Billede: Colourbox

Havvands-varmepumper: En grøn varmekilde i Arktis

mandag 07 dec 15

Kontakt

Brian Elmegaard
Sektionsleder, Professor
DTU Mekanik
45 25 41 69

Om projektet:

Titlen på Thomas Ravnshøj Johansens diplom afgangsprojekt er "Havvands-varmepumper til arktiske forhold". Lektor Brian Elmegaard fra DTU Mekanik har været vejleder.
Et nyt projekt viser at havvands-varmepumper kan være en effektiv og klimavenlig varmekilde i Grønland. Thomas Ravnshøj Johansen, som netop har modtaget Jonathan Prisen 2015 for sit afgangsprojekt på DTU Mekanik, har undersøgt effektiviteten af havvands-varmepumper under arktiske klimaforhold. Projektet viste at når man sammenligner med elvarme og fjernvarme, så kan man få en langt billigere varme med havvands-varmepumper.

Havvands-varmepumper kan være en del af fremtidens smart cities i Grønland
I Grønland stammer 70% af elforsyningen i dag fra bæredygtige energikilder, det vil især sige de nye vandkraftværker som man har bygget, og som kan udnytte kraften fra smeltevand og indlandssøer til elproduktion. Fordi en havvands-varmepumpe drives af en kompressor som kræver elektricitet, så kan den nemt indgå som del af et intelligent netværk med de grønne energikilder, der producerer ekstra meget elektricitet.

”Varmepumper er netop en rigtig smart løsning, når de er drevet af el fra grønne energikilder, ligesom vi kender i Danmark med vindenergi,” fortæller Thomas Ravnshøj Johansen, ”netop grundet den nylige konvertering fra afbrænding af fossilt brændsel til vandkraftværk, er det aktuelt at se på alternative metoder til opvarmning, drevet af den grønne el.”

Mere effektive end elvarme
Havvands-varmepumper er også langt mere effektive end elvarme:
”Som det er i dag, så bruger man allerede dette som en kilde til elvarme i husstande", siger Thomas Ravnshøj Johansen. ”Tidligere har man brugt forbrændingsanlæg til at producere varme til fjernvarme. Med vandkraftværkerne bruger man nu mange steder el-kogere til at varme vandet til fjernvarme. Meget i samme stil med en almindelig el-koger derhjemme, bare større. Det er samme princip med elvarme til enkelthusstande. Her er varmepumper smarte, da de bruger el-energien op til 2-3 gange mere effektivt end en el-koger for at producere samme opvarmning. Det vil sige, at hvis en el-koger laver varme af el 1:1, laver en varmepumpe varme af el 3:1, eksempelvis.”

Havvands-varmepumper er altså en teknologi som både kan indgå i et intelligent netværk, hvor varmepumperne kan anvende den ekstra el som vandkraftværkerne producerer, og det er en teknologi som kan bruge den grønne el til varme langt mere effektivt end almindelig elvarme.

Sådan fungerer en havvands-varmepumpe
En havvands-varmepumpe består af et lukket kredsløb med en væske, som har de egenskaber der skal til, f.eks. ammoniak, propan eller CO2, sådan som Thomas Ravnshøj Johansen undersøgte i projektet. Dette kredsløb optager så varme fra en ekstern kilde, og her er der altså tale om havvand, hvor varmekilden i andre tilfælde kan komme fra luft eller jord. Det viste sig at havvands-varmepumperne var mere effektive end luftvarmepumperne under arktiske forhold, og det skyldtes at der er for store udsving i temperaturen i luften, hvor vandets temperatur er mere konstant. Varmemetoden kan både bruges i enkelte husstande og i store anlæg, f.eks. til industribrug.

”En varmepumpe består af fire komponenter”, fortæller Thomas Ravnshøj Johansen, ”en kondenser, en ekspansionsventil, en fordamper og en kompressor. Fordamperen optager varme fra varmekilden ved lav temperatur og ved lavt tryk. Ved denne proces fordamper væsken og bliver til gas, som kan komprimeres i kompressoren (1.), til højt tryk og høj temperatur. Denne høje temperatur kan afsættes som varme i kondensatoren (2.), som afgiver varme til det ønskede. Ved denne proces kondenserer gassen til væske igen. Efter kondensatoren sidder en ekspansionsventil (3.), som sørger for at væsken kommer på lavt tryk igen (4.), som gør at processen kan gentages igen over fordamperen. Havvandsvarmepumpen fungerer altså ved at optage varme fra havet ved lav temperatur i fordamperen, hvorefter det så kan konverteres til høj temperatur og bruges til opvarmning.”

 Diagram over havvands-varmepumpe

Havvands-varmepumpe
En af de havvands-varmepumper som Thomas Ravnshøj Johansen har brugt som udgangspunkt for sit projekt. Foto: Thomas Ravnshøj Johansen.

Billede: Nukissiorfiit
Vandkraftværket Buksefjorden ved Nuuk. Billedet tilhører Nukissiorfiit.

Relaterede Videoer  

Vis flere