Prosjekt ” Fremtidens klippfiskanlegg”

1. Prosjekt”Fremtidens klippfiskanlegg” SINTEF Energiforskning AS, Avd. Energiprosesser Ola M. Magnussn Per Magne Walde og Ola Jonassen, Bidragsytere: Astrid Stevik og Per Egil Gullsvåg- Målinger vår 2007

2. ”Fremtidens klippfiskanlegg” Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker SINTEF rapport nr. TRF6482April 2007 • Klippfiskbransjen bruker i dag utelukkende tunneltørker med varmepumper • Varmepumpene gir redusert energibehov ved at energien fra kondensert vann flyttes til oppvarming av tørkelufta, - noe som krever lite energi. • Det er gjennomført beregninger, basert på målinger ved anlegg, av energibehov for dagens to hovedtyper. 1: En godt konstruert og driftet langblåst, kontinuerlig tørke 2: Tilsvarende for en tverrblåst periodisk oppfylt tørke.

3. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker • Det har skjedd en omfattende utvikling siden starten av en omstridt innendørs tørking starta på 1920 -30 tallet. • Veksten i arbeidskostnader og mangel på arbeidskraft etter verdenskrigen tvang imidlertid fram rasjonell tunneltørking. • Tunnelene var små enkle rom hvor uteluft ble forvarmet over en oljefyrt ovn og med vanlig kapasitet/plass for 4 tonn. • Seriøse leverandører bedret energieffektivitet ved forbedret tunneler, resirkulering og styring av temperatur og fuktighet ble tatt i bruk. • Arbeide med bruk av varmepumper for å styre temperatur og fuktighet i tørkeindustrien ble starta ved NTH (nå NTNU) og SINTEF på 1970 tallet med mål om å redusere energibehovet og få jevnere og kontinuerlig tørking uavhengig av klima.

4. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker

5. Kompressor M Utekondensator Receiver Ekspansjons ventil d c M Kondensator Fordamper vann b a ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker • Fokus på energisparing gjorde at tunnelene ble bygget for å gi høy fuktighet ved utløp av tørkesonen noe som krever relativt lange tunneler og mye varer i tørka. VAREFLYT

6. ENERGIEFFEKTIVITET VED DRIFT AV TØRKEANLEGGET. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker

7. ENERGIEFFEKTIVITET OG DRIFT AV TØRKEANLEGGET. En viktig størrelse ved all luftbehandling er forholdet mellom endring av energiinnhold (dh) og endring av fuktighet (dX). Fra fuktig luft diagrammet for tørkeprosessen ser vi : For alle tørkeprosesser vil derfor om luftens relative fuktighet ut av tørkekammeret avtar, øke dh/dx forholdet – ogøke energibehovet. Konklusjonen er at også luftfuktigheten ved tørkekammerets utløp bør være så høy som mulig.Dette krever, på grunn av høy motstanden mot vanntransport inne i fisken, at denne er svært lite tørka. I praksis betyr dette at lufta ved slutten av luftgjennomstrømningen må være nylig innsatt – en kontinuerlig langblåst tørke. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker

8. ”Fremtidens klippfiskanlegg” rapport ”Energianlegg og luftfordeling i tre klippfisktørker”: Prosessen i fuktig luft-diagrammet for de 3 tørkene

9. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ENERGIEFFEKTIVITET OG DRIFT AV TØRKEANLEGGET. De omfattende målingene på tre tørker viser: De to langblåste og ved start av tverrblåst tørke viserrimelig høyluftfuktighet ved utløp tørke og god energi- effektivitet (høy verdi Δh/ Δx ). I tillegg reduseres energibehovet på grunn av effektfaktoren varmepumpa som for et rimelig godt anlegg er i størrelsesorden ε = 3- 4. 2. Oppfuktingen (Δx) av lufta er betydelig lavere for tverrblåst tørke og betydelig mer luft må sirkuleres pr. kg vann fjernet – og med større energibehov for vifter.

10. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ENERGIBEHOV I EN GOD LANGBLÅST TØRKE Ut fra målte data fra tørkene er det gjennomført beregning av det som bør være oppnåelig for er riktig bygget og drevet tørke. Luft inn: 23 ºC og x = 6,5 g/kg, og tørking vedh= konstant til φ = 65 %, samt tilstand etter fordamper 10 ºC. En kan da beregne energibehov: W = (dh / dx)/ ε + (Δhv/ Δx) = 0,00047 kg vann/ kJ eller 1,7 kg vann fjernet pr kWh energi. Energibehov pr kg klippfisk blir om en forutsetter tørking fra 57 % vann i råstoffet til til 47 % i fisken (279 g pr. kg): ΔW = xvann /SMER = 0,279/1,7 = 0,164 kWh/kg klippfisk eller i størrelsesorden 0,15 – 0,18 kWh/kg klippfisk.

11. ”Fremtidens klippfiskanlegg” ENERGIBEHOV I EN GOD LANGBLÅST TØRKE Det er ved videre beregninger funnet: 1: Varmepumpas ytelse er lite kritisk for energiforbruket. Eks: 30 % redusert ytelse beregnet ”god” tørke reduserer produksjonen med ca. 6 %og energiforbruket med ca. 13% 2: Det er ikke svært kritisk at en ikke oppnår den svært høye fuktighet ved utløp (lang nok tunnel). Redusert fukt ut fra 66 % til 60 % gir ved samme varmepumpe økning av energiforbruk på 8,5 % NB: DET ER BEHOV FOR BEREGNINGSVERKTØY FOR OPTIMALISERING AV TUNNEL FORM

12. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ENERGIBEHOV I EN GOD TVERRBLÅST TØRKE Målinger og beregninger slike tørker er komplisert siden fuktighet i varer og luft endres gjennom hele prosessen. Beste anslag er ut fra målt avvanning fra en tørke:

13. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker Snitt av ordinær tverrblåst tørke-tunnel og inndeling av luft-strømmene i 3 delstrømmer. m1 markerer luft-strøm gjennom vognene med fisk, m3 markerer luft som avfuktes og varmes i varmeveksleraggregat og m2 markerer luft som strømmer tilbake til sirkulasjonsviften uten å avfuktes /behandles. Delstrømmene 2 og 3 blandes foran viftene for tunnelluft (foran punkt 6).

14. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ENERGIBEHOV I EN GOD TVERRBLÅST TØRKE Skjematisk frem-stilling av tørke-prosessen i tverr-blåst tørke. Luftstrøm 1 gjennom vognene med fisk er vist i blå farge, luftstrøm 3 gjennom aggregatet/ene i grønn og luftstrøm 2 i utenom aggregatet/ene, i rød.

15. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ENERGIBEHOV I EN GOD TVERRBLÅST TØRKE Beregningene er komplisertog basert på målinger i en tørke og beregnet som midlere verdier for de tre hovedperioder. Ved beregningen er forutsatt betydelig mer effektive vifter enn ved dagens anlegg og som har riktig dreieretning. 1.tørkeperiode (0-24 timer): SMER = 1,8 kg vann/kWh 2.tørkeperiode (24-48 timer): SMER = 0,72 kg vann/kWh 3.tørkeperiode (48-62 timer): SMER = 0,72 kg vann/kWh Beregningen girenergiforbruket for en god tverrblåst tørke med en forutsatt tørketid på ca. 66 timer på ca. 0.952 kWh/kg vann eller 0.265 kWh/kg klippfisk

16. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ENERGIFORBRUKBEREGNET VED GODE ANLEGG. Om en ser bort fra variasjon anleggsoppbygging og bruksmåten for anleggene er betydelig forskjell i energiforbruk for de to hovedtypene av anlegg. 1: ”Langblåst tunnel”: Jevn innsetting av saltfisk ved luftutløp og stegvis forflytting i motstrøm med luft til uttak av ferdig tørka vare. 2: ”Tverrblåst tunnel”: Oppfylling av tunnelen med saltfisk som ferdigtørkes med luftløp over 3 – 4 vogner og liten variasjon i tørking mellom vognene. Beregningene er basert på målinger og beregninger ved rimelig optimal bruk og tørking fra 57 % til 45 % vanninnhold viser: Spesifikt energiforbruk i god langblåst tørke: 0.164 kWh/kg klippfisk Spesifikt energiforbruk i god tverrblåst tørke: 0.265 kWh/kg klippfisk

17. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker ANLEGG - OPPBYGNING OG MÅLT ENERGIBRUK VED TØRKING

18. ”Fremtidens klippfiskanlegg” MÅLINGER I HOVEDOPPGAVE vår 2007

19. ”Fremtidens klippfiskanlegg” MÅLINGER I HOVEDOPPGAVE vår 2007 1. Total mengde utkondensert vann: 2681 kg og gjennom-snitt tilført elektrisk effekt: 91,5 kW (lite variasjon under tørkinga.) 2. Tørkeforløpets lengde: 3688 min (Effektiv tørketid) Målt midlere spesifikt energiforbruk: SEB=(91,5 kW*(3688/60) h)/(2681 kg vann)=2,098 kWh/kg vann Midlere SMER =1/SEB=0.477 kg vann/kWh Eller energiforbruk pr kg klippfisk: (Fra 57 % vann til 45 %): Spesifikt energiforbruk = 0,585 kWh/kg klippfisk

20. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker KONKLUSJONER • Dagens ”tverrblåste” tunneler er energimessig mye dårligere enn langblåste og krever 2 til 3 ganger så mye energi som ”Langblåste” tunneler. • Størrelsen av varmepumpa stor betydning for energi- forbruket og dette er spesielt ugunstig for tverrblåste tunneler. Dette skyldes at ytelsesbehovet for anlegget går drastisk ned når overflatefuktigheten er fjerna (etter ca 1 døgn) og effekten av nedkjølinga blir liten - uten at aggregatet reguleres ned. På den andre sida er selvsagt tørkekapasiteten knytta til luftas tørrhet og derved kuldeytelsen og en får et optimaliserings problem: Kapasitet vs. Energiforbruk.

21. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker TVERRBLÅST - LANGBLÅST 1. Fleksibilitet i driften. Når en kontinuerlig, langblåst tørke settes i drift, bør den helst kjøres kontinuerlig så lenge som mulig. For driftsstopp må tunnelen gradvis tømmes uten at ny saltfisk lastes inn. Det blir lignende forhold ved oppstart fra tom tørke. Dermed får en redusert kapasitet og ekstra energiforbruk. De langblåste tørkene kan være noe mer ømfintlige for sortering av fisk etter forventet tørketid ide fisk med kort tørketid kan komme bak fisk med lang tørketid. Dette kan unngås ved med automatisert trekking av vognene og/eller fisken i rekkene sorteres etter tørketid og styres hver for seg.

22. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker TVERRBLÅST - LANGBLÅST 2. Kontroll av tørrhetsgrad. I de tverrblåste tørkene med få vogner i luftretningen kan operatøren gå inn i tunnelen og kjenne på fisken og det er bare fisk i de midtre reolene som er lite tilgjengelig. 3. Krav til bemanning. I de langblåste tørkene bør helst vognene trekkes jevnlig for ikke å få stor grad av diskontinuitet. Dette gir krav til en viss grad av bemanning også i helger og ferier. De tverrblåste er enklere å tilpasse ønsket arbeidstid idet tørkene kan stilles inn til ønsket driftstid på et ur eller stoppes etter signal fra målt luftfuktighet.I praksis må imidlertid i dag også disse tunnelene etterses i helger, mv.

23. ”Fremtidens klippfiskanlegg”Rapport: Sammenligning av langblåste og tverrblåste klippfisktørker

24. ”Fremtidens klippfiskanlegg” rapport ”Stryringsstrategi for tverrblåst batchtørke” • Viktige punkt fra rapporten: • Bruk full tørketemperatur fra starten av hver tørkeprosess; • Tørketemperatur kan ligge over 23 ºC; hvor høyt den kan ligge • avhenger av hvor god reguleringen er; • Viftekapasiteten kan nedreguleres i siste del av tørkingen • Kompressorkapasiteten kan også nedreguleres i siste del • Hvis det installeres litt fast måleutstyr på hver tunnel så vil man vite • bedre hvordan den fungerer. kWh måler burde være obligatorisk

25. ”Fremtidens klippfiskanlegg” Foreslåtte aktiviteter 2007: 1: Ujevn tørking. Et av de hovedutfordringene som er registrert ved prosjektet og av flere målinger (eks. P. M. Walde, m.fl.)og viser svært store forskjeller i vanninnhold etter industrielle tørker. Dette skyldes trolig mange forskjellige årsaker produkt- størrelse, brett, luftsirkulasjon/-hastighet, -fuktighet, mv. Det er derfor behov for en systematisk undersøkelse og måling av innflytelsen av de enkelte faktorer. 2: Start vanninnhold Vannmengde før tørking av fisk med forskjellig salting, lagring, vasking, rutiner forhandtering, mv. Effekt på tørketid og energikostnader undersøkes. 3: Tørketid - tørkeluft, hastighet, fuktighet og tørrhet Alle faktorer vil bli vurdert og optimal tørkeluft, mv. vurdert og tørkeforsøk med varierende tilstander gjennomført.

26. ”Fremtidens klippfiskanlegg” Foreslåtte aktiviteter 2007: 4: Utjevning av fuktighet I første omgang tas sikte på å finne ut om en får utjevning under lagring ved kontakt mellom fisk med forskjellig tørrhetsgrad. 5:Reoler, tunnelutforming og luftsirkulasjon Hyller -form, -avstand/produkttykkelse og trykkfall Fastsette effekt av hyller, hylleavstand, mv. på luft strøm, vifter og tørkehastighet avhengig av fiskestørrelse/- tykkelse, mv.

27. ”Fremtidens klippfiskanlegg” Foreslåtte aktiviteter 2007: 6: Aggregattyper og energiutnyttelse Utredning av anleggstyper og effekt av anlegg, tekniske løsninger, mv.For periodiske tørker (”tverrblåste”) er driftsbetingelsene svært varierende og de relativt enkle aggregat og små muligheter for ytelsesregulering vil energieffektiviteten være lav. For store tørkeanlegg bør mulighetene for øket driftseffektivitet (aggregat med lake for kjøling og oppvarming, sorpsjonsanlegg, mv.) 7: Sluttrapportering, møter med bransjen, publisering, mv. Prosjektet blir rapportert fortløpende for å dokumentere framgangsmåter og resultater. Det vil bli lagt vekt på at blir kortest mulig og konklusjonene klare.

28. ”Fremtidens klippfiskanlegg”

29. ”Fremtidens klippfiskanlegg” • Vi mottar innspill til aktivitetene for 2007 • Rapportene er tilgjengelig fra FHL Bacalaoforum Takk for oppmerksomheten !