Høytemperatur fjernvarme med ammoniakk som kuldemediet

Presentasjon på fjernvarmedagene 2012

Johan M Grinrød

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

Innhold

-Varmepumper i fjernvarmenett-Ammoniakk som kuldemediet-Systemdesign i Drammen-Nøkkeldata for varmepumpeanlegget-Arrangement-Status i dag

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

Temperaturnivå og energileveranse

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 %

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

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.

3-D modell av varmesentral med sjøvannskum

Leverandør: Norsk Kulde3 identiske varmepumperSamlet kapasitet: 14 MWVarme: 60 → 90 oCSjøvann: 8 → 4 oCKompresjon i 2 trinnCOP ca 3,0 Kapasitetsregulering ned til 10% ytelse

Nøkkeldata for varmepumpeanlegget

Arrangement i VP rom

Sjøvannsfordampere

Vilter kompressor 1 trinn

Vilter kompressor trinn 2

Overhetningsveksler, kondensator, og underkjølere

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

Høytemperatur NH3 varmepumper har livets rett!

Johan M Grinrød

Oppsummering:

Takk for oppmerksomheten