Elektrificeringen af boliger og transportsektoren er i fuld gang, men der er stadig et stort potentiale, når det kommer til industriens energiforbrug. Tre højtemperaturvarmepumpeteknologier med naturlige kølemidler er i spil, når vi taler om det nye SuPrHeat-projekt, der er støttet af EUDP med 61,3 millioner kroner og ledet af Teknologisk Institut.
Bæredygtig teknologi med stort potentiale
I projektet anvender man damp (vand), kulbrinter og CO2 som kølemiddel og optimerer teknologierne til forskellige industrielle anvendelser. Tilsammen har de tre teknologier potentialet til at dækker en stor del af procesvarmebehovet på op til 200 °C med høj effektivitet.
»Industrielle varmepumper er den mest bæredygtige teknologi for en stor del af industrielle anvendelser, og vi kan se, at efterspørgslen vokser markant. Med dette projekt er vi optimistiske om, at vi kan udvikle teknologier med potentiale for at yde et umiddelbart bidrag til at udfase fossile brændsler i den danske industri,« siger Benjamin Zühlsdorf, Teknologisk Institut.
Udvikling, fleksibilitet og samspil sikrer optimalt udbytte
Udviklingen af højtemperaturvarmepumper kræver et omfattende arbejde, som involverer både videreudvikling af de forskellige komponenter (kompressorer, varmeveksler og ventiler) og udvikling af et konsistent varmepumpekoncept, der udnytter komponenterne bedst muligt.
Det er også afgørende, at der udvikles metoder, der sikrer en optimal procesintegration hos slutbrugerne for, at udnyttelsen af varmepumpernes potentiale er optimal. Integration af højtemperaturvarmepumper kan være forbundet med udfordringer, idet varmepumperne kan installeres på både proces-, enheds- og forsyningsniveau. Netop denne fleksibilitet af højtemperaturvarmepumper er dog også kriteriet, der gør dem til en nøgleteknologi i fremtidige produktionsprocesser.
»Udviklingen af højtemperaturvarmepumper kræver et tæt samspil mellem en række partnere, så som systemleverandør, komponentleverandør, konsulenter, slutbruger og vidensinstitutter,« fortsætter Peter Schneider, Teknologisk Institut.
»Med SuPrHeat projektet er det lykkedes os at samle de dygtigste aktører inden for de forskellige fagområder og skabe rammebetingelser, der muliggør et udviklingsforløb helt fra pilotanlæg til storskala-demonstration hos slutbrugeren.«
Projektet er et tværfagligt forsknings-, udviklings- og demonstrationsprojekt med 15 partnere fra Danmark, Tyskland, Storbritannien og Sverige, heriblandt Viegand Maagøe og DTU, som begge er involveret i udviklingen af de nye højtemperaturvarmepumpeløsninger, og hvordan varmepumperne kan integreres på den mest effektive måde i industrielle processer.
Enormt markeds- og eksportpotentiale
For de deltagende system- og komponentfabrikanter kan det betyde et ganske betragteligt markedspotentiale. Victor Energi- & Køleteknik beskæftiger sig allerede med design og produktion af varmepumper, men i et andet temperaturområde. For dem er SuPrHeat-projektet en mulighed for at blive blandt de første med ny teknologi inden for højtemperaturvarmepumper.
»Udover at udvide vores netværk af leverandører, giver projektet os også et større indblik i behovet og potentialet for vores produkter,« siger Ole Nygaard, administrerende direktør for Victor Energi- & Køleteknik.
»Og med udviklingen af højtemperaturvarmepumper og et proof of concept kan vi styrke vores position på markedet – plus der gemmer sig et enormt eksportpotentiale.«
Uundværligt værktøj i bæredygtighedsstrategien
De tre store danske fødevarevirksomheder, Arla Foods, Royal Unibrew og Danish Crown ser deres deltagelse i projektet som en mulighed for at få førstehåndsviden om de teknologier, der bliver de mest egnede til netop deres anvendelser. De får også vigtig erfaring i, hvordan de kan optimere deres individuelle energiforbrug og integrere højtemperaturvarmepumper i forsyningen af varme til fremstillingsprocesserne ved ombygning af deres eksisterende forsyningssystemer.
For dem handler det især om højtemperaturvarmepumperne som et uundværligt værktøj til at reducere deres totale energiforbrug per produceret enheder yderligere og i sidste ende til at opnå deres klimamålsætninger og sikre deres konkurrenceevne i en fremtid, hvor et lavt klimaftryk er en forudsætning.
»På kort sigt vil projektet øge fokus på anvendelsesmuligheder og være et element i vores bæredygtighedsstrategi frem mod 2030 og 2050,« siger Jens Kjeldgaard Larsen, energidirektør hos Danish Crown.
»Projektet er også med til at skabe opmærksomhed og interesse, som kan bidrage til at accelerere udviklingen af driftssikre og økonomisk attraktive varmepumper, der kan anvendes til opvarmning uden brug af fossile brændsler.«
Mulighed fremfor begrænsning
Med de hidtil kommercielt tilgængelige varmepumper op til omkring 90°C står mange fødevarevirksomheder overfor en teknisk- og økonomisk begrænsning, der typisk gør det meget omkostningstungt at gå langt med elektrificering. For eksempel kræver mange mejeriprocesser temperaturer mellem 100-160°C.
»Det forventes, at varmepumper kan bidrage væsentligt de kommende år til at gøre Arlas mejerier mere energibesparende i tråd med vores bæredygtighedsstrategi om at reducere vores drivhusgasser fra ko til køkkenbord frem mod 2030 og 2050. De nyudviklede varmepumper kan levere den højere temperatur, der er nødvendig i mejeriproduktion, og dermed åbne muligheder for yderligere elektrificering,« siger Bent Aage Kristensen, Energy & Utilities Manager hos Arla Foods.
Katalysator til fremtidssikret produktion
De tre slutbrugere er enige om, at højtemperaturvarmepumpesystemerne kan være en nøgleteknologi i overgangen til en bæredygtig og fremtidssikret produktion.
»Projektet giver os en metode til effektivt at nyttiggøre overskudsvarme, som mange steder i dag ikke bliver anvendt, og er med til at sikre danske virksomheders konkurrenceevne, selv når der skal produceres med lavt CO2 aftryk,« forklarer Jens Erik Klemmensen, produktionschef hos Royal Unibrew.
Udbredelsen af varmepumper som teknologi for grøn omstilling både indenfor og udenfor Europa kan blive afhængig af nuværende og fremtidige el-priser sammenholdt med priser på brændsler og politisk bestemte afgifter. I Danmark – og i Skandinavien – er de rette betingelser til stede til at gå forrest i udviklingen.
»Og SuPrHeat-projektet kan blive en væsentlig katalysator til en sådan udvikling,« afslutter Bent Aage Kristensen, Energy & Utilities Manager hos Arla Foods.
Fakta om projektet
- Projektet er støttet af EUDP med 61,3 millioner kroner og har en varighed på fire år (september 2020 til august 2024).
- Projektkonsortiet består af 15 partnere fra Danmark, Tyskland, Storbritannien og Sverige: DTU, Victor Energi- & Køleteknik, Bock, Hamburg Vacuum, CS TechCom, Spirax Sarco, Alfa Laval, Danfoss, Fuchs Lubricants, Viegand Maagøe, GEA Process Engineering, Arla Foods a.m.b.a., Danish Crown, Royal Unibrew og Teknologisk Institut.
- Projektet er blandt de største projekter, som Teknologisk Institut har taget initiativ til og deltaget i, og man har store forventninger til samarbejdet og ikke mindst resultaterne af projektet, som forventes at kunne være et afgørende bidrag til reduktion af industriens klimaaftryk og et vigtigt skridt i den grønne omstilling og elektrificering – ikke kun af industrien, men hele samfundet.
- Dansk titel: SuPrHeat – Højtemperaturvarmepumper med naturlige kølemidler til bæredygtig procesvarme.
- Engelsk titel: SuPrHeat – Sustainable process heating with high-temperature heat pumps using natural refrigerants.
