Ušteda energije uz pomoć toplinskih pumpi

Velike toplinske pumpe koje se koriste u industriji imaju kapacitet između 100 i 50.000 kilovata, toplina se može koristiti za grijanje, ali i kao takozvana „procesna toplina" u industrijskoj proizvodnji. Uz pomoć topline iz okoliša, zraka, vode ili zemlje uz pomoć jednog kilovat-sata (kWh) struje može se proizvoditi i do deset kilovat-sati topline. Standardne toplinske pumpe ostvaruju temperature i do 95 stupnjeva Celzijevih, a specijalne tvorničke toplinske pumpe "idu" i do 165 stupnjeva - neka pilotna postrojenja čak i do 300 stupnjeva.

Te su temperature u mnogim industrijskim granama potrebne u procesu proizvodnje. Ubuduće bi se oko 30% te „procesne topline" do 400 stupnjeva Celzijevih moglo proizvoditi uz pomoć toplinskih pumpi, to je prognoza Međunarodne agencije za energiju (IEA).

Više arome za čokoladu

Kako bi se iz zrna kakaa mogla proizvesti čokolada, u tvornicama se koriste različiti procesi zagrijavanja i hlađenja. Slasna aroma čokolade nastaje u procesu takozvanog „končiranja" - čokoladnu masu se miješa i po nekoliko sati na temperaturi do 60 stupnjeva. Toplina potrebna za taj proces u mnogim se poduzećima još uvijek dobiva uz pomoć plina, ali postoje i jeftinije alternative. Švicarska firma Maestrani je transformirala proces zagrijavanja i hlađenja, sada se uz pomoć toplinske pumpe realizira temperatura potrebna za končiranje.

Pritom se koristi energija koja nastaje u procesu hlađenja proizvoda, ta energija se do sada nije koristila - a ona je potrebna toplinskim pumpama kako bi ju transformirale u toplinu. Toplinske pumpe naime rade po istom principu kao hladnjaci, te procese se može dobro kombinirati. Moderniji strojevi kod firme Maestrani sada proizvode i toplinu i hladnoću - i pritom su poprilično učinkoviti.

Zahvaljujući efikasnijem procesu proizvodnje, u toj kompaniji je zabilježen pad potrošnje energije od 20%, a godišnje se uštedi i emisija 170 tona CO2.

Proizvodnja sira

U procesu proizvodnje sira u švicarskom Gaisu koristi se toplina koja nastaje tijekom rada jednog računalnog centra u susjedstvu. Serveri rade dan i noć i mora ih se hladiti. Uz pomoć te topline zagrijeva se voda na 20 stupnjeva Celzijevih, i onda se tu vodu uz pomoć cijevi pumpa do sirane. A tamo je priključena toplinska pumpa koja tu vodu zagrijava do 85 stupnjeva. I tako se svaki dan pasterizira i do 50.000 litara mlijeka potrebnog za proizvodnju sira.

Toplinska pumpa pokriva kompletnu potrebu sirane za toplinom - tako firma po vlastitim navodima štedi skoro dva milijuna kilovat-sati plina godišnje. Samo u slučaju nužde "uskače" plinsko grijanje - kako se proizvodni proces ne bi prekidao.

Proizvodnja opeke

Proizvodnja opeke zahtijeva znatnu količinu energije. Glineni i drugi materijal, na primjer pijesak, se pomiješa s vodom, oblikuje i onda suši. A nakon toga se cigle "peče" na temperaturi i do 1.000 stupnjeva Celzijevih.

Tvornica cigle u Uttendorfu (Austrija) za sušenje opeke od 2019. koristi jednu toplinsku pumpu većeg kapaciteta. Pumpa reciklira toplinu koja izlazi iz peći tijekom pečenja opeka i tako sušionicu cigle zagrijava na 160 stupnjeva. Korištenjem toplinske pumpe se uštedi oko 30 posto plina, a manja je i emisija CO2, za oko dvije do tri tisuće tona.

Tvornica opeke je vlasništvo tvrtke Wienerberger AG, najvećeg svjetskog proizvođača cigle. Firma planira instaliranje toplinskih pumpi i u svojim pogonima u Poljskoj, Velikoj Britaniji i Nizozemskoj.

Juha i puding

U tvornici prehrambenih proizvoda Pischelsdorf (Austrija) međunarodni koncern AGRANA također koristi toplinske industrijske pumpe. Na primjer u proizvodnji umaka, juha ili pudinga. Sudeći po navodima austrijskog istraživačkog instituta AIT, toplinska pumpa proizvodi oko 10% topline potrebne za sušenje sirovine koju se koristi u proizvodnom lancu. Tako se godišnje uštedi i do 3,2 milijuna kWh plina, odnosno 600 tona CO2.

Veronika Wilk, stručnjakinja za industrijske toplinske pumpe, kaže da se te pumpe visokog kapaciteta može dobro integrirati u mnoga postojeća industrijska postrojenja. Više od trećine proizvodnih procesa diljem svijeta bi, po njezinom mišljenju, mogli profitirati od pumpi, na primjer industrija papira, hrane ili kemijska branša.

Veliki planovi BASF-a

Toplinske pumpe se do sada u industriji koristilo relativno rijetko u procesu dobivanja procesne topline u proizvodnom lancu. Plin je bio jeftin, a sve dok je plin jeftin, mnogi nisu imali motivaciju za ugradnju modernije tehnike.

No, zbog rata u Ukrajini i osjetnog porasta cijene plina promijenili su se uvjeti na tržištu, a to je i menadžere prisililo na promjenu načina razmišljanja. Proizvođači toplinskih pumpi primaju sve više narudžbi i iz industrijskog sektora. Kemijski koncern BASF za svoju tvornicu u matičnom Ludwigshafenu upravo ispituje mogućnost instalacije najveće svjetske toplinske pumpe - s kapacitetom od 120.000 kilovata.

Ta bi pumpa trebala koristiti energiju koja nastaje u procesu rada tvorničkog sustava za hlađenje i koju se do sada nije koristilo. Tako bi BASF po satu mogao proizvesti i do 150 tona pare, uz pomoć koje bi se moglo znatno smanjiti potrošnju plina i godišnje uštedjeti emisiju i do 390.000 tona CO2.