2. tos reducing energy use transient...

32
Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy use – Transient effects Transient or dynamic losses due to behaviour of the machine at nondesign conditions – Changes in ambient conditions – Changes in heat load – Compressor starting – Pressure equalisation Often ‘hidden’ potential for improvement

Upload: danghanh

Post on 08-Apr-2018

215 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – Transient effects 

Transient or dynamic losses due to behaviour of the machine at non‐design conditions –Changes in ambient conditions –Changes in heat load –Compressor starting –Pressure equalisation 

Often ‘hidden’ potential    for improvement 

 

Page 2: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – Transient effects – improvement examples 

Variable‐speed compressors  +++ Variable‐capacity compressors  +++ 

Adaptive/optimised electronic control  +++ Expansion valve instead of capillary tube  +++ 

Floating head pressure control  ++ Flow regulation valves (for multi‐evaporator systems)  + Phase‐change materials within cold box, condenser  ++ 

Off‐cycle migration valve (prevent pressure equalisation)  + Two, multi‐compressors  ++ 

Page 3: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – Cooling demand 

Not directly related to efficiency, but can reduce energy use –Quality of insulation –Amount of infiltration –Solar gain  –Electrical loads –Product temperature –Use patterns 

A greater cooling demand (heat load) increases energy consumption 

Page 4: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – Cooling demand – improvement examples 

Increase cabinet insulation  ++ Better quality insulation (vacuum insulation panels, gas 

panels, alternative foams)  ++ 

Increase door insulation  + Decrease door leakage (better gaskets)  + 

Use of night blinds  ++ Glass door/lid  +++ 

Adaptive defrosting  ++ Off‐cycle defrosting  ++ 

Hot gas/reverse cycle defrost  + 

Page 5: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – Cooling demand – improvement examples 

Low power lighting (LEDs, etc), choice of ballasts for fluorescents  ++ 

External lighting  ++ Adaptive lighting  + 

Reduce IR gain (reflective glass, etc)  ++ Improve anti‐sweat trim heaters / dew point control  + 

Reduce internal volume  + 

Page 6: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – Integration of measures 

Benefit of above measures rarely additive –Typically for each additional measure, effectiveness lessens 

Eventually, adding more and more features simply adds cost –Must determine most cost‐effective set of options 

Important to first analyse current design to determine most effective measures 

Page 7: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – implementation 

Means of imposing reduction in energy Options 

–Energy labelling 

Page 8: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

2. TOs – Reducing energy use – implementation 

Means of imposing reduction in energy Options 

–Minimum efficiency rules –Test standards 

Page 9: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Currently, the selected AOs are not the BAU options 

–Various reasons for this 

Generally explicit cost implications plus various other types of barriers –Availability, supply, knowledge of technology, high investment, lack of skills, etc, etc 

Money is primary denominator for adopting TOs –Additional cost required for investment –Estimating cost‐effectiveness, i.e., € per tCO2‐eq  

Therefore, necessary to convert “barriers” into equivalent costs 

Page 10: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs 

Necessary to identify various barriers to introducing the TOs Typically, most barriers can be overcome, provided sufficient funding is applied – If barriers are analysed, the subsequent cost for overcoming the barrier can be approximated (for specific TOs) 

Page 11: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Barrier  Reason  Interventions  Cost implications  Cost group 

No refrigerant availability 

No demand 

Local supplier makes refrigerant available  

Purchase of refrigerant   Set up import/distribution  Conformity to relevant rules  Different material costs 

Refrigerant price 

Refrigerant has high price 

Small demand 

Additional resources to make products available 

Market introduction cost  Market introduction cost 

No suitable compressor available 

No demand 

Compressor manufacturer makes compressor available  

R&D of new compressors  Conversation of existing compressor production line  Awareness raising of new compressor  Different material costs 

Compressor price 

Suitable compressor high price 

Small demand 

Additional resources to make available 

Market introduction cost  Market introduction cost 

Page 12: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Barrier  Reason  Interventions  Cost implications  Cost group 

Suitable system components not available 

NBo demand  Additional resources to make products available 

Market introduction cost 

Market introduction cost 

Suitable ancillary components too high price 

Small demand 

Additional resources to make products available 

Market introduction cost 

Market introduction cost 

Additional components increases cost 

Not needed for conventional system 

[none – it just costs more…] 

Purchase of additional components Different material costs 

Additional parts costs 

Additional ancillary/safety components increase cost 

Not needed for conventional system 

[none – it just costs more…] 

Purchase of additional components/material costs Development of safety mechanisms 

Additional parts costs 

Page 13: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Barrier  Reason  Interventions  Cost implications  Cost group 

Technicians need additional tools/ equipment 

To handle different characteristics of AOs 

Provide with necessary tools/ equipment 

Purchase of additional tools/ equipment 

Technician tools 

Technicians not competent/ disciplined 

No need to work on AO 

Enable technicians to become competent 

Provide dedicated training Technician assessment Technician certification and registration scheme Disseminate technical information 

Technician training Licensing/ registration Awareness raising 

Design engineers lack knowledge 

No need to work on AO 

Educate engineers 

Provide dedicated training Disseminate technical information 

R&D costs Awareness raising 

Page 14: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Barrier  Reason  Interventions  Cost implications  Cost group 

Charge size limits restrictive 

Conservative standards 

New standards  Develop low charge systems 

Develop new/revised rules Carry out R&D 

Legislation R&D costs 

Installation rules are restrictive 

Conservative standards 

New standard Develop new safety systems 

Develop new/revised rules Carry out R&D 

Legislation R&D costs 

Consumers not interested in technology option 

Consumers ignorant of issues 

Make consumers aware 

Introduce marketing schemes 

Awareness raising 

Retails not interested in technology option 

Retailers ignorant of issues 

Make retailers aware 

Introduce marketing schemes 

Awareness raising 

Page 15: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Barrier  Reason  Interventions  Cost implications  Cost group 

High production costs 

New, more expensive production line equipment 

Provide new production line equipment 

Purchase of equipment Internal training Infrastructure changes, disruption 

Production line equipment 

High production operation costs 

More expensive production line operation 

[none – it just is…] 

Longer process times Additional processes 

Production line process 

Longer installation time 

Longer time, more complex 

[none – it just takes more time…] 

Different type of piping, components, etc Different processes Different working procedures 

Installation time 

Page 16: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Barrier  Reason  Interventions  Cost implications  Cost group 

High installation material costs 

Different piping, more complex 

[none – it just costs more…] 

Different type of piping, components Additional parts, materials 

Installation materials 

Higher service and maintenance costs 

Longer working procedures Higher cost of materials 

[none – it just costs more…] 

High cost components Higher cost refrigerant 

Current rules/ regs have general prohibition 

No previous concern 

Modify existing rules/regs 

Assessment of existing regulations 

Legislation 

Page 17: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs From analysing barriers,  several common cost groups  identified –Refrigerant price –Compressor price –Product parts –Technician tools –Technician training –Technician licensing/registration –Legislation changes 

Different TOs used for different subsectors may incur incremental changes in these cost groups  

–Awareness raising –R&D costs –Production line equipment –Production line process – Installation time – Installation materials 

Page 18: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Certain other costs are considered “Market introduction” costs 

–Account for placing a product on the market; admin, etc 

Energy‐related costs –Energy use for lifetime of equipment –Based on typical capacity, efficiency and running hours  

Page 19: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs For energy costs, two variations are considered: equal efficiency and improved efficiency Equal efficiency 

–The design of any TO is adjusted up or down in order to achieve the same annual average efficiency as the original baseline technology 

–Therefore incremental cost most also account for efficiency matching of TOs, e.g., difference in cost for larger or smaller heat exchangers 

Improved efficiency – Improvements are added incrementally up to 2030 in order to achieve high efficiency; these incur high costs 

Page 20: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs Necessary to formulate cost framework Costs may be per enterprise or lumped as industry‐wide costs; therefore two different categories  –“Direct product costs” are those which are embedded into the product which the consumer pays for when taking receipt of the system 

–“Societal costs” are those which are obliged to other enterprises and organisations to enable the adoption of a particular alternative 

Page 21: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

3. Barriers and costs 

Depending upon selection of TO, differences in system costs comprise three types: –Where an existing system is (more or less) retained but the refrigerant is changed, so costs are limited to (small) changes in the design of that system 

–Where an existing system is exchanged for a different type of system (but of the same capacity), so costs are strongly dependent upon the main characteristics of the systems 

–Where a number of smaller systems (or a single large system) is changed to a single large (or many smaller) system 

Page 22: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

4. Maximum penetration of TOs Maximum market potential of a TO to replace new system relying upon HFCs in a particular sector –Essential to identify the maximum potential that a specific TO has in each subsector 

Penetration a function of constraints to market introduction –Safety –Efficiency –Cost –Availability of materials and components –System complexity and design know‐how 

Any given TO is rarely universal to a subsector 

Page 23: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

4. Maximum penetration of TOs 

Determination of penetration rates For each of the constraints, proportion (of refrigerant mass) displaced to be estimated –Considered over a reasonable time scale (10 years) –Must also consider technological developments, legislative changes and market developments over this period 

No formalised method for precisely determining penetration –Based on market data for products and “best feel” 

Values typically between 20% and 100% 

Page 24: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

4. Maximum penetration of TOs 

Page 25: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

Brazil: Introduction of a comprehensive refrigerator recycling programme The purpose of this pilot project is to assist the Brazilian Ministry of the 

Environment with the development of a comprehensive recycling system for old household refrigerators and freezers. It includes installation of a state‐of‐the‐art refrigerator recycling plant to recover CFCs from the cooling systems and the foam insulation. The project will also assist with the development of a professional take‐back system of refrigerators and integrate the informal sector into this new waste management system. 

It is estimated that the recycling of annually 350,000 refrigerators will capture up to 40 tonnes of CFC‐12 from the refrigeration system and 98 tonnes of CFC‐11 from the insulation foam. This will result in the reduction of an equivalent of 890,000 tonnes of CO2 emissions.  

 

06.08.2012

Page 26: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

China: Pilot production of climate‐friendly room air conditioners This pilot project introduces the production of room air‐conditioning systems using climate‐friendly hydrocarbon refrigerants at the Chinese manufacturer Gree Electric Appliances Inc. The company Gree is the biggest manufacturer of air conditioners worldwide with 70 million units manufactured in 2007/2008. The conversion to hydrocarbons will reduce emissions from currently used ozone‐ and climate‐damaging HCFCs. 

06.08.2012

Page 27: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

China: Converting XPS foam production from F‐gases to climate‐friendly CO2 technology The purpose of this pilot project is to install a new production line for XPS foam at the site of 

the company Beijing Beipeng New Building Materials Co. Ltd near Beijing to demonstrate the use of environmentally friendly CO2 as blowing agent instead of the currently used fluorinated gases. This insulation foam is based on European standards and adapted to Chinese conditions and regulations. 

The project will avoid 1.6 million tonnes CO2e direct emissions through the permanent replacement of the blowing agents HCFC‐142b and HCFC‐22, based on an annual production of 4,320 tonnes XPS insulation foam. 

06.08.2012

Page 28: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

Mauritius: Converting large air‐conditioning systems in public buildings The project will demonstrate the operation of ammonia chillers in the tropical

country Mauritius. It will replace old, inefficient central air-conditioning systems in public buildings, which are currently operating with CFCs, with more energy-efficient ones, operating with the both ozone- and climate-friendly natural refrigerant ammonia. 

06.08.2012

Page 29: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

South Africa: Conversion of supermarket systems from F‐gases to natural refrigerants The project will support Pick 'n Pay, one of the largest supermarket chains in Southern Africa, 

to convert their refrigeration and air‐conditioning systems in two supermarket stores to a cascade system with energy‐efficient ammonia and CO2 technology. Furthermore, service technicians will be trained in the professional maintenance and servicing of the new equipment to ensure optimal performance and safe handling of the equipment and to maximise energy efficiency. 

Direct emissions of 2,000 tonnes CO2e per year are sustainably and permanently eliminated through replacement of HCFC‐22 with natural refrigerants. 

 

06.08.2012

Page 30: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

Southern Africa: Solar powered refrigerators in Southern Africa ‐ SolarChill Project The aim of the project is to complete the technical development of the existing SolarChill 

prototypes to make the SolarChill concept (amongst others developed by Greenpeace and GTZ Proklima) suitable for use in temperatures over 45°C. The project includes also support for the set‐up of a production line at the local manufacturer Palfridge (Swaziland) to provide initial manufacturing capacity and to study the economics of the production and marketing of this technology. 

Every operational SolarChill unit avoids direct refrigerant emissions of approx. 0.2 tonnes CO2e per unit during lifetime usage. A further reduction of annually 0.5 tonnes per appliance of indirect CO2 emissions from the avoided use of fossil fuels for electricity generation can be achieved. 

06.08.2012

Page 31: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

Swaziland: Introducing hydrocarbon technology in refrigeration The project converts the entire production for domestic and commercial refrigeration 

equipment at the local manufacturer Palfridge from climate‐damaging fluorinated refrigerants (HFC‐134a and HFC‐404a) to hydrocarbon technology. Furthermore, intensive training and education material for safe handling of the hydrocarbons will be made available within the project.  

The replacement of the fluorinated refrigerants (former consumption 20 tonnes HFC annually) will lead to a prevention of direct emissions of 29,000 tonnes CO2e. 

 

06.08.2012

Page 32: 2. TOs Reducing energy use Transient effectsthai-german-cooperation.info/download/3.3_rac_technology_dc.pdf · Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC 2. TOs – Reducing energy

Baseline and Mitigation Strategy for Thai RAC

 

  Thank you for your attention