Utnyttelse av spillvarme

1. Utnyttelse av spillvarme Energikonferansen Sør 2010 Seniorforsker Tom Ståle Nordtvedt SINTEF Energi AS

2. Agenda • Bakgrunn • CREATIV – Et forskningsprosjekt • Utnyttelse av spillvarme – Noen eksempler • Oppsummering

3. Potensial for reduksjon i CO2 utslipp “Energy efficiency offers the biggest scope for cutting emissions End-use efficiency is the largest contributor to CO2 emissions abatement in 2030, accounting for more than half of total savings in the 450 Scenario, compared withthe Reference Scenario.” IEA WEO 2009

4. Enovas Potensialstudie for energieffektivisering i norsk industri: ”Betydelig potensial for energieffektivisering er identifisert” 10 TWh 12 TWh 5 TWh

6. Potensial for energieffektivisering innen områder fokusert i CREATIV

7. Utvikle ny kunnskap og innovativ teknologi for utnyttelse av overskuddsvarme samt effektive varme- og kuldeprosesser Utdanne spesialister innen energieffektivisering Formidle eksisterende og ny kunnskap til industri og akademia nasjonalt og internasjonalt KMB prosjekt støttet av Norges Forskningsråd og industripartnere Totalt budsjett 52 MNOK pluss 26 MNOK egeninnsats Prosjektperiode 2009-2013 CREATIV Fakta Formålet med CREATIV er å demonstrere at det norske stasjonære energiforbruket i industrien og klimagassutslippene kan reduseres med 25% innen 2020

8. Forskningsmessig grunnlag for energieffektivisering i industrien Energieffektivisering ved bruk av varmepumpende teknologier • Store mengder overskuddvarme • Behov for varme og kulde • Behov for strøm • Potensial for mer effektiv energibruk Vitenskapelige utfordringer: • Elektrisitetsproduksjon fra overskuddsvarme • Utnyttelse av termisk energi • Industriell ventilasjon • Lagring av termisk energi • Kjøling • Termisk prosessering • Anvendelsesområder • Metallurgi • Treforedling og papir • Fiskeri • Matproduksjon • Supermarkeder • Metoder: • Teoretiske studier og analyser • Modellering, simulering og optimalisering • Eksperimenter i laboratoriene • Bygging av prototyper • Utprøving i industriens anlegg

9. ORMAT Technology innovation and exploitation of results (SP1) Electricity production from surplus heat (SP2) m2.wnymedia.net/files/2009/11/innovation.jpg Education program (SP5) Efficient heating and cooling (SP4) Utilisation of thermal energy (SP3)

10. SP1 Technology innovation and exploitation of results • Identifisere og fremme muligheter for innovasjon og verdiskaping i CREATIV, og sikre relevans og hensiktsmessig gjennomføring av forskningen • Definere og tilrettelegge innovasjonsprosesser i CREATIV • Koordinere valg av relevante casestudier blant industripartnernes prosesser/anlegg • Evaluere potensialet i teknologier under utvikling m2.wnymedia.net/files/2009/11/innovation.jpg

11. ORMAT øre/kWh Dagens energi pris 100 °C for væske 200 °C for gass Varmekilde temperatur SP2 Electricity production from surplus heatUtvikle lønnsomme og bærekraftige løsninger for kraftproduksjon basert på lavtemperatur varme • Redusere kapitalkostnader ved å bidra til mer kompakte systemer • Forbedret prosessintegrasjon og mer optimal design • Etablere grunnlag for industrielle pilotanlegg som kan videreføres som spin-off prosjekter • 20 % bedre virkningsgrad ved utnyttelse av overskuddsvarme med T < 200 °C • Naturlige arbeidsmedier • Utvikle og teste komponenter kritiske for ekspansjonsmaskiner

12. SP3 Utilisation of thermal energyEnergieffektiv utnyttelse av LT varme til industrielle formål • Nye konsepter for produksjon av kulde og varme fra overskuddsvarme • Oppdatert kunnskap om varme/kuldebehov i industrien • Nye løsninger for tilpasset bruk av overskuddsvarme innen ulike industriområder og i samspill mellom industriområder. • Ny kunnskap om fundamentale egenskaper for ulike arbeidsmedier • Mulighetsstudie for kuldeakkumulering i CO2 issørpe • Energianalyse av ulike industriprosesser • Velge industrianlegg og/eller prosesser for casestudier • Nært samarbeid med industribedriftene

13. SP4 Efficient heating and coolingEnergieffektive varme- og kuldesystemer knyttet til sluttbruk* • Kjølesystemer og varmepumpesystemer med mindre energibruk og redusert utslipp av klimagasser • Komponenter og systemer basert på naturlige kjølemedier. Optimal systemintegrasjon og regulering. • Prototyper på komponenter • Konsepter for energieffektiv konservering og tørking som ivaretar produktkvalitet • Konsepter for energieffektiv kjøling og frysing • Grunnleggende forskning på varme-massetransport i produkt og utstyr • Konsepter for varme- og luftdistribusjon i rom, samt behovsstyrt ventilasjon * 15 % av elektrisitetsproduksjonen i verden er brukt i varmepumpende systemer for kjøling/frysing, luftkondisjonering og varmepumper.

14. SP5 Education programFrembringe ny kunnskap og nye løsninger for effektivt sluttbruk av energi med lave utslipp av klimagasser og utdanne eksperter innen området til nytte for industri og akademia • Utdanne 4 PhD og 2 postdoc kandidater innen fagområder dekket av CREATIV • Engasjere masterstudenter til å utføre prosjekt- og masteroppgaver i samarbeid med forsknings- og industripartnere • Arrangere forelesninger, kurs og seminarer • Publisere resultater i nasjonale og internasjonale tidsskrifter og presentere resultater ifm relevante konferanser og møter.

15. Industri partnere Danfoss Hydro Aluminium John Bean Technology Corporation Norske Skog Fiskeri- og havbruksnæringens Landsforening (FHL) REMA 1000 Systemair TINE FoU og utdanning Doshisha University IFE – Institutt for energiteknikk ITRI - Industrial Technology Research Institute KTH Royal Institute of Technology NGI Norwegian Geotechnical Institute NTNU og NTNU Samfunnsforskning Obrist Engineering Shanghai Jiao Tong University SINTEF TLK-Thermo CREATIV partnere Norges Forskningsråd finansierer prosjektet sammen med industripartnere

16. CREATIVs posisjon og rolle i innovasjonsprosessen

17. Nøkkelen til suksess

18. Eksempler • TINE • NHP • GEL

19. Ground heat storage Kviamarka energisystem

20. Industriklynger: Energi- og miljøgevinst ved samlokalisering av industri 90 °C Bedrift 3 Bedrift 2 El. El. Bedrift 1 El. Δt = 7°C Bedrift 4 El. 60 °C Bedrift 5 El. Δt = 7°C Bedrift 6 El. Bedrift 7 El. VP 25 °C 15 °C 10 °C Dumping / lagring av energi

21. Green Energy Laboratory This building will also be certified by LEED and GB as a green building which was commonly recognized as an excellent mode of the building design all over the world .

22. building automotive control GCHP BIPV fresh air total heat exchanger solar air conditioner Solar/heat pump hot water residential heat pump energy center PCM GHP 14 key technologies in GEL super low energy residential building Integration technology radiant heating and cooling Wind turbine G E L movable macro-CCHP Electricity storage

23. Electricity in GEL inverter controller Wind power 5kW Grid power 70kW Solar PV 7kW Battery One of the big task is how to match and operate the power supply and demand? Gas Engine Heat Pump 4.2kW CCHP 16kW

24. Oppsummering • Betydelig potensial for økt energieffektivisering gjennom utvikling og implementering av ny teknologi • Forventede resultater av CREATIV er • Ny kunnskap for industri- og forskningspartnere • Teknologi og løsninger for energieffektive prosesser og produkter av høy kvalitet • Tilgang på kompetent personell fra utdanningsprogrammet og fra deltakelse i forskningsaktivitetene • Synlighet og bidra til å rekruttere nye talenter • Grunnlag for nye satsinger • For å utløse det fulle potensialetmå mange flere bidra

25. Acknowledgement This presentation forms a part of the CREATIV project, performed under the strategic Norwegian research program RENERGI. The author acknowledge the Research Council of Norway (195182/S60) and the industry partners Danfoss, Hydro Aluminium, John Bean Technology Corporation, Norske Skog, the Norwegian Seafood Federation (FHL), REMA 1000, Systemair and TINE for their support.