Optimering af varmepumpedrevne dampsystemer

Projektet har haft til formål at udvikle et koncept for etablering og optimering af varmepumpebaserede dampproduktionssystemer baseret på en behovsdrevet tilgang. Konceptet baseres på den nyeste teknologi inden for komponenter og regulering – samt på kommende teknologi, der er under udvikling. Konceptet anvendes til et analyseværktøj for systemoptimering – og metoderne hertil – inklusive nødvendige registreringer.

Projektet har bl.a. taget udgangspunkt i det tidligere EUDP-projekt nr. 64010-0026 ” Utilization of low grade industrial waste energy by means of new emerging high temperature heat pumps”, hvori mulighederne for implementering af højtemperaturvarmepumper er undersøgt. [ P. Brøndum, »Utilisation of low-grade waste heat by means of high temperature heat pumps - EUDP 64010-0026,« Grontmij Carl Bro, 2013].

Dampsystemer er et veletableret og udbredt system til distribution af energi i en række industrier – specielt i fødevareindustrien. Teknologien er modnet og velbeskrevet, og der er udarbejdet guidelines for design og optimering af systemerne. Dette projekt beskriver de enkelte komponenter i de centrale dampanlæg, deres funktion samt mulighederne for at optimere både system og driftsforhold. Der henvises til kilder for yderligere detaljer, kurser, optimeringsværktøjer m.m.

Der er udviklet et nyt værktøj til behovsafdækning for dampforbrugende systemer. Udgangspunktet for beregningerne med værktøjet er data om de dampforbrugende processer som f.eks. produktmængder, temperaturer og cyklustider. Værktøjet kan anvendes til at bestemme de faktiske dampforbrug for de enkelte processer for på den måde at bestemme det reelle, fremtidige dampbehov samt det nuværende omtrentlige tab i kedel- og distributionssystem. Værktøjet indeholder en database over et meget stort antal gængse materialer og produkter, så det er enkelt for brugeren af fastslå værdier for de aktuelle produkter på den enkelte virksomhed. Værktøjet kan anvendes både til analyse af eksisterende anlæg og ved planlægning af nye anlæg.

Den relevante varmepumpeteknologi er gennemgået med henblik på metoder, kølemidler, temperatur-områder, udviklingsstadie m.m. Temperaturområdet op til ca. 90 °C er dækket af traditionelle NH3-var-mepumper, mens der kun findes ganske få opstillede varmepumper, der kan levere temperaturer op til ca. 120 °C, og kun prototyper og udviklingsprojekter, der kan levere temperaturer op til 160°C. Et dansk udviklingsprojekt sigter dog mod at udvikle en varmepumpe, der kan levere temperaturer på helt op til over 200 °C og dermed til de allerfleste anvendelsesområder for dampsystemer. Så på nuværende tidspunkt er der meget begrænsede muligheder for varmepumpedrevne dampsystemer, men de vil uden tvivl blive aktuelle inden for en kort årrække.

Endelig er der udviklet en designvejledning, der støtter virksomhederne og disses rådgivere, når der skal projekteres nye dampsystemer. Det vises også, hvordan varmepumper kan integreres, eller hvordan en fuld konvertering til varmepumper kan realiseres.

I projektet er der gennemgået fire cases, hvor det er illustreret, hvordan varmepumper kan indarbejdes i dampsystemet og være den primære energikilde.

To varmepumpefabrikanter har givet helt konkrete bud på, hvordan anlægsudformning, pris m.m. vil være i de fire cases, der er gennemgået. Nogle kan direkte implementeres, mens andre må afvente, at den nødvendige teknologi bliver udviklet og stillet til rådighed.

Målgruppen for projektet er primært industrivirksomheder og disses rådgivere. Desuden er leverandører af varmepumpesystemer og energirådgivere en væsentlig del af målgruppen.

Projektet er finansieret af ELFORSK-programmet med projekt nr. 351-022 og er udført af følgende projektdeltagere i perioden fra 2019 til 2021.