Til hovedinnhold

Spillvarme inn i varmen

Spillvarme inn i varmen

Publisert 1. april 2016

Snart kan de være her, maskiner og prosesser som lager kraft nok til nær 100 000 hjem – av restvarme fra norske aluminiumverk.

Innlegget Spillvarme inn i varmen dukket først opp på Gemini.no.

Main intro image
I Norge står industrien for 41 prosent av energiforbruket. Noe av denne energien kan brukes en gang til – ved gjenvinning av uutnyttet restvarme. Illusrasjonsfoto photos.com

Slik innleder SINTEF-forskerne Anne Karin T. Hemmingsen og Petter Nekså en populærvitenskapelig artikkel som gjengis i Dagens Næringsliv i dag, 1. april.

Med tillatelse fra DN gjengir vi her artikkelen i sin helhet.

«Varme er som fossefall. Et vannkraftverk lager mer strøm jo høyere magasinet ligger over dalbunnen. Termiske kraftverk, på sin side, produserer mer jo høyere temperatur det er på varmen de utnytter.

Kalde Norge har industri som avgir mye varme, men i stor grad med for lav temperatur til at det lønner seg å lage strøm av den. Ikke kan det grisgrendte landet vårt utnytte den til andre formål heller. Men ved hjelp av kommende teknologi kan Norge trolig få mye kraft ut av denne varmen likevel.

Mer effektiv energibruk er et viktig klimatiltak. I Norge står industrien for 41 prosent av energiforbruket. Noe av denne energien kan brukes en gang til – ved gjenvinning av uutnyttet restvarme.

1,5 milliarder kilowattimer

Brorparten av den ubrukte spillvarmen i fastlands-Norge stammer fra aluminiumverk. Den kunne ha dekt varmebehovet til store industriklynger. Men verkene har ikke slike naboer.

Varmen er heller ikke het nok til at den kan bli til strøm på lønnsomt vis. I industri- og forsknings-Norge prøver vi nå å snu på dette. Lykkes vi, vil norsk aluminiumindustri bli i stand til å produsere store kraftmengder. Kanskje hele 1,5 milliarder kilowattimer (1,5 TWh) årlig. Det tilsvarer årsforbruket i nær 100 000 norske hjem, eller 10 prosent av strømforbruket i aluminiumindustrien.

Varmt bad

I aluminiumverk foredles et oksid fra jordskorpa til lettmetall via elektrolyse. I elektrolysebadet er temperaturen 950oC. For å hindre at varmen ødelegger produksjonscellene, kjøles disse ned med luft. Luften tilføres i så store mengder at den kun holder en temperatur på 150oC når den forlater «ovnen». I tillegg lekker varme med en temperatur på 300-400oC ut gjennom veggen i cellene.

Til sammenlikning har ferrolegeringsverk og oljeplattformer spillvarme med mye høyere temperatur. Her lages kraft på tradisjonelt vis: Varmen brukes til å koke vann, dampen driver en turbin som i sin tur driver en generator.

Alternativ løsning

Ferrosilisium-verkene på Thamshavn og Finnfjord, pluss tre plattformer på sokkelen, produserer elektrisitet etter denne resepten.

Spillvarmen fra aluminiumverk er ikke varm nok til at den kan foredles med samme teknologi. I Norge har vi derfor begynt å utvikle en alternativ løsning som trolig vil lage kraft effektivt av denne varmen.

Som første skritt prøver aluminiumindustrien å heve temperaturen på avgassen. Målet er prosessendringer som skal få cellene til å klare seg med mindre luft. Håpet er at temperaturen på luftstrømmen kan heves til over 250oC.

Omvendte varmepumper

Neste steg er løsningen som trengs for å fange og lage strøm av denne varmen og den som lekker ut av ovnsveggene. Det handler om å utvikle «omvendte varmepumper», maskiner som effektivt kan omgjøre selv lavtemperatur-varme til kraft.

Som en start på arbeidet er SINTEF, NTNU, Hydro, Alcoa, Statoil, GE Power og FrioNordica i gang med et forskningsprosjekt, med støtte fra Forskningsrådets EnergiX-program.

Kompressor blir turbin

Varmepumper løfter temperaturen på varme ved å komprimere og dermed varme opp en gass. Dette ved hjelp av strøm som tilføres en motor. I prosjektet går vi motsatt vei.

Varm gass skal nå produseres direkte fra tilført varme. Samtidig «snus» kompressoren og motoren fra varmepumpen. Da blir kompressoren en turbin som driver en generator. Noen slike maskiner er alt utviklet. Målet vårt er å utvikle versjoner som lager kraft av varme i temperaturområdet 250–400oC mer effektivt og billigere enn de som finnes, slik at det kan bli lønnsomt å ta teknologien i bruk.

Konkurransevåpen

Samspill mellom industri, forskning og virkemiddelapparat på dette feltet vil øke sjansen for at Norge innfrir EUs klimamål. Effektiv energibruk er også viktig for industriens konkurranseevne.

Energi er et knapphetsgode. I mange industrigrener vil vinnerne derfor være de som utnytter energien best. Hydro har en visjon om å redusere energiforbruket ned mot 10 kilowattimer per kilo produsert aluminium. Skal målet nås, er trolig utnyttelse av overskuddsvarmen en nøkkelfaktor.»

Innlegget Spillvarme inn i varmen dukket først opp på Gemini.no.

Denne saken er hentet fra Gemini.no - Forskningsnytt fra NTNU og SINTEF