Bygger varmepumper: Teknisk sjef og gründer i Single-Phase Power, siv. ing. Arne Høeg utnytter prinsippene til stirlingmotoren for å bygge svært effektive varmepumper. (Bilde: SPP)

HØYTEMPERATURVARMEPUMPER

Brukte 600 kW på kjøling og varme. Supervarmepumpe kuttet det til 200 kW

Varmepumper er mer enn reverserte kjøleskap. Noen kan gjøre jobben med ren gass.

Stirling-motor

  • Stirlingmaskiner er svært enkelt oppbygd, med få bevegelige deler. Likevel er et par nordiske selskaper blant de få som har lyktes med å ta frem kommersielle maskiner.
  • Kockums i Sverige bruker prosessen til å lage mekanisk energi til ubåter og solkraft, mens Single-Phase Power benytter den som varmepumpe.
  • Sivilingeniør Arne Høeg og kollegene startet utviklingen i teknologiselskapet Adigo, inntil de stiftet Single-Phase Power­ sammen med Joma Næringspark i 2006. De har hovedkontor i Asker og produksjon i Røyrvik i Nord- Trøndelag.

Det norske selskapet SPP (Single-Phase Power) vil halvere energibruken i næringsmiddel­industrien og kjemisk industri ved å gjenvinne overskuddsvarme til nyttig hetvann og damp i produksjonen.

Det vil de gjøre med høytemperatur-varmepumper. Men i motsetning til i vanlige varmepumper hvor arbeidsmediet kokes og kondenseres, er alt basert på gass og varmeveksling.

Det gjør at prosessen blir uavhengig av trykk og kokepunkter, og muliggjør varmepumping ved alle temperaturer.

Norge langt fremme

En stor del av verdens energiforbruk går til varme i industrien. Derfor tror IEA at høy­temperatur-varmepumper vil være en av teknologiene­ som vil bidra til redusert energibruk, og at denne bransjen vil stå foran en sterk vekst.

I Norge har det vokst frem en klynge av selskaper som leverer høytemperaturvarmepumper basert på naturlige arbeidsmedier, blant annet SPP, Hybrid Energy, Cadio og Epcon.

Noe av æren for dette, må ifølge teknisk sjef og gründer i SPP, siv. ing. Arne Høeg, tilfalle NTNU Kuldeteknikk og Ife.

De har bidratt til å utdanne en generasjon av ingeniører som forstår at varmepumper er mer enn freon og temperaturbegrensninger.

Les også: Kjøleanlegget klarte ikke jobben. Nå kjøles byggene av en kjempeisbit

Slik virker varmepumpen: Varmepumpen fungerer ved at arbeidsmediet som er heliumgass komprimeres med noenlunde jevn høy temperatur. Varmen avgis som hettvann- eller damp. Så ledes heliumgassen gjennom et termisk lager i form av tett stålull, der gassen kjøles ned til lav temperatur. Gassen kan nå utvide seg og hente varme fra varmekilden. Til slutt får gassen varmen tilbake fra det termiske lageret, og er klar for neste ekspansjon.
Slik virker varmepumpen: Varmepumpen fungerer ved at arbeidsmediet som er heliumgass komprimeres med noenlunde jevn høy temperatur. Varmen avgis som hettvann- eller damp. Så ledes heliumgassen gjennom et termisk lager i form av tett stålull, der gassen kjøles ned til lav temperatur. Gassen kan nå utvide seg og hente varme fra varmekilden. Til slutt får gassen varmen tilbake fra det termiske lageret, og er klar for neste ekspansjon. SPP

Kulde og varme

SPP har et tett samarbeid med flere norske næringsmiddelbedrifter. Hos Tine på Byrkjelo står en SPP Highlift varmepumpe og henter ut varme fra vann som har vært brukt som isvann.

Maskinen kjøler det ned til null grader igjen på den ene siden og leverer 120 grader hetvann til produksjonen på den andre siden.

– På denne måten slipper meieriet med én prosess i stedet for to. I stedet for å bruke 400 kW strøm til oppvarming og 200 kW til kjøling leverer maskinen like mye varme og kulde med et forbruk på 200 kW.

Det gir en COP (Coefficient Of Power) på 3. Resultatet er mye lavere energikostnader og tilsvarende lavere utslipp, sier Høeg. Tine har så langt spart over tre millioner kWh på sine SPP Highlift varmepumper.

For mange bedrifter kan den økonomiske gevinsten bli enda større, dersom varmepumpen erstatter fyring med olje eller gass, som er mye dyrere enn strøm.

Les også: Enova advarer: Slik må du ikke installere varmepumpen

Oppgraderer fjernvarme

– En annen måte å bruke varmepumpen på er å oppgradere fjernvarme. Den er svært effektiv når den benyttes til å løfte temperaturen med rundt 100 grader. Det kan være fra kaldtvann og oppover, men også for å løfte fjernvarme litt under kokepunktet til over 180 grader. Det er svært interessant for mange fjernvarmeleverandører, fordi de kan levere et mer fleksibelt produkt uten mye strømforbruk, sier Høeg.

Tine Ålesund skal installere tre varmepumper fra SPP neste år. De skal brukes til å løfte temperaturen i fjernvarmesystemet til en mye høyere prosesstemperatur som meieriet trenger.

– Brukt på denne måten regner vi med at varmepumpene vil betale seg tilbake i løpet av mellom­ tre og fem år ved mer enn å halvere energiforbruket i bedriften, og det er i henhold til Tines klimastrategi. Samtidig sørger vi for at vi blir en fjernvarmekunde i sommer­halvåret hvor det ellers er vanskelig å få avsatt varme, sier meierisjef ved Tine Ålesund, Jan Heggem.

Prosessen tilpasser seg raskt til drifts­forholdene i anlegget, takket være lav termisk masse og kun 1 kilo helium for en 500 kW maskin.

Les også: Å varme opp vann med strøm: – Som å dusje i champagne

Stirling

Varmepumpen tåler raske temperatursvingninger uten tap av virkningsgrad.

Prosessen er kjent som stirlingprosessen, og er den mest energieffektive termiske maskinen som er mulig. Teoretisk.

En virkelig maskin oppnår aldri så gode tall, men SPPs Highlift-varmepumper ligger på 55 prosent av teoretisk oppnåelig virkningsgrad over et bredt driftsområde,og det regnes som særdeles bra.

På tross av interessen fra industrien, har SPP hatt et negativt årsresultat i flere år. Energy Future Invest AS, eid av Hafslund Handel og Eidsiva Vekst er største aksjonær i selskapet som nå satser på å få solgt teknologien sin i større omfang.

Les også: 40 prosent av varmepumpeinstallatørene driver ulovlig