Varmepumper som benyttes til oppvarming av bolig og bruksvann, har en temperatur på 30–60 grader, men store deler av industrien har behov for mye høyere temperaturer. Noe som krever en helt annen teknologi.
Nå har forskere og industri gått sammen om å utvikle verdens første varmepumpe som kan produsere temperaturer opp til 180 grader.
Perfekt for en femtedel av industrien vår
Industriene har ulike oppvarmingsbehov. Fra 50-100 grader og opp mot flere tusen grader. I Norge og ellers i Europa har en femtedel av industrien behov for temperaturer på omkring 100-180 grader.
– Den nye varmepumpen leverer dette, så markedspotensialet er stort. Dette vil være en lavthengende frukt for å redusere klimagassutslipp og energiforbruk i industrien, sier SINTEF-forsker Michael Bantle.
Eksempler på industrier som har nytte av varmepumper med denne temperaturen er innen næringsmiddel, fisk og akvakultur, papir, olje og gass, kjemisk og metal.
Fakta:
Forskningsprosjektet ToCircle er et samarbeid mellom SINTEF, NTNU og ToCircle, som leverer varmepumper til industrien.
Prosjektet startet 2019 og varer til 2024.
ToCircle er et spin-off-prosjekt fra HighEFF.
Gjorde Tine til verdens første utslippsfrie meieri
Varmepumpen er en videreutvikling av et konsept utviklet for TINE Bergen. Teknologien gjorde Tine til verdens første utslippsfrie meieri. De var først ute med bare å bruke varmepumper som oppvarmingskilde.
– Prosjektet viste hvordan man kunne gjøre det lønnsomt å være grønn. Varmepumpen førte til at man både klarte å fjerne klimagassutslipp og samtidig spare primærenergi – altså energien som kommer inn i fabrikken, sier Bantle.
Grunnen er at energiforbruket til Tine erstattes med fornybar energi samtidig som forbruket reduseres.
I meieribransjen har man vanligvis ikke bruk for høyere varme enn 100 grader, og det kan man produsere ved å benytte ammoniakk og vann som arbeidsmedium.
– Denne blandingen er et kjent kuldemiddel egnet for arbeidstemperaturer på 50 til 120 grader, legger Bantle til.
Siden har forskerne sett på hvordan man kan utvikle høyere temperaturer enn dette i en varmepumpe også ved hjelp av et klimavennlig kuldemiddel.
– For å oppnå opptil 180 grader måtte vi finne et arbeidsmedium med litt andre termiske egenskaper. Til slutt landet vi på det mest naturlige av dem alle: vann, forteller Bantle.
Kombinerte to maskiner til én
Prosjektet er et samarbeid med kompressorprodusenten ToCircle. Sammen har de utviklet en varmepumpe som kombinerer SINTEFs lange erfaring med å utvikle teknologi som benytter vann og vanndamp med en spesiell vingemaskin som ToCircle har laget.
– Vingemaskinen er en kompressor med en rotor som går rundt på en måte som gjør at volumet endres for hver omdreining. «Cluet» med ToCircles kompressor er at alle bevegelige deler som er i kontakt med arbeidsmediet blir smurt med vann, forklarer SINTEF-forskeren.
Her ser vi varmepumpen i drift hos ToCircle på Glomfjord. Denne kan gjenvinne spillvarme og nå opp til 180 grader. Foto: ToCircle Industries AS
Injeksjon av vann i dampkompresjon er ikke bare fordelaktig for smøring, men også for å redusere belastningen på systemet: Uten vannet er det fare for overoppheting av dampen mens den blir komprimert.
Alle disse aspektene samlet i en maskin gir et veldig lovende utgangspunkt for å utvikle en høytemperaturs varmepumpe med rent vann som arbeidsmedium, særlig siden mange industriprosesser bruker damp som energibærer i utgangspunkt, forklarer Bantle.
Lar kråka fryse
Med den nye varmepumpeteknologien forventer forskerne å redusere energiforbruket med 40-70 prosent gjennom å gjenbruke spillvarme med lav temperatur. Dermed redusere behovet for gass- eller el-kjel.
– Dette gjør at man ikke lenger fyrer for kråka, men for seg selv, sier Bantle.
Og dermed kan vi samtidig redusere klimagassutslippene drastisk fordi det er mulig å ta vare på overskuddsvarmen fra industriprosessen, mate denne inn i varmepumpen, for så å pumpe opp temperaturen.
– Å investere i en varmepumpe koster penger, men den vil sørge for så store innsparinger at den kan betale tilbake investeringskostnadene ganske raskt, sier Bantle.
Gir null i klimasgassutslipp
– Siden vi her hjemme i Norge har ren energi, blir det null klimagassutslipp ved å benytte denne varmepumpeteknologien, sier Bantle.
I store deler av Europa hvor energimiksen ikke er like ren med fornybar energi, vil kanskje bare en tredjedel av energien være ren.
– Likevel vil man oppnå en tilsvarende reduksjon i klimagassutslipp ved å benytte denne varmepumpeteknologien. Reduksjonen i klimagassutslipp avhenger altså bare i en liten grad av hvor elektrisiteten kommer fra, sier Bantle.
Teknologien ventes å bli markedsklar i løpet av 2021.
