Effektivare utnyttjande av energi och kapital på mjölkgården genom integrerad mjölkkylning och bostadsuppvärmning

Sammanfattning av slutrapport
Denna rapport beskriver alternativa användningsområden för spillvärmen från en mjölkkylutrustning, som alternativ till att fläkta bort energin.
Det är alltid lönsamt att sänka temperaturen i mjölken så mycket som möjligt genom förkylning av mjölken före mjölktanken eftersom det spar både elenergi och gör att mindre kyleffekt krävs.
Kylningen av mjölken avger tillräckligt med energi för att klara djurstallets behov av uppvärmning av till exempel personalrum och andra varma avdelningar, samt räcker även till att förvärma tappvarmvatten i alla studerade gårdsstorlekar.
Det krävs 1 500 m3 mjölk per år för att klara hela årsbehovet av energi för värme och varmvatten för en medelbostad i Sverige. Det krävs mera mjölk om bostaden är äldre, större eller ligger i norra Sverige.
Förlusterna i värmekulverten till bostadshuset är inte försumbara och måste finnas med i bedömningen av om det är lönsamt att utnyttja överskottsvärme från kyl¬maskinen till värme och varmvatten i bostaden.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Föreliggande rapport tar upp frågan hur överskottsvärme, som bildas vid en mjölkkylanläggning på ett lantbruk, kan tillvaratas på effektivast vis.

Tidigare genomförda undersökningar har visat att energianvändningen i mjölk¬produktionen uppskattats till mellan 0,125 och 0,33 kWh/kg mjölk på svenska mjölk¬¬företag. Den angivna energimängden avser energi som förbrukas inom gården. Energi för till exempel skörd och utkörning av gödsel till fält är ej inklu¬derad. Energianvändningen resulterar ofta i en energiomvandling där det produ¬ceras en stor mängd lågtempererad spillvärme. Denna lågtempererade spillvärme är i många fall svår att både fånga upp och att finna avsättning för.
Vid mjölkkylning skall man i första hand beakta att via en effektiv så kallad förkylning av mjölken kan man undvika att så mycket förluster skapas genom att kylkompressorn behöver arbeta mindre. Ett relativt enkelt sätt är att förkyla mjölken genom att låta den möta inkommande kallt vatten i en värmeväxlare. Vid god tillgång till kallt vatten kan mjölkens temperatur sänkas avsevärt.
Fördelen är att kylkompressorn används mindre vilket sparar elenergi och att temperaturen i kyltanken inte varierar lika mycket vilket är positivt för mjölkkvalitén. Temperaturhöjningen som uppkommer i det ingående kallvattnet kan utnyttjas på flera vis. Ett sätt är att förvärma dricksvattnet till korna. Sådana system fungerar bra då dricksvattenförbrukning och mjölkproduktion håller rimligt konstanta flöden till exempel vid robotmjölksystem.
En vanlig metod för att återvinna värme från kylkompressorerna är att förvärma vattnet i varmvattenberedarna som ger varmvatten till disk etc. Då kan man ta vara på överskottsvärmen från kylkompressorerna som är kopplade till mjölktankarna, vilket ger temperaturer upp till 50 °C på varma sidan när kompressorn går. För att säkerställa god vattenkvalitet krävs att vattnet håller minst 65 °C och vid diskning av mjölkanläggning krävs minst 80 °C. Detta gör att man måste tillföra ytterligare värmeenergi för uppvärmning av varmvattnet. Beräkningar visar att med 50 kor finns ett överskott på ca 12 000 kWh/år som fläktas bort. Detta överskott kan minskas till hälften (5 300 kWh) om man förkyler mjölk till ca 18 °C med hjälp av till exempel ingående vatten. Vid en väl dimensionerad förkylningsutrustning kan mjölken kylas ner betydligt lägre än så vilket också sänker förlusterna ytterligare.
Om inte avståndet är för långt mellan privata bostaden och kylmaskinen är det möjligt att använda det lågtempererade vattnet (ca 50 °C) i bostaden till tapp¬varmvatten och uppvärmning.
Resultatet från denna studie visar att det krävs 1 500 m3 mjölk per år vilket motsvarar ca 160 kor (9200 kg/ko, år) för att klara både uppvärmning och förvärmning av varmvatten för bostaden. Dessa beräkningar utgår från ett ”medel”-hus i Sverige, där avståndet mellan mjölkrum och hus är 100 m och att det finns en välisolerad värmekulvert som för över energin. Flertalet byggnader på landsbygden har sitt ursprung i äldre byggnader som kräver mera energi. De har i många fall dessutom större byggnadsyta än normalvillan. Detta kan medföra att energibehovet kan ha underskattats, vilket skulle innebära att det krävs ännu mer mjölk på flertalet mjölkföretag.
En viktig del av analysen är om energin i systemet klarar s.k. ”köldknäppar”.
Det är just toppeffekten som gör att det krävs relativt många kor. Vid 50 kor har ca 44 % av energin ersatts med ”gratis” värme från kornas mjölk. Därför bör det vara intressant för flertalet mjölkföretag att undersöka om det är lönsamt att ut¬nyttja överskottsvärmen från mjölkkylning, och komplettera med el eller fastbränsle för att klara de kallaste perioderna. Det är även viktigt att inte underskatta förlusterna i värmekulverten mellan stall och bostadshus. I exemplet ovan är förlusterna 30 % av totalt överförd energi. Trots detta visar beräkningarna att årskostnaden är 30-40 % billigare jämfört med olika värmepumpar eller pelletspanna, även när man räknar in värmeförluster i kulverten.
Om man mäter miljöbelastningen i CO2-ekvivalenter är systemet med värmeåtervinning från mjölk bättre än övriga system med värmepump och likvärdigt med pellets om man använder el producerad som ”nordisk elmix” eller ”grön el”.

Slutsats
Det är alltid lönsamt att sänka temperaturen i mjölken så mycket som möjligt genom förkylning av mjölken före mjölktanken eftersom det spar både elenergi och gör att mindre kyleffekt krävs.

Kylningen av mjölken avger tillräckligt med energi för att klara djurstallets behov av uppvärmning av till exempel personalrum och andra varma avdelningar, samt räcker även till att förvärma tappvarmvatten i alla studerade gårdsstorlekar.

Det krävs 1 500 m3 mjölk per år för att klara hela årsbehovet av energi för värme och varmvatten även för en medelbostad i Sverige. Det krävs mera mjölk om bostaden är äldre, större eller ligger i norra Sverige.

Förlusterna i värmekulverten till bostadshuset är inte försumbara och måste finnas med i bedömningen av om det är lönsamt att utnyttja överskottsvärme från kyl¬maskinen till värme och varmvatten i bostaden.

Det är lönsamt att utnyttja överskottsvärmen för uppvärmning av bostaden om mjölk¬kylningen ger nödvändig effekt och mängd energi, trots att man måste bygga en längre värmekulvert.