Warmtepomp levert 300° C

Het Duitse DLR dat de installatie bouwde, noemt het een wereldprimeur: een warmtepomp die op industriële schaal warmte kan leveren aan 300° C. De nieuwe technologie zou een duurzame oplossing kunnen zijn voor het creëren van proceswarmte – iets waarvoor nu in de industrie meestal nog een beroep gedaan wordt op fossiele brandstoffen.

Het Duitse DLR – het Duitse centrum voor Lucht- en Ruimtevaart – heeft in Cottbus een divisie die zich specifiek toelegt op het ontwikkelen van zogenaamde Low-Carbon industriële processen. Daar werd een pilootinstallatie gebouwd van de nieuwe warmtepomp die warmte kan leveren aan 300° C met een vermogen van 200 kW.

Het leveren van warmte aan een dergelijk hoge temperatuur is uitzonderlijk omdat warmtepompen typisch warmte leveren aan veel lagere temperaturen - bijvoorbeeld 50° C. Het meeste onderzoek wordt gedaan naar systemen die aan een zo laag mogelijke temperatuur warmte kunnen onttrekken. Warmte aan een zo hoge temperatuur leveren is dus echt wel uitzonderlijk.

En het is belangrijk voor de industrie want bedrijven in de voedingssector, de chemie en tal van andere sectoren hebben dergelijke temperaturen nodig voor hun proceswarmte. Warmtepompen worden wel al ingezet om proceswarmte voor te verwarmen. Hier zou de warmtepomp direct de gevraagde temperatuur kunnen leveren.

Brayton cyclus

Op zich is de technologie die in de nieuwe warmtepomp gebruikt wordt, niet nieuw. Het systeem maakt gebruik van de Brayton cyclus die we nog kennen uit de thermodynamica. Die cyclus wordt typisch gebruikt in een open systeem bij de aandrijving van straalmotoren. In deze toepassing wordt echter een gesloten systeem gebruikt waardoor de cyclus te vergelijken is met de Rankine cyclus die doorgaans in warmtepompen en koelsystemen gebruikt wordt.

Het verschil is dat de Brayton cyclus werkt met lucht als medium. Verder heeft men net als in de Rankine cyclus een compressor en een expander, wat hier een turbine is. Na de turbine kan de lucht warmte opnemen aan een lage temperatuur om die via de compressor vrij te geven aan het proces op een hoge temperatuur.

De installatie van het DLR kreeg de naam CoBra wat verwijst naar Cottbus en de Brayton cyclus. Het volgende plan is om een nog grotere installatie te bouwen waarmee een nog hogere temperatuur bereikt zou worden. Als medium zou dan niet lucht maar argon gebruikt worden. Een vergelijkbaar project van DLR is ZiRa – een warmtepomp die in een vestiging in Zittau gebouwd is en gebruikmaakt van de Rankine cyclus.

© Productivity.be, 22/09/2022