NTNU tester ut ny varmepumpeløsning

Bildet: Varmepumper til industriell bruk kan bli mye mer effektive, forteller professor Armin Hafner. Foto: Lars Bugge Aarset/NTNU

Det forskes på å få til mer energieffektive varmepumper. En ny type mer energieffektiv varmepumpe er klar til testing ved NTNU. Målet er at den kan anvendes til å gjenvinne overskuddsvarme fra industrien.

Publisert: 27 Jan 2023

Av Lars Bugge Aarset / Gemini

Norsk industri avgir 20 TWh i overskuddsvarme ifølge Sintef. Dette er energi som kunne vært utnyttet, men som i dag går til spille. Gjenvinning av overskuddsvarme er kanskje den mest miljøvennlige formen for energi, og potensialet er stort. 20 TWh tilsvarer nesten 15 prosent av Norges vannkraftproduksjon. I 2021 var Norges vindkraftproduksjon 11,8 TWh mens netto krafteksport var på 17,6 TWh.

Ny varmepumpeteknologi for industrien?

Vanlige varmepumper varmer private hus opp til 20°C eller litt mer. Denne nye varmepumpeteknologien NTNU tester ut, er ment for industrien og har en arbeidstemperatur på 120 °C.

– I tillegg til høy arbeidstemperatur har vi forenklet anlegget ved å bruke en oljefri kompressor, sier Armin Hafner. Han er professor ved Institutt for energi- og prosessteknikk ved NTNU.

Bildet: Postdoktor Shuai Ren og stipendiat Khalid Hamid bistår i prosjektet. Foto: Lars Bugge Aarset/NTNU

Ammoniakk har vært brukt som kuldemedium i varmepumper i over hundre år, og Osenbrück patenterte denne prosessen allerede i 1895. Det som er nytt er å bruke en ammoniakk-vannblanding som naturlig arbeidsmedium, forteller Hafner.

Skrukompressor i stedet for stempel-kompressor

Tradisjonelle varmepumper bruker kompressorer med stempel. I denne varmepumpen har vi tatt i bruk en skruekompressor som gjør det mulig å øke både trykket og temperaturen. Dermed øker også varmepumpens effektivitet og klarer å løfte temperaturen fra rundt 35 til 150 °C uten bruk av fossile brensler eller bare elektrisk kraft.

– Målet er å øke det oppnåelige temperatur-nivået, samtidig som systemets effektivitet forbedres og kostnadene potensielt reduseres. Hvor mye vi greier å øke effektiviteten vil målinger vise når testingen starter. Plan for første testkjøring er i januar, sier Hafner.

Mer om overskuddsvarme

Overskuddsvarme er et biprodukt fra alle industriprosesser, fra aluminiumsproduksjon til kjøling av datasentre. Overskuddsvarme kalles også termisk energi eller spillvarme.

Samtidig vet vi at omtrent halvparten av verdens energibehov brukes til oppvarming. Det er derfor et enormt potensial i å fange og bruke overskuddsvarmen i industrien. Utfordringen er ofte å få på plass teknologier og løsninger som er kostnadseffektive nok til at det lønner seg å fange og bruke overskuddsvarmen.

For å øke effektiviteten er det viktig at varmen kan utnyttes på så høyt temperaturnivå som mulig. Dersom man først klarer å fange overskuddsvarmen kan den sendes rett tilbake i industriprosessen eller brukes til oppvarming av bygningen. Næringsparker eller andre steder der kraftkrevende industri ligger tett kan også dele overskuddsvarme slik at de som trenger termisk energi kan kjøpe den av de som har et overskudd.

Varmen kan også brukes til oppvarming av nærliggende boliger, på samme måte som vi alt gjør med fjernvarme fra søppelforbrenning.

Bildet viser den nye varmepumpen som skal testes ved NTNU

Bildet: Varmepumpen har en oljefri skruekompressor på rundt 100 kW. Foto: Lars Bugge Aarset/NTNU

Varmepumpen som har fått navnet Osenbrück 4.0 er montert i kjelleren på varmeteknisk laboratorium på Gløshaugen ved NTNU. Den inngår også som demonstrator i prosjektene HighEFF og ENOUGH:

Bidra til verdens grønneste industri

HighEFF er et senter for konkurransedyktig, energieffektiv og miljøvennlig industri for fremtiden. Her arbeidet det med teknologier og prosesser med potensial for store reduksjoner i energibruk. Ved å øke energieffektiviteten skal HighEFF bidra til at Norge har verdens grønneste industri.

Prosjektet ENOUGH skal støtte EUs bærekraftstrategi “farm to fork” ved å gi europeisk matindustri teknologi, verktøy og metoder for å redusere utslipp i matsektoren. En veldig viktig del blir å øke energieffektiviseringen og redusere energibruk i forbindelse med kjøling, frysing, oppvarming og tørking av mat.

Prosessindustrien er har behov for store mengder kraft. Det årlige forbruket er på rundt en fjerdedel av Norges kraftproduksjon. Sammenlignet med andre land har norsk prosessindustri allerede et lavt klimafotavtrykk. Likevel står prosessindustrien for størsteparten av klimagassutslippet fra norsk fastlandsindustri, tilsvarende rundt 23 prosent av landets klimagassutslipp. Bedre utnyttelse av spillvarme vil derfor være et viktig bidrag på veien mot Norges mål om verdens reneste og mest moderne og energieffektive prosessindustri.

KILDE: Gemini.no