Højeffektive - højtemperatur varmepumper til industriel køling

Rentabiliteten ved udnyttelsen af overskudsvarmen fra et industrikøleanlæg er meget påvirket at afgifterne. Reglerne kan forekomme forvirrende og uigennemskuelige, og det er derfor nødvendigt at lave en grundig undersøgelse forud for et muligt projekt. Både fordi at afgiften ikke nødvendigvis er en ”show stopper”, men også fordi afgiftssatserne kan variere meget over tid. Afgiftsopgørelsen for dette studie viser at man både skal kigge på elafgifter og overskudsvarmeafgifter og ydermere tage sig i agt, at den samlede afgift er forskellig fra sommer til vinter. Ved systemintegrationen af en varmepumpe med et eksisterende ammoniak-anlæg ses det, at både CO2 og isobutan har højere COP jo koldere tilgangsvandet er. Ligeledes har afgangsvandets temperatur en stor betydning for COP, og jo koldere afgangsvand, des højere COP kan der opnås. Begge kølemidler viser sig at have et relativt stort indsatsområde, og CO2 er optimalt ved tilgangstemperaturer under 30°C, og kan reelt ikke bruges ved tilgangstemperaturer over 45°C. Isobutan er optimalt ved temperaturer over 30°C, mens COP under 30°C stadig er god, og næsten på niveau med CO2.

Projektets praktiske udførsel er et demonstrationsanlæg ved Jensens Køkken i Struer. Der er her tale om et 200 kW CO2-varmepumpeanlæg integreret med et eksisterende 900 kW ammoniakkøleanlæg. Erfaringer med dette system viser at en sammenkobling mellem sådanne to anlæg er interessant ud fra flere betragtninger. Selve forbindelsen mellem anlæggene er skabt vha. en vandkreds og dette system har vist sig nyttigt. Vandkredsen er taknemmelig ud fra et reguleringsmæssigt syspunkt og viser sig som en god buffer mellem udsving i hhv. ammoniak- og CO2-anlæg. Desuden er det en sikkerhedsmæssig god ide, idet at en evt. lækage ikke vil resultere i nær de samme problemer som en lækage i en kaskadeveksler, hvor indsivning af kølemiddel mellem de to anlæg kan være fatale.

Driftsresultaterne for varmepumpen viser, at varmepumpen isoleret set opnår en COP på 4,1 ved opvarmning af brugsvand fra 20°C til 70°C. Denne effektfaktor forøges væsentligt (til COP=5,3) når man indregner den varmeveksler der, uden kompressorarbejde, forvarmer rengøringsvandet fra 8°C til 20°C, inden det strømmer ind i varmepumpen. Slutteligt øges systemets COP til 5,5 når man inkluderer den reducerede vandmængde i fordampningskondensatoren samt det reducerede ventilatorelforbrug. På bundlinen udmønter den høje COP sig i en økonomisk besparelse på tæt ved 500.000 kr på årlig basis. En besparelse der ville være 20 % større såfremt det varme vand kunne ville kunne omsættes til procesformål. Jensens Køkken opnår en varmeproduktionspris på 215 kr/MWh inkl. alle afgifter.

Oven i den økonomiske besparelse giver anlægskonstellation et reduceret CO2-udslip på ca. 80.000 kg/år