Til hovedinnhold

Varmepumpeteknologi fra SINTEF og NTNU sparte Japan for et utslipp av 1,1 millioner tonn CO2 i fjor. Det tilsvarer et kutt på over 2,5 prosent av Norges eget CO2-utslipp!

Tekst: Svein Tønseth


Stikkordet er klimavennlig oppvarming av tappevann.

Hjemme i solens rike bruker de fleste japanerne gassbrennere til å varme opp vannet i varmtvannstanken.

Men i skyggen av vår hjemlige klimadebatt har to millioner husstander og bedrifter i Japan – med norsk hjelp – gått over til å skaffe seg varmtvann på grønnere vis enn naboene. Nøkkelen til det hele er varmepumper med teknologi fra SINTEF og NTNU.  

Grønt paradoks
Varmepumper er kjent for at de sparer strøm når de brukes til oppvarming av bygninger. I de fleste varmepumper er det kjemikalier som frakter varmen.

Men når de bygges for det, kan de bruke ett av naturens egne stoffer i stedet – nemlig CO2. Da klarer de å bli gjerrige på strømmen selv når de produserer rykende varmt vaskevann.

For mange kan det virke som et paradoks at den utskjelte klimagassen CO2 kan brukes inne i varmepumper til å bekjempe utslipp av CO2 fra gassbrennere. Men brukt i ei varmepumpe gir ikke CO2 noe bidrag til drivhuseffekten, selv om stoffet skulle lekke ut til atmosfæren. CO2’en som sirkulerer i varmepupmpa, ”lånes” nemlig fra industriavgasser som ellers ville ha sluppet rett ut.

Klimagevinst i Japan
– Uten CO2-varmepumpene, ville de to millioner brukerne i Japan vært henvist til å varme vannet sitt ved å brenne gass. Nå bruker de litt elektrisitet i stedet, riktignok fra fossilt fyrte kraftverk, til å drive ei varmepumpe. Men fordi varmepumpene er så energieffektive, går miljøregnestykket opp i pluss. Beregningene våre viser at varmepumpene sparte Japan for et CO2-utslipp på 1,1 millioner tonn i 2009, sier seniorforsker Petter Nekså ved SINTEF Energi.

Samme år slapp Norge ut 42,4 millioner tonn CO2. Utslippsreduksjonen på 1,1 millioner tonn i Japan tilsvarer 2,6 prosent av dette utslippet – og 2,5 prosent av det noe høyere utslippet Norge hadde i 2008 (44,2 millioner tonn).

Kan frigjøre mye grønn el
Nekså har sjøl vært med på å utvikle den patenterte teknologien som har gitt japanerne den grønne gevinsten. Han har også regnet på hva vi kunne ha spart av energi i Norge, dersom om alle husstander og bedrifter her til lands hadde brukt C22-varmepupmper til å varme vannet i varmtvannstanken.

Og det er ikke småtterier av besparelser det handler om …

Svaret er 8,3 sparte terawattimer (TWh) per år! Omregnet til ren elektrisitet, tilsvarer dette den årlige produksjonsevnen i to og et halvt gasskraftverk av Kårstø-typen!

– Om vi tok all den energien Norge ville få frigjort med en slik strategi, og så eksporterte den i form av vann- og vindkraft, ja da ville vi ha redusert Europas CO2-utslipp med 4,4 millioner tonn årlig. Det tilsvarer et kutt på nær åtte prosent av vårt eget CO2-utslipp. Kanskje Enova burde vurdere mulighetene nærmere? sier Nekså.

Bedrifter, hotell og sykehus
– Kan privatkunder her hjemme på enkelt vis gå hen og skaffe seg en slik varmepumpe til oppvarming av tappevann?

– I Norge vil det i første omgang være bedrifter, hoteller og sykehus som kan installere slike varmepumper, og en håndfull bedrifter har allerede gjort det. For boligmarkedet i Norge foreligger det ennå ikke noen passende modell, i og med at de japanske er for store og dyre i forhold til vårt forbruksmønster for varmt tappevann. Men det vil være fullt mulig å utvikle versjoner som passer også for norske husholdninger, sier Petter Nekså.

– Teknologi for framtida
SINTEF-forskeren viser fram søylediagrammer som forklarer hvordan energiforbruket i bygninger vil synke, etter hvert som lavenergiboliger og passivhus blir vanligere. Som et rødt magebelte på alle søylene er varmtvannsbehovet inntegnet.

Magebeltet er like stort på den bittelille energisøylen for passivhuset som det er på den ruvende energisøylen for dagens boliger. En påminnelse om at varmtvannsbehovet vil være konstant framover.

– Derfor er dette teknologi for framtida. I Japan, der romstørrelsen er mindre enn i norske boliger, kommer nå varmepumper som på effektivt vis leverer både tappevannsvarme og romvarme. På tilsvarende vis kan slike varmepumper levere det lille som trengs av romoppvarming i passivhus, sier Nekså. 

Kjemikalier til besvær
Historien om den norskutviklede CO2-varmpepumpa begynner en dag på slutten av 80-tallet. Den gangen sirkulerte ozon-nedbrytende kjemikalier i varmepumper og kjøleanlegg. 

Gjennom en avtale fra 1987 besluttet det internasjonale samfunnet å avskaffe disse stoffene. Kjemisk industri lanserte raskt et nytt kjemikalium som erstatning, men dette stoffet viste seg å ha sterk drivhuseffekt.

Faktisk er det slik at lekkasjer fra kjøleanlegg og varmepumper i dag gir et utslipp av klimagasser som tilsvarer rundt ti prosent av jordas menneskeskapte CO2-utslipp fra fossile brensler.

Framsynt professor
Med dette som bakgrunn begynte professor Gustav Lorentzen (1915-95) ved NTNU å ivre for at verden burde gå over til å bruke naturens egne stoffer i varmepumper og kjøleanlegg. Valget falt altså på CO2.

I gamle dager hadde CO2 vært et vanlig arbeidsmedium i kjøleanlegg til sjøs. Lorentzen brakte CO2-teknikken et viktig skritt videre. Han klekket ut en metode for å optimalisere trykket i slike anlegg. Det ga også nye muligheter for å regulere ytelsen til anleggene. Tidlig i 1989 søkte han om patent på oppfinnelsen. Sammen med Petter Nekså, den gangen ung doktorstudent, blinket han ut tappevannsvarmepumper som ett av flere lovende bruksområder.

 Japansk lisensproduksjon
Siden har snøballen rullet. Hydro Aluminium sikret seg tidlig rettighetene til å kommersialisere den norskutviklede CO2-teknologien. Fra Hydro-systemet kjøpte japanske Denso alt høsten 2000 retten til å bruke patentet til å lage tappevannsvarmepumper for boliger. De følgende årene ble tilsvarende avtaler inngått med to andre store japanske leverandører.

Høsten 2009 var det solgt to millioner slike varmepumper i Japan. Mye av salgssuksessen skyldtes at Denso gikk i allianse med Japans største strømleverandør – Tokyos energiverk, som markedsfører varmepumpa fra Denso i storstilte reklamekampanjer. Japanernes ambisjon er at ti millioner slike varmepumper skal være installert i solens land innen utgangen av 2020.

– Ikke alle CO2-varmepumpene som installeres i Japan bygger på vår patenterte løsning. Men uansett er det pionerarbeidet ved SINTEF og NTNU som har satt i gang hele denne utviklingen der borte, sier Petter Nekså..

Bruskjølere og frysedisker
Også på kjøleområdet har CO2-teknologien gjort sitt inntog, og da først og fremst i dagligvaresektoren. Her er poenget å unngå dagens kjemikalier – for å hindre at lekkasjer fra anleggene skal ha drivhuseffekt.

For noen år siden annonserte Coca Cola at brusgiganten har som intensjon å bruke CO2-teknologi i alle sine butikk-kjølere verden over.

CO2-teknologien kommer nå også i kjøle- og frysedisker i matbutikkene. Et av verdens første butikk-kjøleanlegg som i sin helhet er basert på bruk av CO2, ble tatt i bruk hos ICA på Tempe i Trondheim for fem år siden. SINTEF og NTNU var med på å starte opp utviklingsarbeidet som ligger bak dette anlegget – som var det første i Norge i sitt slag.

– Alt dette skulle Gustav ha sett, sier Petter Nekså med et smil.


 


Seniorforsker Petter Nekså har vært sentral i utviklingen av teknologien som gir varmt vaskevann på en miljøvennlig måte.  

Kontakt:
Petter Nekså