Grote ammoniakwarmtepomp verwarmt gezuiverd afvalwater om lokale gemeenschap te verwarmen

De kans, warmte terugwinnen met grote warmtepompen

Warmtepompen helpen ons om optimaal gebruik te maken van onze bronnen en worden ook een concurrerend groen alternatief voor traditionele energietechnologieën. We krijgen over het algemeen steeds meer elektriciteit uit hernieuwbare energie. Warmtepompen zijn dan een belangrijk onderdeel van het energiesysteem, omdat ze stadsverwarming zeer efficiënt kunnen produceren, vooral wanneer er een overschot aan elektriciteit is of wanneer elektriciteit goedkoop is.

Dit project is een goed voorbeeld van sectorkoppeling. In plaats van het gezuiverde afvalwater rechtstreeks in de Odense-rivier te lozen, wordt het sinds eind 2020 via een warmtepompsysteem geleid dat de warmte eruit terugwint, zodat de energie kan worden gebruikt voor stadsverwarming.

Ramboll werd gekozen als adviseur om het nieuwe warmtepompsysteem bij de afvalwaterzuiveringsinstallatie Ejby Mølle te ontwerpen. De afvalwaterzuiveringsinstallatie Ejby Mølle is eigendom van en wordt geëxploiteerd door het waterleidingbedrijf VandCenter Syd, terwijl de warmtepompinstallatie zelf eigendom is van en wordt geëxploiteerd door het lokale warmtenetbedrijf Fjernvarme Fyn.

Het koelproces

De warmtepomp bestaat uit een gesloten systeem dat is aangesloten op zowel een warmtenet als een afvalwatersysteem. De warmtepomp koelt het gezuiverde afvalwater met ongeveer 5°C met behulp van ammoniak. Ammoniak is een van de meest efficiënte natuurlijke stoffen die als koelmiddel kan worden gebruikt en het schaadt of verwarmt de mondiale atmosfeer niet.

De koeling vindt plaats wanneer vloeibare ammoniak bij lage druk door een warmtewisselaar stroomt. In de warmtewisselaar wordt energie overgedragen van het afvalwater naar het ammoniakcircuit, waardoor de ammoniak verdampt. Een roterende schroefcompressor verhoogt vervolgens de ammoniakdruk voordat de ammoniak wordt gecondenseerd in nog een warmtewisselaar, van waaruit de energie bij hoge temperatuur aan het warmtenet wordt geleverd.

Na condensatie wordt de druk in het ammoniakcircuit verlaagd in een expansieventiel voordat de vloeistof terugstroomt naar de verdamper. Kortom, het afvalwater geeft warmte af die in het warmtenet wordt gevoed en vervolgens bij een lagere temperatuur in de Odense-rivier wordt geloosd.

Er is een tussencircuit toegevoegd tussen het afvalwater en de ammoniakverdamper in de warmtepomp. Gezuiverd afvalwater is meestal 8-22°C bij lozing, wat meestal hoger is dan de temperatuur van het water waarin het wordt geloosd. Hoe dichter de temperatuur van het afvalwater bij de temperatuur van de beek ligt, hoe beter. Voor grote delen van het jaar zal deze warmtepompinstallatie de lozingstemperatuur van het water van de zuiveringsinstallatie verlagen tot de watertemperatuur van de Odense-rivier. Wanneer de temperatuur van het geloosde water meer overeenkomt met de natuurlijke watertemperatuur in de rivier, wordt het watermilieu gespaard.

De warmtepompen

De zeer efficiënte afvalwater-ammoniakwarmtepompen zijn geleverd door IESenergy Aps. Ze kunnen ongeveer 4 eenheden stadsverwarmingsenergie produceren per eenheid verbruikte elektrische energie (COP = 4). De warmtepompen bij Ejby Mølle zijn daarmee een goede stap richting duurzamer verwarmen. Ze kunnen in totaal 20 MW warmte leveren en zullen naar verwachting voorzien in het jaarlijkse warmteverbruik van minimaal 5.000 huishoudens. Tegelijkertijd zullen de warmtepompen ook leiden tot een reductie van CO2 en andere broeikasgassen van 128.000 ton CO2-equivalenten over 20 jaar.

Alfa Laval levering

Alfa Laval heeft de belangrijke en efficiënte betrouwbare warmtewisselaars van semi-gelaste platenserie geleverd. Ze functioneren als verdampers, condensors, subcoolers en oliekoelers voor deze grote warmtepompen.