Høytemperatur fjernvarme med ammoniakk som kuldemediet

1. Høytemperatur fjernvarme med ammoniakk som kuldemediet Presentasjon på fjernvarmedagene 2012 Johan M Grinrød

2. Bakgrunn Norsk Energi var konsulent for prosessanlegg, fjernvarme og sjøvannsledninger ved bygging av Brakerøya varmesentral i Drammen Anlegget inneholder verdens første ammoniakk varmepumpe som kan levere varme ved 90 C Brakerøya varmesentral - Et signalbygg med ny teknologi

3. Innhold • Varmepumper i fjernvarmenett • Ammoniakk som kuldemediet • Systemdesign i Drammen • Nøkkeldata for varmepumpeanlegget • Arrangement • Status i dag

4. Varmepumper i fjernvarmenett • Varmepumper kan ofte være et konkurransedyktig alternativ som grunnlastkilde i fjernvarmenett. Vellykket design avhenger bl.a. av: • At varmepumpe kan levere tilstrekkelig høy temperatur • At varmepumpe er tilpasset flow og temperaturvariasjoner i fjernvarmenettet • At det finnes et reservoar med stabile temperaturer som varmen kan hentes i fra

5. Temperaturnivå og energileveranse

6. Sjøvann • - En godt egnet varmekilde • I Drammen hentes sjøvann på 30 meters dyp via en 850 meter lang inntaksledning • Om vinteren er temperaturen stabil på ca 8 ±1-2˚C • 1 ˚C høyere sjøvannstemperatur medfører • COP øker med 1,3 % • Ytelse øker med 2,8 %

7. Varmepumper med NH3 som kuldemedium • Temperatur for varmepumper med NH3 som kuldemedium har vært begrenset til ca 75 ˚C pga maks 40 bars trykklasse på kompressorer. • Nye kompressorer designet for over 60 bar muliggjør temperaturer over 90 C. Dette er et temperaturnivå som egner seg godt i tradisjonelle fjernvarmenett • Alternativt kuldemedium R-134a (GWP = 1300) planlegges faset ut mot 2027. For NH3 er GWP = 0 • Ammoniakk gir ca 10 % høyere virkningsgrad for varmepumpeprosessen enn R-134a. • Rammebetingelsene for varmepumper med NH3 er derfor gode

8. Systemløsning i Drammen • Brakerøya varmesentral skal være hovedsentral for fjernvarme i Drammen. • 14 MW varmepumper • Verdens første ammoniakkvarmepumpe som leverer varme ved 90 C! • 30 (+15) MW gasskjeler • Bygges med eget tankanlegg for LPG (Propan) • Kan benytte olje dersom propan ikke er tilgjengelig • Sentralen skal kunne levere opp mot 60 MW varme. • Varmepumpene vil dekke ca 80 % av energibehovet i fjernvarmenettet.

9. 3-D modell av varmesentral med sjøvannskum

10. Nøkkeldata for varmepumpeanlegget • Leverandør: Norsk Kulde • 3 identiske varmepumper • Samlet kapasitet: 14 MW • Varme: 60 → 90 oC • Sjøvann: 8 → 4 oC • Kompresjon i 2 trinn • COP ca 3,0 Kapasitetsregulering ned til 10% ytelse

11. Arrangement i VP rom Overhetningsveksler, kondensator, og underkjølere Sjøvanns fordampere Vilter kompressor trinn 2 Vilter kompressor 1 trinn

12. Status i dag • Varmepumpene har vært driftet av leverandør fra 2010 • Det har vært en fase med utvikling og forbedringer av anlegget • Driften blir mer og mer stabil, noen forbedringer gjenstår • Varmepumpeanlegget planlegges overlevert ved årsskifte • Eksempel på gjennomsnittlige driftsdata døgnet 23-24 oktober 2012: • 2 av 3 varmepumper var i drift med 100 % pådrag • Returtemperatur = 54 oC • Turtemperatur fra varmepumpe = 76 oC • COP = 3,3 • Varmepumpeanlegget har et godt reguleringssystem og kan levere stabil temperatur lik 90 C

13. Oppsummering: Høytemperatur NH3 varmepumper har livets rett! Takk for oppmerksomheten Johan M Grinrød