Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Высокотемпературный тепловой насос для декарбонизации промышленности

Группа норвежских организаций, включая независимую исследовательскую компанию Sintef, производителя компрессоров Tocircle и Норвежский университет науки и технологий (NTNU), разработала высокотемпературный промышленный тепловой насос, который способен производить тепло температурой до 180 градусов Цельсия.

Тепловой насос (англ. – heat pump) – это электрический прибор для выработки тепловой энергии, в котором низкопотеницальное тепло окружающей среды (воздуха, воды, грунта) или отработанное тепло промышленных процессов преобразуется в полезное тепло. При использовании возобновляемой электроэнергии тепловой насос обеспечивает тепловую энергию с нулевым углеродным следом.

Обычные тепловые насосы, широко применяемые для теплоснабжения зданий, выдают низкие температуры — до 55-60 градусов, однако многие промышленные процессы требуют гораздо более высоких температур. По данным Sintef, пятая часть европейской промышленности работает с температурами в диапазоне 100-180 градусов.

Новый тепловой насос «подходит для всех типов производств с имеющимся отходящим теплом и потребностью в технологическом паре», — сообщил журналу PV-magazine исследователь Sintef Майкл Бэнтл, добавив, что наиболее интересными секторами в настоящее время являются пищевая, химическая и бумажная промышленность.

Этот агрегат, который исследовательская группа описывает как «самый горячий тепловой насос в мире», может использоваться в различных промышленных процессах, в которых используется пар, и может снизить энергопотребление предприятия на 40-70%, поскольку обеспечивает рекуперацию низкотемпературного отходящего тепла.

Тепловой насос включает в себя ротационный лопастной компрессор, разработанный Tocircle, и технологию воды и пара, разработанную Sintef.

«Лопастная машина — это тип компрессора, оснащенного лопатками, которые вращаются таким образом, что они изменяют объем компрессора с каждым оборотом, — поясняет Майкл Бэнтл. — Секрет компрессора Tocircle в том, что все его движущиеся части, контактирующие с рабочей средой, смачиваются водой».

Вода в сочетании со сжатием пара не только «смазывает» машину, но также снижает тепловую нагрузку на систему. Без воды существует опасность перегрева компрессора во время сжатия.

Когда его спросили о затратах и окупаемости инвестиций (ROI) в машину, Майкл Бэнтл ответил, что они зависят от местных цен на энергию и от того, с чем мы сравниваем.

«По сравнению с другими электрифицированными решениями, система в целом показывает очень хорошую рентабельность инвестиций, — подчеркнул он.  — Если сравнивать с технологиями, работающими на ископаемом топливе, срок возврата инвестиций будет больше, но, опять же, это сильно зависит от местных цен на энергию и, возможно, также от цен на выбросы CO2».

Консорциум планирует вывести технологию на рынок в течение текущего года.