Matematiske beregninger skal effektivisere Gram Equipments maskiner til isproduktion
Termisk topologioptimering og flowsimuleringer har et kæmpe potentiale for at energi-effektivisere processer i den danske industri. Det potentiale afdækker Teknologisk Institut sammen med en række partnere i Easy-E projektet, som er støtte af EUDP. En af disse partnere er Gram Equipment, som i projektet har undersøgt mulighederne for at effektivisere en køletunnel til nedkøling af is - til gavn for både produktionsomkostningerne og CO2-kontoen. Udfordringen har man søgt at løse ved hjælp af simuleringsprocesser.
Kort fortalt handler Easy-E projektet om at mindske CO2-udledningen i den danske industri via termisk topologioptimering. Termisk topologioptimering både lyder og er teknisk, men det har et stort potentiale, når det kommer til at spare på energien. Termisk topologioptimering er en designmetode, der er baseret på matematisk modellering, hvor man beregner de termiske belastninger, der vedrører varmeoverførsel, flow og køling.
- I projektet arbejder vi bredt med forskellige industricases. Blandt andet undersøger vi opvarmning af kagedej og nedfrysning af fløde til is. Derudover arbejder vi også med en generel energioptimering, da vi i nogle cases arbejder med store systemer, hvor en mere klassisk simuleringsfremgang egner sig bedre, lyder det fra Christopher Klingaa, Centerprojektleder hos Teknologisk Institut og arbejdspakkeleder i EASY-E projektet.
Integration i virksomhederne er helt essentiel
For at gøre topologioptimering og simuleringsprocesser bredt tilgængeligt i industrien, er det helt essentielt at have industripartnerne med, da de repræsenterer de problemstillinger, som danske (og internationale) virksomheder står over for til dagligt.
En af de industrielle samarbejdspartnere er Gram Equipment med hovedsæde i Kolding, der er ledende global leverandør af avanceret udstyr og produktionslinjer til industriel isproduktion. I EASY-E projektet har Gram Equipment blandt andet været interesseret i at få undersøgt og effektiviseret en køletunnel til nedfrysning af flødeis.
Stort potentiale med store beregninger
Køletunnellen fra Gram Equipment har været produceret i en del år, hvorfor det var oplagt at se nærmere på, om det var muligt at optimere den ved hjælp af simuleringsprocesser. Køletunnellen fungerer ved, at halvfrosne is, placeret på et bånd, køres igennem den. Undervejs nedkøles isene af en kold luft, der blæses ind i tunnellen, så de kommer frosne ud i den anden ende med en temperatur på omkring minus 30 grader.
For at opnå den bedst mulige optimering, har man via computerprogrammer og udregninger lavet en computerversion af den virkelige køletunnel. Derved kan man få et præcist billede af luftens cirkulation inde i tunnellen.
Computersvaret er valideret i virkeligheden
Simuleringsprocesserne har vist rigtig gode resultater med en væsentlig beregnet forøget indfrysnings hastighed. Disse resultater er opnået ved at optimere luft flowet inde i tunnelen.
Det betyder, at Grams kunder i princippet kan vælge at fryse isene hurtigere ned med den samme energimængde, som de bruger på nuværende tidspunkt. Alternativt vil man kunne bruge den samme tid på at nedkøle isen - men nedsætte energiforbruget. Man kan også kombinere de to løsninger og stadig opnå et positivt resultat
- Christopher Klingaa, Teknologisk Institut
Resultaterne er blevet bekræftet ved at måle på en frysetunnel i rigtig isproduktion. De gennemførte simuleringer ventes således at få en reel betydning for Gram Equipments kunders produktion.
Kort om EASY-E projektet
EASY-E projektet løber fra 1. oktober 2020 til 31. december 2023 og har et samlet budget på DKK 20 mio. Projektet er støttet af EUDP - Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram og har deltagelse af såvel videns- som industripartnere. Videnspartnerne er DTU – Danmarks Tekniske Universitet, Teknologisk Institut samt Oqton Danmark, mens industrien repræsenteres af Aarsleff, Danfoss Cooling, Asetek, Bühler Group og Gram Equipment.
Du kan læse mere om Easy-E projektet og samarbejdspartnerne her