Warmtepompen
Een hot topic voor een duurzame toekomst

© Armstrong International - Geoffrey Meuli

Het Koelplatform, overkoepeld door Energik, organiseerde recent een event met verschillende casestudies van implementaties van hoge- temperatuurwarmtepompen. Naast een overzicht van recente ontwikkelingen in het onderzoek naar deze technologie belichtten sprekers ook de financiële consequenties.


Jozef de Borger van organisator Energik opende het symposium over de toepassingen en uitdagingen van warmtepompen. “We willen energiemanagement bij bedrijven introduceren zodat er steeds meer instappen. We ondersteunen hen bij de energietransitie met presentaties, netwerkmomenten en meer.”

Professor Steven Lecompte (UGent): “Een warmtepomp zorgt ervoor dat restwarmte in het proces kan worden hergebruikt. We kunnen zo veel warmte opwaarderen zodat we de verliezen beperken. Een warmtepomp zorgt niet alleen voor een CO2-reductie maar vermindert ook de energiebehoefte. Het recupereren en opwaarderen van restwarmte biedt bevoorradingszekerheid en gemoedsrust aan een onderneming. Er is vandaag de dag een brede range aan warmtepompen, van kleine tot grote vermogens beschikbaar.”

Verwarmen van processen

Elias Vieren, doctoraatsstudent (voorstadium van PhD) aan de UGent en gespecialiseerd in warmtepompen, deelde nog enkele inzichten met de aanwezigen. “66 procent van de totale energievraag van de Europese industrie dient voor het verwarmen van processen. En dat gebeurt op verschillende temperaturen. Temperaturen tot 200 graden zijn verantwoordelijk voor 37 procent van de proceswarmte. En ook de warmtevraag tussen 100 ºC en 200 ºC is behoorlijk. Met behulp van de hoge-temperatuurwarmtepompen kunnen we de restwarmte op lage temperaturen opwaarderen naar warmte voor processen op hoge temperaturen.”

Hij denkt dat de inzet van warmtepompen kan zorgen voor reductie in primair energieverbruik en de elektrificatie van warmte. “Er bestaan heel wat casestudies van processen met rendabele hoge-temperatuurwarmtepompen. Maar de huidige drempel ligt vooral bij de dure elektriciteitsprijs ten opzichte van de gasprijs.”

Hij erkent wel dat de voordeligere verhouding tussen deze twee de business case in Nederland versnelt.

In de Praktijk bij Agfa Gevaert

“We zetten fors in op stoomcompressie om restwarmte te herwaarderen”, zegt Margot Gutscoven, Business Development Manager bij Atlas Copco. “Op basis van de al in de jaren ’80 ontwikkelde technologie hebben we nu een uitgebreid gamma van stoomcompressoren. Equans gaat dit jaar stoomcompressoren van Atlas Copco integreren bij Agfa Gevaert. Er worden twee tweetrapscompressoren in parallel geïnstalleerd om een hoger debiet aan te kunnen. Met in de toekomst een hogere druk als basis kunnen we ook een hoger massadebiet leveren met een betere prestatiecoëfficiënt door het kleinere temperatuurverschil. Onze stoomcompressoren kunnen zich hieraan aanpassen”, legt Margot Gutscoven uit. “Waar Agfa nu nog uitgaat van een
heel lage inlaatdruk, zal het in de toekomst een hogere inlaatdruk kunnen aanleveren met betere resultaten als gevolg. Om het element te koelen, injecteren we water in het element. Met 30 procent waterinjectie produceren we dus ook 30 procent extra stoom.”

Equans installeerde aanvullend nog een tweetraps ammoniakwarmtepomp. Aan deze heatintegrator kunnen verschillende temperatuurniveaus worden gekoppeld, van ijswater tot warm productiewater. Hij kan ook de condensatiewarmte van de chillers terugwinnen. “Onze installatie zorgt voor flexibiliteit”, zegt Thomas De Cuyper van Equans.

Nieuwe zuivelfabriek

Sabroe, een afdeling van Johnson Controls optimaliseerde een nieuwe zuivelfabriek in Noorwegen waar ze 43 miljoen liter melk per jaar verwerken. “We bekeken het proces van A tot Z op een holistische manier”, verduidelijkt Pieter Salomez, Project Support Manager bij Sabroe Products. “En we vervingen de klassieke boilers door warmtepompen. En door een bron van 80 ºC op te waarderen tot 130 ºC kan nu 95 procent van de afvalwaterwarmte hergebruikt worden. We kunnen met de isobutaanoplossing hogere drukverschillen realiseren, tot zelfs 100 graden in een trap. Bij de gebruikte ammoniak- ateroplossing, ook wel aangeduid als hybrideoplossing, wordt een compressiesysteem toegevoegd aan een absorptiesysteem met water als drager. De injectie van het ammoniakgas veroorzaakt een exotherme reactie die het secundaire circuit van warmte voorziet. Een hogedrukpomp zorgt voor de nodige, interne watercirculatie.”

Drie projecten Sweco

Sweco realiseerde een project bij ArcelorMittal Genk, een van de vele vestigingen van staalfabrikant ArcelorMittal. “Ze hadden daar een warmwater netwerk met heel hoge temperaturen en een koelcircuit op lage temperaturen”, legt Tom Franssen van Sweco uit. “Door beperkte procesaanpassingen kunnen we de hoge temperaturen verlagen en door processtromen te koelen in plaats van de warmte uit het koelcircuit te nemen, winnen we ook enorm veel efficiëntie. We bekeken warmtewisselaars van de elektrogalvanisatielijn en deden optimalisatievoorstellen zodat ze op veel lagere temperaturen kunnen werken. Daarvoor kozen we voor koelen van de warmste processtromen zonder het proces te verstoren ten opzichte van een minder efficiënte oplossing die gebruikmaakt van bestaande koelcircuits.”

Een ander project van Sweco speelt zich af in de boterindustrie. “De warmtepomp haalt zijn energie uit een bestaand ammoniakkoelcircuit en om de efficiëntie zo hoog mogelijk te maken, koppelen we de warmtepomp aan de lagere temperaturen binnen het bestaande warmwatercircuit.“

Voor Beaulieu fibres international Wielsbeke vond Sweco een oplossing voor de bevuilingsproblematiek waar met gebruikmaking van een zelfreinigende warmtewisselaar een warmtepomp gerealiseerd kon worden. “Hier gingen we niet voor een ‘off the shelf’-oplossing omdat dit simpelweg niet zou werken. We stelden een oplossing samen uit verschillende producten waaronder de zelfreinigende warmtewisselaar. Daaruit blijkt dat we ons niet alleen beperken tot de klassieke warmtepompen. We kijken naar de integratie van het proces en willen aanwezig zijn in het hele traject. Daarbij is meten heel belangrijk.”

Tiense suiker

GEA vertelde op het koelplatformevenement over een demoproject bij de suikerraffinaderij Tiense Suiker. Dat vormde onderdeel van het deels door de EU gefinancierde SPIRIT-project. Met een verdampingsproces haalt Tiense de suiker uit de bieten maar dat vraagt wel 40 megawatt stoom. GEA ontwikkelde een warmtepomptest van 4 megawatt om die stoom te produceren. “We gaan de energie halen op een plaats waar lagedrukstoom beschikbaar is op 85 ºC die we gaan condenseren”, legt Tom Bressinck, sales manager bij GEA uit. “We kunnen daardoor de door hen gevraagde temperatuur van 138 ºC maken.”