AVANCERAD KOMPRESSORTEKNIK. | 28 apr

Ny teknik tar striden om ångan

Det amerikanska bolaget AtmosZero, med rötter i MIT, har väckt uppmärksamhet genom att elektrifiera industriell ångproduktion med hjälp av värmepumpsteknik. Bolaget har utvecklat ett modulärt ångsystem där värmepumpen ersätter förbränning eller resistiv el som källa till ångproduktionen, tänkt att fungera som en drop-in-ersättning i befintliga ångsystem.

Systemet ska kunna ersätta existerande ångpannor med bibehållen ångkvalitet och befintlig distribution, med ångtemperaturer upp till cirka 150 grader.

Kombinationen av avancerad kompressorteknik, nya köldmedier och anpassad systemdesign gör det nu möjligt att använda värmepumpar för kontinuerlig ångproduktion i industriell drift. Värmepumpar används redan i stor utsträckning i industrin, men främst för låg- och medeltempererad processvärme.

Det nya är att tekniken nu utvecklas för att ta över själva ångproduktionen, som traditionellt hanterats av pannor; ångpannorna ersätts, medan ångsystemet och processerna behålls – men med värmepumpsteknik som ny källa till ångproduktionen.

Högtemperaturvärmepumpar kommer att bli en viktig del av industrins klimatomställning, även om det fortfarande finns tekniska och ekonomiska hinder att övervinna.

– Ånga är det viktigaste arbetsmediet som någonsin funnits, säger AtmosZeros medgrundare Addison Stark.

Till skillnad från resistiva elpannor, som omvandlar el direkt till värme, bygger AtmosZeros system på en värmepumpscykel där el används för att driva kompressorer som tar tillvara lågvärdig värme från omgivningen och höjer temperaturen. Enligt bolaget ger detta en avsevärt högre energieffektivitet och ett lägre elbehov per producerad mängd ånga jämfört med konventionella elektriska lösningar.

Bakgrunden till intresset för tekniken är att ånga fortfarande är en av industrins mest svåravkarboniserade energibärare. Trots elektrifiering, biobränsle och energieffektiviseringar produceras ånga i många industrier fortfarande med fossil gas eller olja. Det gäller särskilt processer inom livsmedel, kemi, läkemedel och tvätt, där ånga i temperaturintervallet 100–150 grader är central.

Tekniken ligger väl i linje med den internationella forskningsdiskussionen. Benjamin Zühlsdorf, innovationsdirektör vid Danish Technological Institute och ansvarig för IEA:s samarbete kring högtemperaturvärmepumpar (Annex 58), har pekat på att tekniken nu närmar sig bredare tillämpning:

– Högtemperaturvärmepumpar kommer att bli en viktig del av industrins klimatomställning, även om det fortfarande finns tekniska och ekonomiska hinder att övervinna, säger han.

Även på politisk nivå lyfts tekniken fram. Vid ett europeiskt symposium om högtemperaturvärmepumpar har Niels Fuglsang, dansk ledamot av Europaparlamentet, betonat att denna typ av lösningar behövs för att nå EU:s klimatmål:

– Högtemperaturvärmepumpar är en av de lösningar som måste införas för att EU ska nå sina energi- och klimatmål.

Frågan är hur väl denna typ av lösning passar i ett svenskt sammanhang. Sverige har en hög andel fossilfri el, vilket gör elektrifiering av värme attraktiv ur klimatsynpunkt. Samtidigt präglas elsystemet av regionala prisskillnader, effektavgifter och i vissa delar av landet begränsad nätkapacitet.

För industrin blir därför inte bara energianvändningen utan även eleffekten avgörande. Här kan värmepumpsbaserad ångproduktion ha en potentiell fördel jämfört med rena elpannor. Genom att leverera samma mängd värme med lägre eleffekt kan belastningen på elnätet minska, samtidigt som energianvändningen per producerad ångenhet reduceras.

I Sverige pågår också flera forsknings- och utvecklingsprojekt inom området. Vid KTH utvecklas industrivärmepumpar som kan leverera höga temperaturer för processvärme och ångproduktion.

Björn Palm, professor i energiteknik vid KTH, har i flera sammanhang pekat på värmepumpsteknikens centrala roll i omställningen:

– Värmepumpar kommer att vara en hörnsten i Europas skifte mot hållbar uppvärmning, har han konstaterat – ett perspektiv som i allt högre grad även omfattar industrins värmesystem.

Samtidigt visar svenska studier att lönsamheten för ånggenererande värmepumpar är starkt beroende av lokala förutsättningar. Elpris, drifttid, tillgång till lågtempererad värmekälla och möjligheten att styra lasten över tid är avgörande faktorer.

I vissa fall kan tekniken konkurrera väl med både elpannor och fossila alternativ, medan den i andra fall får svårt att mäta sig med biobränsle, biogas eller fjärrvärme.

Värmepumpar kommer att vara en hörnsten i Europas skifte mot hållbar uppvärmning.

AtmosZeros lösning pekar därmed inte på en universallösning, utan på ett nytt verktyg i industrins omställning. För verksamheter med kvarvarande fossil ånga, begränsad tillgång till biobränsle och behov av modulära, snabbt installerbara system kan värmepumpsbaserad ångproduktion bli ett intressant nästa steg.

– Målet är att kunna ersätta hur ånga produceras utan att industrin behöver bygga om sina processer, säger Addison Stark.