E.ON zet afvalwater om in een waardevolle hulpbron met GEA's warmtepomptechnologie
Om de uitstoot van broeikasgassen bij de warmtevoorziening aan het Zweedse Malmö te reduceren was een ommekeer nodig in het denken van een groot energiebedrijf. Nu gebruikt het de energie-efficiënte warmtepompen van GEA. Na de nodige tests werd een afvalwaterzuiveringsinstallatie de beste bron geacht om huizen te verwarmen volgens een innovatieve benadering waarbij afval wordt omgezet in bruikbare energie.
Doelstelling van de koolstofvoetafdruk
Onder het motto ‘Clean 2025’, werkt het energiebedrijf E.ON Sweden toe naar het behalen van ambitieuze klimaatbeschermingsdoelen die voor het eerst werden gesteld in 2017. Het streeft ernaar om zijn klanten in 2025 100% gerecyclede of hernieuwbare energie te kunnen leveren en heeft passende maatregelen ontwikkeld om dit doel te realiseren.
Het bedrijf besloot dat GEA’s warmtepompen met ammoniak uitermate geschikt waren voor stadsverwarming in Zuid-Zweden, samen met biomassa- en andere hernieuwbare technologieën om de uitstoot van broeikasgassen uit verwarming te verminderen. Vier warmtepompen van GEA, met elk een verwarmingscapaciteit van 10 MW, werden in de buurt van een afvalwaterbehandelingsinstallatie en afvalverbrandingsinstallatie geïnstalleerd in de haven van de stadMalmö, waar ze nu 8% van de totale energie leveren aan ongeveer 100.000 huizen, equivalent aan het jaarlijkse verbruik van 10.000 huishoudens - en zo bijdragen aan een reductie van rond de 50.000 ton CO2 per jaar.
Stroom uit afval
Warmtepompen zijn snel op weg om de voorkeurstechnologie te worden bij het onttrekken van energie aan afvalwater of een afvalverbrandingsinstallatie om te voorzien in hernieuwbare stads- en residentiële verwarming. Op deze manier kan namelijk worden voldaan aan steeds strengere milieuvoorschriften en kunnen CO2-emissies en bedrijfskosten worden teruggebracht.
De in Malmö geëxploiteerde warmtepompen benutten dan ook afvalwarmte die afkomstig is van afvalwaterzuiverings- en afvalverbrandingsinstallaties. E.ON besloot om gerecycled afvalwater voor het systeem te gebruiken vanwege de hogere temperaturen die worden afgegeven door de afvalwaterzuiveringsinstallatie (14°C) – wat betekent dat het water warmer is dan het zeewater bij de stad, dat te koud was om efficiënt te kunnen worden gebruikt.
De geoogste energie, in de vorm van 30 MW warmte die wordt onttrokken aan het afvalwater, wordt geüpgraded tot warmte die bruikbaar is voor het stadsverwarmingsnetwerk. Hierbij is de werking van de geïntegreerde pompen gekoppeld aan de nabij gelegen afvalverbrandingsinstallatie. De warmtepomp is ontworpen om tot 80°Cte leveren, hoewel temperaturen boven 71°C zelden worden gevraagd.
GEA warmtepompinstallatie met ammoniak in E.ON, Malmö
Ammoniak als sleutel tot een duurzame toekomst
Nu het gebruik van gefluoreerde gassen wordt afgebouwd om te voldoen aan de Europese F-gassenverordening, worden natuurlijke koelmiddelen steeds populairder–met name ammoniak, een klimaatvriendelijk koelmiddel dat gemakkelijk verkrijgbaar en niet duur is en geen impact heeft op de klimaatopwarming of de afbraak van de ozonlaag.
Hoewel het niet voor het eerst is dat er in Zweden warmtepompen worden gebruikt, is het project in Malmö het eerste in het land waarin ammoniak wordt toegepast. E.ON koos voor ammoniak in plaats van chemische koelmiddelen met het oog op de F-gassenverordening van de EU, die streeft naar een reductie van HFK's met 79% in 2030, en omdat het bedrijf begrip heeft voor zijn milieubewuste klanten en zich voor hen wil inzetten.
3D-model van de GEA warmtepompinstallatie met ammoniak voor dit project in Malmö
Mats Egard, Project Manager bij E.ON Värme Sverige AB, zegt: “Het zou goedkoper zijn geweest om een warmtepomp met R134a te installeren, maar we geloofden niet in dat koelmiddel voor de toekomst omdat we 100% hernieuwbaar gaan worden. In 2025 willen we alleen nog maar energie voor stadsverwarming leveren die ofwel gerecycled ofwel hernieuwbaar is.”
Kenneth Hoffman, GEA’s Product Manager Heat Pumps, voegt hieraan toe: “Aangezien oudere systemen met F-gaskoelmiddel werken, heeft de F-gassenverordening deze systemen met grote hoeveelheden koelmiddel ecologisch onhoudbaar verklaard. Ammoniak is de weg van de progressie.”
Warmlopen voor de taak
Kenneth geeft een overzicht van de wetenschap achter de kosteneffectieve warmtepomptechnologie die stads- en residentiële verwarming transformeert en gerecyclede energie levert die de burgers in Malmö in de toekomst warm zal houden.
Hij zegt: “Om de beloofde temperaturen te leveren werken de vier warmtepompen parallel aan elkaar. Elke pomp heeft een prestatiecoëfficiënt (COP) van meer dan 3,5, dus voor elke 1kWh elektriciteit die gebruikt wordt door de warmtepomp, wordt 3,5 kWh warmte voor de stad geproduceerd.”
Een warmtepompsysteem vereist een uitgebreideanalyse van de benodigde temperaturen en een beoordeling van de juiste procesparameters.Elke graad telt bij een warmtepomp, en hoe nauwkeuriger het aanvankelijke ontwerp, des te meer energie er kan worden bespaard. In plaats van te focussen op kleine leidingen met een aanzienlijk temperatuurverschil om de aanvankelijke kosten laag te houden, levert de investering in een warmtepomp iedere dag opnieuw continue besparingen op.
GEA warmtepomp met ammoniak bij E.ON, Malmö
Naar een grotere duurzaamheid
Warmtepomptechnologie biedt energiebesparende voordelen, ongeacht de industriële sector of de mate waarin ze wordt benut. Ze kan worden gebruikt voor basilaire taken, zoals verwarming en koeling van een kleine woning in een buitenwijk, maar kan ook een centrale rol spelen in een superslimme, klimaatneutrale strategie voor stadsverwarming.
In landen met minder strenge emissie-eisen of waar 'cap and trade'-beleid dat toestaat, kiezen sommige fabrikanten ervoor om de status quo te behouden omdat fossiele brandstoffen over het algemeen nog steeds goedkoper zijn dan schonere energieoplossingen. Maar om duurzaamheidsdoelen te halen, zegt het IEA dat het aandeel van schone energietechnologieën, zoals warmtepompen en verwarming met zonnewarmte, in 2030 verdrievoudigd moet zijn tot meer dan een kwart van de verkoop van nieuwe verwarmingsapparatuur. Daarom moeten we nu actie ondernemen en samen werken aan de techniek voor een betere wereld!
Door GEA geleverd materiaal:
- GEA’s oplossing: Aangepast warmtepompsysteem (4 warmtepompen)
- Verwarmingsvermogen: 40 MW
- Warmtebron: Afvalwater (8 - 14°C / 46,4°F - 57,2°F)
- Warmteafleider: Stadsverwarmingswater (55 - 65°C 131°F - 149°F)
- COP: >3,5 (jaarlijks gemiddelde)
- Compressortype: GEA Grasso-schroefcompressors
- Natuurlijk koelmiddel: Ammoniak
