Koelunit op 100% zonne-energie

Duurzame opslag van levensmiddelen en medicijnen

Eind dit jaar wordt de eerste mobiele en off-grid SunCooler koelunit van ontwikkelaar FirmTec B.V. verscheept naar Oeganda. Met de mobiele en gepatenteerde koelunit kunnen gebruikers onder andere fruit, groenten, vlees, vis, zuivel en medicijnen ter plaatse en op een goedkope en duurzame manier koelen, zonder afhankelijk te zijn van netstroom, een generator en/of dieselbrandstof.

FirmTec B.V. uit Utrecht is gespecialiseerd in de bouw van (kleinschalige) installaties voor de raffinage en productie van onder andere plantaardige olie en biodiesel. De plug-and-play installaties worden custom made ingebouwd in standaard zeecontainers die niet alleen eenvoudig en wereldwijd getransporteerd kunnen worden, maar ook flexibel en direct inzetbaar zijn. De installaties worden onder andere geleverd aan Afrikaanse boeren en niet-gouvernementele organisaties (NGO’s). Via deze NGO’s kwam ook de vraag voor koeling, vertelt Natasja van der Vlist, oprichter van SunCooler. In plaats van koeling op basis van netstroom of met een generator hebben wij geopperd om hierbij de kracht van de zon te benutten. Vervolgens hebben we dit idee verder uitgewerkt.
De zon als enige energiebron – om een betrouwbare en emissieloze energievoorziening te borgen, deed FirmTec een beroep op Top Systems, dat onder meer drie Victron MultiPlus omvormer-ladercombi’s, vier Hoppecke AGM accu’s van 12 V, twee Victron SmartSolar MPPT zonne-laadregelaars, een Fronius Symo PV-inverter en bijbehorend monitoringssysteem leverde.

Onafhankelijk van brandstoffen
Dankzij SunCooler kunnen boeren, vissers, slachthuizen, zorgverleners en NGO’s in bijvoorbeeld Afrika en Azië hun bederfelijke producten dichtbij huis opslaan en koelen, tegen lagere kosten en zonder dat dit negatieve impact heeft op het milieu. Bovendien kunnen non profit-/hulporganisaties de mobiele en off-grid koelinstallaties benutten om in crisistijd (tijdelijk) hulp te verlenen aan de plaatselijke bevolking. Ook in rurale gebieden, waar de stroomvoorziening afwezig of onbetrouwbaar is. Dankzij SunCooler wordt de houdbaarheid van fruit, groenten, vlees, vis, zuivel en medicijnen aanzienlijk verlengd. Producten behouden ook na de oogst- of slachtpiek hun kwaliteit, waardoor zij langere tijd en voor een betere prijs verkocht kunnen worden. Ondernemers of hulporganisaties zijn daarbij niet langer afhankelijk van verafgelegen, centrale koelhuizen en dieselverslindende generatoren. Een uitkomst, omdat brandstoffen in deze gebieden vaak schaars zijn. Bovendien laat de levering ervan vaak te wensen over. SunCooler biedt hen een duurzaam alternatief, op basis van 100% zonne-energie. Het surplus aan zonne-energie dat met de zonnepanelen wordt opgewekt, kan tevens voor andere doeleinden worden gebruikt, zoals waterpompen, verlichting of het opladen van batterijen.

Plug-and-play koelunit
SunCooler is eenvoudig wereldwijd te transporteren en functioneert plug-and-play. Aan de basis van de koelunit ligt een FEU (Forty Feet Equivalent Unit), waarin alle technieken compact en slim zijn geïntegreerd. Een luifelframe met 64 zonnepanelen boven de unit zorgt voor voldoende vermogen om de koelcompressor te laten draaien. Temperaturen tussen de -26°C tot 26°C zijn geen enkel probleem, waardoor de unit ook benut kan worden als vriesunit. Hoogwaardige isolatie en een uitgekiende koudebuffer zorgen dat de unit ook tussen zonsondergang en zonsopgang, wanneer er geen energie geleverd wordt vanuit de zonnepanelen, goed op temperatuur blijft.

Gelijkmatige toevoer van stroom
Om een koelsysteem te laten draaien op 100% zonne-energie, is niet eenvoudig, benadrukt Van der Vlist. Net als een koelkast slaat de compressor van de koelunit namelijk aan, wanneer extra koeling gewenst is. Waar een koelkast op dat moment extra stroom uit het elektriciteitsnet kan halen, is dit bij zonnepanelen onmogelijk. Zonne-energie is immers niet altijd beschikbaar, waardoor piekvragen niet zomaar ingevuld kunnen worden. Om dit te ondervangen, hebben wij in eerste instantie een hybride, deels on-grid koelunit ontwikkeld die in de praktijk helaas onvoldoende efficiënt bleek. Daarom hebben wij besloten om over te stappen op een 100% off-grid installatie. We zijn opnieuw naar de tekentafel gegaan en voor de invertertechnologie van de ‘SunCooler 2.0′ hebben wij een beroep gedaan op Top Systems, aldus Van der Vlist.

Hoogwaardige en betrouwbare invertertechnieken
In de off-grid SunCoolers wordt gebruik gemaakt van een 3-fase elektrische koelcompressor. Om deze te kunnen laten draaien, wordt er gebruik gemaakt van de Fronius Symo PV-inverter die de DC spanning van de zonnepanelen omzet naar de benodigde 400 VAC wisselspanning. Dit is een omvormer die bedoeld is om gebruikt te worden op plekken waar normaliter een constante netspanning aanwezig is, dus moet er gezorgd worden voor een wisselspanning die de functie van de netspanning overneemt zodat de omvormer zich kan synchroniseren. Voor dit doel zijn de drie bidirectionele omvormers van Victron Energy (Multiplus) bedoeld. Deze produceren de driefase wisselspanning waarop de PV-inverter kan draaien. Deze omvormers halen hun energie uit vier Hoppecke accu’s (12 V-170 Ah) van industriële kwaliteit. Deze zijn ook nodig om het systeem op te kunnen starten en 24/7 wereldwijd te kunnen monitoren.
Gekozen is voor een relatief klein accupakket; de zonnepanelen voorzien volledig in de gewenste stroombehoefte. Waar normaal gesproken accusystemen worden gebruikt om de (zonne)energie op te slaan voor gebruik op een later moment, was dat in dit project niet nodig. We hebben uitgerekend dat met de zonkracht overdag voldoende energie wordt geleverd om de koelunits 24/7 op temperatuur te houden, aldus Norman Heins, sales engineer bij Top Systems. Dankzij de montage van 64 zonnepanelen kan ook bij bewolkt weer voldoende zonne-energie worden opgewekt.
Om de accu’s te kunnen laden en tegelijkertijd de omvormers van Victron te kunnen voeden, zijn 32 zonnepanelen aangesloten op twee Victron SmartSolar MPPT zonne-laadregelaars. Deze zonne-laadregelaars verzamelen de opgewekte zonne-energie en zetten deze om naar een nominale spanning van 48 V voor de omvormers en het accupakket. De overige 32 zonnepanelen zijn aangesloten op een Fronius Symo PV-inverter, die van de opgewekte zonne-energie direct 3 fase wisselstroom maakt.
Het hele systeem is in staat om ruim 6 kW vermogen te leveren, hetgeen voldoende is voor deze toepassing.

Uitgebreide monitoring
De SunCooler is tevens voorzien van een beeldscherm, waarop alle informatie van de accu’s en zonnepanelen wordt gedeeld. Denk bijvoorbeeld aan het opgenomen vermogen en de accucapaciteit. Een Color Control GX verzamelt alle informatie van de Fronius PV-inverter, de Victron SmartSolar MPPT zonne-laadregelaars, de Victron MultiPlus omvormer-ladercombi’s en de Hoppecke AGM accu’s en laat dit grafisch zien op een beeldscherm, aldus Heins. Bovendien stuurt het Victron Color Control de omvormer-ladercombi’s en zonne-laadregelaars aan. Door de Victron Color Control te verbinden met het internet, is ook monitoring op afstand mogelijk. Lokaal, via de smartphone of tablet van de boeren, vissers, slachthuizen, zorgverleners en NGO’s, maar bijvoorbeeld ook vanuit Nederland. Om deze verbinding mogelijk te maken, wordt een Teltonika 950 4G-router met een data-simkaart aan het off-grid systeem gekoppeld.

Testfase
Eind mei 2020 is de eerste off-grid SunCooler in bedrijf gesteld. Tot het eind van de zomer werd de mobiele koelunit uitgebreid getest in Tienhoven. Daar staan ze nog in afwachting van het transport naar een tomaten- en paprikateler in Oeganda, alwaar ze eind dit jaar of begin volgend jaar in gebruik genomen moeten worden.