Utvikler ny industriell varmepumpe – kan gi store klimagevinster

Opp av asken – eller ut av konkursen til Viking Heat Engines – har selskapet Heaten AS oppstått.

To av teknologene, Harald Nes Rislå og Geir Robstad, satt på det meste av kunnskapen og har fått med seg vindkraftinvestor Lars Helge Helvigs selskap Valinor. De kjøpte opp konkursboet med patenter og rettigheter i 2020 og har rekruttert noen av de mest sentrale medarbeiderne.

Interessen for varmepumpeteknologien er stor, men Heaten vil bevise suksess med to-tre sentrale kunder før de åpner opp for å signere kontrakt er med nye kunder og bransjer.

Geir Robstad var teknologidirektør, men er nå blitt gründer og ser større muligheter ved å tenke litt nytt og annerledes. I stedet for å fortsette der Viking Heat Engines slapp, har Heaten tatt ett skritt tilbake, fokusert innsatsen og jobber videre med teknologiplattformen. Resultatet skal bli verdens mest effektive og kostnadseffektive høytemperatur varmepumpe for industrielt bruk.

Forsprang

– Vi har lært av feilene som ble gjort i Viking Heat Engines, sier Robstad.

Han mener selskapet fortsatt ligger to-tre år foran konkurrentene på industriell VHTHP-teknologi (very high temerature heat pump – eller på norsk: veldig høy-temperatur varmepumpe.

– Det er rett og slett ingen som er direkte konkurrenter, sier Robstad.

Nøkkelen ligger i en ny kompressorteknologi og et kjemisk arbeidsmedium. Produktet går under navnet «HeatBooster» der den spesielle kompressoren klarer å gjenvinne spillvarme fra kjølevann eller lavtemperatur prosessvann og varme den opp til rundt 165-170° C. Kompressoren er stempelbasert og kan operere med ulike typer arbeidsmedier og varierende trykk og temperatur.

COP 5

Alle som har vurdert å installere varmepumper i hjemmet er kjent med COP-tall som beskriver hvor effektive pumpene er. COP (coefficient of performance) beskriver hvor mye energi du må putte inn for å få x ganger varme ut.

Robstad mener de ligger helt i toppen for industrielle varmepumper med en COP på opp til 5, det vil si at de for en del strøm inn, får fire ganger så mye ut i form av varme.

Bruksområdene er all type industri som trenger varme i 100-200-gradersspekteret og der det er mulig å hente spillvarme fra andre medier. Blant eksemplene er matproduksjon, tørkeprosesser, bryggeri, papirproduksjon, karbonfangst og plastflaskeproduksjon. De fleste slike industriprosesser bruker gass eller olje til å produsere prosessvarme. Spillvarmen blir sjelden utnyttet. Der ligger forretningsmulighetene og muligheten til å gjenvinne betydelig mengde med energi.

– Rundt 65 prosent av CO₂-utslipp fra prosesser i industrien stammer fra forbrenningen av fossilt drivstoff. Med varmepumper kan vi gjenvinne det som normalt er tapt varme. Av og til må den til og med kjøles ned før det er tillatt å slippe ut i elver og vann, sier Robstad.

Han viser til et eksempel fra mursteinsproduksjon som har store tunneltørkere og brenner gass for å lage tørr varmluft. Fuktig, oppvarmet luft går opp i pipa. Den varme og fuktige lufta inneholder svært mye energi som kan gjenbrukes og føres inn i tørkeprosessen. Dermed vil gassforbruket minske.

Ifølge Heaten kan varmepumpeteknologien bidra til å redusere CO₂-utslippene med 79 prosent og energiforbruket med 84 prosent for en mursteinsprodusent.

Forbrytersk

Robstad har noe spissformulert uttalt at det burde vært forbudt å slippe ut spillvarme.

– Det skulle vært ulovlig å kaste bort utnyttbar overskuddsvarme. Det er å sløse med verdifull energi. Selv om det under normale, kommersiellere vilkår er et betydelig marked allerede i dag, vil en stor del av effektiviseringspotensialet ikke løses uten at myndighetene stiller krav eller gir pålegg. Det må på dagsorden, sier Robstad.

Industri er en del av kvotepliktig sektor og kan dermed kjøpe seg CO₂-kvoter. Men EU vil stramme inn slik at kvotene blir færre og dermed dyrere. Regjeringen har varslet at CO₂-avgiften skal opp i 2.000 kroner per tonn.

Det kan være incentivene som gjør at det blir dyrt å sløse med spillvarme.

En til flere sylindre

Heaten jobber nå med oppskalering av den tidligere en-sylindrede kompressoren som dannet stammen i teknologien. Det skjer i samarbeid med AVL Schrick, som også laget kompressorteknologi til Viking Heat Engines.

Ut fra en sylinder, skaleres det opp. Flere sylindre settes sammen i en blokk til megawattstørrelse. I Viking Heat Engine var utgangspunktet en 200 kW, 4x en-sylinder på totalvolum 4 x 511 cm³.

HeatBooster skal opp i fem-seks ganger den størrelsen.

Robstad sier at de heller ikke skal gjøre den feilen Viking Heat Engines gjorde. Effekten ble utvidet ved å koble fire en-sylindrete motorer etter hverandre. Da blir det mye mer av alt, i stedet for å se det som en enhet.

– Vi lager en kompressor og utvider effekten ved å lage større motorblokk med flere sylindre, slik annen motorindustri gjør. Det er familietankegang hvor hver sylinder, stempel og topp er identiske. 80 prosent av komponentene er like inni maskinen, bortsett fra hus og veivaksel, sier Robstad.

Første HeatBooster vil være en «heavy duty»-maskin på 1 MW. Spekteret skal utvides derfra opp til 6 MW. Selve varmepumpa måler cirka 2,5 meter i lengde, 1,5 meter i høyde og 1,5 meter i bredden. Den første versjonen får plass i en 20-fots container, mens de største får plass i en 40-fots container.

Piloter

Heaten har allerede signert en intensjonsavtale for pilottesting med oppstart fjerde kvartal 2022 og venter å signere den neste innen kort tid. Den ene er i byggevarebransjen og den andre innen prosessanlegg på land innen oljeindustri. Mer presist vil ikke Robstad opplyse om nasjonalitet eller selskap, bortsett fra at oljeselskapet ikke er i Norge.

– Det er mange interessenter og flere som ønsker avtaler. Vi er litt kresne og ønsker å etablere oss i noen segmenter og sikre oss suksess i de bransjene før vi går videre, sier Robstad.

Robstad og resten av teamet i Heaten mener at forretningsmulighetene er enorme, sett i lys av alle mål om å kutte klimagassutslipp.

Heaten viser til McKinsey og påpeker at elektrifisering av industri-varmeprosesser er ett av de viktigste tiltakene for avkarbonisering.

– Vår teknologi vil være en viktig faktor for blant annet «grønne» datasentre. I tillegg kan vi bidra til effektiv drift av direkte CO₂-fangst-teknologi, sier Robstad.

El neste?

Ifølge Robstad gjorde Viking Heat Engines en feil ved å spre seg på for mange områder.

– Viking manglet fokus og prøvde for mange ting samtidig, sier Robstad.

Ett av områdene var å lage en omvendt kompressor. Det vil si at i stedet for å presse sammen et medium for å øke trykk og temperatur, skulle sylinderen få en annen type medium til å ekspandere og få kompressoren til å drive en generator. Teknologien og prosessen er kjent som Organic Rankine Cycle (ORC) og er brukt i en del landanlegg som ikke har plassproblemer.

Viking Heat Engines klarte å gjøre anlegget mindre for å kunne brukes om bord på skip. Varmekildene er mange om bord på et skip, alt fra eksos, intercooler/spyleluft (Scavenge air), motorblokk, kjølevann og kombinasjoner av dette.

Problemet var at anlegget ble så dyrt og rederiene så for liten gevinst i å benytte teknologien.

– Vi var kanskje for tidlig ute. Men jeg vil ikke utelukke at det kan bli aktuelt igjen, sier Robstad.