De belangrijkste voordelen van dit zogenaamd ‘natuurlijke’ koudemiddel is een hoog koelvermogen voor een relatief laag geïnstalleerd compressorvermogen, een ODP-factor (ozone depletion potential) gelijk aan 0 en een GWP-factor (global warming potential) gelijk aan 1. Dankzij de bijzonder lage ODP- en GWP-waarden kan het voor talrijke gebruikers het ‘ideale’ koudemiddel worden. R-744 brengt echter technologische uitdagingen met zich mee voor gebruik en onderhoud en kan niet voor alle toepassingen worden gebruikt. We maken de balans op van deze technologie met Jean-Yves Clairé, Ingenieur Smering bij ExxonMobil.
Meneer Clairé, kunt u ons uitleggen waarom het smeren van CO2-compressors zo belangrijk is?
J-Y. C.: De 3 belangrijke technologische uitdagingen voor installaties die met R-744 werken, zijn: de druk in de CO2-subkritische en transkritische installaties, de hoge oplosbaarheid van CO2 in smeermiddelen wat potentieel tot een sterke daling van de viscositeit kan leiden en het oplosmiddeleffect van CO2 dat de dikte van de smeerlaag op bewegende delen kan verminderen. In zogenaamde ‘mengbare’ installaties
(ontworpen volgens het principe van de perfecte mengbaarheid van koudemiddel en smeermiddel), kennen bepaalde klassieke polyolester (POE) oliën beperkingen in de toepassingscondities van CO2.
Welke oplossingen heeft ExxonMobil ontwikkeld als antwoord op deze beperkingen?
J-Y. C.: Om geheel aan de behoeften van de gebruikers te kunnen voldoen, heeft ExxonMobil voor mengbare CO2-circuits, een technologisch geavanceerde en innovatieve polyolesterolie ontwikkeld met verbeterde smeerprestaties. De kenmerken en voordelen van deze nieuwepolyolestertechnologie zijn enerzijds de uitstekende vloeibaarheid van dit smeermiddel bij zeer lage temperaturen en het vermogen om de efficiëntiem van de verdamper te verbeteren. Anderzijds wordt de viscositeit met dit smeermiddel uitstekend onder controle gehouden voor een optimale mechanische bescherming van de compressor, een langere levensduur en mogelijk langere onderhoudsintervallen.
Hoe heeft u dit nieuwe product gevalideerd?
J-Y. C.: De nieuwe door ExxonMobil ontwikkelde POE technologie werd gevalideerd in een grote varkensslachterij in Bretagne. Het koelcircuit bestaat uit een CO2-circuit en een ammoniakcircuit: het ammoniakcircuit bevat 2 schroefcompressoren en het CO2-circuit bestaat uit 4 uigercompressoren. Nadat een zelfde compressor 2 keer achter elkaar stuk was gegaan door een gebrek aan smering met de vorige olie en door een nieuwe compressor was vervangen, zuigers en cilinders op een 2e compressor 1 keer waren vervangen, werken de 4 geïnstalleerde zuigercompressors sinds december 2013 met ‘Mobil SHC Gargoyle 80 POE’. De compresser die warme CO2-gassen produceert voor het dagelijks ontdooien van verdampers in de diepvriestunnels, werd als eerste gesmeerd met Mobil-olie. De gebruiksomstandigheden en dus de smeeromstandigheden van deze compressor zijn het hardst bij zeer hoge druk en temperaturen. Het is juist op deze compressor, die zo belangrijk is voor de werking van het koelsysteem in dit slachthuis, dat kapotte compressors werden geconstateerd.
Wat waren de resultaten van deze tests?
J-Y. C.: De testperiode met ‘Mobil SHC Gargoyle 80 POE’ werd afgerond met een controle van alle gesmeerde delen van de compressor die warme gassen produceert, tijdens de periodieke revisie na 5600 uur werkingstijd. Deze controle werd uitgevoerd in aanwezigheid van de compressorbediener, het bedrijf dat gespecialiseerd is in onderhoud en gebruik van industriële koelinstallaties, de klant en de technische
diensten in het veld en fabrikantrelaties van ExxonMobil. Alle personen die aan de revisie van de compressor hebben deelgenomen hebben de uitstekende staat van de compressor en alle gesmeerde mechanische delen kunnen constateren en in het bijzonder de zeer goede staat van de delen betreffende zuiger nr. 1, dat wil zeggen de zuiger die op dit soort machines aan de hoogste temperatuur- en drukomstandigheden is onderworpen. Alle delen waren nogsteeds omhuld met een smeerlaag en zagen er goed uit in tegenstelling tot sporen van slijtage en een droog aspect tijdens het gebruik van de vorige olie, ondanks dezelfde gebruiksomstandigheden. Een voorbeeld van de zeer goede smeerprestatie op deze zuigcompressor die werd gesmeerd met ‘Mobil SHC Gargoyle 80 POE’, is het metaalslijtagegehalte van ijzer en aluminium met respectievelijk 13 mg/kg (ppm) en 3 mg/kg (ppm) na 5600 uur werkingstijd. Dit zeer lage metaalslijtagegehalte is met name opmerkelijk voor zuigcompressors.
Wat zijn vanuit economisch oogpunt devoordelen van dit smeermiddel voor deexploitant van de installatie?
J-Y. C.: Vanwege de zeer goede mechanische kwaliteiten van de gesmeerde delen, kan het periodieke onderhoud dankzij Mobil SHC Gargoyle 80 POE worden uitgevoerd na 6000 uur werktijd en uiteindelijk na 8000 uur, terwijl de fabrikant voor de vorige olie een onderhoudsbeurt om de 4500 uur werktijd, had aanbevolen. Dankzij langere intervallen tussen periodieke onderhoudsbeurten kan de slachterij de onderhoudskosten terugbrengen met 2640 euro per compressor en per jaar, ofwel een vermindering van 10.560 euro per jaar voor het CO2-zuigcompressorpark op basis van periodieke controles om de 6000 uur.
Verbetert dit nieuwe product de energie-efficiëntie van het systeem?
J-Y. C.: Ja, naast de langere onderhoudsintervallen werd een verlaging gemeten van het elektrisch vermogen van 2 tot 3 kW op een gemiddeld gebruik van 100 kW onder vergelijkbare gebruiks- en vulomstandigheden van de ‘warme gassen’-compressor, het kernpunt van de Bretoense installatie. Dit betekent jaarlijks een besparing van 599 euro per compressor. Dit komt door een verlaging van het tractiecoëfficient (dat de inwendige wrijving van de oliemoleculen kenmerkt tijdens het wegstromen van het smeermiddel onder hoge druk) van ‘Mobil SHC Gargoyle 80 POE’ in vergelijking met de eerder gebruikte olie. Deze energiebesparing staat in direct verband met deze verlaging van het tractiecoëfficient van de moleculen van de innovatieve POE-technologie: minder inwendig energieverlies door wrijving in het smeermiddel en hogere mechanischekracht met gelijk stroomverbruik.
Wat zijn de conclusies van deze test op ware grootte?
J-Y. C.: Kort samengevat*: Mobil SHC Gargoyle 80 POE zorgt voor een besparing van de onderhoudskosten dankzij langere intervallen tussen onderhoudsbeurten van compressoren en een verbeterde productiviteit vanwege lagere energiekosten.
In termen van veiligheid worden de interventies van de operator geminimaliseerd dankzij een toename van de tijd tussen de periodieke compressorinspecties. Met betrekking tot het milieu kan een vermindering van de verspilling worden vastgesteld dankzij een vermindering van het aantal olieverversingen door een verlenging van de levensduur van de smeerolie.
Wat ten slotte de productiviteit betreft, is er een winst van 10.560 euro per jaar op basis van periodieke inspecties om de 6.000 uur en een vermindering van het stroomverbruik van elke compressor, bij een belasting die overeenkomt met 2 tot 3% van het verbruikte elektrische vermogen.
JEAN-YVES CLAIRÉ, SMEERMIDDEL INGENIEUR – EXXONMOBIL
* Deze samenvatting is opgesteld op basis van de veldtest met ‘Mobil SHC Gargoyle 80 POE’ in een slachterij met 4 CO2-zuigercompressoren, tussen december 2013 en april 2015. De huidige resultaten kunnen variëren afhankelijk van het gebruikte type apparatuur, de staat van onderhoud, de werkingsomstandigheden, de omgeving en de eerder gebruikte smeermiddelen. Bij twijfel de door de fabrikant bijgeleverde onderhoudsgids raadplegen.
Deze validatie is erkend en goedgekeurd door de verantwoordelijke personen van deze industriële locatie en is vastgelegd in een Prestatiebewijs dat kan worden geraadpleegd op de website www.mobilindustrial.com. Esso SAF, SA met maatschappelijk kapitaal van € 98.337.521,70, ingeschreven in het handelsregister van Nanterre onder nr. 542 010 053, 5/6 place de l’Iris 92400 Courbevoie Frankrijk, brengt met name het merk Mobil in Frankrijk op de markt – gedeponeerd handelsmerk van Exxon Mobil Corporation of van één van diens dochterondernemingen waaronder Esso SAF, waarvan het beginsel van juridische onafhankelijkheid hier niet ter discussie wordt gesteld daar zij als zelfstandige entiteiten functioneren.