Standard Fasel & FLIE starten onderzoek naar de potentie van een stoomcompressie warmtepomp

De Nederlandse procesindustrie moet in de komende jaren haar CO2-uitstoot drastisch verminderen. Elektrificatie is een van de kansrijke technologieën om die doelstelling te behalen. Standard Fasel, specialist op het gebied van ketel- en brandertechniek, is initiatiefnemer van een haalbaarheidsstudie naar de mogelijkheden van een stoomcompressie warmtepomp. Bedrijven die met hun kennis en ervaring deze studie kunnen aanvullen, zijn van harte welkom om aan te sluiten.

Conventionele warmtepompen zijn maar beperkt inzetbaar vanwege de maximale temperatuur van 90°C. Nieuwe methodes met synthetische koudemiddelen halen een temperatuur van c.a. 130°C. Beide zijn vanwege die temperatuurbeperking minder geschikt voor de zware en middelgrote procesindustrie. Met een stoomcompressie warmtepomp zijn procestemperaturen tussen de 130 en 200°C haalbaar.

In de industrie wordt momenteel veel laagwaardige restwarmte verspild. Dit is warmte die vrijkomt bij het afkoelen van processen.. Warmtepompen kunnen deze restwarmte weer opwaarderen naar hoge temperaturen zodat het opnieuw ingezet kan worden.

Bij veel industriële processen is stoom de aangewezen energiedrager. Dit zit hem in de hoge energie-inhoud en de toepasbaarheid in de temperatuurrange van 100 tot 200°C.

Concurrerende technologieën kennen een lagere efficiency en/of benuttingsgraad.

Innovatie: restwarmte omzetten in de vorm van stoom

Standard Fasel werkt aan de ontwikkeling van een machine die restwarmte van 60 tot 100°C kan omzetten naar nuttige warmte bij een hogere temperatuur in de vorm van stoom. Uitgangspunt is om dit zonder tussenkomst van een ander medium (zoals een koudemiddel) te doen. Net als bij conventionele warmtepompen is er elektrische (duurzame) energie nodig om de machine aan te drijven.

Voordelen:

  1. Bij veel industriële processen is stoom de aangewezen energiedrager. Dit zit hem in de hoge energie-inhoud en de toepasbaarheid in de temperatuurrange van 100 tot 200°C.
  2. Concurrerende technologieën kennen een lagere efficiency en/of benuttingsgraad.
Compressor
Heatpump2 800x481

Opzet van de haalbaarheidsstudie

Standard Fasel wil samen met het Fieldlab Industrial Electrification de technische en economische haalbaarheid onderzoeken voor een industriële warmtepomp bestaande uit een vacuüm stoomketel (gevoed door laagwaardige restwarmte) en mechanische damprecompressie. Dat onderzoek moet de volgende vragen beantwoorden:

  • Welke industriële sectoren produceren veel restwarmte en hebben een grote energiebehoefte?
  • Welke industriële sectoren produceren veel laagwaardige afvalwarmte?
  • Welke industriële sectoren met een proceswarmtevraag van 130°C of hoger kunnen gebruikmaken van een warmtenetwerk?
  • Waar kunnen deze nieuwe warmtenetwerken worden geëxploiteerd (met koppeling rest- en proceswarmte van 130°C)?
  • Zijn er beperkingen in de elektrische infrastructuur die de toepassing van een stoomcompressie warmtepomp belemmeren?
  • Zijn er vergelijkbare technische oplossingen?

Next steps

De volgende stap in het proces is om na deze haalbaarheidsstudie een veldtest uit te voeren bij een of meerdere industriële eindgebruikers. Het project van Standerd Fasel zit nu in de prototype fase (trl 5-6). Na deze haalbaarheidsstudie gaat het de volgende fase in (trl 6-7).

Voor wie interessant?

Het hergebruik van restwarmte heeft direct effect op het verminderen van het gebruik van fossiele brandstoffen. De impact is vooral groot bij een warmtevraag vanaf 130°C en bij processen met veel restwarmte zoals papier, agri & food, raffinage en de procesindustrie.

  1. Papier- en foodindustrie | In deze sector zijn vaak temperaturen van 120 tot 200°C nodig.
  2. Procesindustrie | Een warmtepomp kan functioneel zijn bij het verhogen van de temperaturen naar het niveau dat deze sector nodig (> 130°C).
  3. Bouwsector | Er komt relatief veel warmte vrij bij productie van bouwmaterialen die niet zelf hergebruikt kan worden. Door slimme netwerken aan te leggen, kunnen industriële  gebruikers hier gebruik van maken.
  4. Huishoudens | Bestaande warmtenetwerken worden gevoed met restwarmte of warmte uit duurzame bronnen. Buiten het stookseizoen is er veel overcapaciteit op het netwerk. Deze capaciteit kan worden benut om met behulp van de stoomcompressie warmtepomp industriële processen te voeden.

Related projects