Fabrikanten zijn voortdurend op zoek naar innovatieve manieren om industriële processen en energieverbruik te optimaliseren en hiermee hun impact op het milieu te verminderen. Voor procesingenieurs die bij industriële fabrikanten werken, is een veelbelovende oplossing het gebruik van industriële warmtepompen om teruggewonnen energie uit restwarmte op te waarderen. Deze technologie heeft het potentieel om niet alleen de energie-efficiëntie te verbeteren, maar ook bij te dragen aan de inspanningen op het gebied van emissiebeheersing.

De meeste fabrikanten realiseren zich dat ze onafhankelijk moeten worden van fossiele bronnen en elektrificatie moeten stimuleren om industriële processen koolstofvrij te maken. Op het gebied van industriële productie wordt de term ‘restwarmte’ al lang geassocieerd met inefficiëntie en verloren potentieel.

Vooruitgang in warmtepomptechnologie biedt echter een manier om waarde uit deze restwarmte te halen door deze op te waarderen tot nuttige warmte met een hogere temperatuur. Dit proces vermindert niet alleen de afhankelijkheid van primaire energiebronnen, maar sluit ook aan bij duurzaamheidsdoelstellingen, waardoor het een aantrekkelijke mogelijkheid is voor procesingenieurs.

Samengevat hebben fabrikanten de volgende redenen om warmtepompen te integreren in hun energieterugwinningsprocessen: Opwaardering van teruggewonnen (laagwaardige) restwarmte, groot kostenbesparingspotentieel, bewezen en betrouwbare technologie met een breed scala aan toepassingen, verbetering van de algehele efficiëntie van het warmteterugwinningssysteem in combinatie met hoge temperatuur warmtepompen en duidelijke CAPEX- en aanzienlijke OPEX-verbeteringen.

Door deze processen te doorlopen, draagt het warmtepompsysteem continu warmte over van de restwarmtebron naar de hogere temperatuurput, waardoor de thermische energie onderweg wordt opgewaardeerd. Deze opgewaardeerde warmte kan vervolgens worden gebruikt voor verschillende industriële processen die hogere temperaturen vereisen, zoals stoomopwekking of industrieel drogen.

Het vermogen van een industriële warmtepomp om restwarmte op te waarderen ligt in het vermogen om thermische energie te 'pompen' tegen de natuurlijke temperatuurgradiënt. Dit proces vereist inputenergie, meestal in de vorm van elektriciteit om de compressor van stroom te voorzien. De energie die uit de restwarmte wordt gewonnen, wordt zo versterkt en opgewaardeerd tot een waardevollere vorm, waardoor een nettovoordeel ontstaat in termen van energiegebruik en efficiëntie.

Kortom, een industriële warmtepomp is een geavanceerd energieopwerkingssysteem dat lage temperatuur restwarmte omzet in hoge temperatuur bruikbare warmte door middel van een reeks thermodynamische processen. Door gebruik te maken van deze principes kunnen procesingenieurs de energie-efficiëntie maximaliseren, emissies verminderen en bijdragen aan duurzame industriële praktijken.

Koelingsmiddelen
Als het gaat om industriële warmtepompsystemen, speelt de keuze van koelingsmiddel een cruciale rol bij het waarborgen van een efficiënte en milieuverantwoorde werking. Het is belangrijk op te merken dat niet alle koudemiddelen gelijk zijn gemaakt in termen van hun impact op het milieu.

In het verleden gebruikten veel warmtepompsystemen chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’s) en chloorfluorkoolwaterstoffen (HCFK’s) als koelmiddelen. Deze verbindingen, hoewel effectief in hun warmteoverdrachtseigenschappen, vormden een aanzienlijke bedreiging voor de ozonlaag en hadden een hoog aardopwarmingsvermogen. Als reactie op milieuoverwegingen is er een wereldwijde inspanning geleverd om het gebruik van dergelijke koudemiddelen geleidelijk af te bouwen.

Moderne industriële warmtepompsystemen gebruiken voornamelijk fluorkoolwaterstoffen (HFK’s) en fluoroolefinen (HFO’s) als koelmiddelen. Hoewel deze verbindingen een aanzienlijk lager ozonafbrekend vermogen hebben in vergelijking met oudere koudemiddelen, hebben ze nog steeds een relatief hoog aardopwarmingsvermogen. Als gevolg hiervan is er een groeiende trend in de richting van het gebruik van low global warming potential (low-GWP) en milieuvriendelijke koelingsmiddelen.

Natuurlijke koudemiddelen, zoals ammoniak (NH3), koolstofdioxide (CO2) en koolwaterstoffen (propaan, butaan), winnen aan tractie in industriële warmtepomptoepassingen vanwege hun minimale impact op het milieu. Ammoniak heeft bijvoorbeeld uitstekende warmteoverdrachtseigenschappen en een verwaarloosbare impact op de opwarming van de aarde, waardoor het een geschikte keuze is voor verschillende industriële processen.

Bij de selectie van een koudemiddel moet rekening worden gehouden met factoren als: efficiëntie van warmteoverdracht, veiligheid, impact op het milieu en naleving van de regelgeving. Procesingenieurs moeten deze factoren zorgvuldig afwegen om ervoor te zorgen dat het gekozen koudemiddel in overeenstemming is met zowel prestatie- als duurzaamheidsdoelstellingen.

De keuze van het koudemiddel voor industriële warmtepompen heeft een aanzienlijke impact op de algehele efficiëntie en ecologische voetafdruk van het systeem. Naarmate industrieën prioriteit blijven geven aan duurzaamheid, zal de toepassing van lage GWP en natuurlijke koudemiddelen waarschijnlijk wijdverspreider worden, wat bijdraagt aan een groenere en meer verantwoorde benadering van energieterugwinning en -gebruik.

Emissiebeheersing
De integratie van warmtepompen verbetert niet alleen de energie-efficiëntie, maar kan ook bijdragen aan de inspanningen op het gebied van emissiebeheersing. Door gebruik te maken van restwarmte verminderen fabrikanten de behoefte aan extra verbruik van fossiele brandstoffen, wat op zijn beurt leidt tot een afname van de uitstoot van broeikasgassen die ook weer minder door scrubbers afgevangen hoeven te worden. Dit sluit aan bij de wereldwijde duurzaamheidsdoelstellingen en wettelijke vereisten, waardoor warmtepompen een waardevol hulpmiddel zijn bij het nastreven van groenere productieprocessen.

Kortom, het gebruik van industriële warmtepompen om teruggewonnen energie uit restwarmte op te waarderen, biedt een veelbelovende weg voor procesingenieurs in de industriële sector. Door restwarmtebronnen te identificeren, geschikte warmtepompsystemen te selecteren en de coefficient of performance (CoP) te optimaliseren, kunnen ingenieurs de energie-efficiëntie verbeteren, emissies verminderen en bijdragen aan een duurzamere toekomst voor industriële productie. Naarmate industrieën zich blijven ontwikkelen, kan de integratie van warmtepomptechnologie een cruciale stap zijn in de richting van het bereiken van zowel economische als milieudoelstellingen.