Industrial waste heat recovery

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1 Industrial waste heat recovery Osmann Sari, Jin Hu Beat Welling Fabrice Rognon Pierre Krummenacher HOCHSCHULE LUZERN

2 Kyoto Copenhague Protocols Increasing Energy consumption Global Warming CO 2 Emission Quotas, taxes, CEE Limited Ressources fossil fuel Increasing prices of energy

3 Reduction Energy Consumption Reduction CO 2 emission Economic aspects Profits

4 Energy Efficiences Energy Storage Waste heat recovery Thermal Losses

5 Introduction Swiss industry produces waste heat in various forms at different pressures and temperatures it discharges into the atmosphere without its potential. Valuing certain waste heat for use or to increase their exergetic level for certain industrial processes would enhance competitiveness while reducing the economic and environmental impact

6 Energy consumption and thermal losses

7 Three types of configurations to upgrade waste heat

8 Classification of heat needs in EU

9 Heat need in the industry

10 Overview of Swiss heat pump market

11 Heat Pumps : Refrigerants HFO1330mzz-Z Needs Discharge

12 Heat Pumps : Refrigerants

13 References 1. Project PACO, Agence nationale de la recherche, J-L Peureux, Cenetre de R&D d EDF, Les Renardières France 2. Valorisation des rejets thermiques industriels, J-L Peureux, Cenetre de R&D d EDF, Les Renardières France 3. Industrial Heat Pump to reduce cost and save energy, Yoshihiro KUROMAKI, Refrigeration System & Energy Department Kobe Steel Ltd, Japan 4. Overview of Steam Glow Heat Pump, Kobelco, Japan 5. Very high temperature heat pumps applied to energy efficiency in industry, J-L Peureux, Cenetre de R&D d EDF, Les Renardières France 1. Article de Jean-Louis Peureux-EDF R&D, Pompes à chaleurs hautes températures : enjeux et perspectives-paru dans Revue Générale du Froid & du conditionnement d air-revue officielle de l association française du froid n Sep.2011

14 Products

15 Heat pump case study: a slaughterhouse in Zurich in 2011 System is consisting of three heat pumps-thermeco 2 RHS 260, with a capacity of 800 kw for the production of hot water and the heat was commissioned in the slaughterhouse Zurich. Thermeco 2 heat pump uses a transcritical CO 2 cycle and the water is delivered at 90 C. This heat pump system is not suitable for an application in which the flow to be heated has a low temperature difference.

16 Products Ochnser, Austria Evaporation C Condensation C Other types in development Thermea, Coolitalia, Mycom, Thermeco CO2-WP up to 90 C Prototype with Bitzer-compressor and HFO1330mzz-Z Evaporation C Condensation C 3 others manufacturers, up to 130 C but confidential 16

17 Pinch Analysis Méthode systématique Représenter le procédé en fonction de ses besoins et de ses rejets de chaleur Evaluer les gains potentiels de récupération de chaleur Placer et pré-dimensionner des utilités (PAC, ORC, CHP ) Donner une représentation graphique des flux et des échanges de chaleur possibles Identifier les transferts pertinents et les transferts inefficaces

18 Existing method Peut-on faire mieux? Récup. de chaleur maximale (cible)? Optimum économique? Comment l atteindre concrètement?

19 Definition of Thermal Needs Besoins thermiques Refroidissement four et compresseur d air Refroidissement diverses installations Chauffage des bâtiments Production d eau chaude T in [ C] T out [ C]

20 Analysis: Composite Curves X T pincement X

21 Design: Exchangers Network

22 Diagramme d écoulement optimisé 200% 175% Existant Optimisé 150% 125% 100% Coûts des modifications ( euro) remboursés en 1.5 ans 75% 50% 25% 0% Récup. de chaleur Utilité chaude Utilité froide Coûts tot. annuels

23 Optimisation des utilités: GCC Condenseur Intégration d une pompe à chaleur Evaporateur

24 The Project PHASE I-a : Recensement de sites industriels ayant potentiellement des caractéristiques adéquates PHASE II-a: Recensement au niveau national et international du partenaire HT - PAC PHASE I-b: Choix du site industriel PHASE II-b : Choix du partenaire industriel pour la HT-PAC Accord des Partenaires: Site et Partenaire Industriels PHASE III : Installation pilote Renégociation

25 Pilote Project Criteria for the location Technology Temperature waste heat C Temperature heat utilization C 100-1'000 kw Operating staff able and willing

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