СО₂: Да? Нет? Что вместо? Почему не вместе?

14 Февраля 2024

Бизнес-интересы, экология, геополитика, международные государственные обязательства, а посреди всего CO₂, вокруг которого развернулась дискуссия за круглым столом. В ней приняли участие видные игроки рынка холода. Разбирались в действительных причинах растущей популярности этого хладагента, говорили о связанных с ним экономических и технических рисках, обсуждали вопросы промышленной безопасности и перспективы других рабочих сред, применяемых в индустрии холода.

В 2022 году Беларусь ратифицировала Кигалийскую поправку к Монреальскому протоколу, согласно которой потребление гидрофторуглеродов (R134a, R404a, R407a, R410a и др.) до 2024‑го должно сократиться на 5%, с 2025‑го до 2028‑го — на 35%, с 2029‑го до 2033‑го — на 70%, с 2034‑го до 2035‑го — на 80%, а с 2036 года — на 85%. Отсюда и движение в сторону альтернативных хладагентов, в числе которых и CO₂. Но почему он вызывает столь противоречивые эмоции у специалистов и так много вопросов? CO₂ в индустрии холода — это благо или лоббистский интерес?

ВЛАДИМИР ЛУКОНИН, ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР ЗАО «ХОЛОДОН»: «CO₂ — ЭТО КЛАССНО, ЭТО ПО-ЕВРОПЕЙСКИ, НО»

Есть опасения, что CO₂ будет «ненадёжным» для потребителя с точки зрения ремонтопригодности и сервисного обслуживания

С тем, что это оборудование процентов на 60 дороже на один киловатт, чем фреоновые системы, еще можно было бы мириться, но вопрос с поставками запчастей и комплектующих для таких систем из Евросоюза сегодня заставляет задуматься. Не стоит объяснять, что подсанкционные товары, каковыми они являются, можно провезти в страну разве что в карманах. Из России тоже ничего не привезёшь. Там программа по CO₂ практически свёрнута, а все проекты, которые начинали реализовывать в ритейле и промышленности, приостановлены.

Понять это можно — никто не хочет рисковать, завязываясь на технологиях, которые будет невозможно поддерживать. Расчёты на поставки из Китая пока также не дают уверенности в завтрашнем дне — там не всё производится, всё ещё возникают вопросы с качеством — это не секрет, да и ждать необходимые запчасти можно несколько недель.

Таким образом, закупив систему на CO₂, заказчик неизбежно столкнётся с дилеммой: поискать запасные части у китайских производителей либо обратиться в компании, которые завозят различные компоненты из Евросоюза «некими логистическими цепочками». Насколько надёжны такие источники поставки, потребитель решает сам.

Почему именно CO₂ оказался в центре внимания?

Интерес к CO₂, безусловно, во многом связан с ратификацией Беларусью Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу. Это самое простое и логичное объяснение популярности этого достаточно безопасного с точки зрения экологии газа. Но, возможно также, что это был определённый проект, под который выделялись деньги и в рамках которого данная тема развивалась. Проектировщики не спешат массово переходить на CO₂, а предлагают альтернативные хладагенты — аммиак, R449а, R32. Тем более что нет однозначного подтверждения влияния хладагентов на изменение климата.

Сам газ неопасный, но к технологии есть вопросы

Эксплуатация оборудования требует участия высококвалифицированных специалистов, а значит, потребуются обязательные подготовка, переподготовка, повышение квалификации. Особой проблемы здесь нет, но это дополнительные затраты для пользователей оборудования. В связи с тем, что установки на CO₂ работают под высоким давлением, требуется более сложная и очень дорогая автоматика для контроля технологического процесса.

В системах CO₂ необходимо предусматривать дополнительный фреоновый агрегат и/или газоохладитель для поддержания температуры CO₂ в ресивере на случай отключения электроэнергии. Кроме того, не следует забывать, что CO₂ — газ без запаха, но при определённой концентрации — с выраженным отравляющим эффектом. Поэтому крайне важно устанавливать газоанализаторы в помещениях, где имеются установки на CO₂, и следить за исправностью этого оборудования. В итоге все дополнительные затраты на закупку и обслуживание оборудования неизбежно отразятся на себестоимости конечной продукции и её конкурентоспособности.

Зачем разрушать то, что хорошо работает?

Китай становится всё более заметным игроком на рынке оборудования на CO₂. В целом страна относится к этой теме положительно, как и ко многим другим инновациям, просто в Поднебесной не спешит делать всё и сразу. При этом запускаются новые производства и осваиваются перспективные технологии. Делать оборудование, работающее на CO₂, китайцы научились, но эксперименты проводят не у себя. Внутри страны они ещё на 22-м хладагенте работают полным ходом или на аммиаке — зачем перевооружать то, что работает хорошо.

Стоит ли отказываться от высокоэффективных инновационных проектов с минимальным использованием «запретных» газов?

В Китае освоили производство турбокомпрессоров. Их КПД на 134-м хладагенте в два раза больше, чем машин на фреоне. И если будет введён запрет на 134-й газ, мы должны будем отказаться от новых проектов на новейшем оборудовании, которое уже производится не только в Европе и США, но теперь и в Китае. Таким образом, мы с CO₂ затормозим внедрение реального инновационного высокоэффективного оборудования. А этот прогресс, который возможен уже завтра, — позволит отрасли развиваться по-новому. Но мы можем разом обрезать проекты завтрашнего дня. Стоит ли?

Тот, кто столкнулся с утечкой аммиака, настроен к нему не так уж позитивно

CO₂ эффективно работает в каскадных установках совместно с аммиаком. Для предприятий, особенно тех, которые расположены в городах, этот довод не в пользу CO₂. Все знают, что такое утечки аммиака, а они по разным причинам всё же случаются.

Переход на CO₂ может возродить производство в России и Беларуси

То, что произошло 20 лет назад, когда мы переходили с R22 и R12 на R134а и R404а, привело к тому, что в России промышленность холодильной техники полностью исчезла. Закрылись заводы, которые производили компрессоры, потому что они не смогли перевооружиться. Автоматику тоже перестали выпускать, и холодильной техники собственного производства ни в России, ни в Беларуси не стало. Мы вынуждены были покупать всё это в Евросоюзе. А сейчас, возможно, было бы совсем неплохо начать производить оборудование именно на CO₂, потому что в Китае оно ещё не так хорошо освоено, многого не производится. Это, конечно, хорошо для экономики и давало бы некоторое ощущение безопасности.

СТАНИСЛАВ ХМЕЛЕВСКИ, ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР ООО «ХОЛОДИНТЕРНЕШНЛ»: «CO₂ В ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРОЕКТАХ ДЕШЁВЫЙ И СОВСЕМ НЕСТРАШНЫЙ»

В Европе накоплен большой опыт работы с CO₂. Там его используют в качестве хладагента уже 15–20 лет. Он очень эффективен в больших каскадных системах. Особенно, если это каскад CO₂ – аммиак. Он хорош по энергоэффективности, и по холоду у него практически нет предела, потому что температура испарения достаточно низкая (температура тройной точки всего минус 56,6°С, если сравнивать с другими хладагентами, то она не такая уж низкая, но вот плотность вещества при минус 50°С ещё очень далека от создания вакуума, что и делает его эффективным при низких температурах). Вопрос только в том, чтобы правильно сделать автоматизацию и набрать квалифицированный обслуживающий персонал.

CO₂ уже несколько лет успешно работает в Беларуси

Есть уже три действующих проекта — СП «Санта Бремор» ООО, ОАО «Витебская бройлерная птицефабрика», ФХ «Новицких». Ещё два — на стадии проектирования. В этих проектах используется японское оборудование MAYEKAWA Mycom, которое давно прекрасно зарекомендовало себя в самых разных сегментах: и в мясопереработке, и на птицефабриках, и при заморозке овощей. Сердце установок — компрессоры MAYEKAWA Mycom — очень надёжны, работают стабильно, по 20 лет без ремонта, не боятся гидроударов. Но, конечно, как и для любого сложного оборудования, к его внедрению нужно провести серьёзный инжиниринг, качественные монтаж и пусконаладку, хорошо подготовить пользователей — персонал, который будет обслуживать оборудование в рабочем режиме. Сервис должны делать только сертифицированные специалисты.

Такие проекты недешёвые, но очень быстро окупаются

Важная отличительная черта систем на CO₂ — их исключительная энергоэффективность. По сравнению с фреоном, экономия энергии — до 40%! В Беларуси первая система CO₂ – аммиак была внедрена на заводе по переработке овощей в Лунинецком районе. Мощность линии — пять тонн моркови в час (тёплый продукт). И при этом весь завод потребляет в среднем 300 киловатт в час! Это и сама линия переработки (включая мойку, резку, заморозку, хранение на 3000 тонн), и технологический пар 180°С, и охлаждение воды, и кондиционирование помещений, и всё-всё! Первое впечатление заказчика — шок! Он, конечно, рассчитывал на экономию, но никак не ожидал, что будет такое низкое энергопотребление.

CO₂ — однозначно да! Особенно на больших системах

Многолетний опыт работы с аммиаком показывает, что последний при температуре минус 40°С и ниже уже вступает в разрежение, и компрессор должен тратить дополнительную энергию на создание вакуума в линии всасывания. CO₂ и при минус 43°С ещё имеет резерв. Критическая точка для него — минус 56,6°С, то есть до минус 50°С можно применять спокойно. По поводу эффективности и экономии можно привести пример, когда из возможных вариантов заказчик выбрал каскад CO₂ – фреон, несмотря на то что двухступенчатое сжатие на фреоне было проще. Его главный аргумент — где взять столько фреона, чтобы заполнить единовременно пятикубовую циркуляционную ёмкость. А цену даже сравнивать страшно. Фреон сейчас — это очень дорого. Самая низкая цена у нас — 10 тысяч евро за тонну, а в Европе — 40 евро за килограмм! CO₂ же — копеечный хладагент. На Витебской бройлерной птицефабрике недавно заправили 16 тонн по 900 рублей за тонну с доставкой.

В странах Балтии, если речь идёт о больших системах, — только каскад аммиак – CO₂. Это и порты, и крупные производства (Vici, например, полностью переведено на такую систему), и логистика в портах, и склады. Используются каскады также на небольших объектах. Экономический эффект от них спорный, но с точки зрения экологии они, безусловно, очень хороши.

В каскадах CO₂ – аммиак нет высокого давления

Можно подбирать сосуды высокого давления с максимальным рабочим давлением до 40 бар. В данном процессе конденсация CO₂ проводится при температуре минус 10°С. Аммиак выступает как конденсатор, он сбивает давление, превращаясь в жидкость, и отводит тепло. Предусмотрен аварийный агрегат, который в случае остановки оборудования будет охлаждать ёмкость с аммиаком. Но если даже по каким-то причинам не будет электроэнергии, — не проблема, потому что все ёмкости, все аппараты находятся в изоляции — до суток можно стоять и не волноваться.

CO₂ — сильно текучий и «нечестный»

Газ обладает сильной текучестью и с этой точки зрения требует внимания и осторожности. После монтажа оборудования рекомендуется делать 100-процентную просветку швов, а также всегда следить за сальниками оборудования и за фланцевыми соединениями соответственно. И ещё CO₂ — «нечестный» газ. При утечке его нельзя почувствовать. Приходится полагаться только на датчики, выбирать которые нужно ответственно. Вот такие тонкости. А так — просто хладагент, к которому мы не привыкли, и люди, работающие с ним 10–15– 20 лет, не отличают его от других.

Но всё же хорош во многих смыслах

Энергоэффективный, совсем нестрашный, дешёвый и при температуре минус 40°С и ниже показывает себя лучше, чем признанный чемпион аммиак. И оборудование дешевле, чем в аммиачных установках получается, если мы говорим о воздухоохладителях. Вроде бы, площади поверхностей одинаковые, но выходной коллектор меньше за счёт того, что плотность больше и объём — меньше. Соответственно меньше металлоёмкость, а значит, — это существенная экономия. На некоторых воздухоохладителях — до 16% по стоимости.

Проблем с поставками нет

Мы отработали пути снабжения. Никто не строит препятствий. Наша компания — небольшая, региональная, работаем. Есть техническая поддержка из московского головного офиса.

Слово пользователей в заключение

ТИМОФЕЙ ГРИЦЕВИЧ, ГЛАВНЫЙ ЭНЕРГЕТИК КОМПАНИИ «САНТА БРЕМОР»:

— В мультипродуктовом производстве «Санта Бремор» промышленный холод играет ключевую роль. Исходя из специфики производства, у каждого из пяти цехов предприятия к нему свои требования. В связи с ростом мощностей и неспособностью обеспечить производство необходимым количеством холода существующими компрессорными в 2019 году было решено построить новую холодильную установку. Остановились на каскадной, работающей на аммиаке и диоксиде углерода. Почему? За последние годы перспективность CO₂ как хладагента заметно возросла. Диоксид углерода — один из немногих хладагентов для холодильных систем, актуальный с точки зрения эффективности применения и безопасности для окружающей среды. А после того, как в 2022 году Беларусь ратифицировала Кигалийскую поправку к Монреальскому протоколу, использование таковых представляется правильным для ответственного производителя.

CO₂ — один из так называемых природных хладагентов (аммиак, пропан, бутан, вода и др.). Он имеет нулевой потенциал разрушения озонового слоя (ODP = 0) и является эталонной единицей при расчёте потенциала глобального потепления (GWP = 1). У каждого из природных хладагентов есть недостатки. Аммиак, например, сильно токсичен, пропан горюч, а у воды ограниченная область применения. В отличие от них, CO₂ не токсичен и не горюч. Обладает большим КПД и имеет высокую энергоэффективность, что позволяет добиваться превосходных показателей энергопотребления — в среднем от 15 до 25% по сравнению с системами на R404a.

Всё это подтверждается двумя годами эксплуатации холодильного комплекса на природных хладагентах. Сегодня можно точно сказать, что данная система имеет высокую энергоэффективность по сравнению с установками, работающими на гидрофторуглеродах. Мы сравнили потребление электроэнергии до и после ввода в эксплуатацию холодильного комплекса на природных хладагентах, и в пересчёте на один килограмм выпущенной продукции потребление электроэнергии сократилось на 22,2%.

Мнение инженера-холодильщика со стажем

— На мой взгляд, как инженера-холодильщика, доводы относительно энергоэффективности установок, работающих на CO₂, весьма неоднозначны. Давайте обратимся к лидеру в холодильной отрасли компании «Битцер», которая, к слову, имеет большой опыт в производстве и продвижении компрессоров на аммиаке, на фреонах и на CO₂.

Относительно энергоэффективности

CO₂ не обладает каким-либо значительным преимуществом по энергоэффективности в сравнении с широко использующимися на рынке хладагентами. Наиболее предпочтительным для среднетемпературного применения сегодня является уже апробированный азеотропный HFC-хладагент R134a. Он давно и успешно применяется как в климатических, так и в среднетемпературных холодильных системах. Его физико-химические свойства хорошо изучены. И самое главное, потенциал глобального потепления R134a составляет одну треть от GWP R404a, то есть при использовании в установке R134a прямое воздействие на глобальное потепление в три раза меньше, чем при использовании хладагента R404а.

тносительно надёжности системы с точки зрения утечки хладагента

При использовании R134а вероятность утечек в два раза меньше, чем у CO₂ (R744). Таким образом, экономическая эффективность агрегатов на CO₂ не подтверждена.

Экологическая безопасность

Относительно безопасности применения CO₂ для сохранения озонового слоя — безусловно, CO₂ гораздо экологичнее других хладагентов.

Использовать или не использовать CO₂?

Как инженер и обыватель в одном лице считаю, что нецелесообразно в настоящее время вводить какие-либо запреты на применение уже используемых хладагентов в пользу CO₂. За красивыми лозунгами о защите окружающего слоя мы рискуем угодить в экономическую яму. Ведь холод — ОН везде, а дорогой холод — это удорожание продукции отечественного производства, и так, к слову, не слишком дешёвой. Те же страны Евросоюза временно отказались от «зелёной» повестки. Считаю, что выбор, какое холодильное оборудование и на каком хладагенте использовать, должен сделать сам заказчик исходя из экономических и технических возможностей своей организации.