巨大ヒートポンプに対する「爆発的な」需要

オリンピックサイズのプールには250万リットルの水があります。

何らかの理由で快適な 20℃ から沸点まで温度を上げたい場合、ドイツの企業 MAN Energy Solutions (MAN ES) はそれを実行できるヒートポンプを持っています。 そして、ケネス・ブラナーの映画版『ハムレット』よりも時間がかからないでしょう。

「これを 4 時間以内に実行できます」と MAN ES でビジネス開発に携わる Raymond Decorvet 氏は説明します。 「あるいは、11 時間ほどで全体を凍結することもできます。」

彼らのヒートポンプユニットは世界最大級です。 ヒートポンプは、穏やかに温められた冷媒を圧縮してこれらの流体の温度を上昇させることによって機能します。 その熱は家庭や産業機械に伝わる可能性があります。

ヒートポンプの動作には電気が必要ですが、消費電力ごとに約 3 ～ 4 キロワット時の熱を生成できます。

ヒートポンプは一部の住宅所有者の間で人気が高まっていますが、家庭用の装置は比較的小型で、出力が数キロワット程度になる傾向があります。 MAN ES の最大の商用ヒートポンプは数千倍強力で、合計暖房能力は 48 メガワット (MW) です。

最大150℃の温度を生成し、1軒だけでなく何千もの家を暖めることができます。 同社は最近、デンマークの港湾都市エスビャウにこれらの機械を 2 台設置しました。

この設置では、ヒートポンプの CO2 冷媒が海水から少量の熱を吸収します。 コンプレッサーが CO2 の温度を高め、システムがこの熱を伝達して、27,000 世帯にサービスを提供する地域暖房システムに最大 90℃ の水を供給します。

「地域暖房の需要は爆発的に増加しています」とデコルヴェ氏は言います。 化石燃料からの脱却が急務となっているため、特にヨーロッパでは、町全体に電力を供給できる、より大型で強力なヒートポンプ システムの導入が急務となっています。 しかし、メガワット単位で最大の容量を持っているのは誰でしょうか?

比較的簡単な質問のように思えるかもしれませんが、実際には明確に答えるのは非常に困難です。 特に、ヒートポンプは常に最大能力で動作するわけではないためです。 たとえばエスビャウでは、MAN ES のヒートポンプが潜在的な出力の約半分で稼働します。

また、世界最大のヒートポンプ システムを比較することは困難です。なぜなら、システムは複数の小型ヒート ポンプを連結して構成されていることが多いからです。 スウェーデンのストックホルムにある地域暖房システムを例に挙げます。このシステムは、世界最大のヒートポンプ設備と言われています。

これはおそらく真実で、最大容量は 215MW ですが、その合計は 7 台のヒートポンプ、2 台の 40MW 装置と 5 台の 27MW 装置の合計である、とエネルギープロバイダーであるストックホルムのエクセルジ社の広報担当者は説明します。

スウェーデンの他の地域では、ヨーテボリには 4 台のユニットで構成される 160MW のヒートポンプ システムがあります。 そのうち 2 つは実際にはストックホルムのものより大きく、それぞれの容量は 50MW です。

これらは 1986 年から稼働しており、おそらく現在使用されている個々のヒートポンプの中で最も強力な称号を保持していますが、明らかに MAN ES 製のような新しい装置に匹敵します。

昨年、ドイツの化学会社BASFとMAN ESは、報道によると世界最大となる120MWのヒートポンプを建設する意向を発表した。

ルートヴィヒスハーフェンの現場で産業用途に熱を供給する予定だった。 しかし、そうではありませんでした。 「BASFはプロジェクトを続行しないことを決定した」と広報担当者はBBCに語った。 同社は代わりに、経済的により魅力的な他の熱源を検討している。

必ずしもサイズがすべてではない、と Star Refrigeration のグループ持続可能な開発ディレクターである Dave Pearson は指摘します。 重要なのは効率であり、彼の会社が冷媒として選んだアンモニアがヒートポンプの特に効率を高めるのに役立つと彼は主張する。

オーストリア工科大学のベロニカ・ウィルク氏らは、製薬工場、食品工場、製紙工場などに熱を供給するための産業用途でのヒートポンプの使用を研究した。

200℃を超える非常に高い温度を必要としない限り、企業はますますヒートポンプに目を向けるようになっている、とウイルク博士は主張する。なぜなら、ロシアのウクライナ侵攻を受けて非常に高価になった天然ガスから脱却できるからである。

しかし、産業用ヒートポンプの容量は数 MW 程度にすぎない傾向があります。 ウィルク博士によると、上記のような地域暖房システムでは、真に巨大なヒートポンプを見つける可能性が高くなります。

「地域暖房の利点は、一度に多くの世帯を脱炭素化できることです」と彼女は付け加えました。

ヒートポンプを利用した地域暖房システムの例は他にもたくさんあります。 ウィーンでは、3 台のヒートポンプを使用した 55MW システムが今秋稼働する予定です。

ウィーン・エナジーの資産脱炭素化と新技術部門マネージャーのリンダ・キルヒバーガー氏は、この機械は処理された廃水から約6℃の熱を回収すると説明する。

処理水は昔はそのまま川に流れていました。 「今は迂回してヒートポンプ システムを経由しています」と彼女は言います。

このシステムにより気温が 6 度から 90 度に上昇し、その熱は 56,000 世帯に供給され続けます。 ウィーン・エナジーは、2027 年にさらに 3 台のヒートポンプでシステムの容量を 2 倍にし、合計 110MW に達する予定です。

これらの個々のユニットの容量は依然として印象的であり、それぞれ 200 トンを超える重量がありますが、容量は 20MW 未満です。 製造元のジョンソンコントロールズはBBCに対し、同社最大のヒートポンプの最大出力が28MWであることを認めた。

ビジネスのさらなるテクノロジー:

報道によると、廃水の熱を利用する同様のシステムがハンブルクでも計画されているという。 発電能力は60MWになるが、これも連結された複数のヒートポンプに依存すると、プロジェクトに関与した水道会社ハンブルク・ヴァッサーの広報担当者は述べた。

しかし、将来に注目してください。 フィンランドの首都ヘルシンキでは、総容量500MWの巨大なヒートポンプシステムを建設する計画が進行中である。

これはストックホルム、ヨーテボリ、エスビャウと同様に複数のユニットで構成される可能性が高いが、この計画の背後にあるエネルギー会社であるヘレンは、すべてがどのように統合されるかをまだ明らかにしていない。

MAN ES は契約に入札した 1 社です。 広報担当者は、どのようなヒートポンプ構成により同社が500MWの熱を供給できるようになるのか、正確な説明を拒否した。 デコルヴェ氏は「我々が勝つことを願っている」とだけ言う。