lönsamt att utnyttja överskottsvärme från kylmaskinen till värme och varmvatten i bostaden.

Det är lönsamt att utnyttja överskottsvärmen för uppvärmning av bostaden om mjölkkylningen ger nödvändig effekt och mängd energi, trots att man måste bygga en längre värmekulvert.

Ladda ner 1,12 MB

Tillbaka
Tipsa en vän
  |  
Senast uppdaterad: 2010-07-08

 

RISE, Jordbruk och Livsmedel | Box 7033 | 750 07 Uppsala - Växel: 010-516 69 00 | Fax: 018-30 09 56 | info@jti.se