Vurdering av utnyttelse av CO2-varmepumpeteknologi i nytt meieri

Abstract

Det analyseres i denne rapporten muligheten for storskala utnyttelse av CO₂ varmepumpeteknologi i et planlagt meieri. Dette innehar et stort simultant behov for både kjøling og oppvarming, noe som legger godt til rette for en optimal utnyttelse av både kjøling og varme fra en CO₂ varmepumpe. Størrelsesordenen på prosjektet er mellom 3 og 3,7 MW kjøling, og fra 3,6 til 4,5 MW i oppvarming. Med utgangspunkt i å erstatte en konvensjonell kjølemaskin med en CO₂ varmepumpe, settes det opp en detaljert systemmodell som har som hensikt å finne en optimal integrasjon av varmepumpen i meieriet. Ved hjelp av Excel og RnLib benyttes numeriske metoder for å gjøre modellen dynamisk, slik at den til en hver tid benytter seg av fluidenes gjeldende termodynamiske egenskaper. Videre foreslås det systemløsninger for å øke COP, som totrinns kompresjon, samt utnyttelse av suggassvarmeveksling for å øke både spesifikk kuldeytelse og få varmepumpa til å levere mer varme ved høyere eksergi enn ellers. I tillegg presenteres noen mindre løsninger som kan bidra til å gjøre systemets effektfaktor best mulig. Det utføres så optimaliseringsberegninger for å finne beste trykknivå for ønskede temperaturer, samt belyse virkningen av nøkkelverdier som fordampningstemperatur, temperaturdifferanse i varmevekslere, trykktap med mer. Det gjøres også vurderinger rundt tilgjengelige komponenter som kan passe for et anlegg i denne størrelsesordenen, blant annet oljefri kompressorer. Dette anses som viktig siden et anlegg av denne typen aldri før er bygget. Til slutt utføres en enkel økonomisk analyse for å belyse størrelsen på sparte energiutgifter et slikt system representerer. Løsningen gir en COP fra 4,3 til 4,6; og sparte energiutgifter i størrelsesorden 26 MNOK per år.