Innovative High Temperature Heat Pump Technology for decarbonization of the Industry

Det norske selskapet Enerin AS har utviklet en innovativ høytemperatur-varmepumpe som kan levere prosessvarme opp til 250°C ved å utnytte spillvarme fra industrien. Den nåværende versjonen bruker helium som arbeidsmedium, men nå ønsker selskapet å ta teknologien et stort skritt videre. I dette forskningsprosjektet vil Enerin erstatte helium med hydrogen som arbeidsmedium i varmepumpen. Dette er en banebrytende innovasjon som kan gi flere viktige fordeler: - Tredoblet varmekapasitet med samme fysiske størrelse på anlegget - Halverte kostnader per kilowatt varmeeffekt - Redusert klimaavtrykk siden hydrogen er mer miljøvennlig enn helium som utvinnes fra naturgassfelter Prosjektet har imidlertid noen tekniske utfordringer som må løses. Hydrogen er svært brennbart og kan gjøre materialer sprø over tid. Derfor skal forskerne: - Optimalisere varmepumpesyklusen for hydrogen - Finne egnede materialer som tåler hydrogen under høyt trykk og temperatur - Utvikle omfattende sikkerhetsløsninger - Bygge og teste en prototype i laboratorieskala Hvis prosjektet lykkes, vil det kunne bidra betydelig til det grønne skiftet i industrien. Ved å erstatte fossile brennere med disse varmepumpene kan energiforbruket reduseres med 60-70%. Dette vil kutte både kostnader og klimagassutslipp drastisk. Enerin samarbeider med SINTEF og IVAR i prosjektet, som har en totalramme på 22,8 millioner kroner over en periode på nesten 4 år.

The Norwegian heat pump manufacturer Enerin has developed a high temperature heat pump (HTHP) solution, HoegTemp. HoegTemp can supply process heat up to 250?C, – achieving temperatures and temperature lifts far beyond what most heat pumps are capable of today. Thanks to the valorization of waste heat, HoegTemp utilizes two to three times less primary energy than a traditional fossil fuel boiler, depending on the temperature lift. The current working fluid utilized in the system is helium (He), which is the most conventional working fluid in reversed Stirling cycle heat pumps. The main innovation in IPN HyTemp is to replace He with H2 as working fluid in HoegTemp. Thanks to the thermodynamic properties of H2, an HTHP module operating with H2 can, if optimized, deliver three times as much thermal power compared to today’s module with the same volume footprint. This allows the HTHP to deliver up to 3MW of heat at 250 °C with a footprint of only 3m x 4m. An additional advantage of this innovation is reduced CAPEX [€/kW], resulting in shorter payback times, which is one of the main general barriers against more widespread adoption of HTHPs. Furthermore, the reduced footprint is advantageous where space availability is a limiting factor, such as in many process plants where HTHP are retrofitted. Like He, H2 is a natural working fluid with no Ozone Depletion Potential and Global Warming Potential, avoiding long-term climate and environmental effects found in synthetic working fluids. However, He is currently obtained from natural gas reservoirs, which will make its availability lower in the future, when society has moved away from utilization of natural gas. On the other hand, H2 is extremely flammable. It is important to ensure that sufficient safety measures are implemented, to comply with requirements and standards for safety, reliability, and integrability in the different industry sectors where HTHP can be deployed.