I december inleds ett nytt Termoprojekt för att optimera industriella värmepumpar med naturliga köldmedier. Forskare från KTH ska ta fram värmeväxlare som minimerar köldmediefyllningen – och samtidigt bibehåller hög termisk prestanda. Projektledaren Jens Fridh hoppas att projektet kan få stor betydelse för att få bort fossila bränslen inom Europas fjärrvärmesektor.
Under hösten startar Termo etapp två, där ett tiotal nya forskningsprojekt får finansiering via Energimyndighetens forskningsprogram. Ett av dem är ”Nästa generation värmepumpar med naturliga köldmedier för fjärrvärme- och fjärrkylasystem”, som drivs av Jens Fridh från KTH i nära samarbete med industrin.
Projektet ska utveckla och optimera stora värmepumpar som använder naturliga köldmedier för fjärrvärme, fjärrkyla och industriella tillämpningar. Dessutom ska projektet hitta värmeväxlarlösningar för värmepumpar med naturliga köldmedier för att minimera mängden köldmedium samtidigt som hög termisk prestanda bibehålls. En tredje målsättning är att bygga testbädd för utveckling av kompressorer relevanta för naturliga köldmedier.
Jens Fridh, KTH.
– På 1980-talet användes freonbaserade, numera förbjudna, köldmedel. Sedan kom ersättningsmedel som också hade en miljöpåverkan och nu fasas ut. I dag talas det om naturliga köldmedier som exempelvis Isobutan, CO2 och ammoniak.
Projektets utgångspunkt är att värme och kyla står för ungefär hälften av Europas energiförbrukning, där beroendet av fossila bränslen fortfarande är stort på kontinenten.
Stora värmepumpar i fjärrvärmenätet som drivs med fossilfri el ses i branschen som en viktig lösning för fjärrvärmenätverk och kan utnyttja den stora mängd spillvärme och naturliga värme som finns tillgänglig, något som står högt upp på EU:s agenda.
Idag genereras cirka 90 procent av Europas fjärrvärme med fossilt bränsle. Den installerade effekten av stora värmepumpar är bara 2–3 Wth termisk effekt, men Jens Fridh gissar att potentialen kan vara uppemot 90 GWth vilket skulle tillgodose över 35 procent av värmebehovet i Europa.
– För små värmepumpar är det i regel enklare kompressorer och mindre effekter. Ska man upp i industriell tillämpning handlar det om riktigt stora maskiner. Det finns många viktiga komponenter. Kompressorn är en del, förångaren och kondensorn är också extremt viktiga att optimera.
I projektet finns Siemens Energy, som säljer hela systemet och vars kärnverksamhet är turbomaskineriet, med. Alfa Laval står för värmeväxlar-expertisen och slutanvändarsidan representeras av Stockholm Exergi i egenskap av ägare av befintliga fjärrvärmepump- och kylsystem.
Jens Fridh strävar efter att uppnå högpresterande stora värmepumpssystem som kan användas brett, och i projektansökan lyfts behovet av en testplattform för utveckling av kompressorer, relevanta för naturliga köldmedier.
– Det byggs en rigg för kompressorn i projektet, vilken även bekostas av industrin. Vad gäller värmeväxlare finns redan nedskalade varianter, provriggar, här sedan tidigare.
På frågan om framtiden svarar han:
– Sveriges exportpotential med teknologin kring stora värmepumpsystem är stor, mycket stor. Här har teknologin funnits sedan 1980-talet och stor kunskap kring design och drift finns, framför allt i de tre industrier som medverkar i projektet.
Nästa generation värmepumpar med naturliga köldmedier för fjärrvärme- och fjärrkylasystem
Kungliga Tekniska Högskolan
Jens Fridh
31 december 2028
Pågående
Projektet "Uthållig geotermisk energi för framtiden" ska utveckla maskininlärningsmodeller för akvifär termisk lagring, ATES. Målsättningen är att förbättra drift och styrning av geotermisk energi.
Pågående
Vilken roll spillvärme från små modulära reaktorer och traditionell kärnkraft kan spela i framtidens fjärrvärmesystem ska Rise undersöka i projektet Nuceheat. Analysen görs ur energisystemperspektiv på både lokal och nationell nivå.
Pågående
Hur ska värmeöverskottet från omvandlingen av el till vätgas, motsvarande fyra gånger Sveriges fjärrvärmeenergi, nyttjas bäst i framtida investeringar nationellt och på EU-nivå? Det ska Anders Wickströms projekt Hycogen 2 djupanalysera.
Pågående
Maria Eidenskogs projektgrupp ska undersöka potentialen i generativ AI för att skapa syntetiska data över hushålls energianvändning. Projektet syftar till att ge mer exakta energiprognoser på olika systemnivåer och samtidigt utveckla metoder för ansvarsfull användning av AI.
Pågående
Intresset för små modulära reaktorer växer och att integrera SMR i det svenska energisystemet kan bidra till att reducera utsläppen av växthusgaser. I ett projekt ska man hitta sätt att kombinera reaktorerna med termokemiska processer för att producera förnybara råvaror till stålindustrin.
Avslutad
Projektet ska demonstrera och utvärdera en ny typ av energilager baserat på ett nanobelagt salt i en fiberväv. En prototyp för värmelagring ska tas fram hos Ahlstrom-Munksjö Paper med en värmeeffekt på 6 kW och en lagringskapacitet på 20 kWh.
Pågående
Projektet ska accelerera omställningen till smarta energisystem och energieffektiv teknik för lågtemperaturvärme och högtemperaturkyla, LTV/HTK-system. Med hjälp av maskininlärning ska projektet utveckla reglersystem som löpande förbättrar sig självt.
Pågående
Projektet ska öka förståelsen för tvåfasströmning vid förångning och kondensation i platta kanalgeometrier, av liknande typ som som är vanliga i plattvärmeväxlare. Ett av de konkreta målen är att visa upp kanaler som kan öka värmefaktorn med minst 10 procent.
Pågående
Det internationella projektet Recoin ska utveckla ett system för att effektivt lagra värme och kyla i grupper av borrhål. Tillsammans med partners från Tyskland och Schweiz ska KTH och Bengt Dahlgren Stockholm Geo ta fram ett system för prediktiv styrning.
Termoprogrammets nya etapp 2 gick som en röd tråd genom konferensen Värme- och kyladagen som arrangerades i Stockholm den 13 november. Den öppnades av Energimyndigheten, som påminde om värme och kylas viktiga roll i energiomställningen. Omkring 120 personer var på plats, klart fler än Termoprogrammets tidigare konferenser.
Energimyndigheten vill påskynda omställningen till ett hållbart och robust energisystem. Myndigheten har utlyst 45 miljoner kronor för etablering av innovationskluster.
– 3D-printing är en fantastisk tillverkningsmetod, den öppnar för geometrier som inte varit möjliga att skapa på ett vettigt sätt tidigare. Det säger professor Björn Palm på KTH, som är mitt uppe i ett Termoprojekt för att utveckla kompakta och effektivare värmeväxlare.
Kemi och materialstruktur på nanometernivå minskar frostbildningen och ökar effektiviteten i luftvärmepumpar, enligt ett Termoprojekt från Rise. Resultatet öppnar för att luftvärmepumpar kan användas i kalla klimat i större utsträckning.
En investering i energieffektivisering på 15 miljarder kronor kan spara elkonsumenterna närmare 100 miljarder kronor per år, genom minskad och flyttad elförbrukning. Flexibel drift av vattenburna värmepumpar kan tillgängliggöra mer än 10 procent av Sveriges maximala effektbehov en kall vinterdag. Den uppskattningen gör Björn Berg, vd på Ngenic.
85 procent mindre fel för ett beräkna det dimensionerande effektbehovet i ett fjärrvärmenät, det uppger Johan Kensby på Utilifeed att de kan uppnå. Med deras metod vill de hjälpa energiföretag att fatta klokare investeringsbeslut.
I år fyller uppvärmningsbranschens Färdplan för fossilfri konkurrenskraft fem år. De lägst hängande frukterna är genomförda inom värmebranschen, det som återstår är både svårt och dyrt. Det säger Kjerstin Ludvig från Profu som på nästa Termowebbinarium presenterar de största utmaningarna för branschen att bli fossilfri.
Tekniska Verken i Linköping och företaget Hydroc har testat att skapa sprickor i berggrunden för att skapa ett värmelager till fjärrvärmenätet. Pilotprojektet har gått enligt plan, nästa steg är att utöka spricksystemet och höja temperaturerna. Om allt funkar kan lagret vara i full drift om två år.
Energimyndigheten förlänger forsknings- och innovationsprogrammet Termo med minst fem år. Myndigheten satsar 160 miljoner kronor på att finansiera forskning om hur värme- och kylasektorn kan snabba på omställningen till ett robust och hållbart energisystem. Två nya områden i programmet är försörjningstrygghet och värmeproduktion från kärnkraft.
Digitaliseringen öppnar för nya affärsmodeller och energidelning. Utmaningarna ligger i regelverk som hindrar effektivt utnyttjande av data från värmepumpar. Det anser Davide Rolando från KTH, som presenterar ett Termoprojekt om internet of things på nästa Termowebbinarium den 5 december.
Den 13 november arrangerar forskningsprogrammet Termo en heldagskonferens om värme och kylas roll i energiomställningen i Stockholm. Under dagen kommer resultat från forskningsprojekt både inom och utom Termo att presenteras, liksom nya projekt från Termos programförlängning varvat med externa talare. Anmälan är nu stängd.
Ta del av resultat från projekt som utvecklar luftvärmepumpstekniken genom att minska frostuppbyggnaden och utnyttja 3D-utskrift för att skapa innovativa värmeväxlare.
Vid detta tillfälle får du ta del av två projekt om färdplan för fossilfri uppvärmning och en ny generation av underjordiskt värmelager.
Den 19 oktober kommer Termodagen 2023. Forskare inom värme och kyla har stor betydelse för att sprida kunskap till politiska beslutsfattare och samhället i stort. Kunskapen som kommer fram inom Termo ska bidra till att utforma framtidens energisystem. Under den här dagen vill vi öka engagemanget och möjligheten till samverkan.
Digital workshop där Energimyndigheten informerar om sina tankar kring strategin för framtidens värme och kyla.
Ett webbinarium som presenterar värme, kyla och flexibilitet som en del av framtidens energisystem.
Flera av Termoprogrammets projekt anknyter till teknologier som främjar sektorkoppling och flexibilitet i systemet – till exempel värmepumpar. Det belystes under det här webbinariet.
Med stigande temperaturer och allt mer frekventa värmeböljor kommer efterfrågan av kyla till våra inomhusmiljöer bli allt större. År 2020 tillverkades till exempel cirka 110 miljoner luftkonditioneringar i världen och prognosen är 150 miljoner år 2027.
