Stor ammoniakvärmepump använder renat avloppsvatten för att värma upp lokalsamhället

Möjligheten, återvinna värme med stora värmepumpar

Värmepumpar hjälper oss att utnyttja våra resurser optimalt och håller också på att bli ett konkurrenskraftigt grönt alternativ till traditionell energiteknik. Vi får generellt sett mer och mer el från förnybar energi. Värmepumpar är då en viktig del av energisystemet då de kan producera fjärrvärme mycket effektivt, speciellt när det finns ett överskott av el, eller elen är billig.

Detta fall är ett bra exempel på sektorkoppling. Istället för att släppa ut det renade avloppsvattnet direkt i Odense å har det sedan slutet av 2020 letts genom ett värmepumpsystem som återvinner värmen från det så att energin kan användas till fjärrvärme.

Ramboll valdes som konsult för att designa det nya värmepumpssystemet vid Ejby Mølle reningsverk. Ejby Mølle Reningsverk ägs och drivs av vattenverket VandCenter Syd medan själva värmepumpsanläggningen ägs och drivs av det lokala fjärrvärmebolaget Fjernvarme Fyn.

Kylningsprocessen

Värmepumpen består av ett slutet system kopplat till både ett fjärrvärmesystem och ett spillvattensystem. Värmepumpen kyler det renade avloppsvattnet med ca 5°C med ammoniak. Ammoniak är ett av de mest effektiva naturliga ämnena som kan användas som köldmedium och det skadar eller värmer inte den globala atmosfären.

Kylningen sker när ammoniakvätska vid lågt tryck leds genom en värmeväxlare. I värmeväxlaren överförs energi från avloppsvattnet till ammoniakkretsen, vilket gör att ammoniaken avdunstar. En skruvkompressor ökar därefter ammoniaktrycket innan ammoniaken kondenseras i ytterligare en värmeväxlare, varifrån energin levereras vid hög temperatur till fjärrvärmesystemet.

Efter kondensering sänks trycket i ammoniakkretsen i en expansionsventil innan vätskan leds tillbaka till förångaren. Kort sagt, avloppsvattnet avger värme som matas in i fjärrvärmenätet och släpps sedan ut med en lägre temperatur i Odense å.

En mellankrets har lagts till mellan avloppsvattnet och ammoniakförångaren i värmepumpen. Renat avloppsvatten är vanligtvis 8–22 °C vid utsläpp, vilket oftast är högre än temperaturen på vattnet som det släpps ut i. Ju närmare avloppsvattnets temperatur är vattendragets temperatur, desto bättre. Under stora delar av året kommer värmepumpsinstallationen att sänka utloppsvattnets temperatur från reningsverket till vattentemperaturen i Odense å. Vattenmiljön mår bättre när temperaturen på det utsläppta vattnet är mer i linje med den naturliga vattentemperaturen i ån.

Värmepumparna

De högeffektiva ammoniakvärmepumparna för avloppsvatten i levererades av IESenergy Aps. De kan producera cirka 4 enheter fjärrvärmeenergi per enhet förbrukad elektrisk energi (COP = 4). Värmepumparna på Ejby Mølle är alltså ett bra steg i riktning mot en mer hållbar uppvärmning. De kan leverera totalt 20 MW värme och förväntas täcka den årliga värmeförbrukningen för minst 5 000 hushåll. Samtidigt kommer värmepumparna också att leda till en minskning av CO₂ och andra växthusgaser med 128 000 ton CO₂-ekvivalenter under 20 år.

Alfa Lavals bidrag

Alfa Laval har levererat de viktiga och effektiva pålitliga värmeväxlarna av typen halvsvetsad plattvärmeväxlare. De fungerar som förångare, kondensorer, underkylare och oljekylare för dessa stora värmepumpar.