Op hernieuwbare energiebronnen werkende hogetemperatuurwarmtepompen zijn de goedkoopste optie voor industriële stoom

Nieuw onderzoek uit Oostenrijk vergelijkt verschillende industriële warmteopwekkingstechnieken en toont aan dat warmtepompen op basis van wind- of zonne-energie de goedkoopste en meest milieuvriendelijke oplossing zijn.

Een onderzoeksteam aan de Johannes Kepler Universiteit Linz in Oostenrijk heeft voorgesteld dat beleidsmakers industriële projecten subsidiëren die gebruikmaken van warmtepompen om stoom te genereren met een tarief van € 3 ($ 3.2) per gigajoule (GJ). Dat is het resultaat van een prijsanalyse van de milieu-impact van verschillende stoomtechnieken, waaruit bleek dat warmtepompen die werken met hernieuwbare energie het minst kostbaar zijn. "Rekening houdend met de 43.20 Terajoule (TJ) die gedurende de levensduur van de fabriek wordt geproduceerd, zou een subsidie ​​van € 129,600 kunnen worden betaald", aldus de onderzoekers.

Hoewel het onderzoek zich heeft gericht op windenergie als hernieuwbare bron van elektriciteit, vertelde medeauteur Lukas Zeilerbauer pv tijdschrift dat het gebruik van zonne-energie zeer vergelijkbare resultaten zou moeten opleveren. “PV heeft over het algemeen een hogere impact op het aardopwarmingspotentieel dan windenergie, maar natuurlijk nog steeds veel lager dan fossiele energiedragers,” zei hij. “PV vertoont een schaduwprijs van € 1.46 ($ 1.58), dus het is bijna hetzelfde als wind.”

In het artikel “Levenscyclusanalyse en schaduwkosten van stoom geproduceerd door een industriële hogetemperatuurwarmtepomp”, gepubliceerd in Duurzame productie en consumptie, legden de wetenschappers uit dat ze Life Cycle Assessments (LCA) gebruikten om verschillende stoomgenererende technieken te vergelijken die op industriële schaal worden gebruikt, waaronder hogetemperatuurwarmtepompen (HTHP's). Andere stoomproductietechnieken omvatten stoombiogasprocessen, vaste biomassaprocessen en andere processen op basis van aardgas en lichte stookolie.

De onderzoekers overwogen twee verschillende scenario's, één waarbij stoom wordt geproduceerd met een druk van 2 bar en één met een druk van 5 bar. Voor beide scenario's hielden ze rekening met het gebruik van wind- of netstroom.

"Het probleem met LCA-methoden is dat ze meestal bestaan ​​uit meer dan tien schadecategorieën en dus verschillende resultaten die betrekking hebben op verschillende gebieden, en het is moeilijk om weegfactoren te vinden tussen deze zeer verschillende resultaten", legde de onderzoeksgroep uit. "Deskundigen hebben echter al vroeg voorgesteld om monetaire waarden te gebruiken. Een van die benaderingen is schaduwprijs, die het onderliggende idee heeft dat uiteindelijk een overheid, die haar bevolking vertegenwoordigt, milieuschade moet 'repareren' en daarom geïnteresseerd is in het beperken van deze kosten."

Het is niet verrassend dat de academici ontdekten dat de combinatie van warmtepompen met windenergie de laagste kosten heeft van € 1.44 per GJ in het 2-bar scenario en € 2.24 in het 5-bar geval. Het veranderen van windenergie naar de Spaanse gridmix heeft geresulteerd in LCA-prijzen van respectievelijk € 3.83 en € 6.23. Ter vergelijking: het gebruik van vaste biomassa voor het stoomproces had een milieuprijs van € 17.2 per GJ en lichte stookolie kostte € 9.81.

Als we dieper ingaan op de milieueffecten van de verschillende methoden, heeft het onderzoek het beste scenario gevonden om 98% van de broeikasgasemissies te verminderen. Andere milieumaatregelen lieten echter meer gemengde resultaten zien, zoals bijvoorbeeld de toxiciteitsgerelateerde resultaten die fluctueerden tussen de warmtepompen en de benchmarks.

"Een onverwachte bevinding was dat de werkvloeistof en de lekkage ervan geen significante bijdrage leverden aan het aardopwarmingspotentieel, maar bijna uitsluitend verantwoordelijk waren voor het ozonafbrekende potentieel", benadrukten de onderzoekers. Ze gingen ervan uit dat R134a als werkvloeistof werd gebruikt, omdat dit de enige is met beschikbare informatie in de academische literatuur over LCA.

De HTHP die in deze studie is onderzocht, is ontworpen voor implementatie in de beitslijn van een staalfabriek in Spanje. Het heeft een nominale warmtetoevoercapaciteit van 250 kW en omvat een speciaal ontworpen flashtank voor stoomopwekking, evenals een circulatiepomp.

"Hoewel de stoomgenererende warmtepomp die in deze studie wordt beschouwd, is ontworpen om te worden geïmplementeerd in de afwerkingslijn van een staalfabriek, kunnen de resultaten van deze studie worden toegepast op veel andere industriële sectoren, aangezien stoom een ​​universele warmtedrager is voor veel industriële processen", legden de academici uit. "Deze warmtepomp kan worden gebruikt in elk ander proces dat lagedrukstoom van maximaal 5 bar vereist."

Deze content is auteursrechtelijk beschermd en mag niet worden hergebruikt. Als u met ons wilt samenwerken en een deel van onze content wilt hergebruiken, neem dan contact op met: editors@pv-magazine.com.

Bron van pv tijdschrift

Disclaimer: De hierboven vermelde informatie wordt onafhankelijk van Cooig.com verstrekt door pv-magazine.com. Cooig.com geeft geen verklaringen en garanties met betrekking tot de kwaliteit en betrouwbaarheid van de verkoper en producten.