Korkean lämpötilan lämpöpumput

Abstract

Suomi sekä EU ovat asettaneet tavoitteita kasvihuonepäästöjen ja energiankäytön vähentämiselle. Teollisuuden ollessa Suomen suurin energiankuluttaja sekä energiasektorin ollessa suurin päästölähde, tarvitaan teollisuuden prosessien lämmittämiseksi uusia ratkaisuja. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli tarjota Suomen teollisuudelle tietoa keinosta vähentää kasvihuonepäästöjä sekä energiankulutusta ja antaa ratkaisu hukkalämmön tehokkaampaan hyödyntämiseen. Korkean lämpötilan lämpöpumpuilla on suurta potentiaalia korvaamaan entisiä lämmitysratkaisuja. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena.

Korkean lämpötilan lämpöpumpuilla tarkoitetaan lämpöpumppuja, joilla voidaan tuottaa yli 90 °C:n lämpötiloja. Lämpöpumpputeknologioista kompressorilämpöpumpulla on eniten sovelluskohteita. Metsä- kemian- ja elintarviketeollisuudessa on eniten potentiaalia korkean lämpötilan lämpöpumpuille hukkalämmön määrän sekä sopivien lämpötilojen vuoksi. Sopivia sovelluskohteita ovat esimerkiksi sahatavaran, muotoonpuristetun kuidun ja paperin kuivaus, tislaus, sumukuivaus, sterilointi ja makkaran kypsennys/savustusprosessi. Etenkin kompressoreiden ja kylmäaineiden kehitys on mahdollistanut korkeiden lämpötilojen saavuttamisen, ja nykyisellä teknologialla voidaan saavuttaa jopa 250 °C:n lämpötila.

Korkean lämpötilan lämpöpumpuilla on merkittävä rooli teollisuuden energiankäytön sekä kasvihuonepäästöjen vähentämisessä. Kehityksen ollessa nopeaa, myös mahdolliset sovelluskohteet laajenevat. Edellä mainittujen sovelluskohteiden lisäksi korkean lämpötilan lämpöpumppuja voidaan käyttää myös muilla teollisuudenaloilla ja muissa prosesseissa. Soveltuvuuden arvioimiseksi tiettyyn prosessiin on kuitenkin tehtävä tarkempi selvitys muun muassa prosessin lämpövirroista sekä lämpöpumpun sijoittamisen taloudellisesta kannattavuudesta.