- 德國研究團隊研發的熱泵可將廢熱轉化為工業蒸汽。
- 該系統每年可減少高達 600 噸的二氧化碳排放。
- 團隊開發的兩級熱泵能有效利用低溫廢熱。
- 該技術未來可應用於製藥和食品行業。
工程師最近揭曉了一款強大的 1.2 兆瓦 (MW) 熱泵，能夠將紙張生產過程中的廢熱轉換為約 248 華氏度 (120 攝氏度) 的工業蒸汽。這款熱泵由德國弗勞恩霍夫能源基礎設施與地質技術研究所 (Fraunhofer IEG) 的研究團隊製造，並在位於黑森州的 Felix Schoeller GmbH & Co. KG 紙廠進行測試。該試驗是在歐盟資助的 PUSH2HEAT 項目下進行的。
該系統利用本來會浪費的熱量來生產工業過程所需的蒸汽。根據該研究所的說法，該系統每年可減少高達 600 噸的二氧化碳 (CO2) 排放，並有助於降低對天然氣的依賴。項目經理 Reuven Paitazoglou 表示：「工業企業需要同時結合氣候保護、能源供應安全及競爭力的解決方案。高溫熱泵使得經濟地利用以往未使用的能源來源成為可能。」
熱泵的運作原理
從廢熱到蒸汽，工業過程通常在超過 212 華氏度 (100 攝氏度) 的高壓下運行蒸汽系統。在大多數情況下，生產這種蒸汽需要燃燒化石燃料，尤其是天然氣。另一方面，化石燃料的燃燒會釋放二氧化碳及其他溫室氣體，進而推動氣候變化及空氣污染。為瞭解決這一挑戰，團隊開發了一種兩級熱泵，能夠將低溫廢熱升級為可用的工業蒸汽。該系統捕捉來自紙張生產的過剩熱量，溫度範圍介於 86 至 158 華氏度 (30 至 70 攝氏度) 之間，然後將其升高至約 248 華氏度。
在 2026 年的約 300 小時運行中，該泵達到平均蒸汽輸出約 700 千瓦 (kW)。同時，其蒸汽產量約為每小時 1.2 噸，壓力約為 2.3 巴。研究人員報告的性能因子為 2.30，簡單來說，該系統提供的有用熱量超過驅動其運行所需電能的兩倍。如果該系統運行 4,000 至 5,000 小時，則每年可避免高達 600 噸的二氧化碳排放，這相當於每兆瓦時 (MWh) 熱量減少約 220 磅 (100 公斤) 的二氧化碳排放，與天然氣蒸汽生產相比。
技術的潛在應用
這次示範是歐盟資助的 PUSH2HEAT 項目的一部分，該項目探索工業廢熱的再利用方式。雖然該項目主要集中於紙張和化工生產，但這項技術也可能在製藥和食品行業中找到應用。弗勞恩霍夫 IEG 協調了測試的科學方面，並提出了一個監測系統以評估其性能。團隊檢視了該泵如何整合進現有的生產過程及蒸汽網絡。Paitazoglou 強調擴展該技術應用的重要性，他在新聞稿中表示：「位於魏森博恩的示範工廠為未來在其他工業應用中使用這項技術奠定了重要的基礎。」
全負荷測試將於 2026 年 9 月開始，團隊計劃在真實工業條件下評估該系統一年，並預期在項目於 2027 年結束前有進一步的改進。
高效能熱泵技術的未來展望
這款高效能熱泵技術的開發不僅能有效減少工業生產中的二氧化碳排放，還能降低對傳統化石燃料的依賴，符合當前全球對可持續發展的需求。隨著氣候變化的影響日益加劇，工業界亟需尋找替代能源解決方案。該技術的成功應用不僅限於紙張和化工行業，還可能在其他領域如製藥和食品行業中發揮重要作用，進一步推動工業的綠色轉型。